上海材料研究所的前身是 1946 年10 月由原国民政府资源委员会材料供应事务所为了满足当时厂矿订购材料质量验收要求而创立的一个小型的材料性能试验室。解放后发展成材料性能试验所→中央人民政府重工业部材料试验所→第一机械工业部上海综合工业试验所。随着国民经济的发展,业务不断扩大,于1956年12月,正式由综合工业试验所改为材料研究所,隶属于第一机械工业部。1999 年11 月,根据中央有关开发类研究机构深化改革的决定,机械工业部上海材料研究所转制(企)转型,正式成为上海市科学技术委员会属下的一个转企型研究所。
上海材料研究所金属腐蚀与防护研究室于 1956 年 12 月与材料研究所同时诞生,迄今已逾 60 年,期间虽有人事“沧桑”之变,室组有并立之别,然“金属腐蚀与防护”专业则始终如一。室组的发展过程与材料所在这一时期的发展历程同步,大体上可分为 3个阶段:
一、1956 ~ 1978 年,工程材料技术开发体系的形成与发展阶段:
这一阶段主要是结合机械工业的发展以及材料所技术开发体系建立的需要,开展相关研究,并逐步调整和确立本专业的主要研究开发方向。
建室伊始,仅 6 名成员,其中 4名工程师,2 名中专毕业的助手,研究方向主要为金属腐蚀的表面防护技术。在 1957 ~ 1960 年初期间完成的科研项目主要是机械工业急需的有关防锈、电化学镀镍、缓蚀剂、铝的阳极氧化、以铝代铜、热浸型和溶剂型塑料防蚀材料等技术。
研究室的青年们合影(1965年12月5日-团支部组织活动)
1960 年,根据当时的一机部机械科学研究院的意图,将腐蚀研究骨干力量合并到武汉材料保护研究所。从此时起,上海材料研究所金属腐蚀与防护研究室由独立的研究室遂紧缩为一个组,研究方向也主动调整为从冶金学角度来研究和解决金属腐蚀问题。1960 ~ 1966 年期间课题主要集中在无镍及少镍不锈钢的研制、不锈钢的局部腐蚀及防护技术等。
1966~1978年,科研活动大致分为三个方面:
1) 新型耐蚀材料的研制以及耐蚀材料的应用技术;
2) 腐蚀失效分析,并从中引申出系统性的应用基础研究;
3) 腐蚀试验、研究方法及机理研究。
这一阶段的主要获奖项目:
1) 抗硫化氢腐蚀新材料—“318”钢:全国科学大会奖 1978;
2) 2.5 万千瓦汽轮机叶轮飞裂事故分析:全国科学大会奖 1978;
3) 耐硫酸腐蚀的NS-68合金材料:全国机械工业科学大会奖 1978
二、1978~1999年,改革开放,科技与经济紧密结合的发展阶段:
在这一阶段,上海材料研究所金属腐蚀与防护专业恢复了研究室建制,并不断发展壮大,兴旺时期全室科技人员达 30 名左右;国际国内的学术交流和科技合作非常活跃;科研为重大工程建设和重大装备研制开发服务、科技与经济的结合日益紧密,取得了不少重要成果,荣获多项省部级和国家级科技奖;实验室建设取得重要进展;招收和培养了多名硕士研究生;进一步确立了科室的重点研究方向,并在原有优势专业学科巩固发展的基础上开辟和培育了新的生长点。金属腐蚀与腐蚀专业发展成为上海材料研究所的优势专业之一。
主要研究开发方向:
1)耐腐蚀金属材料的研制开发;
2)材料耐蚀性能的测试评定,尤其是局部腐蚀(点蚀、缝隙腐蚀、晶间腐蚀等)及环境敏感断裂(应力腐蚀开裂、腐蚀疲劳、氢致开裂等)的机理、测试、预防和预测技术研究;
3)金属材料表面处理和表面防护技术的开发研究;
4)腐蚀失效事故分析及对策研究。
重点培育的专业学科——环境敏感断裂
在本所长期发展的材料强度和材料腐蚀行为这两个领域的结合部上,为了适应机械重大装备开发的需要,重点培育了材料环境敏感断裂(也称为“环境促进破裂”)学科,在应力腐蚀破裂、腐蚀疲劳、氢脆行为研究方面有明显的建树,设计制造的悬臂梁应力腐蚀试验机、慢应变速率应力腐蚀试验机在国内获得了推广应用。
为适应核电产业发展的需求,从上世纪八十年代中后期开始,发展了材料在高温高压条件下环境敏感断裂行为试验研究的新方向,并且一直坚持至今。经过愈 30 年长期不懈的努力,迄今已完成了一批国家和省部级重大基础和开发项目,1993 年曾获得国家科技进步二等奖;在国内外有影响的学术刊物和科技会议上发表了近 200篇论文和报告;培养研究生 20 余人;开展了多项和多方位的国际和国内科技合作;1993 年本所被与核电安全密切相关的“(水堆材料)环境促进开裂国际合作组织(ICG-EAC)”吸收为正式会员,成为我国大陆第一个被该组织接纳为正式成员的单位,1998 年我所作为东道主,成功地承办了该组织首次在我国大陆举行的学术会议,显示了在该研究方向在国内外的影响力。(见回忆文章:一项国际科技合作开启并延续 30 年的核电梦)
这一阶段的主要获奖项目:
1) 硫化物应力开裂试验:机械(工业)部 3 等奖 1981
2) 易切削高防磁铁素体不锈钢表壳材料:机械部 3 等奖,上海市 3 等奖 1982
3) 稀土钢浇注结瘤试验研究:上海市 3 等奖 1982
4) 不锈钢腐蚀图谱:机械部 3 等奖 1983
5) 古铜镜表面处理技术研究:文化部 1 等奖 1987
6) 海洋平台导管架节点材料应力腐蚀疲劳性能测定:机电部 3 等奖 1987
7) 慢应变速率试验方法对于预测应力腐蚀开裂寿命研究:机电部 2 等奖 1987
8) 西藏羊八井地热发电技术研究(射水泵耐蚀材料选用试验研究):国家科技进步 1 等奖 1987
9) 耐湿法磷酸料浆泵用材试验研究:机电部 3 等奖 1991
10) 机械工程材料高温及常温高压下环境敏感断裂测试技术:机电部 2 等奖 1992,国家科技进步 2 等奖 1993
11)“210”工程铝合金硬质阳极氧化工艺研究:机械部 3 等奖 1993
12) 耐硫酸露点腐蚀空气预热器的研制:中石化总公司 2 等奖 1993
13) 耐硫酸露点腐蚀用钢—ND 钢的研制:机械部 2 等奖 1994
14) 耐硫酸露点用钢 10CrMnCuTi的研制:上海市 1 等奖 1995
15) 不锈钢缝隙腐蚀电化学试验方法 (GB/T 13671-92):中船总公司 3等奖 1996
16) 国产核用蒸汽发生器传热管800 合金应用可靠性研究:上海市 3 等奖 1998
17) 镍基合金传热管超胀条件下审评依据的研究 ( 腐蚀试验 ):国家机械工业局 3 等奖 1998
18) 东周铜兵器菱形纹饰技术研究:国家文物局 2 等奖 1999
三、1999年~现在,转制(企)、转型改革,步入发展新时期阶段
1999 年 11 月,根据中央有关开发类研究机构深化改革的决定,机械工业部上海材料研究所转制(企)转型,正式成为上海市科学技术委员会属下的工程材料技术骨干研发机构和公正、权威的第三方材料检测机构,由上海科学院管理。腐蚀与防护研究方面的工作分成如下六个方面,机构和人员也进行了分化组合:
1) 腐蚀行为研究:主要开展核电、管线和海洋等腐蚀规律研究及其应用;
2) 腐蚀检测:主要根据国际国内标准提供公正权威的第三方材料检测服务;
3) 环境失效分析:主要为各种工业腐蚀失效提供公正权威的第三方失效分析服务;
4) 耐蚀金属材料:主要开展特种不锈钢等耐蚀金属材料的研发和应用;
5) 表面处理:主要开展耐蚀、耐磨等表面处理工艺的研发和应用;
6) 期刊和展览:主要是作为主编协助我所期刊展览事业部编辑出版《腐蚀与防护》(中文核心期刊),并协助承办了多次腐蚀与防护产品展览会。
上述六个方面都为社会做了大量工作,取得了显著的社会效益和经济效益。
其中面对十分严峻的环境,努力坚持了基础研究,坚信尽管激烈的市场竞争会使社会趋于注重现时得利,但基础包括应用基础研究还是社会必需的,特别是核电等高科技领域;腐蚀基础研究尽管不太受重视,甚至很多单位取消了它,但腐蚀是万年病,从古时刀剑木器到当今五花八门的各种工程材料都有复杂的腐蚀问题,坚持努力一定能挖掘出潜在市场。即使在当时核电低迷时期,依然保持了核电材料高温水腐蚀破裂研究,协助国家核安全局多次解决重要工程实际问题,与中国核动力院等开展了合作研究,尽管经济收益微小,但是扩大了影响,打下了基础。后来迎来了我国积极发展核电的好时光,承担了核电重大专项课题和连续多个国家重点基础研究发展计划(973)科技项目,为核电站和设备制造业做了不少失效分析和模拟验证等多种工业应用服务;开展了基于西气东输、上海天然气管网、上海青草沙输水重大工程的埋地管道腐蚀防护方面的研究和应用服务;开展了针对海洋工程材料的腐蚀防护的研究和应用服务等。承担了来自国家、上海和工业界委托的若干项目,为实际工程做出了贡献。得益于较为深厚的基础研究积累,还开发了为苹果和TUV 等国内外著名公司的工程材料检测业务。培养毕业了十多名硕士研究生,与上海交通大学合作培养毕业了两名博士研究生。在学术期刊和重要会议上发表论文近百篇,组织国内腐蚀界同仁翻译了专著《尤里格腐蚀手册》,合作编写了专著《腐蚀科学技术的应用和失效案例》和《现代材料腐蚀与防护》,参编了《中国工程大典》第 26 卷。开展了许多国际交流和项目合作。