春江潮水連海平，海上明月共潮生。“海洋素來是文人墨客創造文化的溫床，同時也是國家自然資源的巨大寶藏。走向海洋，是我國經濟繼續深化發展和加強國防建設的重要步驟，黨的十九大報告明確指出要加快推進海洋強國戰略建設。隨著我國海洋經濟的快速發展，船舶逐漸向大型化、智能化、綠色環保方向發展，海洋工程裝備也由近海、淺海走向遠海、深海，對船舶與海洋工程材料的性能提出了更高的要求。如何強化和提高船舶在復雜海洋環境下的抗腐蝕性能成為我國走向深遠海的當務之急。為此，我們特邀請到許立坤研究員就我國目前海洋船舶腐蝕防護技術發展現狀及未來發展方向做相關方面的精彩解讀。

許立坤，研究員，材料科學與工程專業博士生導師。現為中國船舶重工集團公司高級技術專家，第七二五研究所海洋腐蝕與防護國家級重點實驗室常務副主任，山東省泰山學者，海洋防腐研究領域的權威專家。

記者：眾所周知，海洋苛刻的腐蝕環境是影響海洋工程結構及船舶服役性能和使用壽命的關鍵因素，作為海洋船舶防腐方面的專家，請您為我們簡要介紹一下海洋船舶腐蝕的類型及腐蝕原因，并大致介紹一下目前主要有哪些腐蝕防護技術可以減少海洋腐蝕帶來的危害？

許立坤研究員： 由于海洋環境的嚴酷性，腐蝕是海洋船舶必須面對的一個關鍵問題，腐蝕不僅增大維護維修工作量，減少船舶的在航率，縮短船舶的使用壽命，而且會嚴重影響船舶的可靠性和安全性，因而船舶的腐蝕問題受到各相關方的廣泛關注。影響船舶腐蝕的因素非常多，也非常復雜，包括各種環境因素以及材料和結構因素。例如，海水的溫度、鹽度、化學組成、流速、含沙量、溶解氧濃度、pH 值、污染物及其濃度、微生物和宏觀污損生物，以及由于波、浪、流、冰等導致的環境載荷等等都會對船舶的腐蝕產生影響，這些物理、化學、生物、力學的因素常常交織在一起，發生耦合作用，導致腐蝕的機制更為復雜。船舶不同的部位所處工況環境也有很大差異，例如船體水下部位以及附體（舵、推進器、減搖鰭等）處于海水全浸狀態，船體水線區處于間浸狀態，上層建筑處于海洋大氣環境，海水管路系統處于流動海水環境，壓載艙處于海水干濕交替環境，污水艙處于油污水環境，貨油艙處于原油、沉積水、蒸汽或凝露環境等。同時，船舶除了船體結構以外，還有很多的系統和設備，其結構復雜，可達性差，工況多變，并且涉及眾多的材料，如碳鋼、低合金鋼、不銹鋼、鋁合金、銅合金、鈦合金、橡膠、復合材料等，這些特點顯著增大了船舶腐蝕問題的復雜性和解決的難度。各種常見的腐蝕類型幾乎都能在船上找到，如均勻（全面）腐蝕、點蝕、縫隙腐蝕、應力腐蝕、晶間腐蝕、脫成分腐蝕、沖刷腐蝕、空泡腐蝕、腐蝕疲勞、微生物腐蝕、電偶腐蝕、氧濃差腐蝕、沉積腐蝕、雜散電流腐蝕等等。每種腐蝕都是材料受所處環境作用的結果。有些腐蝕具有明顯加速作用，如雜散電流腐蝕、微生物腐蝕等，能在很短的時間內就造成船舶結構或管路嚴重的腐蝕破壞。

要防止船舶的腐蝕，應避免”頭痛醫頭、腳痛醫腳“，需要采取系統性的腐蝕控制方法或腐蝕管理體系，以便系統性地解決腐蝕問題。其在時間維度上應為全壽命周期的腐蝕控制，涉及設計、建造、使用、維護、延壽和退役等全過程；在空間維度上應將船舶作為整體進行全系統的腐蝕控制，需要考慮不同部位、不同零部件、不同設備和系統之間的相互影響；在技術維度上應將多種適用的防腐蝕技術集成應用，發揮各防腐措施之間的協同作用；在管理維度上應是全要素的腐蝕控制，涉及人員、設備、材料、方法、環境、標準規范以及監測與評價等諸多方面，通過不斷完善防護措施，實現船舶防腐水平的持續改進。

在具體的防腐技術方面，首先要做好防腐設計和選材工作。船舶的許多腐蝕問題都來自于設計不合理或材料選擇不當。例如，艙底吸干頭位置不合理，導致長期積水，使得艙底板發生嚴重腐蝕。又例如，海水管路采用紫銅材料，但設計海水流速超過了其允許的工作流速，從而導致嚴重的沖刷腐蝕，在彎頭、三通、管接頭等紊流區域尤其易發生腐蝕穿孔。采用雙相不銹鋼以期改善海水管路的耐蝕性，結果反而在管路的法蘭連接處出現了嚴重的縫隙腐蝕，導致泄漏。諸如此類的事例還有很多。在設計階段就對腐蝕問題做充分的考慮，并采取有效的措施，可以達到事半功倍的效果。這對相關設計人員提出了更高的要求，他們需要具有足夠的防腐知識和經驗，同時應建立相應的防腐設計規范，加強選材和防護方案的評審，開展相關試驗驗證，以保證設計和選材的合理性。此外，在一些嚴苛的腐蝕環境和工況下，設計選用高性能的耐蝕合金材料或長壽命防護涂層體系，盡管會增加初期建造成本，但卻可以有效降低全壽命周期的費用，具有很高的效費比。

涂層和陰極保護是船舶廣泛采用的防腐蝕技術。有機涂層可以將金屬基體和腐蝕介質隔離，通過采用合適的樹脂和顏填料來提高涂層阻擋腐蝕介質的能力，有的涂層還具有對基體金屬的鈍化或緩蝕作用，有的涂層含有鋅粉、鋁粉，對鋼基體還具有一定的陰極保護作用。由于船舶不同部位的工況環境不同，因而需要采用不同的防腐涂層體系。除了涂料本身的性能外，表面處理和涂裝過程對涂層的保護效果和使用壽命有非常大的影響。尤其對于復雜結構和空間狹窄的內部艙室，只有嚴格按照規范和工藝要求執行才能夠保證涂層達到預期的性能。金屬涂層（或鍍層）以及陶瓷涂層等在船舶的某些部位或部件上也得到成功的應用，除了具有防腐保護作用外，有的還具有耐磨、絕緣、防滑等其它功能。陰極保護技術主要應用于浸泡在海水中的船體（含附體）、處于海水間浸狀態的壓載水艙以及海水管路系統和設備等。陰極保護常常和有機涂層聯合采用，可以起到協同作用，陰極保護可以有效防止涂層缺陷和破損處金屬的腐蝕，而涂層可以顯著降低陰極保護電流密度，使保護電位分布更均勻，獲得更經濟有效的保護效果。

記者：您長期從事海洋腐蝕及材料環境適應性研究工作，尤其在船舶腐蝕防護方面有著扎實的理論基礎和豐富的經驗。請您詳細談一下您和您的團隊研究上所做的工作和取得的進展和成就。并談談這些科研工作成果或技術的應用狀況及產生的效益？

許立坤研究員： 我是 1989 年從哈爾濱工業大學金屬材料專業研究生畢業后進入七二五研究所青島分部工作的，入所以來，在陳光章研究員、董克賢研究員、王朝臣研究員等老一輩專家的帶領和指導下，一直從事海洋腐蝕與防護領域的相關研究和工程應用工作，主要涉及電化學保護技術、材料深海腐蝕試驗方法及環境適應性、先進表面防護涂層技術等研究方向。

在電化學保護領域，我們團隊研制了具有自主知識產權的高性能鈦基金屬氧化物輔助陽極材料，通過采用多組元混合金屬氧化物涂層體系，采用聚合物溶膠 - 凝膠方法在鈦合金基體上制備了具有良好導電性和穩定性的電催化涂層陽極，顯著提高陽極的電化學性能，其在海水中的穩定消耗率僅為 1-2?mg/A·a，使用壽命可達到 20 年。其性能達到甚至優于鉑復合陽極，而價格更低。發明了長壽命熱浸涂銀 / 氯化銀參比電極，解決了傳統粉壓法電極易粉化提早失效的問題，該參比電極在海水中具有極高的電位穩定性和良好的抗極化性能，使用壽命可達到 20 年，和船舶的使用壽命相匹配。研制了大排流量輔助陽極組件和高穩定性參比電極組件以及基于開關電源的智能恒電位儀，建立了新一代船體外加電流陰極保護系統，實現了船體外加電流陰極保護技術的升級換代。在此基礎上，我們先后制定外加電流陰極保護相關國家標準、國家軍用標準共 5 項，并參與制定了船舶陰極保護的 ISO 國際標準。針對船舶復雜海水管路系統的突出腐蝕問題，開展了管路系統材料的沖刷腐蝕性能和腐蝕電化學行為研究，掌握了船舶海水管路系統的腐蝕規律，確定了不同管系材料的允許最大設計流速，研制了適用銅合金以及銅 - 鈦復合結構保護的長壽命鐵合金犧牲陽極材料與組件，通過優化選材、陰極保護、電絕緣、管件耐沖蝕鍍層等技術的集成應用，有效消除了海水管路系統中的腐蝕”熱點“，解決了船舶海水管路系統腐蝕泄漏的難題。針對船舶海水壓載艙等干濕交替部位存在的嚴重腐蝕問題，開展了集成防腐蝕技術研究，研制了適于間浸環境的腐蝕保護狀態監檢測裝置和技術。通過數值模擬，實現了涂層和陰極保護的協同優化，有效消除了復雜結構的電流屏蔽效應，避免了保護電位過負導致高強鋼氫脆的風險。通過腐蝕保護狀況的原位監測和狀態評估，實現了保護方案的持續改進和優化提升。

在深海腐蝕與防護研究方向上，我們是國內最早開展深海腐蝕試驗研究的單位，先后研制了多型深海原位腐蝕試驗裝置和室內深海模擬試驗裝置，成功開展了從表層海水到超大水深的不同深度材料環境適應性試驗研究，積累了大量的實海環境數據和材料深海環境腐蝕數據，建立了首個深海腐蝕數據庫。掌握了不同材料的深海腐蝕與老化規律，探討了海洋工程裝備材料的深海腐蝕損傷機制。研制了適于深海環境的高性能犧牲陽極材料、深海防腐涂層以及深海原位電化學測量裝置，成功開展犧牲陽極實際深海環境電化學性能測試研究，為深海裝備的腐蝕防護提供了重要的技術支撐，研制的深海犧牲陽極和防護涂層已應用于中海油水下生產系統的腐蝕保護。在大量實踐和經驗積累的基礎上，我們提案并主持編制《深海腐蝕試驗方法導則》ISO 國際標準，該標準的制定提升了我國在該技術領域的話語權和影響力，對降低深海試驗風險，保障深海裝備的安全服役具有重要的意義。

在先進涂層技術方向，我們主要開展了緊固件復合涂層技術、金屬 / 陶瓷防腐防污涂層技術以及自修復防腐涂層技術的研究。基于鋅鋁鱗片和改性環氧的復合涂層，在滿足緊固件旋合性和力學性能要求的同時，顯著提高其耐蝕性能，其耐鹽霧試驗明顯高于鍍鋅、滲鋅、達克羅等常用緊固件涂層，在海洋大氣及干濕交替環境中的防腐壽命顯著延長。針對船舶海底門格柵存在的腐蝕與污損問題，采用熱噴涂和冷噴涂工藝方法，研制了金屬 / 陶瓷防腐防污涂層，顯著提高格柵耐沖刷腐蝕性能，并能防止海生物污損附著。近年來，我們在自修復防腐涂層方向也開展了一些探索研究，制備了基于水觸發的微膠囊自修復涂層以及基于擔載緩蝕劑的納米粒子的自修復防護涂層，開展了自修復機制研究，相關研究成果已在 CorrosionScience,?Journal?of?Materials?ChemistryA?等刊物上發表，受到同行的關注，并獲得科技部國際科技合作交流項目資助。

作為工業部門的研究機構，我們的研究工作和海洋裝備實際需求緊密結合，研制的先進電化學保護材料、新型外加電流陰極保護系統、腐蝕保護監檢測技術、緊固件復合涂層技術、金屬 /陶瓷防腐防污涂層技術以及海水管路集成防腐蝕技術等成果已在海軍艦船、遠洋船舶、核電站海水冷卻系統等工程中得到廣泛應用，取得了很好的效果，產生了顯著的經濟效益和社會效益。科研成果先后榮獲中國腐蝕與防護學會科技進步一等獎、中國船舶重工集團公司技術發明一等獎、國家工業與信息化部科技進步一等獎等獎勵。

記者：據悉，您受邀參加 2019第六屆海洋材料與腐蝕防護大會，并將在大會上做主會場報告，請問您有何重要的研究成果要與我們分享，請您簡要談談這項研究的最新進展和應用。

許立坤研究員： 在第六屆海洋材料與腐蝕防護大會上，我將就船舶陰極保護的若干關鍵問題與大家交流。大家都知道，陰極保護是防止金屬海水腐蝕的有效方法，在船舶上已得到廣泛的應用。然而，伴隨著高性能船舶的發展，對船舶陰極保護技術也提出了新的要求。例如，隨著全球氣候變暖和海冰融化，北極航線開通將成為可能，但低溫海水會導致船體外加電流陰極保護用混合金屬氧化物（MMO）陽極的性能顯著降低。此外，常規 MMO 陽極在高電流密度下使用壽命會顯著縮短，需要進一步的改進提升。對于經常處于海水干濕交替環境的壓載水艙，其工況環境會顯著影響犧牲陽極的電化學性能，常規犧牲陽極在這種工況條件下性能會明顯劣化，以至不能對壓載艙結構提供有效的保護。另外，高強鋼材料在新型高性能船舶上得到越來越多的應用，而高強鋼存在氫脆敏感性，如何避免高強鋼結構產生過保護也是必須解決的問題。上述這些問題對船舶陰極保護提出了挑戰。

該報告將分析工況環境條件變化對船舶陰極保護的影響，并就如何解決這些問題與大家一起探討。

記者：作為海洋腐蝕防護領域的專家和知名學者，請結合您的科研工作，談一下目前我國在海洋腐蝕防護領域的發展現狀和存在的差距，展望一下我國海洋船舶腐蝕防護技術未來應如何更好發展？

許立坤研究員： 伴隨我國海洋經濟的發展以及建設海洋強國戰略的實施，海洋腐蝕與防護領域也迎來了快速發展的機遇。目前國內已掀起海洋腐蝕與防護研究的熱潮，很多單位和團隊都在開展這方面的研究，也取得了很多創新的成果。從相關國際刊物上發表的論文來看，我國學者的相關論文數量和質量都有顯著的提升，在石墨烯應用、仿生涂層、智能自修復涂層、綠色防污涂層、深海腐蝕、光生陰極保護等前沿方向上我國科技工作者都很活躍。然而，在原創性和基礎性研究的深度上還有待加強。目前在應用技術研究層面和國外的差距尤為明顯，例如，船舶上使用的高端防腐防污涂料還主要是國外著名涂料公司的產品，占據了絕大部分市場。一些新產品新技術還缺少工程化研究，離實際工程應用還有一定的距離。需要加強產、學、研、用的結合，研發更先進的防腐蝕材料和技術，以滿足不斷增長的海洋裝備和設施發展的需要。在船舶腐蝕防護領域，應關注工況環境條件變化以及新材料應用所帶來的腐蝕防護新需求，發展新型高性能電化學保護技術，發展先進的防腐防污涂層材料，突出長期效（壽命）、綠色環保、易涂裝施工等特性。同時，要加強腐蝕管理，做好船舶的系統性腐蝕控制，不斷提高船舶的腐蝕防護水平。

后記：

不積跬步，無以至千里；不積小流，無以成江海。正是在許立坤研究員為代表的廣大科研工作者們兢兢業業、科研報國的切實工作推動下，我國的海洋腐蝕防護事業才會不斷邁入新臺階。為有犧牲多壯志，敢叫日月換新天。祝愿許主任團隊在海洋防腐領域做出更大的成績，為中華民族偉大復興平添助力。

●  人物簡介

許立坤，1965 年 10 月出生，工學博士，研究員，博士生導師。現為中國船舶重工集團公司第七二五研究所海洋腐蝕與防護國家級重點實驗室常務副主任，國防科技創新團隊帶頭人，中國船舶重工集團公司高級技術專家，山東省泰山學者特聘專家。長期從事海洋腐蝕與防護技術研究，主持完成重大、重點科研課題 20 余項。獲部級科技進步一等獎 2 項、二等獎 2 項，中國腐蝕與防護學會科技進步一等獎 2 項，中國船舶重工集團公司技術發明一等獎 1 項。主編 ISO 國際標準 3 項，榮獲國際標準化組織卓越獎（ISO Excellence Award）。在國內外學術刊物發表研究論文 150 余篇，其中 SCI、EI 收錄論文約 70 篇。出版專著 1 部，并為 3 部專著撰寫相關章節。獲授權國家發明專利 35 項。多項研究成果在海洋裝備等實際工程中得到廣泛應用。主要學術兼職有：中國船舶重工集團公司科技委委員；中國腐蝕與防護學會常務理事，中國表面工程協會科學技術委員會委員；國際標準化組織金屬與合金腐蝕技術委員會專家委員，全國鋼標準化技術委員會金屬和合金腐蝕分技術委員會委員，全國海洋船標準化技術委員會船用材料應用工藝分技術委員會委員；中國科學院海洋腐蝕與生物污損重點實驗室學術委員會委員；海洋腐蝕與防護國家級重點實驗室學術委員會委員；《中國腐蝕與防護學報》編委 ,《腐蝕科學與防護技術》編委，《材料開發與應用》編委等。