他是海洋科学领域的研究者,也是海洋的守护者。他的工作地点,在实验室,也围绕海洋本身。几十年如一日,他专注降服海洋中腐蚀金属的“猛兽”。
(侯保荣,海洋腐蚀与防护学家,中国工程院院士,中国科学院海洋研究所研究员、博士生导师,国家海洋腐蚀与防护工程技术研究中心主任,2021年获联合国世界腐蚀组织(WCO)颁发的首届世界腐蚀成就奖、中国科学院杰出科技成就奖。)
近年来,随着我国建设海洋强国的步伐不断加快,一系列壮观的海洋工程也纷纷涌现,比如,港珠澳大桥、“深海一号”作业平台……这些海洋工程领域的耀眼名片,不仅展现了我国科学技术的卓越实力与深厚智慧,也彰显了我国在海洋领域的雄心。
这些工程的设计和建造过程需要严谨至极,为了保障运行,它们不仅要能够抵御地震的震动、台风的狂暴,还要在极端天气和海况下保持稳定与安全。然而,少有人知的是,它们还要面临一种看不见的风险——海洋腐蚀。
海洋腐蚀的发生悄无声息,后果却往往远比地震、台风等更严重。比如,它可能导致海港、隧道或桥梁这些工程设施的损坏,造成经济损失,严重时还会导致安全事故。
有人形容,海洋腐蚀就像海中“吃”金属的“老虎”——
50多年来,侯保荣一直在致力于降服这只猛虎。
侯保荣对海洋腐蚀与防护的研究,始于20世纪70年代。1970年3月,28岁的侯保荣入职中国科学院海洋研究所,并成为海洋腐蚀与防护研究小组的一员。
当时,国内一般将海洋腐蚀环境分为大气区、潮差区和海水区,其中,潮差区因为区域内潮水忽高忽低,风吹日晒,一度被认为是海洋侵蚀最严重的区域。
但年轻的侯保荣发现,事实或许并非如此。
他在实验中观察到:同一根钢柱上,位于潮差区上方的部分腐蚀十分严重,而真正位于潮差区的钢材腐蚀反而较轻——这显然不符合大家的一贯认知。
为了彻底弄清楚“到底哪个区域腐蚀最严重”,侯保荣在陈山码头临时构建了一个连通海水的水池开展实海挂片实验,这样不仅样品不会丢失,而且处理起来也更精确。
临时实验室的条件相当艰苦:吃饭只能在露天,苍蝇嗡嗡地围着人转,一挥手“呼”地赶走一大群。
实验结束后,要把总重五六十斤的钢片带回实验室检测,也是件不容易的事。侯保荣需要先乘坐火车赶到市区,再徒步走一两千米,因为钢片太沉,他就把钢片分成三部分,先背着一部分走一段,放下,再折回去背余下的。
功夫不负有心人,实验结果证实了侯保荣的想法:浪花飞溅区确实是海洋腐蚀最严重的区域,也是一直以来被忽视的腐蚀防护短板。
不过,想要继续实验,却需要找新的出路。尽管外海实验能反应真实腐蚀情况,但海洋环境十分恶劣,样品容易丢失,实验难度也很大。
怎么样才能既有外海的条件,又能保证实验正常进行?
侯保荣想了新的办法:把大海“搬进”实验室。
他在海洋所内建起了一个能模拟海洋环境的大水池,在此开展挂片实验,也在一次次的模拟实验中逐渐摸清了海洋环境腐蚀的规律,建立起了海洋腐蚀环境的理论体系。
接下来,要真正开始解决问题了。
他在和团队成员们翻阅大量外文资料后发现,在浪花飞溅区采用包覆防腐蚀技术的防护效果最为理想,但相关研究在国内还是一片空白。于是,侯保荣和团队又开始了这项技术的攻坚。
“用润滑脂包裹钢材”是当时最为有效的防腐方法之一,侯保荣实验了数十种润滑脂,取得了不错效果。但奇怪的是,无论哪种润滑脂,被包裹的钢铁始终有少量的腐蚀。
侯保荣又一头扎进了实验室,观察、实验、思考、再观察、再实验……终于找到了原因:原来,在浪花飞溅区的钢铁表面会残留少量海水,这些海水留在润滑脂里面,就导致了点蚀发生——要彻底解决这个问题,就必须攻克钢铁表面海水残留的问题。
为此,侯保荣请教了高分子专家,利用接枝水油置换基团技术让金属表面的水分置换出来,解决了海水残留的问题,并在这个技术的基础上,最终研制出了复层矿脂包覆防腐蚀技术(PTC)。
此后,PTC技术,保护着我国多个海洋工程设施的安全。比如,在青岛港液体化工码头,使用该技术的钢体十五年来仍状态完好,内部钢结构无任何腐蚀,预计防护寿命可达 30 年;即使在我国东北的极寒极恶劣气候下,PTC技术也能够有效地抵御海冰碰撞,经受住恶劣环境的考验。
侯保荣曾说,PTC技术是众多成果中他最偏爱的一朵“浪花”,承载着他与浪花飞溅区的不解情缘,这是他进入腐蚀领域的“萌芽”,也见证着他服务于我国多项防腐工程的“开花”和“结果”……
2021年,侯保荣获得了中国科学院杰出科技成就奖,还获得了联合国世界腐蚀组织(WCO)首届世界“腐蚀成就奖”,全球仅他一人获奖。但他说:“荣誉仅仅是工作的开始,得到的成绩也只代表过去,我会继续奋斗在腐蚀研究的第一线,尽自己最大的努力,为我国防腐事业做出一点贡献!”
参考资料:
1.光明网:《“防腐卫士”侯保荣: 降住海中“吃”金属的“老虎”》
2.中国科学报:《侯保荣院士:警惕海洋里的隐形“杀手”》
作者丨信实科普工作室 科普创作者
审核丨苏勤 海洋出版社编审
贾鹤鹏 苏州大学传媒学院教授 博士生导师