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科技報國|長風破浪降“虎”路,矢志不渝赤子心——記中國海洋腐蝕與防護拓荒者侯保榮院士從研五十年
青島海洋發展網
2021-03-14 19:13 | 閱讀次數:1165

提到大海,你會想到什么?

是千里波濤滾滾來的雄渾壯闊,還是浪花卷起千重雪的自由灑脫?

是茫茫東海波連天的浩瀚無垠,還是三萬里河東入海的博大胸懷?

大海,這片賦予我們無盡遐想的藍色王國,卻是他幾十年來一直想要降服的“吃鐵老虎”。

他,就是中國海洋腐蝕與防護研究拓荒者——中國工程院院士、中國科學院海洋研究所研究員侯保榮。


▲侯保榮院士在春曉油田


勵志求學 成才報國

1942 年,侯保榮出生于山東菏澤曹縣的一個小鄉村。母親省吃儉用供他讀書,幼時的侯保榮就深深地明白,他要靠自己的百倍努力走出來一條成才之路。

侯保榮是幸運的,他趕上了新中國的成立, 也因此有了上學的機會。那時,他的老家建起了一所小學,校門兩側寫著“為人民服務,向工農開門”。在那里,侯保榮上了六年小學,并考上了曹縣二中。

曹縣二中建于1953 年, 位于老革命根據地——“紅三村”,那里有一個不小的革命烈士陵園,感受到上學來之不易的學生們平時都很用功。

學校的條件樸素簡陋,沒有電燈,侯保榮和同學就都堅持在煤油燈下讀書學習。曹縣的冬天, 溫度最低能到零下十幾度,五六十個人聚集在空大的教室中,只依靠一個煤爐取暖,除此之外, 宿舍里更是沒有任何取暖工具,侯保榮和他的同學們就在零下十幾度的房間里生活學習。課間休息時,大家都倏地跑到室外活動,因為室外有太陽,比屋里要暖和。

特殊的時代,有著特殊的記憶。物質的極度匱乏,讓侯保榮經常每頓飯只能吃一碗地瓜干, 另外還要外加三碗白水才能填飽肚子,尤其在“三年困難”時期。侯保榮始終記得,即使這樣,曹縣二中的老師們依然克服了種種困難,餓著肚子也堅持給學生上課。正是在這樣濃厚的學習氛圍下,侯保榮一直非??炭?,成績名列前茅。

▲侯保榮院士擔任2008年奧運會火炬手


一分耕耘一分收獲。1962 年夏天,在農田里干活的侯保榮欣喜的收到了他人生中第一份寶貴的證書——來自高等學府復旦大學的一份錄取通知書,他將成為該?;瘜W系的一名新生。

這是上天給予侯保榮人生的美好饋贈。帶著家人的期許,帶著堂哥資助的10 元錢、二伯父和三伯父各給的3 元錢和母親省吃儉用節余的2 元錢,共18 元錢,帶著全村人的祝福,侯保榮走上了前赴上海的求學路。

求學時光“一寸光陰一寸金”,侯保榮沉浸在充實的學習生涯中,像海綿一樣吸取著知識。時光飛逝,轉眼到了1970 年,年輕的侯保榮背上行囊,來到了位于山東青島的中國科學院海洋研究所。從此,開啟了他成才報國的新篇章,譜寫了他與海洋腐蝕與防護的一生之緣。


立志防腐 逐夢奮進

上世紀70 年代的中國,海洋腐蝕與防護領域研究起步晚,從事該領域科研的人也很少。剛進入海洋研究所的侯保榮 ,被分配到了海洋化學室工作,此時,與他一同研究海洋腐蝕與防護的只有幾個人,基礎之薄弱、條件之艱苦可以想象。

資料少,基礎弱,設備缺,研究在艱難中前進。侯保榮和他的領導、同事們——這支專門的海洋腐蝕與防護研究隊伍充分發揮主觀能動性,克服困難,奮發圖強。

彼時的上海,正趕上國家要建設金山石油化工總廠,因為要從大慶往南運送原油,所以建設一個碼頭成為了必要的工程,而建設材料幾乎全是鋼鐵,讓防腐蝕成為了一個重要課題。侯保榮和研究室成員毅然接下了這項有挑戰性的工作。他們和上航三海局、南京水利科學院合作,承接了陳山碼頭的陰極保護工作。除此之外,他們還陸續進行了天津海洋石油開發平臺和黃島油碼頭的陰極保護工作。

▲侯保榮院士在日本進行防腐涂料考察


以我國在渤海灣建設的國內首個海上采油平臺為例,當時,建設平臺沒有經驗,教材和參考文獻都很少, 做陰極保護就更無經驗可尋,加之我國的犧牲陽極技術那時還很不過關,更缺乏標準。因此,侯保榮和同事們嘗試著運用外加電流的方法,用高硅鑄鐵做陽極。

工作自然是艱辛的。侯保榮在平臺上住著, 經常一住就是1 個多月。但辛苦沒有讓侯保榮感到疲憊,他為自己可以給我國海洋平臺的腐蝕防護盡一分力,深感責任和光榮。他意識到海洋腐蝕防護意義重大,這是一項值得他奮斗終生的事業。

為了提升腐蝕防護的功效,侯保榮和同事們開始嘗試探索鋁基犧牲陽極的研究,經過了五六年的反復試驗,該項研究終獲成功。

20 世紀70 年代末,侯保榮以中國科學院訪問學者的身份赴日本進行深造,在日本知名腐蝕與電化學專家水流徹教授的指導下,獲得東京工業大學的博士學位。日本的三年求學,侯保榮看到了我國在海洋腐蝕與防護領域的巨大差距,帶著滿滿干貨,帶著如何提升我國海洋腐蝕研究和防護水平的思考,他回到海洋研究所繼續開展研究。

1981 年,好消息傳來,侯保榮團隊關于鋁基犧牲陽極的研究項目喜獲中國科學院重大科技成果二等獎。


▲1986年侯保榮院士在東京工業大學實驗室


探明規律 奠定基礎

一根鋼樁打在海水中,一段暴露在大氣中, 一段受海浪拍打,一段隨潮汐漲落時隱時沒,一段浸在海水里,一段埋在泥沙里,海洋環境中究竟哪個區帶腐蝕最嚴重呢?

接觸海洋腐蝕研究后,侯保榮開始思考這個問題。

▲侯保榮院士應邀乘直升機去春曉油田考察


剛到海洋所,侯保榮面臨的研究問題就是“鋼樁打到海里,哪一部分的腐蝕情況最嚴重”。當時, 海洋環境劃分為大氣區、潮差區和海水區三個腐蝕區帶。根據經驗和早期文獻的一些報道,潮差區潮水忽高忽低,頻繁潮漲潮落、風吹日曬、忽干忽濕、氧供應充足,大家主觀認為這部分的腐蝕肯定最嚴重。

為了徹底探索清楚海洋環境的腐蝕規律,侯保榮和張經磊、馬士德、郭公玉等同事一起,聯合上海鋼鐵研究所、上海第三鋼鐵廠等單位,開始在國內首次開展鋼材外海長尺掛片實驗。

盡管外海長尺實驗能夠真實地反映外海腐蝕狀態,但其安裝程序繁瑣,受現場環境影響大;試樣易在潮水、臺風等干擾下丟失而導致前功盡棄。此外,外海實驗結束后將長尺鋼帶切成小尺寸試片進行腐蝕量計算的方法存在很大誤差,亟需海洋腐蝕環境的模擬試驗環境和數據驗證。侯保榮帶領科研團隊集中攻關,在鋼鐵設施的自然電導通特點啟發下,創新性地發明了電連接模擬海洋腐蝕環境裝置及方法,開辟了海洋腐蝕環境模擬實驗研究之路。

1972 年,侯保榮在上海石油化工總廠陳山碼頭建立了一個模擬水池,來模擬外海漲落潮, 并利用該裝置進行鋼片掛片試驗。

那段行走于試驗現場與中科院冶金研究所之間的路途,侯保榮大概永遠都不會忘記。每次結束現場的試驗之后,侯保榮都會帶著他們的取樣, 去到中科院冶金研究所做檢測分析。

這不是一項輕松的工作。這些取樣都是總重達到五六十斤的樣板,每一塊樣板都是侯保榮辛苦了一年多的試驗心血。

侯保榮需要帶著這些樣板坐著火車去到市區,下車后再背著走上一兩公里的路程去到冶金研究所。而這些負重已超過侯保榮的負荷,每次他都是將試片分成幾份,背上一份走一段路放下, 再趕忙跑回去背剩下的那些,如此往返多次將所有的試片一路背到冶金研究所,侯保榮一路咬著牙堅持。到達冶金研究所時候,通常天都黑了,所里的工作人員都下班了,當把所有試片都穩妥的放到研究所傳達室時,他才放下心來,每每此時,他都已然是汗流浹背弄濕了所有的衣服。

幸運的是,努力獲得了回報。實驗結果證明, 這套模擬裝置確實能反映外海的腐蝕規律。試驗數據表明,海洋腐蝕最嚴重的區域是浪花飛濺區, 這段海浪拍打的區域被腐蝕的最厲害。

由此,侯保榮獲得了海洋環境中的鋼鐵腐蝕規律曲線,這是侯保榮在我國用自己設計的實驗裝置獲得的鋼材在海洋環境中的第一條腐蝕規律曲線。這一科學結果為科學家們準確認識海洋腐蝕機理及提升腐蝕防護技術奠定了堅實的理論與實驗基礎,也找到了海洋腐蝕的短板。


攻堅克難 深耕防腐

摸清海洋環境中的腐蝕規律后,下一步,如何解決我國腐蝕防護短板問題呢?侯保榮又提出了一個新的科學攻關課題。

海洋腐蝕與防護是與工程緊密聯系的學科。侯保榮當即意識到浪花飛濺區防腐蝕工作的重要性。他聯合其他五位院士向國家提出“我國海洋工程設施浪花飛濺區防腐蝕工作亟待加強”的建議,得到了國家領導人的高度重視和批示,并獲“十一五”、“十二五”國家科技支撐計劃支持。

侯保榮先后走訪了二十多個沿海城市的港口及上百家企業,以迎難而上的姿態帶領團隊攻堅克難。他帶領團隊科研攻關,針對腐蝕最為嚴重的浪花飛濺區,他們研發出了復層礦脂包覆防腐蝕技術(PTC),申請了專利,并很快得到了應用。

▲侯保榮院士在龍源風電包覆防腐現場


2007 年,青島港液體化工碼頭鋼樁采用了PTC 技術。2019 年,十余年后,當團隊成員對碼頭進行回訪檢查時,他們看到,盡管在嚴酷的浪花飛濺區環境中遭受著腐蝕,外層的包覆材料依然完好,仍然呈現出包覆之初的性能和狀態。團隊成員割開包覆材料發現,材料下覆蓋的金屬結構都沒有呈現任何腐蝕。

PTC 技術得到了業內的一致認可。目前,已經在龍源風電、大連港務局碼頭、舟山中化興中碼頭、珠海LNG 碼頭、洋山港碼頭等我國重大工程成功應用了該項技術,為我國海洋經濟蓬勃發展做出了重要保障。

侯保榮與團隊再接再厲,相繼研發了適用于大氣區各類異型結構的氧化聚合包覆防腐蝕技術(OTC)、能夠延長海洋鋼筋混凝土結構使用壽命的海洋柔韌型鋼筋混凝土表面防護技術(FCC)、應用于海洋石油平臺的陰極保護監測技術等多項專利成果。

這些成果填補了國內空白,并已累計服務于110 余項重大防腐蝕工程;成果先后獲得了國家科技進步二等獎、山東省科學技術最高獎、山東省技術發明一等獎等重要獎項,并獲得迪恩特注冊商標與防偽標識,由太平洋保險提供千萬級質量保險。

侯保榮還首創了“電連接模擬海洋環境腐蝕實驗裝置與方法”;開發了新型環保型鋁基犧牲陽極的制造技術;開發了適用于海洋環境中鋼鐵設施的鋅鋁合金與有機涂層結合的復合防腐新技術;研制了海洋環境腐蝕狀態自動跟蹤掃描系統,實現了腐蝕狀態的實時監測、腐蝕狀態評定及報警。

在多年研究基礎上,侯保榮出版了系列專著:《海洋腐食環境と防食の科學》( 日文版)《海洋腐蝕與防護》《海洋腐蝕環境理論及其應用》《腐蝕研究與防護技術》《海洋工程結構浪花飛濺區腐蝕與控制研究》《海洋鋼筋混凝土腐蝕修復與補強技術》等;還起草制定了《鋼結構氧化聚合型包覆防腐蝕技術》《海洋鋼鐵構筑物復層礦脂包覆防護技術》《礦脂防蝕帶低溫可操作性檢測方法》《礦脂防蝕帶耐高溫流動性實驗方法》等四項國家標準且已頒布實施,主編了海洋腐蝕研究與防護技術系列論文集8 本,發表論文400 余篇。

2015 年,侯保榮眾望所歸,成為“中國腐蝕與防護最高工程成就獎”獲得者。

海洋腐蝕與防護有多重要?國外學者提出, 在結構新建時,若在腐蝕防護的必要費用中省下1 元錢,那么,腐蝕剛發生不久就馬上進行維護的話,維護費用是5 元錢;當結構發生了輕度腐蝕時再進行修復,此時的修復費用是25 元錢;而等到結構腐蝕嚴重威脅安全生產時,修復費用就達到了125 元,這就是腐蝕中的“五倍定律” 概念。

侯保榮一直在進行科學宣講,強調海洋腐蝕防護的安全與經濟上的重要性。他也希望,他和團隊能用科學的方法,為國家的基礎設施和重大裝備都穿上一件安全、高效的腐蝕“防護衣”。


引領調查 摸清家底

腐蝕,是基礎設施和工業設備損毀的主要原因之一,事關安全、經濟、民生等多個方面。

腐蝕會帶來嚴重的后果,有著巨大的危害性。美國、英國、日本、俄羅斯等國家很早就清楚地知道防腐蝕的重要性,先后開展了大規模的腐蝕調查,探明了各國的腐蝕成本情況。與發達國家相比,我國腐蝕調查工作開展晚,重視程度低。美國已經做過8 次調查,而我國做的范圍小、次數少。

為摸清我國現階段腐蝕成本,2015 年,侯保榮聯合數十位院士及兩百多位專家學者一起開展了中國工程院重大咨詢項目“我國腐蝕狀況及控制戰略研究”。這次遍及全國、覆蓋30 多個國民經濟關鍵行業的調查是我國腐蝕防護領域發展

中的一座里程碑,對鞏固和加強中國在世界腐蝕防護領域的地位具有重要意義。

項目組出版了170 萬字的中文專著《中國腐蝕成本》,并應Springer 出版社邀請出版了英文版《The Cost of Corrosion in China》, 同時出版了《中國腐蝕狀況及控制戰略研究叢書》系列32 部,為制定相關政策法規及標準規范、有效降低腐蝕成本提供了科學依據,有力推動了我國腐蝕與防護領域的發展。

腐蝕離我國國民生活的距離有多遠呢?《中國腐蝕成本》這本報告,揭開了我國的腐蝕成本奧秘。

調查得出了我國最新的腐蝕成本。調查結果顯示,2014 年我國腐蝕成本已超過2.1 萬億元, 這一數據是當年國內生產總值(GDP)的3.34%, 換而言之,每個人平均承擔著1555 元的腐蝕成本,數據十分驚人。

侯保榮帶領項目組將“腐蝕調研”與“腐蝕控制”雙管齊下,在調查清楚腐蝕成本后,他聯合20 多位兩院院士提出了《關于將我國基礎設施及重大裝備腐蝕防護安全納入國家戰略的建議》,為國家相關管理部門開展防腐蝕的相關工作提供決策參考。

侯保榮始終心系國家。他帶領團隊調查清楚不同行業、不同地區的腐蝕情況,隨后,針對性的向國家和有關部門提出了具體的預防和控制措施,他始終響應黨中央、國務院的號召,為國家經濟社會發展需求、人民生命財產安全做好科學的保駕護航。


言傳身教 籌謀擘劃

潮起潮落,大海賦予人類豐富的資源寶藏的同時,也以它特有的自然規律考驗著人類的智慧。

多年來,侯保榮重視并積極推動著海洋腐蝕平臺的建設。創建了腐蝕研究室,建立了青島市、山東省重點實驗室,再發展到國家海洋腐蝕防護工程技術研究中心、中科院海洋環境腐蝕與生物污損重點實驗室、青島海洋科學與技術試點國家實驗室開放工作室,侯保榮推動著平臺一步步發展、進步,為海洋腐蝕與防護的研究提供更大的支撐。

侯保榮以身作則、獎掖后學,親赴日本東京工業大學引進張盾研究員,為海洋腐蝕防護研究隊伍的壯大披榛采蘭;他對待學生嚴厲又愛護有加,先后培養了以段繼周研究員為代表的海洋腐蝕研究領域的中堅力量。

他注重國內和國際合作。2000 年,侯保榮提議舉辦的“海洋腐蝕與控制國際會議”,至今已成功舉辦九屆,極大的提高了我國在國際腐蝕領域的學術地位和話語權;他高瞻遠矚,以“一帶一路”倡議為契機,先后在斯里蘭卡、印度尼西亞、以色列等地區設立腐蝕實驗站,實現了腐蝕防護技術大數據積累和全球共享;他組建了“海洋防腐蝕產業技術創新戰略聯盟”,聯合多家知名企業和科研院所、大學共同參與,有力推動了海洋腐蝕防護技術的發展和工程化應用。

2019 年,喜訊傳來,全球國際腐蝕組織給侯保榮頒發了NACE 科技成就獎!2020 年,再接再厲,中國科學院海洋研究所國家海洋腐蝕與防護工程技術研究中心摘得NACE“卓越組織獎” 桂冠。這是侯保榮及其領導的研究中心獲得又一項來自國際的肯定。

作為中國海洋腐蝕與防護領域的帶頭人,侯保榮常年在科研一線,還帶領著團隊,親身推廣著海洋腐蝕防護研究的成果轉化工作。

君子之風,卑以自牧、含章可貞。侯保榮院士那敢于迎難而上的科研精神和溫恭自虛的科研態度正激勵著一代又一代的后來者砥礪前行……

文 / 通訊員 廖洋 記者 賀春祿

本文刊發于《高科技與產業化》雜志2021年第2期

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