1 前言

腐蝕是使材料破壞的主要形式之一 ,對國民經濟和國防建設中的各個部門造成很大的損失。世界著名的腐蝕科學家 Evans 在簡介腐蝕科學發展史時提到 [ 3] :“另一個發展是增加了把腐蝕看成經濟問題的興趣” 。一個國家或企業要發展經濟 ,提高企業的經濟效益 ,首先應了解自身腐蝕損失的情況 。據一些發達國家的統計， 每年由于材料腐蝕所造成的直接經濟損失約占國民經濟總產值的 2 —4% 。我國每年因腐蝕造成的損失據粗略估計超過二百億元。而腐蝕的控制是一項系統工程 ,要實現腐蝕的全面控制 ,必須將腐蝕控制技術與腐蝕控制管理緊密相結合 。對可能出現的腐蝕問題應有預防手段 ,出現腐蝕問題要有應急處理措施 ,事后應有杜絕辦法，全過程地對腐蝕進行控制、監測、管理、治理、評估、檢驗、驗收等工作 ,防患于未然 ,將可能發生的腐蝕事故消滅在萌芽之中， 盡可能延長設備的使用壽命，最大限度地減少由于腐蝕造成的損失。從 80 年代前期開始，在國家科委 、國家自然基金委、中國科學院和各有關部門的支持下， 在全國范圍內建立了各類腐蝕實驗站 ,并且積累了大量的腐蝕數據 ,這些數據在為腐蝕與防護工作者們進行腐蝕基礎性研究、工程設計和選材上起到了非常重要的作用 。

21 世紀 ,是以計算機技術為特征的高科技飛速發展的世紀 ,必將對腐蝕與防護的研究產生更深刻的影響。隨著計算機和互聯網的發展， 給腐蝕數據的積累和傳播提供了一個高效、快捷的操作平臺 。通過建立腐蝕數據庫 ,可以管理以前人工無法管理的大量的腐蝕數據 , 使數據庫中的數據更加規范 、合理 。以腐蝕數據庫為基礎 ,在互聯網上建立網上查詢系統 ,不但可以大大拓寬腐蝕數據的傳播途徑 ,更重要的是能為腐蝕與防護工作者們提供一個研究和應用的工具和基本資料中心， 這對于腐蝕與防護學科的發展無疑具有重要的意義 。

2 金屬腐蝕數據的積累與腐蝕數據庫的發展現狀

隨著科學技術的迅速發展， 經濟的快速增長和社會的不斷進步， 材料與制品的腐蝕問題對科技進步 、社會經濟發展和人民生命財產安全的重要影響已逐漸為人們所認識 , 并得到科技界和各國政府的普遍關注。主要體現在兩個方面 :第一，世界工業發達國家已相繼建立了各種防腐蝕立法， 使重大工程設計與建設服從于防腐蝕立法；第二 ,國際上先后出現了材料腐蝕試驗研究中心進行長期的材料腐蝕數據積 累、數 據庫 及 數據 中心 建 設與 規 律性 研究 [ 9 —11] 。工業發達國家十分重視該領域的基礎數據積累工作 ,早在上世紀初 ,美國通過材料在本國自然環境中的長期暴露試驗（大氣 25—35 年， 海水20—25 年， 土壤 40—45 年）的系統研究， 積累了大量的腐蝕數據， 為工程防腐蝕設計 、發展各種耐蝕材料、延長設備和工程的使用壽命、制定材料防護的規范和標準提供科學依據。美國 AT LAS 公司的兩大曝曬場佛羅里達曝曬場和亞利桑那曝曬場分別始建于 1931 年和 1948 年， 日本氣候環境試驗中心和歐洲以瑞典腐蝕研究所為首的環境腐蝕試驗中心也已有 30 多年的歷史。這些曝曬場不僅占地面積大， 試驗設備齊全，測試技術先進，而且配備有室內模擬各種自然環境 、加速腐蝕試驗設備 。這些材料環境腐蝕試驗基地的建立 ,都是基于認識到世界各國每年生產有大量工業材料及制品， 在使用環境中受自然和人為因素的影響 , 質量功能降低、使用壽命縮短 、損耗率增加，因此要把握材料及制品的時效變化而帶來的耐腐蝕性 ,耐腐蝕試驗及數據積累工作顯得十分重要且不可缺少 。

我國“材料腐蝕數據積累工作”的特點一是國家統一組織 ,有關部門聯合支持 ,試驗工作按統一計劃進行 ;二是建網歷史較長 ,試驗范圍較廣 ,規模較大 ;三是試驗與研究結合比較好， 能積累數據，既滿足國家建設的需要， 又推動了學科發展 。我國材料自然環境腐蝕試驗研究工作開始于 20 世紀 50 年代 , 由國家科委組織、中國科學院及有關工業部門參加， 作為國家第二個五年計劃期間的重要科技任務之一列入計劃 。1958 年分別建立了全國大氣、海水 、土壤腐蝕試驗網站， 1959 年組織有關企業提供材料制備試件 、投入試驗 。60 年代中期至 70 年代試驗中斷 。1980 年后全面恢復 。通過“六五”到“九五”的共同努力 ,進行了大量的工作 。“六五”期間投入腐蝕試驗六大類（黑色金屬、有色金屬、混凝土、高分子材料、保護層 、電纜光纜）353種 ,九百多個試件，通過 4個周期的試驗， 現已積累材料大氣 、海水腐蝕 8—16年數據；中堿性土壤腐蝕 30 —35 年的腐蝕數據和自然環境因素測定數據 40 多萬個；建立材料環境腐蝕數據庫和子庫共 20 個，其中的主體數據庫共 9 個 。

金屬材料在海水環境中的腐蝕是一個涉及物理、化 學、生物 、氣 象等 因 素 的 復雜 電 化 學 過程 [ 12—14] 。生物污損腐蝕包括微生物腐蝕及宏觀生物附著引起的腐蝕是近年來腐蝕科學工作者廣泛關注的課題[ 15—17],據估計， 生物腐蝕損失占總體腐蝕損失的 20%左右[ 18、19]。我國有關生物腐蝕造成損失沒有受到足夠重視 ,80 年代以來 ,國家科委和國家自然科學基金委設立“材料海水腐蝕數據積累及其規律研究”項目 ,至今已積累了 71 種材料在典型海域內腐蝕數據四萬多個 ,有關人員對這些數據進行了大量分析研究， 微生物腐蝕及污損生物引起局部腐蝕方面也開展了一些工作[ 20—23], 總體來說， 由于海洋生物因素作用復雜， 實驗周期長 , 研究難度大 ,基礎研究方面相對較少 。近來年 ,開發海洋腐蝕數據庫和海洋環境腐蝕的預測咨詢系統 , 直至建立完善的專家系統成為熱門課題， 海洋生物學家對各海域生物的調查及生態研究為腐蝕工作者研究金屬材料生物腐蝕提供了基礎知識和豐富信息 。

材料的大氣腐蝕所造成的損失占全部腐蝕的一半[ 24、25],因此，開展大氣腐蝕與防護對策的研究具有重要意義 。目前通過大氣暴露試驗法已經建立全國 8 個不同氣候環境地區的黑色金屬、有色金屬和涂鍍層 3 大類材料的大氣腐蝕數據庫 。其中我國最北的環境腐蝕觀測研究站海拉爾低溫大氣站設在中國農業機械科學研究院在內蒙海拉爾的一個試驗站內 。該站地處呼倫貝爾大草原上的海拉爾市南， 是我國典型的寒冷氣候。站內設有氣象觀測曝曬試驗小區，“九五”期間該站承擔了“涂料、橡膠 、工程塑料等高分子材料在不同環境條件下環境適應性數據積累及變化規律研究”、“材料在低溫大氣環境中腐蝕數據積累及規律性研究” 、“結構鋼材料及其大型機械結構件在寒冷低溫環境下冷脆性能數據積累及規律性研究”以及新型涂料、工程塑料、橡膠等高分子材料及典型基礎結構件在嚴酷環境的大氣暴露試驗數據積累及變化規律研究和農用大棚薄膜在典型的濕熱、亞濕熱 、寒冷條件下性能變化規律及技術要求研究等 。該站掛片 4萬余件 ,積累數據 2 萬多個 ,填補了我國材料低溫大氣腐蝕數據研究工作的空白，完成了低溫環境腐蝕數據庫建庫的基礎工作。

金屬腐蝕數據庫中的數據已在國家建設中獲得應用 ,獲得了顯著的社會效益和經濟效益 。例如腐蝕數據庫為國家重點工程撫順輸送成品油工程的設計提供了土壤腐蝕數據 ,并據此提出管道防腐建議，大大降低了管道防腐投資的費用。60 年代積累的土壤腐蝕數據已在寶鋼和三峽建設中起到了重要作用 。又例如遼寧核電工程檢索了 5 個站的大氣腐蝕數據，避免了核電工程可能會因設計中腐蝕考慮過重而增加造價，或者對腐蝕考慮過輕而導致工程中的一些設備過早失效。

3 金屬腐蝕數據庫設計思想與功能

3.1 腐蝕數據庫的設計思想

3.1.1 庫容量要大， 數據要齊全 、準確

數據覆蓋面要廣 ,包括材料基本數據、機械性能數據 、腐蝕數據 、環境腐蝕介質數據和文獻資料數據等。入庫數據必須來源清楚， 做到提供數據者自審 ,再經各網站技術組專家評審、討論鑒定方可入庫， 保證數據的真實 、可靠 、準確。庫內只存一次數據， 通過“數據處理軟件”自動轉換成二次數據， 同時求得標準誤差 。根據用戶的不同要求 ,可得到數據文字信息、圖形等不同的表示結果 。此外庫內還將存儲試驗方法 、檢測標準 、腐蝕文摘以及與腐蝕有關的信息和資料 。

3.1.2 數據要標準化 、統一化

數據庫的數據結構、名詞術語、材料和介質名稱、計量單位實行標準化（如果沒有國際標準、國家標準或部標，則按網站內部技術標準）、統一化 ,這既有利于計算機識別和統一處理 , 又便于國內外廣泛交流 。

3.1.3 庫結構設計要合理 、完整

最好采用面向對象 、關系型動態數據庫 。按數據類型，科學、合理地設置各種類型的字段， 便于分類存放。庫管理系統采用模塊結構 ,各模塊相對獨立，便于修改和加入新的應用模塊 。

3.2　 腐蝕數據庫的功能設計

一個數據庫的應用價值取決于它的功能 。為了更好地服務于用戶 ,腐蝕數據庫除了具有一般數據庫都有的數據查詢、檢索 、數據的增刪、修改、輸出等功能外，還應有數據處理 、數據比較和數據檢測等功能。

3.2.1　 數據的查詢與檢索功能

從用戶需要出發 ,提供多層次 、多角度的查詢與檢索方法， 不僅可以單項查詢也可以組合查詢 。除了數據查詢以外 ,在資料查詢中可以查找到有關相應腐蝕的文獻資料 ;標準庫中可以找到與材料相應腐蝕有關的標準 ;在文件庫中還可以查找到數據庫文件， 命令文件的功能等。查詢與檢索結果既可以全屏幕顯示，也可以按用戶要求打印輸出，在顯示過程中 ,還具有前翻頁 、后翻頁、退出操作的功能 ,便于用戶查詢 。

3.2.2　 數據的增刪與處理功能

要為用戶提供一個方便 、直觀、格式清晰的數據輸入 ,所有提示均為漢字顯示。用戶也可利用軟盤拷貝的方法輸入數據 ;對于發現有錯誤的數據可以進行修改；對一些重復或無用的數據可將其刪除。在添加數據的過程中， 軟件還應具有轉向、刪除、插入 、退出的功能，它們分別完成記錄的轉移 、刪除 、插入一個或一批記錄 ,退出輸入程序回到主控模塊 。

錄入庫中的數據一般是一次數據， 而用戶查詢時所需要的二次數據 , 則可通過數據處理軟件將一次數據自動轉換成二次數據 。

3.2.3　 數據輸出功能

為用戶提供兩種輸出方式：一種是全部查詢結果的輸出；另一種是部分查詢結果的輸出 ,即在全部輸出的基礎上，如對其中某種材料的數據更為感興趣 ,就可再輸入其檢索編號 ,系統將反饋有關的更詳細的信息。用戶查詢 、檢索的結果可以用數字或文字的形式在屏幕上清晰而準確地顯示出來 ,需要時還可以用直方圖等進行數據比較 。為了便于數據信息交換或留作技術存檔 , 亦可將硬盤里的文件有選擇地拷貝到軟磁盤 ,也可打印輸出。

3.2.4　 數據測試功能

為了保證數據的可靠性和安全性， 通過數據庫定義，建立數據測試功能， 在數據入庫時 , 系統自動進行檢測，合格者才能入庫 。

3.2.4.1　 有效性測試

數據庫系統一是面向普通用戶的文件操作 ,即在數據庫上的操作均為只讀操作， 一旦用戶向數據庫進行寫操作時， 數據庫系統就能根據身份驗證 ,確定該操作為無效操作， 而拒絕執行，這樣就杜絕了由于用戶誤操作而破壞數據的完整性和真實性。對于系統管理用戶，則可以通過菜單選擇自由地進行數據的輸入、修改、刪除、統計 、查詢等操作。

3.2.4.2　 存在測試

數據庫允許空值存在 ,但對于材料的某些數據是不允許存在空白的。存在測試就是檢查這些數據字段，以確定它們應含的數據。例如 ,材料腐蝕數據中若試樣原始表面積或者是腐蝕前后重量為空白數據（無數據），則該記錄無意義。因此 ,數據在進入數據庫時系統將進行存在測試 ,如果不存在 ,則視為該記錄無效而拒絕入庫 , 從而保證了入庫數據的正確性和一致性 。

4 金屬腐蝕數據庫的發展方向

數據庫技術在腐蝕科學中的廣泛應用， 極大地促進了材料腐蝕科學的建設和發展 ,腐蝕數據庫發展的具體目標為 :

4.1　 擴大數據資源

腐蝕數據庫， 根據科學意義和實用價值相結合的原則 ,以用戶需求為依據進行發展。腐蝕數據庫量的增長 ,采取自我采集 、加工 、合作交換、互利聯網和慎重購置等多種途徑增長的方式 ,形成一批可用 、有效 、具有較高應用面和較廣覆蓋面的信息資源， 建成綜合性的多學科腐蝕數據庫群體 。在已經支持的現有專業庫的基礎上 ,采用擇優、重點、滾動支持的原則 ,建設好現有的專業數據庫。

4.2 軟 、硬件平臺建設

在腐蝕數據庫已有的軟、硬件平臺和開發環境的基礎上進一步配套和完善，形成以網絡為基本環境，以分布處理為運行方式，以多媒體和全文檢索為關鍵技術，采用先進的計算機設備和高效的信息服務系統。

4.3　 關鍵技術研究和應用軟件開發

數據庫首先要研究解決數據庫的移植、互聯、互檢問題，建成分布式的腐蝕數據庫的資源網絡系統 ,進行腐蝕數據庫信息經濟學方面和定價策略方面的研究 ,為腐蝕數據庫走向市場作好各方面的準備， 進行腐蝕數據庫的安全保密、質量控制有關方面的理論、方式、方法的研究， 提高腐蝕數據庫的服務質量和服務水平。其次 ,腐蝕數據庫要采用計算機各種軟、硬件的成熟技術和先進技術，開發出各類應用軟件和友好用戶接口。

4.4　 搞好應用服務

搞好腐蝕數據庫信息的管理、應用和服務 ,逐步實現并完成建庫 、聯庫、管庫和用庫的任務。建成一批高質量 、綜合性的腐蝕數據庫群體，組成一支精干的建庫和信息服務隊伍， 形成一批從腐蝕信息服務中得到較大收益的用戶， 為我國信息產業和經濟建設作出應有的貢獻。