侯保榮 ——我的海洋腐蝕防護情結

侯保榮先生1942年1月出生于山東省菏澤市曹縣。1962年考入復旦大學化學系，1967年畢業獲學士學位，1994年畢業于東京工業大學，獲博士學位。中國科學院海洋研究所研究員、博士生導師，2003年當選中國工程院院士。

侯保榮是中國海洋腐蝕環境研究和海洋腐蝕與防護的學科帶頭人之一，也是中國海洋腐蝕界唯一的一位院士，他不遺余力地開展海洋腐蝕與防護研究和成果轉化工作，努力實現防腐蝕工作的產業化，為中國和山東省經濟建設做出了貢獻。（中國科學院評）

《我心依然》是由復旦大學歷史系1968屆畢業生章華榮先生，以及陳定方教授等多位老五屆畢業生歷經數年用心凝煉而成的紀實性文學作品。它真實地記錄了那個特殊年代的大學畢業生到祖國最需要的地方去，艱苦創業，負重前行，為祖國的富強繁榮做出了突出貢獻！

下文引自《我心依然》(第七部)

侯保榮先生的海洋腐蝕防護情結

和大家一樣，咱們大家一起考入上海復旦大學，1962年入學。說考上復旦這件事，我怎么也不能忘記我的中學老師們。

我所就讀的曹縣二中是位于山東曹縣劉崗村的一個老革命根據地，是1953年建校，當時只有初中部。到了1958年才設了高中部的兩個班，老師全是原來教初中的老師。我是第二屆62年的高中班畢業生，我們那時的老師太艱苦了，學校條件較差，一個50~60人的教室只有一個煤爐取暖，根本沒有多少熱量，教室里很冷，冬天的溫度能到零下十幾度。課間休息時，大家都到室外活動一下，因為室外有太陽比屋里要暖和。那時的農村根本沒有電燈，晚上上課只能用煤油燈了。老師的高超之處在于他們教的學生，僅1961、1962、1963年三屆高中畢業生中，就有不少學生考入清華、北大、復旦、交大、師大等名牌大學，加上考入其他學校的，考上大學的占全班總人數的三分之二左右，我能進復旦學習，什么時候也不能忘記初中、高中老師的培養。

在大學的一段生活我就不說了，說一下和大家分手后的一點小故事。

學生時代，后排右三侯保榮

走出校門后我就來到了位于山西省臨汾市的4657部隊農場勞動鍛煉，這個農場就在汾河旁邊，還不算太窮的地方，我們住在老百姓家里，和他們同吃同住同勞動。待了一年多，每月工資43.5元，吃飯要交伙食費的。有幾個故事至今不能忘記。

在這個連隊鍛煉的都是67、68應屆大學畢業生，有北京地質大學、北京師范學院待分配學生，也有已經分配到某單位的應屆畢業生，還有一部分是印尼的歸國華僑在國內大學畢業的。大家知道，種稻子是一項艱苦的體力勞動，插秧、除草、收割都是彎著腰的事，可累了，伙食也不好，一個月整個連隊殺頭豬，改善生活。我清楚地記得，有一次連隊包餃子，每人二兩肉、白菜不限量，每人分一斤干面，就這樣，男同學一斤干面的大餃子都吃光了。有的還不夠吃，接受一點女同學剩余的“支援”。

在部隊經常開憶苦會，請貧下中農“上課”，講講他們在解放前是怎么受苦的。一個大房間，四周全用圍布把光線擋起來，不能自由進出，就等于我們全體聽報告的人回到了萬惡的舊社會，貧下中農代表一講就是4個多小時，弄的大部分同學都哭了，是真的哭，并且哭的聲音很大很大的，周圍的鄰居都能聽得見哭聲的！那個人都講了什么，現在一點記不得了，后悔當時沒有錄下音，否則現在會成為一個很好的教材！

連隊里還經常吃憶苦思甜飯，這對我們在國內土生土長的人不算太難，但對從印度尼西亞回來的華僑大哥大姐們可是個難題了，憶苦吃糠窩窩，怎么能咽得下？當然咽不下也得象征性地咽一點，接著是思甜了，吃白面饅頭，大家可開心了。那時提倡穿衣要新三年、舊三年、縫縫補補又三年，大家都很不講究，身上的泥越多越自豪，一個是經濟條件不允許，每月只有43.5元錢的工資，沒有講究的成本；二是那時候的思想境界高，不計較吃穿，只把種稻子放在第一位。

我們這些理科大學生們在學校學到了不少知識，但大學和實際有些脫節。我所在的部隊是新建單位，經濟能力差，工資很低。連隊首長就組織我們搞副業，種稻子的部隊嘛，稻草有的是，就用草打繩子賣。有一次，機械老化，動不了了，一看是機油不足，一位大學生就去找連長說：“我們連隊改善生活要殺雞，請求連長批準給點雞油把機械潤滑一下，哈哈。”

勞動鍛煉一年三個月后終于盼到了回工作崗位的那一天，那是1970年3月。從1962年我進入上海復旦大學，那時的復旦是五年學制，其中搞了一年四清運動，又參加了兩年文化革命，又在勞動鍛煉了一年多，等我回到中國科學院海洋研究所報到，已經是我入大學深造的第七個年頭了。終于，我步入了科研的正道！

在海洋所實驗室工作

來到海洋所后，因為我是學化學的，就分配到化學室的腐蝕研究組，接到的第一件事就是響應黨中央的號召——開門搞科研，走出去，與工農兵相結合。上班沒有幾天，我就去了上海，那時在上海要新建一個上海金山石油化工總廠。杜德英同學曾在那里工作過。油是從大慶運過來，需要建一個碼頭，全是鋼鐵的， 防腐蝕是其中的一個內容，我們便和上航三海局、南京水利科學院合作承接了陳山碼頭的陰極保護工作。

那是1970年剛到海洋所的事。大家都知道，陰極保護有外加電流法和犧牲陽極法兩種，當時我國的鋁基犧牲陽極還不過關，就用了外加電流法，采用的輔助陽極是高硅鑄鐵，為此還和李敦琴同學合作過，在她所在的上海工藝制造機械研究所冶煉過這種材料，但一點回扣也沒有。

犧牲陽極法是陰極保護的主要方法之一，方法簡便，不需管理，當時國內使用的主要是鋅陽極，因為鋅表面不易形成氧化膜，拿來純鋅就可以直接使用，不用特殊冶煉。而鋁就不行，表面有層氧化膜，阻止鋁溶解，需要加入某些金屬元素才能使鋁表面活化溶解，起到犧牲陽極的作用。由于鋁的比重遠遠小于鋅，鋁又是三價金屬，鋅是二價的，同樣重量的鋁、鋅金屬做陽極，鋁釋放的電量更大。如果鋁犧牲陽極能研制成功的話，要合算得多！

于是我和同事們便開始鋁基犧牲陽極的研究，經過了五六年的時間，我們的研制終于成功了。該成果在80年代還得了中國科學院二等獎，這在國內還是第一次。我們是最早開展該項技術研究的，后來兄弟單位也相繼開展了該項研究，制定了國家標準，目前這項技術已經遍地開了花，成為防止鋼鐵在海水中腐蝕的重要方法。鋁基犧牲陽極中一般含有鋁、鋅、銦、鉍等元素，各行各業都在使用，80年代就已經制定了國家技術標準。我們作為最早從事此項工作的科研工作者，感到很欣慰。

對于海洋鋼構筑物來說，腐蝕的重點在哪？我剛進入海洋腐蝕這一行時，一直認為潮差區腐蝕最嚴重，并且有理由可以解釋。因為潮差區的部分，潮漲潮落，干濕交替，風吹雨打，太陽曝曬，當然腐蝕嚴重。有時候，我去給大學生講課，第一個先問學生，一個鋼樁打在海里，從腐蝕的角度分為大氣區、浪花飛濺區、潮差區、海水全浸區和海底泥土區五個不同區帶，哪一部分腐蝕最為嚴重？大部分學生的回答是：潮差區腐蝕最為嚴重，并且很自信的講述腐蝕嚴重的理由。實際上這種想法是錯誤的，形成這種概念的另一種根據是錯誤的實驗方法所誤導的。例如一個新鋼種研究出來以后，要到現場去進行掛片試驗，由于實驗條件的限制，一般是把100 mm×200 mm的實驗試片分別掛在大氣區、潮差區、海水全浸區，幾年取出來以后確實是潮差區腐蝕最為嚴重，根據這種實驗方法才得出這種結果。

這種實驗一個致命的弱點是，試驗鋼片是分別放置的，相互之間沒有電導通的情況，分別掛在了不同區帶。我們想一想，有什么鋼構筑物是各個區帶之間相互絕緣、相互分離的呢？這個問題看來簡單，但把它戳透，發現其中的區別，還是需要動一番腦筋的。

為了開展這項研究工作，評價鋼材在海洋各個不同區帶的腐蝕速率，最好的方法是在外海進行現場掛片。

我還記得在現場試驗結束后，要取樣，去中山公園旁邊的中國科學院冶金所分別檢測。那么多試片是非常重的，要搬運這些試片就是一件非常辛苦的事。我先是坐火車到了市區，那時沒有出租車，自己更不會有車了，哪像現在這么便利。下了火車后，我把試片分成三部分，先把其中一部分搬到眼睛看得到的地方放下，再來取第二部分、第三部分。這樣一共分別移動了5次才到了冶金所門口。后來，我們和原上海鋼鐵研究所、上海第三鋼鐵廠合作，利用長7米、寬6公分、厚6毫米的鋼片在廣西北海、浙江舟山、山東青島進行了現場實驗。其結果是清清楚楚的，浪花飛濺區的腐蝕最為嚴重。

但我們知道，在大海做試驗，哪怕是在海邊，也存在風大浪急、容易丟失、計量不準、工作量大等缺點。于是我就想，能否有更簡單的實驗方法，能夠模擬實海試驗呢？利用在上海陳山碼頭做陰極保護的機會，我先在現場做了一年的實驗，并且非常高興地取得了很大的成功。

針對外海實驗的各種缺點，我發明了一個“電連接模擬海洋腐蝕試驗裝置和方法”，在海洋所院內建立了這種模擬實驗種裝置，它的主要思路是做一個長2米、寬1米、水深1米的水槽。潮差區0.4米，上部為大氣區。其中設置了造波板來產生波浪，利用虹吸管來調節潮差區的漲落潮，實踐證明，這樣一套裝置可以再現外海的腐蝕環境。

在這套模擬裝置里面，還有另外一個發明。為了解決以上所說的試片之間的絕緣的問題，巧妙地采用了導線把試片之間連接起來，使各個試片之間的電氣連接，這樣就和實際工程中鋼樁的情況一致了啊！驚人的結果出現了，利用這種裝置所得出的結果與外海7米長的鋼帶的結果有著相同的腐蝕傾向，太棒了！該結果在學術會議上一發表，就引來了武漢、上海、鞍山、包頭、馬鞍山、北科大等十余家國內海洋用鋼研究單位來做實驗，實驗鋼種有100多個，取得了上萬個實驗數據，劃出了幾百條腐蝕實驗曲線。這項成果獲得1981年中國科學院科技進步二等獎。說起來，這已是35年前的事情了。

再說潮差區為什么在五個不同區帶的腐蝕最輕？比浸在海水中的部分還要輕。為什么呢？這是很值得研究的一個課題。

我們設計了一個實驗方法，在上面提到的模擬海洋環境水槽中，在潮差區和全浸區分別設置試片，然后用儀器測量各試片之間的腐蝕電流大小。在50 mm×100 mm不大的試片上就可以測得陰極電流和陽極電流，最大值可達到10 mA。這個結果就可以說明為什么潮差區的腐蝕比全浸區輕，這是因為在海水浸沒潮差區時，全浸區的試片成為陽極，潮差區的試片因此受到了陰極保護的結果。這個結果看來簡單，可我們花費兩年時間，走了許多彎路，改進了不同的試驗方法才得到的。

這個試驗結果在日本發表后，一位日本教授對我說，就憑這篇論文的研究成果，在日本你就可以取得博士學位了。

開展長尺掛片實驗

日本留學三年對我的一生成長也起著非常重要的作用，我是剛改革開放不久就被選中去日本留學的。

早在1982年，我國剛開始對外開放，走出國門選中我，除了學術上的一點成就之外，還有一個小插曲：分配來海洋所之后，相差3~5歲的同事學習的外語幾乎全是英語，我在復旦學的是俄語，早已忘光。幾年的文化革命在學校也沒有學習第二外語的機會，那怎么辦呢？外語是科研的必要的工具，再學俄語吧，當時中俄關系也不好還是用不上，學英語吧，我再學幾年也趕不上已經英語有很好基礎的同事。于是，我下決心學日語。日本文化與中國相近，距離也近，日本是個島國，四面環海，海洋設施多，腐蝕方面的研究 也比較先進，如果有去日本的機會，我便會有優勢了。果然，只上了兩年夜校的我很快就有了去日本留學的機會，會一點點日語的我一下就被選中了。出國前又到大連外國語大學培訓四個月，便于1985年3月7號踏上了留學之路，一去就是三年。

那時候我的大兒子考高中，小兒子考初中，我都沒有過問，任憑他們自己發展。但讓我欣慰的是長子侯延琨考上了復旦大學化學系，后得到了獎學金進了日本東京工業大學，獲得了博士學位，后又在美國耶魯大學讀博士后，而后又在美國康乃爾大學讀MBA，現在在香港瑞士銀行工作。次子侯坤也考進了復旦大學法律系，后去澳大利亞悉尼大學留學，取得了碩士學位，孫女Alice今年12歲，在香港讀初中，孫子Sage今年10歲，在香港讀小學。家里還有一位96歲的老母親，自從我大學畢業分配到青島她就一直陪伴著我們全家。我的兩個兒子，一天幼兒園也沒有去過，全是老母親照料大的，功不可沒啊！她現在身體仍然很好，思路清楚，很遺憾的是一天學也沒有上過，大字不識一個，更不要說看報紙、看電視了，就連人民幣也只能靠顏色和大小來辨認！但她有福氣，兩次出了國，一次去了澳大利亞是看她的二孫子侯坤，一次是去日本看望留學的長孫侯延琨；在國內她去的地方也不少，哈爾濱、大連、上海、廣州、海南島、南昌、廬山、桂林等。我6歲時父親就去世了，母親一直是我的依靠，這里我也很想對她老人家說一句：您辛苦了！祝您長壽！

我于1985年3月7日去日本留學，1988年6月30日回到祖國。當時導師告訴我，如果再能待半年左右我就可以戴個博士帽回去。但當時國內留學的政策緊，一天也不讓延長，海洋所開了兩次所長辦公會要開除我。后來在國內又工作了幾年，1993年我重返日本，三個月就取得了工學博士學位。

自我去了日本，便和日本工業大學、大日本涂料公司、日東電工株式會社等單位建立了良好的合作關系。自去日本留學到現在已經30年了，我去日本交流的次數超過70多次。我們研究室也有70~80人次去過日本。有100人次以上的日本朋友來過青島進行過交流。2000年，我作為大會主席，在青島召開了首次國際海洋腐蝕與控制會議。自此，每兩年在中國、日本輪流召開。去年第七次會議在南京，第八次會議2016年在日本北海道舉行。

2003年我當選中國工程院院士，人們常說成績的取得是一個新的起點，對我來說的確如此！

據國際通用公式計算，腐蝕損失約占GDP的3%~5%，我國2014年腐蝕造成的經濟損失超過20000億元。已有研究表明，如果采取有效的控制和防護措施，其中25%~40%是可以避免的。腐蝕防護工作做到位，每年可以減少5000~8000億元的損失。

自1967年畢業于復旦大學化學系以來，我一直與海洋腐蝕防護相伴而行。40多年來，海洋腐蝕防護也從一個冷門專業逐漸被人們重視。在扎根于海洋腐蝕理論研究的基礎上，我在海洋腐蝕防護技術推廣與應用方面，取得幾項成果，在這里列出兩項來與同窗們一同交流分享。

五十年同學聚會，后排右三為侯保榮

一項是海洋鋼結構浪花飛濺區復合礦脂包復技術。潮起潮落，浪花飛濺，是一道美麗的風景線，但對于海洋工程來說，飛濺的浪花卻是“吃金屬的老虎”。惡劣的海洋腐蝕環境是海洋開發過程中必須面對的課題，眾多海洋設施諸如港口碼頭、石油平臺、海底管線、橋梁、船舶等在海洋環境下遭受嚴重的腐蝕破壞和生物污損，其腐蝕損失統計數據令人觸目驚心。

海洋環境分為不同的腐蝕區帶，其中浪花飛濺區的腐蝕最為嚴重。科學研究表明在浪花飛濺區，鋼表面受到海水的周期性潤濕，處于干濕交替狀態，氧供應充分，鹽分不斷濃縮；加之陽光、風吹和海水環境等協同作用導致發生最嚴重的腐蝕，約為海水全浸區腐蝕的3～5倍。在浪花飛濺區，鋼結構的腐蝕速率達到0.3~0.5毫米/年，嚴重的孔蝕可達1毫米/年，這個數字是非常可怕的。這個區域是整個結構的“短板”， 一旦發生局部的腐蝕破壞，整個結構的承載力就會大大降低，不但會影響安全生產，嚴重的甚至可能導致提前報廢。

目前國內針對海洋鋼鐵構筑物所采用的防腐蝕措施，水上部分以防腐涂層為主，水下部分采取防腐涂層和陰極保護技術相結合的防腐方法，但對于腐蝕最嚴重的浪花飛濺區國內尚未有成熟、經濟長效的防護方法。在浪花飛濺區，普通的涂料保護，在海水有力地沖擊下容易產生剝落，局部腐蝕十分嚴重。電化學保護由于不能形成電流回路在這個部位也不能發揮作用。

我從事浪花飛濺區腐蝕防護研究已經有十余年的歷史，在“十一五”期間和我的同事一起研發成功了復層礦脂包覆防腐蝕技術，獲得了4項國家發明專利。該技術由四層緊密相連的保護層組成，即礦脂防蝕膏、礦脂防蝕帶、密封緩沖層和防蝕保護罩。其中礦脂防蝕膏、礦脂防蝕帶是復層礦脂包覆防腐技術的核心部分，含有高效的緩蝕成分，能夠有效地阻止腐蝕性介質對鋼結構的侵蝕，并可帶水施工。密封緩沖層和防蝕保護罩具有良好的整體性能，不但能夠隔絕海水，還能夠抵御機械損傷對鋼結構的破壞。該技術對海洋鋼結構暴露于浪花飛濺區的部位具有廣泛的適用性，具有施工簡單、綠色環保等效果，防腐壽命大于30年。這項技術還獲得2014年度山東省技術發明一等獎，山東省的標準已經頒布，在這本文集和大家見時，也許我們申報的國家標準也能公布實施。

海洋工程設施承擔著交通物流、石油開采等重要任務，一旦發生危險不但會造成巨大的經濟損失，威脅到人民的生命財產安全，還可能會污染海洋環境，對生態環境造成難以恢復的破壞。單項技術已在國內近二十個單位推廣應用，如青島港液體碼頭、湛江港、丹東港、舟山中化興中碼頭、中海油、浦田LNG碼頭、勝利油田等。隨著我國海洋開發的不斷深入，海洋工程的不斷建設，發展長效的浪花飛濺區腐蝕防護與修復技術對保護海洋工程的安全運行具有極其重要的經濟價值和社會意義。

第二項技術是異型鋼結構氧化聚合型包覆防腐技術。螺栓、閥門、法蘭、橋梁拉索等異型鋼結構，由于形狀復雜，縫隙、邊緣、棱角較多，表面凹凸不平，易積存水、潮氣和鹽分等腐蝕性介質。尤其是海上和沿海地區，受鹽分和濕度的強烈影響，裸露的螺栓、閥門等異型結構腐蝕發展很快。腐蝕初期，產生的銹液有損美觀；如果腐蝕進一步加深，以至連接失效，會使金屬結構的強度降低，影響生產安全，甚至會造成嚴重的事故。

傳統的涂裝保護方法很難使螺栓、閥門等異型結構的縫隙和邊緣部位得到足夠的保護。并且涂刷時，涂料很容易出現涂飛、流淌、漏涂等現象。并且很多已經做過涂層處理的部位，如果要重新進行保護，需要將原來的涂層和銹層去除，表面處理復雜，后期維護費用高，維護效果差，是涂料防蝕的短板。

我在多年研究國外同類技術的基礎上，研發氧化聚合型包覆防腐技術。該技術由三層配套系統組成，包括防蝕膏、氧化聚合型防蝕帶、外防護劑。防蝕膏和氧化聚合型防蝕帶上浸漬的化合物具有良好的腐蝕性能以及附著力，能阻隔金屬與水分、空氣等腐蝕性介質的接觸；施工后氧化聚合型防蝕帶暴露在空氣中的表面會氧化聚合，形成堅韌皮膜，具有良好的耐老化性能；而粘貼在鋼結構表面的一側永遠保持非固化狀態，從而達到最佳的防腐活性。該材料柔軟，易貼合，能夠撫平，可粘貼在任何形狀上；表面處理簡單，可以帶銹、帶原涂層施工，施工效率高；防腐壽命大于30年。該成果已經授權4項發明專利和山東省標準。

螺栓、閥門、法蘭、橋梁拉索等異型鋼結構，與橋梁、碼頭等整體結構相比，其造價可以忽略不計。但是一旦這些不起眼的小部位發生腐蝕問題，卻會造成橋梁坍塌，油氣泄漏等嚴重的災難。因此針對異型鋼結構研發氧化聚合型包覆防腐材料，僅需要花很少的代價就能為橋梁、碼頭這樣的大型海洋工程延長壽命；不僅能夠解決企業的難題，減少企業維修、檢修的次數，節約防腐費用；還能保障油氣輸運設備的安全運行，減少資源浪費，保護環境，具有非常積極的社會效益和經濟效益。這項發明已經在國內十幾個單位應用，其中有大連國際會議中心、湛江糧倉和天津LNG碼頭地腳螺栓等。

這種異形鋼結構氧化聚合包覆防腐技術另一個用武之地是橋梁拉索的防腐蝕。我國有幾萬座橋梁，據交通部的調查，我國橋梁的拉索平均使用11年就要換索，而使用這種技術，至少40年可以免于維修。這種技術已經申請了商標，并有防偽標志。

侯保榮（左三）向山東省科協黨組書記、副主席王春秋（右三）和青島市政協副主席趙鐵軍（右一）介紹中科院海洋所浪花飛濺區新型包覆防腐技術現場

除了以上介紹的兩項成果之外，我和我的研究團隊在海洋鋼筋混凝土結構的腐蝕修復、海洋工程陰極保護監/檢測、雜散電流監測與防治技術、新型復合犧牲陽極技術、海洋生物腐蝕與防污技術等方面也取得多項專利成果。

我從事海洋腐蝕防護40余載，2002年獲得國家科學技術進步二等獎，2009年獲得山東省科學技術最高獎，2014年獲得了山東省技術發明一等獎，2014年我又獲得了香港“何梁何利”科技進步獎，2014年10月30日劉延東國務委員在北京國賓館親自頒獎。這些成績不是屬于我個人的，它們屬于我和我的科研團隊，沒有他們，靠我一個人的力量會一事無成。

2014年獲得香港“何梁何利”科技進步獎

從去年開始美國腐蝕工程師協會組織一項全球腐蝕損失調查。我被邀請為中國區的主席代表國家承擔這項工作，作為一項重大咨詢項目已經在中國工程院立項。這樣，又有了新的事業在等待著我去開拓！

白浪翻滾，潮起潮落，大海將它亙古不變的波濤演繹成永恒。40余載，如白駒過隙，我奔走在中國沿海各地，看到各種海洋腐蝕狀況觸目驚心，我深深地感到痛心。海洋腐蝕防護工作迫在眉睫，早采取措施，早得益；晚防護，受損失更大；在未發生腐蝕前就采取防護措施最為合理。我們腐蝕防護工作者肩負著偉大而艱巨的使命，任重而道遠。

2006年侯保榮院士（前排左4）出席“腐蝕與防護”第5屆編委會會議