據統計，全球每90秒鐘就有1噸鋼鐵被銹蝕，每年有1.3億噸鋼鐵被腐蝕掉，造成巨大的經濟損失。中國工程院重大咨詢項目“我國腐蝕狀況及控制戰略研究”調查結果表明，2014年我國的腐蝕總成本包括腐蝕帶來的損失和防腐蝕投入，約占當年GDP的3.34%，總額超2.1萬億人民幣。

腐蝕是材料的癌癥，對各種材料都有可能發生，腐蝕問題遍及國民經濟和人民生活的各個領域。一直以來，無數的科研工作者都在為突破這一難題而做著不懈的努力。他們憑著孜孜不倦的探索研究，矢志不移自主創新，砥礪奮進、攻堅克難。在“反腐”的道路上實現著一個又一個新的跨越和突破。大連理工大學的劉貴昌教授就是其中之一，劉貴昌，大連理工大學教授、博士生導師，中國腐蝕與防護學會理事。他在材料腐蝕與防護研究方面頗有造詣，曾獲得國家技術發明獎二等獎及省部級獎多項。值此2019第六屆海洋材料與腐蝕防護大會來臨之際，記者特邀請到劉貴昌教授做相關方面的精彩解讀。

記者：21世紀是海洋的世紀，發展海洋裝備、建設海洋工程是推進和實施國家海洋戰略的重要內容，然而在長期惡劣的服役環境下，無法回避材料的腐蝕損傷、磨蝕失效和生物污損，嚴重影響其可靠性和壽命。請您從專業的角度談談海洋防腐的重要性和必要性。

劉教授：占地球面積71%的海洋遼闊神秘，不僅是生命的搖籃，而且是取之不盡的資源寶庫，人類的未來也寄希望于海洋。海洋中含有豐富的海洋生物資源、海水化學資源、海洋礦產資源以及海洋能源。值得一提的是，據聯合國大會報告，海底蘊藏著的礦產十分巨大，如果按現在地面上的鋁、錳、锏、鎳、鈷、鉬尚可用100年估算，那么它們在海底的儲量分別可用2萬年、40萬年、5千年、15萬年、20萬年和3萬年。除了蘊藏豐富的海洋資源以外，遼闊的海域還是交通的通道、防御外敵入侵的天然屏障，對人類的生存發展和世界文明的進步有著重大的影響。因此，開發利用海洋、發展海洋事業與人類的文明發展息息相關。然而，遺憾的是，受限于現有的科學技術水平，海洋資源絕大部分目前還不能得到有效的開發與利用。但是，隨著社會不斷發展，人們對各種資源的需求不斷增加，陸地資源逐漸的枯竭將促進海洋資源開發與利用技術的蓬勃發展，開發與利用海洋資源必將成為現實。海上生產、生活空間的開發也是未來海洋開發的重要內容。諸如海上人工島、海上工廠、海上城市、海上走廊、海上牧場、海上機場、海上油庫、海上公園等。科學家預測，到本世紀末，人類將有十分之一的人口移居海洋城市。海洋開發與宇宙開發、原子能開發并列成為了世界三大開發方向，21世紀將是一個“海洋開發的新時代”。

海洋的開發首先要面對惡劣的海洋環境，必須做好“海洋三防”，即防海水腐蝕、防鹽霧和防海洋生物污損。海水本身是一種強的腐蝕介質，同時波、浪、潮、流對金屬構件產生低頻往復應力和沖擊，加上海洋微生物、附著生物及它們的代謝產物等都對腐蝕過程產生直接或間接的加速作用。金屬材料在海洋中的腐蝕損失相當嚴重，欲選擇適合于海洋工程的金屬材料，必須了解它的腐蝕行為。據統計，我國2014年因腐蝕造成的總成本約為2.1萬億元，占當年國內生產總值（GDP）的3.34%，其中海洋腐蝕導致的損失約占總腐蝕損失的1/3，每年海洋腐蝕導致的經濟損失比火災、風災、水災、地震等自然災害導致的損失總和還大。在船舶、艦艇及近海鋼結構等因腐蝕造成的破壞屢屢發生，由此造成的人身傷亡和經濟損失常常不可彌補。例如，英國北海油田基·蘭德號海上鉆井平臺因海洋腐蝕疲勞開裂造成123人死亡；美國第一艘核潛艇“鸚鵡螺”號的非再生熱交換器所用0Cr18Ni9不銹鋼管，1960年出現了氯化物應力腐蝕破裂，造成事故；據1970-1981年統計資料顯示，海洋平臺有7%~9%出現事故，其中因腐蝕疲勞導致的事故占大多數；在海洋大氣環境中工作的艦載飛機以及海面上起飛的水上飛機，出現過由于修復蝕損的費用超過本身造價而提前報廢的情況，致使美國空軍提出“優先搞好腐蝕控制”的政策；其它，諸如海底輸油氣管線因腐蝕泄漏引起的事故等都說明了腐蝕的嚴重后果。因此，加強腐蝕控制-減少金屬材料的損耗，防治海洋生物污損，避免沒備在海洋環境中過早或意外損壞，防止地球上有限礦產資源過早枯竭等，對人類有著重要的戰略意義。

記者：您長期從事腐蝕防護領域的科研工作，并取得了諸多重要成果。請您詳細談一下您和您的團隊所做的科研工作和取得的進展與成就。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。

劉教授：目前，我的團隊共有32人，教授1人，副教授2人，講師1人，博士研究生5人，碩士研究生23人。團隊擁有如Bylogic M470微區掃描電化學工作站（如圖1）等總價值壹仟萬元以上的先進分析儀器與設備，擁有遼寧省煙氣余熱利用裝備防腐蝕工程實驗室、大連市煙氣凈化和余熱利用重點實驗室、遼寧省精細化工產業共性技術創新平臺、京博-大工工業腐蝕與防護聯合實驗室等。團隊的科研工作主要圍繞石油化工腐蝕診斷與防護對策、工業循環水系統的腐蝕與結垢控制、石墨烯材料、海洋防腐與防污技術、智能工廠腐蝕與防護系統開發、功能表面防腐技術、電化學保護技術等。至2019年9月底，共承擔了各類科研項目100多項，其中主持或參與國家重點研究計劃、國家自然科學基金、省部級項目20多項，獲得競爭性科研經費5000多萬元。累計發表論文168篇（其中53篇為SCI論文）；獲批專利20多件，獲得2012年全國防腐蝕行業專利金獎、2013中國專利優秀獎、國家技術發明二等獎等獎勵；參與國家標準立項2項，研究成果被列入中國工程院咨詢項目最佳案例，國家質檢總局列入產品推薦目錄，工信部產品推薦目錄，已與20多家企業建立了卓有成效的合作，實現了煙氣余熱利用裝備、先進陰極保護成套裝備、石墨烯及其功能防腐蝕涂料等多項科技成果的產業化。

1.天然氣煙氣冷凝余熱深度利用設備的防腐蝕技術

“余熱余壓利用工程”是我國十大重點節能工程之一。目前燃氣鍋爐的排煙溫度均在120~250℃以上，利用煙氣冷凝熱回收設備，將煙溫降到露點以下，可同時回收顯熱和潛熱，大幅度提高燃氣的利用效率，并凈化煙氣。然而，煙氣凝結后的露點腐蝕問題一直以來是制約國內外低溫煙氣余熱利用的技術瓶頸。其難點在于：耐腐蝕材料一般傳熱差；成本高，而傳熱好的材料往往耐蝕性差；因此，協同高效熱回收與防腐問題，成為國際性難題。研究工作得到了多項國家自然科學金、國家重點研發計劃、北京市重點實驗室開發課題，北京市科委重大科技成果轉化落地等項目支持，攻克如下技術難點：

（1）針對傳熱性能好的材料耐腐蝕性能差的國際性難題，提出了利用水蒸氣在低能表面的珠狀凝結功能、實現對傳壁面酸根離子的自清潔、抑制煙氣的露點腐蝕的新思路，開發了功能表面涂鍍層，開辟了防止煙氣露點腐蝕的新途徑；

（2）針對現有鍍層在冷凝液中耐蝕性差的問題，發明了以鉬、銅和稀土合金元素改性的化學復合鍍層及制備工藝，提高了鍍層的致密性，增強了非晶態程度，促進了在冷凝液中表面富磷鈍化膜的形成，提高了鍍層的阻抗值，降低了自腐蝕電流密度，對基體兼有屏蔽和電化學保護雙重防腐蝕功能；

（3）針對涂層缺陷部位易發生孔蝕的問題，發明了一種可封裝緩蝕劑的中空微納容器，微納容器在冷凝液酸性誘導下具有對涂層的自修復功能，有效延長了涂層的防腐蝕壽命；

（4）發明了強化涂鍍層之間結合力的新方法，研發了彌散鑲嵌 PTFE 微納粒子的復合過渡層，通過PTFE 的“釘扎”作用，攻克了高分子涂層與金屬間結合力差的難題。

發表SCI收錄論文30余篇，研究結果被《表面工程手冊》收錄。獲得授權發明專利3項，國際發明專利1項、實用新型專利7項。經過20年的基礎和應用研究，以防腐蝕技術為基礎開發的天然氣低溫煙氣冷凝余熱深度利用裝備，大幅度降低排煙溫度到20～50℃，阻力和體積小，壽命大幅度提高3～5倍以上，實現排煙余熱深度利用和友好排放。與國內外同類技術相比，煙溫降得最低、節能率最高、阻力最小、壽命最長，實現了煙氣冷凝余熱深度高效利用，各項指標處于國際領先水平。獲得2012年全國防腐蝕行業專利金獎，2013中國專利優秀獎，2014國家技術發明二等獎。

以此技術為支撐研發出的新一代系列高效緊湊防腐型煙氣冷凝熱回收樣機于2006年開始試用，跟蹤監測和國家質檢總局的檢測結果表明：熱回收裝置節能率12%，為國內外同類產品最高，設備無腐蝕，研究成果被列入中國工程院咨詢項目《中國2011建筑節能年度發展報告》最佳案例，國家質檢總局列入《第一批高耗能特種設備節能技術與產品推薦目錄》，列入發改委節能技術推薦目錄。在各個工業鍋爐余熱工程中得到應用，取得了顯著的經濟效益和社會效益。

2.基于石墨烯的工業鍋爐余熱利用裝備防腐蝕技術

與天然氣相比，工業鍋爐煙氣成分復雜得多，燃氣中含有CO2、CO、H2、CH4、H2O、H2S、N2、焦油、油、石腦油、酚、腐植酸等復雜成分，其燃燒后的煙氣中COx，NOx，SOx等有害氣體含量較高，腐蝕性更強，并且，還伴有粉塵結垢影響傳熱等問題。因此，在天然氣鍋爐煙氣余熱深度利用多項研究成果基礎上，進一步研發了高性能防腐蝕、防污垢的工業煙氣余熱利用裝備的新材料、新方法和新技術，已經取得階段性成果。 該部分研究得到了國家重點研發計劃（2016YFB0601102-02）、寧夏回族自治區重點研發計劃重大項目子課題（2018YBZD1376）、國家自然科學基金（51671047，21703026，21978036）、博士后基金面上資助（2017M610177）和博士后基金特別資助（2018T110222）等項目支持。

在換熱表面防腐蝕涂層開發方面，根據石墨烯等超薄二維結構材料優異的抗分子滲透性、熱傳導性和大的厚徑比等特點，將其作為鱗片材料，探索了一種制備高性能導熱防腐涂層的新途徑，通過引入包覆改性和分子調控策略，克服了石墨烯的高導電性帶來的腐蝕促進效應的技術難題，該策略不僅改善了涂層的防護性能，而且極大的抑制了該涂層在防腐蝕應用方面的不足，相關研究成果已獲授權國家發明專利并在國際權威期刊發表多篇研究論文。同時，還開發了多種自愈合和疏水、超疏水表面功能涂層，該技術構建的協同導熱-防腐蝕體系此外，在煙氣余熱利用裝備防腐蝕應用方面表現巨大的潛力。近年來，與山東京博石油化工有限公司合作，開展煉油行業工業煙氣余熱利用技術及裝備的示范應用，煉廠加熱爐煙氣低溫余熱回收技術于2018年被國家工信部推薦為國家工業節能技術。為煙氣余熱利用裝備防腐蝕技術升級奠定了堅實的基礎。

3.海水腐蝕與海洋生物污損的電化學防治技術研究

① 海水腐蝕與陰極保護的數值模擬：大連理工大學腐蝕與表面工程研究所的陰極保護技術傳承了火時中、殷正安等老先生的研究成果，火時中教授出版了國內第一本陰極保護專著-《電化學保護》，經過數十年的發展，開發了一系列先進技術。采用有限元移動網格技術對海水介質下陰極保護過程中發生的物理化學現象進行動態模擬，真實再現了表面發生鈣鎂鹽沉積、生成腐蝕產物、存在雜散電流干擾和電力線受到屏蔽等復雜環境下金屬構筑物表面的電荷分布情況，這些成果發表在Electrochimical Acta、Corrosion Science等期刊上，開辟了優化陰極保護設計、探索機理的一條嶄新途徑，對陰極保護實際應用具有重要指導意義。

② 長壽命高效輔助陽極的研制：研制了高效長壽命析氯電極，在國內外多家大型海水電廠得到應用，研究成果獲得國家發明專利1項（201010149339.X），在EI及核心雜志發表論文12篇。

③ 開發了可用于油田井下高溫環境的高效犧牲陽極：在80℃環空保護液中，電流效率超過80%，獲國家發明專利（ZL201110140455X）。

④ 海洋生物污損的電化學防治新技術的開發：發明了“陰極電流防止海洋生物污損”的新方法，克服了傳統方法的缺點，被評價為“從實質上開辟了一條防止生物污損的新途徑”。獲得發明專利一項（200810010228.3），獲國家海洋重大專項“陰極保護防腐技術的防污作用研究”項目一項（201005028-3）。

⑤ 深刻揭示了交流雜散電流腐蝕機理，找出了一種可以準確評價交流雜散電流腐蝕的檢測方法。

⑥ 開發了遠程控制恒電位儀，在100多個強制電流陰極保護系統中成功應用，有效提高了陰極保護運行管理水平，深受用戶好評。（見圖2）

以上科學與技術問題的解決，提升了陰極保護技術水平，促進了產學研合作，在國內外多個大型海水電廠和石油化工企業得到應用，為企業的安全運營發揮了重要作用。

4.石油石化腐蝕診斷與防護對策

隨著我國高硫原油的大量進口和開采，石油石化設備的腐蝕問題日益嚴重，輕則造成物料流失、環境污染，重則引起火災、爆炸等災難性事故。針對石油、石化工業中的腐蝕問題，開展了系列的腐蝕診斷分析及防護對策研究，研究成果在各大油田和煉廠得到應用，累計完成大型腐蝕診斷案例160多項，開發了針對煉廠的腐蝕專家管理系統，承擔一項國家重大專項《大型油氣田及煤層氣開發》子課題，開發了可用于油田井下的固型緩蝕劑，實現了固型緩蝕劑的可控釋放。

5.工業循環水凈化與利用技術

循環水系統是冶金、能源、化工企業生產必不可少的介質之一。在工業循環水系統中，腐蝕與結垢往往相伴而生且相互影響，盡管人們對腐蝕誘導結垢的現象有了一定了解，但與結垢對腐蝕的影響作用相比，對腐蝕促進結垢作用并沒有形成統一的認識和引起足夠的重視，以往的研究中大都忽略了受熱壁面與介質的兩相界面物化性質非均一性的現實，這種非均一性將導致腐蝕原電池的形成進而影響結垢，本團隊對這一問題進行了深入的探索，取得重要研究成果。另外，為了解決傳統阻垢方法投加化學藥劑費用高、二次污染等弊端，開發了新一代綠色電化學除垢、殺菌一體化技術，針對目前市場上該技術普遍存在除垢速率低、水處理量小、能耗高、電極再生困難等缺點，開發了新型三維電極和高效電解池結構，在350 ppm（以CaCO3計）硬度的水中，除垢速率為29.16 g/（m2·h），能耗僅為6 kW·h/（kg CaCO3），除垢效率為國內外已公開數據中最高，專利已獲批準，為這一新型電化學除垢裝置的開發奠定了基礎。

記者：貴單位作為本屆大會的聯合主辦單位及合作承辦單位，請您談談貴單位為本次大會的順利召開做了哪些方面的準備工作？

劉教授：大連理工大學作為本次大會的合作承辦單位，我們對本次會議非常重視。專門成立了會務籌備工作組，第一時間向校領導做了匯報，得到校、院兩級領導的支持與資助；為參加本次大會做了充分的準備，派出有教師和博士生組成的5人團隊參會并做學術報告，全面展示我團隊在海洋防腐防污方面的科研成果。此外，為大會的召開進行了宣傳工作，包括：邀請國內外海洋材料與腐蝕防護方面相關專家，邀請我校其它院系科研團隊參會，邀請相關企業參會，邀請電化學分析儀器供應商參會等。

圖1.微區掃描電化學工作站Bylogic M470

圖2. 基于工業4.0的 遠程監測、遠程調節與控制陰極保護系統.jpg

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，請您簡要談談這些研究的最新進展和應用。

劉教授：“大力發展藍色經濟，保護海洋環境，建設海洋強國”是21世紀我國的重要戰略，工程裝備是“建設海洋強國”的基礎，材料是支撐；由于海水高鹽分、空氣濕度高、海浪沖擊等苛刻復雜的環境，金屬材料極易遭受海水腐蝕、生物污損、磨損等，因此海洋材料及其腐蝕防護問題是我們“建設海洋強國”必須面對的問題。

大連理工大學腐蝕與表面工程研究所在海洋材料及腐蝕防護方面做了一些研究工作，并取得了一定的研究成果。實驗室的在海洋防腐領域主要研究方向包括：海水電化學保護技術；高效析氯DSA陽極材料；耐蝕材料與腐蝕防護；海洋綠色防污防腐技術；海洋功能材料與裝備等。

本次會議，我們將安排部分研究人員就以上幾個方面與大家分享我們的最新研究進展和應用。擬安排的報告為《石墨烯分子改性及其功能涂層》、《基于主動化學轉化增加屏蔽機制的防護涂層》、《石墨納米片的制備及其導熱防腐性能研究》、《腐蝕產物沉積對局部腐蝕行為影響的數值模擬》和《氟化二元醇改性聚硫氨酯海洋防污涂層》。

記者：2019第六屆海洋材料與腐蝕防護大會，您是參會特邀嘉賓及主旨報告專家，請您談談對本屆會議的看法和期許？

劉教授：響應國家“建設海洋強國”戰略的號召，助力海洋強國建設，每年舉辦一次“海洋材料與腐蝕防護大會”十分必要。本屆會議匯聚了國內眾多知名專家學者、企業精英以及多個領域的代表，聯袂登臺分享海洋防腐材料與腐蝕防護領域最新技術及最新實踐。本屆會議將為科研人員、企業提供一個很好的相互交流平臺，讓科研人員更好地了解企業的需求、及時與同行交流科研經驗，同時也讓企業了解更多的最新科研成果。

遼寧省海域廣闊，遼東半島的西側為渤海，東側臨黃海。遼寧大連更是一個海洋經濟發達的沿海城市，涉及海洋的產業非常多，包括漁業、不銹鋼、造船、涂料、防腐工程等。由于近些年東北地區經濟不景氣、現存的企業面臨轉型升級，如何利用最新科技成果提高生產效率、提升產品質量、增強產品競爭力是關鍵。希望未來海洋材料與腐蝕防護大會有機會能在大連召開，為東北相關企業提供一個了解和學習新技術的機會，助力東北經濟的復蘇。

最后，高校作為人才第一資源、科技第一生產力、創新第一動力和文化第一軟實力這“四個第一”的重要結合點，學科優勢突出，高端人才集聚，各類信息匯聚，創新要素集中，科研成果豐碩，國際交流頻繁，在服務經濟社會發展方面發揮特殊重要的作用，提供強有力的智力支持和人才支撐。大連理工大學是新中國共產黨一手創辦的教育部直屬的全國重點大學，是世界一流大學建設高校（A類），國家“985工程”、“211工程”重點建設高校，在振興遼寧經濟發揮著舉足輕重的作用。歡迎各位與有志于科研、教育的青年才俊加入我們學校。另外，本人所在電化學工程專業原名為金屬腐蝕與防護專業，隸屬于大連理工大學化工學院（A類），由國內腐蝕界著名的火時中教授于1971年創建，每年招收一個本科班，延續至今。本人帶領的團隊——大連理工大學腐蝕與表面工程研究所近幾年發展勢頭良好，但團隊學術骨干力量嚴重不足，希望腐蝕界的優秀博士研究生、博士后能夠加入我們的團隊，充實師資隊伍、共謀發展大業。

記者：您在腐蝕防護學科領域的研究涉及面較廣，且頗有造詣。請您從專業的角度談談腐蝕防護科學技術研究未來的發展方向。

劉教授：我們正在經歷第四次工業革命，即所謂的“工業4.0”。“互聯網+制造”就是“工業4.0”。“工業4.0”是德國推出的概念，美國叫“工業互聯網”，我國叫“中國制造2025”，這三者本質內容是一致的，都指向一個核心，就是智能制造。智能制造是一種由智能機器和人類專家共同組成的人機一體化智能系統，它在制造過程中能進行智能活動，諸如分析、推理、判斷、構思和決策等。通過人與智能機器的合作共事，去擴大、延伸和部分地取代人類專家在制造過程中的腦力勞動。它把制造自動化的概念更新，擴展到柔性化、智能化和高度集成化。

在這種時代背景下，腐蝕防護科學技術研究未來的發展方向必然也是“智能制造”。傳統的腐蝕防護科學技術是“經驗式”的、“被動式”的。一方面，由于缺乏經驗，新環境中的腐蝕、新材料的腐蝕、新形式的腐蝕往往難于等到較好的防治；另一方面，缺少適宜的腐蝕監檢測設備，設備的突然失效、腐蝕事故仍時有發生。我認為，未來的腐蝕防護科學技術將是“主動式”的。依托人工智能領域的最新研究成果，基于豐富的腐蝕與材料數據庫，未來開發智能腐蝕專家系統，可以實現遠程的腐蝕診斷、腐蝕分析、防治對策提出、腐蝕失效預測與腐蝕事故預警等，屆時腐蝕防護科學與技術將“畢其功于一役”。

最后，材料是21世紀發展的物質基礎。我認為，智能化、功能化的防腐或耐蝕新材料開發也是未來腐蝕防護科學技術研究不可或缺的一部分。

后記

習近平總書記說，廣大科技工作者要把論文寫在祖國的大地上，把科技成果應用在實現現代化的偉大事業中。天下興亡，匹夫有責。我們相信，在千千萬萬像劉貴昌老師這樣的科研學者的不懈努力下，我們科技事業必將走向更輝煌的明天！　

人物簡介

劉貴昌，男，教授、博士、博士生導師。1984年留校至今一直在大連理工大學任教，現任大連理工大學腐蝕與表面工程研究所所長，中國腐蝕與防護學會理事，全國防腐蝕標準化委員會委員，石油化工腐蝕與安全專業委員會委員，中國海洋防腐蝕產業技術創新戰略聯盟理事，遼寧省煙氣余熱利用裝備防腐蝕工程實驗室主任、大連市煙氣凈化和余熱利用重點實驗室主任。主要研究方向為：①化工及海水介質的腐蝕與防護②。煙氣深度凈化與余熱利用一體化技術及裝備；③。高級電催化材料及其應用；④。智能工廠腐蝕與防護專家管理系統；⑤。受熱壁面高性能防腐蝕涂鍍層設計與開發；⑥油田防腐緩蝕劑的封裝及可控釋放⑦。先進電化學防腐、防污工程技術與裝備。主持或參與國家自然科學基金、重點專項等10余項，省部級6項，企業項目60多項，完成科研經費5000多萬元；發表論文168多篇，其中SCI收錄53篇；獲授權專利20項，獲得2012年首屆中國防腐蝕行業發明專利金獎，2013中國發明專利優秀獎， 2014年獲得國家技術發明獎二等獎。