海洋工程装备材料腐蚀与防护关键技术基础的研究工作围绕着四个科学问题，通过六个课题的协同工作，已形成了基于“我国海洋环境腐蚀四个规律”的首次阐明、“六个机理”的建立和“四个应用出口”的总体进展。
 

海洋腐蚀
 

    阐明了我国海洋大气腐蚀规律及其主要影响因素

      通过对我国主要海域的青岛、舟山、万宁、琼海和西沙等海洋大气腐蚀特性和腐蚀分级分类进行了系统研究与归纳，确定了新时期我国典型海域大气腐蚀等级。

 

    阐明了我国海水环境腐蚀规律及主要影响因

      素系统开展了金属材料在我国海水环境腐蚀实海试验，研究了常用碳钢、低合金钢、不锈钢等在我国黄海、东海、南海不同海域的影响因素及规律。通过碳钢材料在我国海水环境的腐蚀等级分级分类，形成了我国海水环境腐蚀规律的新认识。

 

    我国海洋微生物腐蚀规律及主要影响因素的新认识通过进行微生物腐蚀海水挂片试验，比较不同海域的腐蚀微生物群落，从钢铁腐蚀微生物群落及其分离培养入手，结合有关生物技术研究手段，从海洋钢铁锈层中富集和纯化培养得到与腐蚀相关的微生物。首次发现一种名为新喀里多尼亚弧菌（Vibrio neocaledonicussp） 的海洋细菌，这种细菌可在金属表面形成具有高度缓蚀作用的生物膜，使普碳钢的腐蚀速度降低60 倍。该细菌的高缓蚀特性，可为未来金属材料防护技术的开发提供新思路。

 

    我国海洋生物腐蚀规律及主要影响因素的新认识

通过调研我国沿海温带、亚热带和热带3 种代表性区域海港内主要污损生物种类，统计分析污损生物优势度，确定了各海域典型污损生物。其中，青岛海域以藤壶、苔藓虫、牡蛎、贻贝为典型污损生物；福鼎和汕头海域均以藤壶为典型污损生物。

 

    中高温盐水蒸气共存环境中合金的化学-电化学协同腐蚀机理针对中高温盐水蒸气共存环境中，围绕着80-250℃温度范围内是否金属发生腐蚀行为的科学问题，研究工作国际上首次发现了在高于120℃以上没有腐蚀反应发生，在120℃以下腐蚀反应以电化学为主体反应，临界水膜的形成是腐蚀反应的前提条件，并建立了盐水蒸气共存环境中合金的化学- 电化学协同腐蚀机理。

 

    我国海洋大气环境腐蚀机理

       基于大量的数据和研究阐明了我国典型海洋大气腐蚀机理分为高温高湿高盐雾海洋大气腐蚀和污染海洋大气腐蚀，代表性地区为西沙和青岛。高温、高湿海洋大气环境下钢在NaCl 溶液中点蚀的闭塞电池效应使金属的后期腐蚀仍较强；污染海洋大气环境下初期由于pH的降低，腐蚀速率增加，后期由于腐蚀产物FeOOH 的累积，表面活性区域减少，腐蚀速率减缓。该研究成果将对我国不同海域大气腐蚀机理研究、腐蚀寿命评估和正确选材提供重要的参考依据。

 

    海洋大气和飞溅带的环境腐蚀应力机理研究建立了干湿交替及薄液环境下应力腐蚀（SCC）室内模拟加速腐蚀新方法，实现了模拟薄液环境中力学- 电化学交互作用的原位测量，发现了E690高强钢海洋干湿交替及薄液环境下发生SCC 的敏感性高于海水全浸环境，其SCC 机理为阳极溶解和氢脆的混合控制机制，裂纹扩展模式为典型的穿晶扩展；阐明了E690 钢在薄液环境SCC 敏感性高于海水环境的本质原因。该项研究结果首次为海洋用E690 钢的海洋腐蚀行为提供了详实的实验数据，对研究发展高强度海洋用结构钢提供了重要的参考依据。

 

    深海环境腐蚀机理

       利用自行设计并加工的高压釜恒载荷拉伸试验装置，成功实现了同时施加恒定载荷和保持一定的静水压力，开展了模拟深海环境下的应力腐蚀研究，表征了应力腐蚀敏感性。结果表明，在常压下海水中不显示应力腐蚀敏感性的X70 管线钢，显示出较强的应力腐蚀敏感性。如在5MPa 和10MPa 静水压力下，能够发生应力腐蚀，且应力腐蚀门槛值分别下降到抗拉强度的78% 和67%。

 

    这些结果的获得不仅是国内首家，在国际范围内亦未见报道。本项研究工作将电化学腐蚀测试、增重测试、形貌研究相结合揭示高强钢的腐蚀机制，在国际及国内都属于率先取得的研究成果，具有创新性。

 

    海水环境中硫酸盐还原菌作用腐蚀机理

       研究结合微观表征手段及局部电化学研究方法，从微尺度下研究微生物对材料腐蚀的影响机制，进而提出微尺度下微生物与材料表面作用模型，完善海水中微生物腐蚀机理。该研究对深入直观认识微生物腐蚀机制和丰富海洋微生物腐蚀防护理论有着重要意义和科学价值。

基于藤壶的海洋生物污损分子动力学机理

      首次从藤壶黏附剂的蛋白质组成、总氨基酸分析、巯基反应生成二硫键、蛋白与金属离子的配合作用、谷氨酰胺转氨酶催化赖氨酸残基和谷氨酰胺残基形成共价键等多重机制，系统阐释了典型污损生物藤壶黏附剂与材料表面的固化结合机制。首次分析了水化层阻挡黏附、静电作用能、分子接枝化对降低藤壶黏附强度的积极作用，对防污材料的设计具有重要指导作用。

严酷海洋环境用新型耐蚀耐磨金属材料研发

掌握了不同的析出相种类、形态、分布与大小对超高强度不锈钢的强韧性与耐腐蚀性能（点蚀、缝隙腐蚀）的影响规律，提出了深海工况用高强高耐磨沉淀硬化不锈钢的选材原则，完成了我国南海高湿热海洋环境下的多种超高强度钢的耐蚀性能排序与失效行为研究。

 

    提出铝基金属- 陶瓷纳米复合的涂层设计思路，并以Al/AlOx 为典型研究对象证明了利用复合涂层的“自钝化”

 

    效应可以大幅度提高涂层的耐蚀性。利用电沉积和化学沉积的交互作用，得到不同晶粒尺寸、非晶、非晶/ 纳米晶复合镀层，晶粒尺寸最小可以达到5 纳米，这种超细纳米晶结构镀层具有较高的硬度（14GPa），韧性（杨氏模量为180GPa），耐磨性，耐蚀性及耐腐蚀磨损性能，是用于海洋环境中耐腐蚀磨损的潜在应用涂层材料。获得了具有冶金结合力并耐蚀耐磨的镍基和铁基熔覆涂层及其超音频感应熔覆技术，并发现超音频感应熔覆铁基涂层的磨损表面发生了晶态/ 非晶结构转变现象。

 

    南海严酷海洋环境腐蚀数据积累与应用

     在南海高温高湿高盐雾严酷环境下的永兴岛开展了40 多种材料长达4 年的暴露试验，首次获得了该环境下大量材料环境腐蚀数据、机理与规律。该项研究不仅为发展新型耐候钢提供了基础理论支撑，而且在防腐蚀工程中获得了广泛应用，针对我国海洋装备的选材、腐蚀预防与控制技术的需求等方面提供了理论基础，为我国海疆防御基础建设提供了重要支撑。并广泛应用于核电、路桥、电网和陆、海、空、航天以及通讯部队等国家重大工程和国防项目中，产生了重大经济和社会效益。海南文昌航天基地腐蚀问题综合治理方案海南文昌基地存在着普遍的严重的腐蚀问题，本项目集合优势成员单位中的多位国内顶级腐蚀防护专家，针对这严重的腐蚀问题提出了综合解决方案。

 

    为我国热带地区航天基地设备和建筑腐蚀防护基础建设提供了重要支撑。这个解决方案全面系统地从多个方面提供了技术支持，其中包括：专业人才队伍及实验室腐蚀评价能力建设；现场试验站建设及腐蚀数据积累；发射场设备设施腐蚀防护规范及监检测标准建设。

 

    我国“一带一路”发展战略：泰国腐蚀调查

2015 年4 月开展了针对“21 世纪海上丝绸之路”沿线的泰国太平洋沿岸和印度洋沿岸的材料腐蚀状况全面调查，这是我国首次比较系统的获得东南亚地区严酷海洋气候环境下的材料腐蚀情况调研和腐蚀数据。并将为开展我国“一路一带”基础建设和装备制造等重大项目涉及典型材料在东南亚地区自然环境腐蚀试验和数据积累工作打下了基础。