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长风破浪“虎”路矢志不渝赤子心
——记中国海洋腐蚀与防护拓荒者侯保荣院士从研五十年
作者:贺春禄 发表时间:2021年07月22日

  提到大海,你会想到什么?

  是千里波涛滚滚来的雄浑壮阔,还是浪花卷起千重雪的自由洒脱?

  是茫茫东海波连天的浩瀚无垠,还是三万里河东入海的博大胸怀?

  大海,这片赋予我们无尽遐想的蓝色王国,却是他几十年来一直想要降服的“吃铁老虎”。

  他,就是中国海洋腐蚀与防护研究拓荒者——中国工程院院士、中国科学院海洋研究所研究员侯保荣

  励志求学成才报国

  1942年,侯保荣出生于山东菏泽曹县的一个小乡村。母亲省吃俭用供他读书,幼时的侯保荣就深深地明白,他要靠自己的百倍努力走出来一条成才之路。

  侯保荣是幸运的,他赶上了新中国的成立,也因此有了上学的机会。那时,他的老家建起了一所小学,校门两侧写着“为人民服务,向工农开门”。在那里,侯保荣上了六年小学,并考上了曹县二中。

  曹县二中建于1953年,位于老革命根据地——“红三村”,那里有一个不小的革命烈士陵园,感受到上学来之不易的学生们平时都很用功。

  学校的条件朴素简陋,没有电灯,侯保荣和同学就都坚持在煤油灯下读书学习。曹县的冬天,温度最低能到零下十几度,五六十个人聚集在空大的教室中,只依靠一个煤炉取暖,除此之外,宿舍里更是没有任何取暖工具,侯保荣和他的同学们就在零下十几度的房间里生活学习。课间休息时,大家都倏地跑到室外活动,因为室外有太阳,比屋里要暖和。

  特殊的时代,有着特殊的记忆。物质的极度匮乏,让侯保荣经常每顿饭只能吃一碗地瓜干,另外还要外加三碗白水才能填饱肚子,尤其在“三年困难”时期。侯保荣始终记得,即使这样,曹县二中的老师们依然克服了种种困难,饿着肚子也坚持给学生上课。正是在这样浓厚的学习氛围下,侯保荣一直非常刻苦,成绩名列前茅。

  一分耕耘一分收获。1962年夏天,在农田里干活的侯保荣欣喜的收到了他人生中第一份宝贵的证书——来自高等学府复旦大学的一份录取通知书,他将成为该校化学系的一名新生。

  这是上天给予侯保荣人生的美好馈赠。带着家人的期许,带着堂哥资助的10元钱、二伯父和三伯父各给的3元钱和母亲省吃俭用节余的2元钱,共18元钱,带着全村人的祝福,侯保荣走上了前赴上海的求学路。

  求学时光“一寸光阴一寸金”,侯保荣沉浸在充实的学习生涯中,像海绵一样吸取着知识。时光飞逝,转眼到了1970年,年轻的侯保荣背上行囊,来到了位于山东青岛的中国科学院海洋研究所。从此,开启了他成才报国的新篇章,谱写了他与海洋腐蚀与防护的一生之缘。

  立志防腐逐梦奋进

  上世纪70年代的中国,海洋腐蚀与防护领域研究起步晚,从事该领域科研的人也很少。刚进入海洋研究所的侯保荣,被分配到了海洋化学室工作,此时,与他一同研究海洋腐蚀与防护的只有几个人,基础之薄弱、条件之艰苦可以想象。

  资料少,基础弱,设备缺,研究在艰难中前进。侯保荣和他的领导、同事们——这支专门的海洋腐蚀与防护研究队伍充分发挥主观能动性,克服困难,奋发图强。

  彼时的上海,正赶上国家要建设金山石油化工总厂,因为要从大庆往南运送原油,所以建设一个码头成为了必要的工程,而建设材料几乎全是钢铁,让防腐蚀成为了一个重要课题。侯保荣和研究室成员毅然接下了这项有挑战性的工作。他们和上航三海局、南京水利科学院合作,承接了陈山码头的阴极保护工作。除此之外,他们还陆续进行了天津海洋石油开发平台和黄岛油码头的阴极保护工作。

  以我国在渤海湾建设的国内首个海上采油平台为例,当时,建设平台没有经验,教材和参考文献都很少,做阴极保护就更无经验可寻,加之我国的牺牲阳极技术那时还很不过关,更缺乏标准。因此,侯保荣和同事们尝试着运用外加电流的方法,用高硅铸铁做阳极。

  工作自然是艰辛的。侯保荣在平台上住着,经常一住就是1个多月。但辛苦没有让侯保荣感到疲惫,他为自己可以给我国海洋平台的腐蚀防护尽一分力,深感责任和光荣。他意识到海洋腐蚀防护意义重大,这是一项值得他奋斗终生的事业。

  为了提升腐蚀防护的功效,侯保荣和同事们开始尝试探索铝基牺牲阳极的研究,经过了五六年的反复试验,该项研究终获成功。

  20世纪70年代末,侯保荣以中国科学院访问学者的身份赴日本进行深造,在日本知名腐蚀与电化学专家水流徹教授的指导下,获得东京工业大学的博士学位。日本的三年求学,侯保荣看到了我国在海洋腐蚀与防护领域的巨大差距,带着满满干货,带着如何提升我国海洋腐蚀研究和防护水平的思考,他回到海洋研究所继续开展研究。

  1981年,好消息传来,侯保荣团队关于铝基牺牲阳极的研究项目喜获中国科学院重大科技成果二等奖。

  探明规律奠定基础

  一根钢桩打在海水中,一段暴露在大气中,一段受海浪拍打,一段随潮汐涨落时隐时没,一段浸在海水里,一段埋在泥沙里,海洋环境中究竟哪个区带腐蚀最严重呢?

  接触海洋腐蚀研究后,侯保荣开始思考这个问题。

  刚到海洋所,侯保荣面临的研究问题就是“钢桩打到海里,哪一部分的腐蚀情况最严重”。当时,海洋环境划分为大气区、潮差区和海水区三个腐蚀区带。根据经验和早期文献的一些报道,潮差区潮水忽高忽低,频繁潮涨潮落、风吹日晒、忽干忽湿、氧供应充足,大家主观认为这部分的腐蚀肯定最严重。

  为了彻底探索清楚海洋环境的腐蚀规律,侯保荣和张经磊、马士德、郭公玉等同事一起,联合上海钢铁研究所、上海第三钢铁厂等单位,开始在国内首次开展钢材外海长尺挂片实验。

  尽管外海长尺实验能够真实地反映外海腐蚀状态,但其安装程序繁琐,受现场环境影响大;试样易在潮水、台风等干扰下丢失而导致前功尽弃。此外,外海实验结束后将长尺钢带切成小尺寸试片进行腐蚀量计算的方法存在很大误差,亟需海洋腐蚀环境的模拟试验环境和数据验证。侯保荣带领科研团队集中攻关,在钢铁设施的自然电导通特点启发下,创新性地发明了电连接模拟海洋腐蚀环境装置及方法,开辟了海洋腐蚀环境模拟实验研究之路。

  1972年,侯保荣在上海石油化工总厂陈山码头建立了一个模拟水池,来模拟外海涨落潮,并利用该装置进行钢片挂片试验。

  那段行走于试验现场与中科院冶金研究所之间的路途,侯保荣大概永远都不会忘记。每次结束现场的试验之后,侯保荣都会带着他们的取样,去到中科院冶金研究所做检测分析。

  这不是一项轻松的工作。这些取样都是总重达到五六十斤的样板,每一块样板都是侯保荣辛苦了一年多的试验心血。

  侯保荣需要带着这些样板坐着火车去到市区,下车后再背着走上一两公里的路程去到冶金研究所。而这些负重已超过侯保荣的负荷,每次他都是将试片分成几份,背上一份走一段路放下,再赶忙跑回去背剩下的那些,如此往返多次将所有的试片一路背到冶金研究所,侯保荣一路咬着牙坚持。到达冶金研究所时候,通常天都黑了,所里的工作人员都下班了,当把所有试片都稳妥的放到研究所传达室时,他才放下心来,每每此时,他都已然是汗流浃背弄湿了所有的衣服。

  幸运的是,努力获得了回报。实验结果证明,这套模拟装置确实能反映外海的腐蚀规律。试验数据表明,海洋腐蚀最严重的区域是浪花飞溅区,这段海浪拍打的区域被腐蚀的最厉害。

  由此,侯保荣获得了海洋环境中的钢铁腐蚀规律曲线,这是侯保荣在我国用自己设计的实验装置获得的钢材在海洋环境中的第一条腐蚀规律曲线。这一科学结果为科学家们准确认识海洋腐蚀机理及提升腐蚀防护技术奠定了坚实的理论与实验基础,也找到了海洋腐蚀的短板。

  攻坚克难深耕防腐

  摸清海洋环境中的腐蚀规律后,下一步,如何解决我国腐蚀防护短板问题呢?侯保荣又提出了一个新的科学攻关课题。

  海洋腐蚀与防护是与工程紧密联系的学科。侯保荣当即意识到浪花飞溅区防腐蚀工作的重要性。他联合其他五位院士向国家提出“我国海洋工程设施浪花飞溅区防腐蚀工作亟待加强”的建议,得到了国家领导人的高度重视和批示,并获“十一五”、“十二五”国家科技支撑计划支持。

  侯保荣先后走访了二十多个沿海城市的港口及上百家企业,以迎难而上的姿态带领团队攻坚克难。他带领团队科研攻关,针对腐蚀最为严重的浪花飞溅区,他们研发出了复层矿脂包覆防腐蚀技术(PTC),申请了专利,并很快得到了应用。

  2007年,青岛港液体化工码头钢桩采用了PTC技术。2019年,十余年后,当团队成员对码头进行回访检查时,他们看到,尽管在严酷的浪花飞溅区环境中遭受着腐蚀,外层的包覆材料依然完好,仍然呈现出包覆之初的性能和状态。团队成员割开包覆材料发现,材料下覆盖的金属结构都没有呈现任何腐蚀。

  PTC技术得到了业内的一致认可。目前,已经在龙源风电、大连港务局码头、舟山中化兴中码头、珠海LNG码头、洋山港码头等我国重大工程成功应用了该项技术,为我国海洋经济蓬勃发展做出了重要保障。

  侯保荣与团队再接再厉,相继研发了适用于大气区各类异型结构的氧化聚合包覆防腐蚀技术(OTC)、能够延长海洋钢筋混凝土结构使用寿命的海洋柔韧型钢筋混凝土表面防护技术(FCC)、应用于海洋石油平台的阴极保护监测技术等多项专利成果。

  这些成果填补了国内空白,并已累计服务于110余项重大防腐蚀工程;成果先后获得了国家科技进步二等奖、山东省科学技术最高奖、山东省技术发明一等奖等重要奖项,并获得迪恩特注册商标与防伪标识,由太平洋保险提供千万级质量保险。

  侯保荣还首创了“电连接模拟海洋环境腐蚀实验装置与方法”;开发了新型环保型铝基牺牲阳极的制造技术;开发了适用于海洋环境中钢铁设施的锌铝合金与有机涂层结合的复合防腐新技术;研制了海洋环境腐蚀状态自动跟踪扫描系统,实现了腐蚀状态的实时监测、腐蚀状态评定及报警。

  在多年研究基础上,侯保荣出版了系列专著:《海洋腐食环境と防食の科学》(日文版)《海洋腐蚀与防护》《海洋腐蚀环境理论及其应用》《腐蚀研究与防护技术》《海洋工程结构浪花飞溅区腐蚀与控制研究》《海洋钢筋混凝土腐蚀修复与补强技术》等;还起草制定了《钢结构氧化聚合型包覆防腐蚀技术》《海洋钢铁构筑物复层矿脂包覆防护技术》《矿脂防蚀带低温可操作性检测方法》《矿脂防蚀带耐高温流动性实验方法》等四项国家标准且已颁布实施,主编了海洋腐蚀研究与防护技术系列论文集8本,发表论文400余篇。

  2015年,侯保荣众望所归,成为“中国腐蚀与防护最高工程成就奖”获得者。

  海洋腐蚀与防护有多重要?国外学者提出,在结构新建时,若在腐蚀防护的必要费用中省下1元钱,那么,腐蚀刚发生不久就马上进行维护的话,维护费用是5元钱;当结构发生了轻度腐蚀时再进行修复,此时的修复费用是25元钱;而等到结构腐蚀严重威胁安全生产时,修复费用就达到了125元,这就是腐蚀中的“五倍定律”概念。

  侯保荣一直在进行科学宣讲,强调海洋腐蚀防护的安全与经济上的重要性。他也希望,他和团队能用科学的方法,为国家的基础设施和重大装备都穿上一件安全、高效的腐蚀“防护衣”。

  引领调查摸清家底

  腐蚀,是基础设施和工业设备损毁的主要原因之一,事关安全、经济、民生等多个方面。

  腐蚀会带来严重的后果,有着巨大的危害性。美国、英国、日本、俄罗斯等国家很早就清楚地知道防腐蚀的重要性,先后开展了大规模的腐蚀调查,探明了各国的腐蚀成本情况。与发达国家相比,我国腐蚀调查工作开展晚,重视程度低。美国已经做过8次调查,而我国做的范围小、次数少。

  为摸清我国现阶段腐蚀成本,2015年,侯保荣联合数十位院士及两百多位专家学者一起开展了中国工程院重大咨询项目“我国腐蚀状况及控制战略研究”。这次遍及全国、覆盖30多个国民经济关键行业的调查是我国腐蚀防护领域发展中的一座里程碑,对巩固和加强中国在世界腐蚀防护领域的地位具有重要意义。

  项目组出版了170万字的中文专著《中国腐蚀成本》,并应Springer出版社邀请出版了英文版《The Cost of Corrosionin China》,同时出版了《中国腐蚀状况及控制战略研究丛书》系列32部,为制定相关政策法规及标准规范、有效降低腐蚀成本提供了科学依据,有力推动了我国腐蚀与防护领域的发展。

  腐蚀离我国国民生活的距离有多远呢?《中国腐蚀成本》这本报告,揭开了我国的腐蚀成本奥秘。

  调查得出了我国最新的腐蚀成本。调查结果显示,2014年我国腐蚀成本已超过2.1万亿元,这一数据是当年国内生产总值(GDP)的3.34%,换而言之,每个人平均承担着1555元的腐蚀成本,数据十分惊人。

  侯保荣带领项目组将“腐蚀调研”与“腐蚀控制”双管齐下,在调查清楚腐蚀成本后,他联合20多位两院院士提出了《关于将我国基础设施及重大装备腐蚀防护安全纳入国家战略的建议》,为国家相关管理部门开展防腐蚀的相关工作提供决策参考。

  侯保荣始终心系国家。他带领团队调查清楚不同行业、不同地区的腐蚀情况,随后,针对性的向国家和有关部门提出了具体的预防和控制措施,他始终响应党中央、国务院的号召,为国家经济社会发展需求、人民生命财产安全做好科学的保驾护航。

  言传身教筹谋擘划

  潮起潮落,大海赋予人类丰富的资源宝藏的同时,也以它特有的自然规律考验着人类的智慧。

  多年来,侯保荣重视并积极推动着海洋腐蚀平台的建设。创建了腐蚀研究室,建立了青岛市、山东省重点实验室,再发展到国家海洋腐蚀防护工程技术研究中心、中科院海洋环境腐蚀与生物污损重点实验室、青岛海洋科学与技术试点国家实验室开放工作室,侯保荣推动着平台一步步发展、进步,为海洋腐蚀与防护的研究提供更大的支撑。

  侯保荣以身作则、奖掖后学,亲赴日本东京工业大学引进张盾研究员,为海洋腐蚀防护研究队伍的壮大披榛采兰;他对待学生严厉又爱护有加,先后培养了以段继周研究员为代表的海洋腐蚀研究领域的中坚力量。

  他注重国内和国际合作。2000年,侯保荣提议举办的“海洋腐蚀与控制国际会议”,至今已成功举办九届,极大的提高了我国在国际腐蚀领域的学术地位和话语权;他高瞻远瞩,以“一带一路”倡议为契机,先后在斯里兰卡、印度尼西亚、以色列等地区设立腐蚀实验站,实现了腐蚀防护技术大数据积累和全球共享;他组建了“海洋防腐蚀产业技术创新战略联盟”,联合多家知名企业和科研院所、大学共同参与,有力推动了海洋腐蚀防护技术的发展和工程化应用。

  2019年,喜讯传来,全球国际腐蚀组织给侯保荣颁发了NACE科技成就奖!2020年,再接再厉,中国科学院海洋研究所国家海洋腐蚀与防护工程技术研究中心摘得NACE“卓越组织奖”桂冠。这是侯保荣及其领导的研究中心获得又一项来自国际的肯定。

  作为中国海洋腐蚀与防护领域的带头人,侯保荣常年在科研一线,还带领着团队,亲身推广着海洋腐蚀防护研究的成果转化工作。

  君子之风,卑以自牧、含章可贞。侯保荣院士那敢于迎难而上的科研精神和温恭自虚的科研态度正激励着一代又一代的后来者砥砺前行……

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