前沿 | 舰船装备腐蚀控制技术展望
“海洋十三五”启动在即，必将加大海洋产业投入，海洋防腐蚀领域必将面临更多的基于和挑战。“海洋十三五”重点发展领域有海上船舶、海工装备、海上风电、海洋工程等。船舶装备特别是舰船装备的防腐蚀对于推动海洋经济发展、实现强国梦具有社会、军事、经济意义，同时对于推动腐蚀学科发展具有重要的学术价值和技术促进作用。
搞好船舶装备的防腐蚀工作其社会、军事、经济意义重大
腐蚀是一种客观存在的自然现象，人们很早就认识到防腐蚀的重要性，防止腐蚀的行为可以追溯到远古时代，三千多年前的中国大漆、出土的两千多年前的青铜剑表面钝化就是很好的证明。随着现代工业的发展，大量的金属材料应用于工业、民用基础设施、国防乃至于日常生活，腐蚀问题逐步突显出来，腐蚀预防与控制工作一步一步受到人们重视，开展腐蚀预防与控制系统的研究则是近 100 年左右的事情。大量腐蚀事故的不断出现是我们必须认识到，环境对材料的侵蚀是严重的，忽略腐蚀控制将会受到大自然的惩罚，将会造成重大的军事、社会和经济损失。
海水是自然界腐蚀性最强的介质，终年航泊或运行于大海上的船舶、海工装备，在海水这一恶劣的腐蚀环境中，腐蚀更具有普遍性、突发性和严重性。搞好舰船装备腐蚀控制，一是防腐蚀可以避免舰船装备重大事故的发生；二是防腐蚀可以提高船舶装备的寿命和在航率。船舶的在航率和寿命是装备设计的主要指标，腐蚀工作能起到举足轻重的作用；三是搞好军事装备的防腐蚀工作带来的经济效益更高，腐蚀带来的直接损失是一个方面，实际上舰船装备腐蚀引起的间接损失更大，间接损失包括停航损失、效率损失、污染损失等，还有巨大的报废损失，搞好军事装备的防腐蚀工作带来的经济效益比一般民用设施、海工装备、民用船舶要更高。
做好舰船腐蚀控制是一项系统工程
国防装备的腐蚀控制是一项战略工程，也是一项系统工程。之所以说是一项系统工程，可以站在国家层面来看如何系统开展材料的研制、腐蚀控制政策的制定、机构的设置、材料和腐蚀大数据的共享等等，也可以站在一艘舰、一项工程应该地对待腐蚀及腐蚀控制问题。要做好舰船装备腐蚀控制，一是需要我们将腐蚀预防与控制工程置于装备技术发展的重要位置；二是要求我们积极推进“腐蚀经济学”，算好全寿命、全行业的经济账；三是装备腐蚀控制的顶层设计、系统控制，建立腐蚀控制系统工程的管理程序；四是重视研制过程中的腐蚀预防与控制设计；五是腐蚀预防与控制要贯穿建造的全过程；六是使用过程中要始终注意延缓腐蚀发生，修理过程中要注意继承性、相容性。
目前的舰船腐蚀控制技术现状还存在薄弱环节
当前舰船腐蚀控制技术研究还有差距，在如下几个方面还存在薄弱环节，基础还比较差，还有待加强。
一是腐蚀控制实际状况与装备发展需求发展之间的差距。装备发展迅速，走得更远，潜得更深，可靠性要求更高，而装备的腐蚀实际状况离需求有明显差距；
二是国内研究与国外技术水平之间存在差距。从装备的实际状况和腐蚀控制技术综合应用的现状来看，国内的舰船腐蚀控制技术还是有很大的发展空间；
三是对潜艇的研究与对水面舰船的研究之间存在差距。就腐蚀控制来说，水面舰船相对简单，潜艇结构复杂、使役环境多变，特别双层壳体内部的腐蚀防护，材料种类多、腐蚀环境多变，腐蚀控制难度很大，各国对此研究都是难点和薄弱环节；
四是对特殊船型的腐蚀研究明显不够。较长时间以来，单体深 V、螺旋桨推进的船型占有绝对多数，随着船舶总体技术的发展，双体、三体以及采用喷水推进的船型越来越多，但是如何搞好这些船型的防腐蚀工作各国都在摸索过程中；
五是对新型材料的防护研究刚刚开始。长期以来结构钢是船体结构的主要材料，对结构钢的防腐蚀研究也占有绝大多数，但是随着装备减重、减振、长寿命的需要，铝合金、钛合金、复合材料等先进材料应用越来越多，给船舶装备带来的腐蚀形式、腐蚀问题也相应地越来越多，而我们腐蚀界则显得对这些新材料、新结构的腐蚀研究准备不足；
六是对远海、 深海的腐蚀研究不多，研究条件受限。长期以来，我们对家门口的海域环境了解得比较多，腐蚀研究也比较多，随着海运和海工装备事业的发展，船舶逐步从近海走向远海，从浅海走向深海，对海洋环境以及这种条件下的腐蚀研究需要从“二维”走向“三维” ， 而且 “维度” 还得逐渐扩大。 显然，远海、深海的环境条件以及我们装备材料在这些条件下的腐蚀特性等方面的数据、信息掌握得还不多，更谈不上如何开展腐蚀控制和探索腐蚀控制技术的有效性。
舰船腐蚀控制技术发展展望
通过上面的分析，舰船腐蚀防护科学研究应跟上装备的发展步伐，提出以下几点意见，供大家参考：
（1）对装备的腐蚀研究方法需要从对宏观方法的研究向宏观与微观方法相结合的研究方向发展。影响腐蚀的发生及其规律变化多种多样，同一个地区、同一个系统、同一种结构因为微小环境变化、组织结构变化，腐蚀形成机理可能就不一样，应以传统的宏观分析结合现代的微观晶相、微观环境的思想去研究和思考不同的船舶腐蚀问题。例如，我们以前长期以来都是装备的腐蚀在南海比东海、北海的问题严重，其主要原因是南海的腐蚀环境恶劣，海水盐度、温度和海洋大气的湿度比其他海域都高，而在前几年我们碰到了这样的一个现象：同样的铝合金船舶在东海某局部海域比南海、北海都要严重，排除泥沙、使用等因素影响，靠传统腐蚀学理论很难解释该现象，经过长期的腐蚀环境挂片试验、材料微观结构变化规律研究，结果发现该地区腐蚀环境有周期性变化规律，在该海域条件下该种铝合金材料发生电位偏移，并有可能与牺牲阳极材料之间发生电位逆转。所以，在对实际装备的腐蚀问题研究中，既不能采取传统的几大类宏观腐蚀现象来判断，也不能完全是以发表论文为目的采用“高、大、上”手段的研究方法，而要根据实际需要采取宏观与微观方法相结合的方法来处理。
（2）从对二维腐蚀环境的研究向对三维腐蚀环境的研究方向发展。受装备需求和研究条件限制，我们搞腐蚀及腐蚀防护研究的学者关注的焦点是“家门口”海域的腐蚀问题，随着船舶逐步从近海走向远海，从浅海走向深海，许多船舶需要环球航行，探索海洋的深潜器工作深度从几百米、三四千米已到七千米，甚至上万米，这里有不同材料在不同海域的腐蚀规律不一样的问题，还有在不同压力海水条件下材料及防护技术失效规律与常压下不一样的问题，美国早几十年前就在全球建立了数十个材料和腐蚀考核站点，研究了典型海域数千米下材料的腐蚀失效，我们呢？经过大概十年左右的研究，我们已经知道在压力海水条件下涂层和牺牲阳极材料、防护系统失效机理与常压下不一样，但是还没有人能说得清楚太平洋彼岸或者大西洋、印度洋的腐蚀规律是否跟我们这边一样，离装备需求、离美国的研究水平我们还差得太远。对海洋环境以及这种条件下的腐蚀研究，首先需要我们搞腐蚀研究的人员思想上从“二维”走向“三维”，着力点是“三维”海洋环境，然后从技术上逐步探索三维海洋环境下的材料及腐蚀防护技术失效规律、数据，最后才有可能找到腐蚀控制的有效方法和措施。
（3）从对单因素、简单构件腐蚀研究向多因素、复杂结构研究方向发展。我参加了近几年的全国腐蚀大会和海洋材料大会，从与会报告和学术论文来看，大多数材料试板、试片为基础进行研究和论述的，探索“器件”和“系统”的腐蚀问题的不多，因为影响腐蚀的变量太多， 研究工作量太大， 也不好发表文章，大家都知难而退。这里，我要强调的是，以传统的挂板模拟自然环境腐蚀问题的研究方法已经不能适应舰船装备发展的需要，研究结论对工程的参考价值也不大，对解决实际装备腐蚀问题、提升装备质量和可靠性的帮助也不大，舰船腐蚀问题的研究对象应该从“材料级”逐步向 “器件级” 、 “系统级” 、 “总体级” ，方法也从应该多元化，需要站在总体或者系统角度思考、研究腐蚀问题。
（4）从单一腐蚀防护功能向材料多功能方向发展。船舶材料往往承担着多种功能，舰船材料本身朝着多功能方向发展，单纯的“防腐”材料用途有限，一方面要求提高各种材料的耐蚀性，另一方面需要在防腐材料的功能上添加新的功能， 如材料具有 “防腐+降噪” 、 “防腐 + 减阻”、 “防腐 + 耐磨”功能等等。如丙烯酸聚氨酯、氟碳涂料、丙烯酸改性有机硅材料等有着较好应用前景，具有热反射涂料、能够使锈蚀转化为无色的自清洁船壳漆是下一代船壳涂料开发重点；甲板防滑漆要求在长效防腐的同时具备高弹性、耐磨防滑、轻质、抗冲击，近来还出现了具有热反射功能的改性聚氨酯弹性甲板漆；特殊部位防腐涂料还要求防结露、防冰冻，或者耐热、防火，或者吸声和阻尼，或者红外、雷达波和激光伪装涂料等等，都有很好的前途。
（5）从被动防护研究向主动控制研究方向发展。船舶装备防腐强调 “整体” 概念， 不希望出现 “水桶的短板” ， 或者希望这个 “水桶短板”能快速更换。所以，在论证设计之初就对船舶总体和各个重要系统的防腐效果有一个预估，需要根据装备的寿命和全寿命周期维修间隔来选材设计、腐蚀控制设计，在装备研制、使用、修理各阶段开展防腐蚀效果评估，要能实现主动控制，而不是出现问题后“头疼医头、脚疼医脚”。所以，除发展长效防腐蚀材料、装置外，腐蚀评估技术、监检测技术、优化设计技术、腐蚀建模仿真技术在舰船装备上有着较好的应用前景。
（6）从单纯腐蚀行为研究向以腐蚀科学研究指导材料研发方向发展。许多腐蚀问题实际上是一个材料耐蚀性问题，腐蚀学发展前期工作重点一直是在材料失效机理、材料腐蚀防护方面，而在如何提高材料耐蚀性研究方面参与不多。对于一直服役于海水和海洋大气中的舰船装备来说，特别需要材料本身有较强的耐海水腐蚀能力，我们要通过对腐蚀问题的研究转化成指导材料耐蚀问题的研究，要强调指导如何“优生”，而不是被动地停留在“优育”层面。如组织纳米化、洁净化对结构材料耐蚀性的影响；将腐蚀学与材料学结合，着重探索新型结构材料技术，实现材料高可靠与多功能，发展纳米材料、生物材料、海军专用合金材料体系；研究 / 掌握舰船材料腐蚀发生和扩散机制并转而指导缓蚀技术，等等，都有很好的发展前途，这是舰船腐蚀控制技术的发展所需，也是腐蚀学科出路所在。
作者简介
方志刚，海军装备研究院高级工程师，哈尔滨工程大学教授。长期从事舰船材料与腐蚀防护领域的科研工作，是该领域的学术带头人，军队先进材料技术专家组成员，973特聘专家。主持我国中长期舰船材料和腐蚀发展规划，在我国提出并创建系统控制、综合治理舰船腐蚀的技术体系，为逐步解决我国舰船腐蚀控制难题打下了坚实的基础。获国务院政府津贴，获军队优秀人才津贴，获军队科技进步一等奖1项，二等奖8项，三等奖2项，国家发明专利10项，主编《高性能船舶金属材料》、《铝合金舰艇腐蚀控制技术》等专著7部，主编国家军用标准5部，在国内外学术会议和刊物上发表论文50余篇。
（来源：《腐蚀防护之友》2016年第5期）