为海洋强国保驾护航：海洋腐蚀与防护

  金属材料在海洋中的腐蚀相当严重。目前全世界每年因腐蚀造成的经济损失高达数万亿美元。据统计，2014年我国因腐蚀损失约2万亿元人民币，其中，海洋环境中的腐蚀由于具有独特的性质约占腐蚀总量的1/3。随着我们国家海洋经济的迅猛发展和海洋开发的深入，海洋渔业、海洋油气业、海上风电、海水淡化工程、海洋化工业、海洋盐化工、海洋矿业开采、海洋船舶工业、海洋工程建筑业、海洋交通运输业、滨海旅游业等潜力无限，与此同时，海洋腐蚀与防护也凸显其与日俱增的重要意义和作用，慢慢的受到人们的关注！

  欲选择适合于海洋工程的金属材料，一定要了解海洋腐蚀环境特点，了解金属材料的腐蚀行为、腐蚀机理及相应的防腐蚀技术，加强腐蚀控制，减少金属材料的损耗，防止地球上有限的矿产资源过早地枯竭和避免设备在海洋环境中遭到过早的或意外的破坏，因此，海洋腐蚀与防护技术有其重要的战略意义。目前虽然有一些关于海洋腐蚀的专论，但却鲜有一部既包括必要的基础理论知识，又含有近代防护技术和腐蚀监（检）测实用知识的专业书籍。《海洋腐蚀与防护》一书的出版正以此为契机，主要介绍海洋环境的腐蚀特点与防护技术，兼顾其他重要的腐蚀知识和实际工程常用的监（检）测方法，各章附思考题启发读者深思精进，既适合于大专院校有关专业师生参考，又对工程技术人员有较好的指导作用。

  全书以绪论开篇，大致上可以分为三个部分：第一部分为基础腐蚀理论，包括海洋腐蚀环境、腐蚀分类、电化学腐蚀热力学、电化学腐蚀动力学、电化学测量技术5 章；第二部分为腐蚀防护技术，包括常用耐腐蚀材料及其在海洋环境中的耐蚀性、表面处理与涂层技术、缓蚀剂、阴极保护和海洋生物污损与微生物腐蚀 5 章；第三部分包括腐蚀实验方法，腐蚀检测、监测与评价和案例 3 章。

  本书以基础理论、海洋环境背景为起点，继而展开腐蚀试验方法和检测技术的全面讲述，最后以实际工程案例综合上述理论知识和技术方法，指导实践。全书体现“四个相结合”：

  杜 敏中国海洋大学教授，博士生导师。从事海洋腐蚀与防护技术的研究和教学工作，研究方向分为：金属材料的腐蚀机理研究，阴极保护优化及其监测/检测技术，微生物腐蚀与控制，缓蚀剂的研究与开发和电化学测试技术及其在海洋腐蚀与防护中的应用。负责国家自然科学基金、国家科技部重大专项子课题以及地方和企业委托项目30多项，发表科技文章130多篇，专利9项。出版《海洋构筑物阴极保护》等学术专著。兼任山东省暨青岛市腐蚀与防护学会理事长，中国腐蚀与防护学会常务理事等职；《表面技术》《中国腐蚀与防护学报》等期刊编委。

  高荣杰中国海洋大学材料科学与工程学院副教授。1997年获得博士学位。主要是做无机功能材料、碳材料、腐蚀与防护技术等研究，发表论文100余篇。SCI、EI收录30余篇，承担多项国家、省部级、横向课题。

  魏世丞陆军装甲兵学院装备保障与再制造系主任，教授、博士生导师。主要是做表面工程、再制造工程领域的教学科研工作。现为国家“万人计划”科学技术创新领军人才、军队科技领军人才等。兼任中国机械工程学会维修与再制造分会副理事长、中国机械工程学会表面工程分会副主任等职。担任海洋腐蚀与防护国防科技重点实验室、航空材料腐蚀防护重点实验室学术委员会委员。出版专著16部，发表论文210余篇，获授权国家发明专利19项、受理13项。获国家科学技术进步二等奖1项、军队及省部科学技术进步一等奖8项、二等奖1项。先后获中国科协“求是”奖，入选国家百千万人才工程等多项奖励和荣誉。

  王玉江陆军装甲兵学院装备再制造技术国防科技重点实验室副研究员，博士生导师。主要是做表面工程、再制造工程方面的教学与科研工作，是装备再制造技术国防科技重点实验室装备再制造技术方向中青年学术骨干，全军计量领域专业组专家。作为项目负责人主持国家重点研发计划、军队预先研究项目等国家及军队科研课题30余项。主编专著5部，参编著作8部，发表论文120余篇。参编国家标准3项，行业标准5项，获授权发明专利18项、受理8项。获国家科技进步奖二等奖1项，省部级科技进步奖一等奖2项、二等奖、三等奖各1项。

  在牺牲阳极机理研究方面，对于铝合金阳极中铟、汞、钛、稀土等元素的活化作用机理、多种元素的协同活化作用机制，合金中晶粒大小、第二相（数量、形态、分布等）对其电化学性能的影响，某些特殊合金元素如 Ga 等对铝阳极电化学性能的影响，铝基牺牲阳极的均匀腐蚀影响因素、溶解过程和负差异效应，锌阳极晶间腐蚀的原因和对策以及探索用工业纯原料代替高纯原料制造牺牲阳极等方面也都有了不同的进展。

  在生产工艺及成型方面，通过对铸造过程的热处理及改变阳极的常规形状，以提高电化学效率及改变原来单调的外形，满足阴极保护多样化的发展；另外，适应于不同时间段对保护电流要求不同的阴极保护系统的复合牺牲阳极也成为牺牲阳极研究领域一个新的增长点。

  外加电流中使用的辅助阳极材料，由最普遍的石墨和高硅铸铁发展到镀铂钛、镀铂钽和铅银等材质。最近国内外使用贵金属包覆阳极的趋势在上升，如铂铌丝、铂钽丝等。此外，阳极形式也发生了变化，如 LIDA 阳极，它们单个阳极用导线连成一串，在析氯环境（海水）或析氧（土壤或淡水）环境中使用。

  在对混凝土钢筋实施阴极保护时，可采用以下阳极。其一是网状辅助阳极，即在金属钛网上涂一层具有电催化活性的单一或者混合金属氧化物而构成。其二是导电混凝土，即用导电材料全部或部分代替混凝土中的骨料，依靠这些导电组分间紧密接触而导电。其三是柔性阳极，它可以弥补普通辅助阳极导电均匀性差、易受介质电阻率影响的缺点，可在更复杂的场合下使用。

  实验室常用参比电极电位稳定，精度较高，测量数据准确可靠，但要求精细的维护和严格的使用条件，在工程应用中是不方便的。因此选择正真适合的、长期稳定的参比电极对阴极保护电化学参数测量及保护效果的评价是至关重要的。

  目前常用于海洋环境的参比电极有Ag/AgCl电极，用于土壤环境的有Cu/CuSO4电极；此外高纯Zn电极也作为海水中阴极保护的参比电极。另外，高纯镁电极和Mo/MoOx电极都得到了不同程度的实际应用。

  在传统的阴极保护工程设计中，大多采用经验设计和平均分布的原理来设计阴极保护方案，并采用实际测量或经验估计的方法来掌握电位分布规律。这种方法虽然最简单实用，但实际保护效果却还有待提升，特别是无经验可借鉴的新结构阴极保护设计。

  缩比模型法阴极保护设计是基于缩比理论，将被保护对象按特殊的比例制成缩比模型，同时将介质的电导率按比例减小，在实验室内研究不同阴极保护方案（如辅助阳极数量、位置，参比电极数量、位置等）对保护效果的影响，以此来实现阴极保护设计的具体方案的优化。该方法也称为物理比例电导缩比模型方法，是一种实验优化设计技术。

  物理缩比模型实验虽能较好地指导阴极保护设计，但其操作很复杂，工作量和成本也都比较大，而且对于保护对象的细节结构部分无法很好地模拟。为实现保护效果的快速、准确评价，近几年又发展了数值模拟技术来预测保护效果并优化设计的具体方案，以获得阴极保护效果的最优化。数值模拟法是通过计算机求解不同阴极保护方案电位、电流分布，确定最佳阴极保护方案。