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耐腐蝕研究迫在眉睫

來源: 上海百若試驗儀器有限公司 日期:2016年07月01日  點擊數:載入中...

在日前召開的主題為“深海極端環境下材料腐蝕科學理論與關鍵實驗技術”的香山科學會議第423次學術討論會上,會議執行主席、中國科學院蘭州化學物理研究所研究員薛群基院士表示:“海洋材料是海洋科技的基礎,而加速深海環境材料腐蝕研究對落實國家海洋發展戰略已是迫在眉睫。”

腐蝕損失大 隨著陸地資源的枯竭,人類加快了走向海洋的步伐。跨海大橋、海底隧道、海洋石油平臺等重大工程不斷建設,防護材料、探測材料、防止油料泄漏的環境材料、海防裝備材料等多種用途的海洋材料在這些工程中被廣泛使用。

然而,這些海洋工程材料所面臨的最大挑戰便是海洋環境中的“腐蝕”。據會議執行主席、中科院海洋研究所研究員侯保榮院士介紹,海洋環境材料腐蝕和生物污損是海洋工程材料損傷的顯著特征,直接影響海洋設施安全。 數據顯示,我國每年因腐蝕造成的經濟損失至少達900億元人民幣,其中,海洋腐蝕占到30%以上。 薛群基向《中國科學報》記者解釋,海水含鹽量一般為3%左右,是天然的強電解質。大多數常用的金屬結構材料會受海水腐蝕,并且材料的耐腐蝕性能隨暴露條件的不同而發生很大的變化。例如,由于海洋“浪花飛濺區”和“潮差區”供氧充分,這些區域的金屬保護涂層通常更易損壞,材料腐蝕現象最嚴重。

除海水腐蝕外,由海洋微生物帶來的腐蝕也導致較大損失。據統計,與海洋微生物附著有關的材料腐蝕破壞占到海洋材料腐蝕總量的30%左右。深海熱液區受關注 而在各類海洋腐蝕中,“深海熱液區”的腐蝕被認為是未來海洋材料腐蝕損傷研究的突破口。1979年,科學家在東太平洋洋中脊的加拉帕哥斯斷裂帶約2600米的海底熔巖上,發現數十個冒著黑色煙霧的煙囪。約350攝氏度的含礦熱液從直徑約15厘米的煙囪中噴出,這一區域被稱為“深海熱液區”。 從海洋的外部條件來看,這一區域具有海洋中最苛刻的環境,如高溫、高壓和高腐蝕性,因此,對深海探測裝備也提出了更高要求。

對此,會議執行主席、上海海事大學材料科學與工程研究院教授尹衍升指出,目前,對于深海材料的腐蝕機制研究仍是空白,針對其特殊的生物結構、代謝行為和作用機制的研究將為新型深海材料的研究奠定基礎。 變被動為主動 然而,深海環境模擬、半生命界面、特種金屬材料腐蝕防護技術,我國目前在深海材料研究和應用中仍存在諸多空白。“以往,我們只在材料家族中為深海工程挑選已經存在的普通或針對性制備的材料,當該材料適應不了海洋的特殊環境時,人們再去研究如何防護和改進,總是處在一種被動的尋求狀態。”薛群基說。 他建議,海洋材料應該像航天航空、生物材料那樣旗幟鮮明地提出來進行專門研究。而未來海洋材料的研究需配合國家“鞏固近海、拓展遠海、探索深海”的海洋戰略要求,“鞏固近海才能維護我們的生存環境,擴展遠海才能維護我們的領土完整,探索深海才能惠及我們的子孫后代。”薛群基說。 與會專家一致認為,隨著海洋產業在國民經濟中的比重日益增長,海洋材料必將發展成為我國未來的新興戰略型支柱產業。

目前,國產試驗設備中,以上海百若試驗儀器有限公司開發的慢應變速率應力腐蝕試驗機是適應于海洋材料、航空航天材料、核電材料耐腐蝕研究的極佳設備,該設備依配置不同,可進行不同的試驗,如:SSRT\CERT\CFT\CT.慢應變速率應力腐蝕試驗,橫應力應力腐蝕試驗,應力腐蝕疲勞試驗,應力腐蝕蠕變試驗。同時,還可以配置DPCD裂紋萌生擴展測量裝置,進行CT試樣的裂紋長度的測量。

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