工业环境腐蚀与控制研究室依托国家材料腐蚀与防护科学数据中心、北京市腐蚀、磨蚀与表面技术重点实验室以及“腐蚀与防护”教育部重点实验室等研究平台围绕石油、化工、电力、航天、船舶、钢铁等领域,以国家战略、重大工程、工业应用需求为牵引,开展材料腐蚀与防护应用基础研究。本研究室建成国内首家获中国船级社认可、具有国家CNAS和CMA资质的耐蚀钢腐蚀实验室,具有各种工业腐蚀实验室或研究型腐蚀实验室的设计和建造能力,同时负责国家材料腐蚀与防护科学数据中心材料土壤腐蚀测试与研究平台的建设和管理。近年来本研究室人员承担国家科技部重点项目、面上项目、联合基金和青年基金项目等9项,国家重点研发专项(含国际合作)项目1项,国家开放实验室3项;参与“973”、“863”项目、国家重点研发计划、国家科技基础条件平台项目和国家自然科学基金重点项目等重大国家级项目13项。承担和参与重要工业界横向项目近百项。
研究室人员在Nature、Corrosion Science等学术期刊发表SCI学术论文500余篇,被引用6000余次;出版学术专著18部,教材4部,获得专利25件,参与制定国家标准4项,行业标准2项,团体标准52项。研究成果获得省部级科技进步一等奖5项、二等奖6项,三等奖2项;获中国腐蚀与防护学会、中国石油和化工自动化应用协会一等奖6项。研究成果在企业和行业中获得大量推广应用,产生了显著的社会和经济效益。
研究室现有教授2人、副教授2人(博士导师三人、硕士导师1人),在读博士/硕士研究生45人;累计培养了180余名高素质的博士和硕士研究生,他们工作在国内外知名高校和研究所,以及中石化、中石油、国家电网、首汽、宝钢等国内大型企业,为工业环境腐蚀与控制的发展做出了重要贡献。研究室常年与Massachusetts Institute of Technology、Oak Ridge National Laboratory、Ohio State University、Nanyang Technological University、University of Alberta、Vrije Universiteit Brussel、Ohio University、University of Calgary、NACE International、ECF等国际知名高校或机构保持密切联系。
【研究室主要研究方向】
【研究室主要研究内容及科研成果】
(1)材料土壤环境腐蚀试验研究及腐蚀数据工程应用
积累了金属、高分子及其涂镀层材料以及钢筋混凝土材料在我国40种土壤以及英国、新加坡、加拿大、泰国等国对应土壤的环境和腐蚀数据几万余条,并开展了大规模的实验室模拟研究,完成了历史上规模最大的实土埋样腐蚀科学野外观测试验;首次发现了碳钢、不锈钢、铜和铝在我国四十种土壤环境下的长期平均腐蚀速率与最大点蚀深度的演化规律,以及高强钢在我国酸性土、盐渍土和中性土壤环境中的应力腐蚀开裂机制;阐明了土壤电阻率、含水量、土壤pH值、土壤质地、氧化还原电位、管地电位、含盐量和Cl-含量等八个关键环境参数的竞争耦合作用诱发金属腐蚀萌生与演化新机理。研究成果被两项国家标准《GB/T 30582-2014 基于风险的埋地钢质管道外损伤检验与评价》和《GB/T 19285-2014 埋地钢质管道腐蚀防护工程检验》采用,已经广泛应用于西气东输、南水北调、城市燃气和给排水等工程的埋地管道防腐蚀工程中,产生了重大的经济和社会效益。
土壤环境腐蚀试验站(点)与数据积累
(2)力学-化学-微生物-电场相互作用下腐蚀机理与理论研究
重点围绕严酷工业环境下材料在力学-化学-电化学-微生物-电场等多因素耦合作用下材料失效及其寿命预测问题,开展了系统的研究。在国际上首次提出了应力腐蚀的非稳态电化学理论,揭示了应力腐蚀“起始-扩展-失效” 过程的力学-电化学本征规律及控制因素,建立了应力腐蚀剩余寿命的电化学模型,开辟了应力腐蚀机理与应力腐蚀寿命快速预测理论研究的新领域。该成果被纳入国标《GB/T 36676-2018 埋地钢质管道应力腐蚀开裂外检测方法》中,得到工业界广泛应用。
应力腐蚀非稳态电化学理论与寿命预测方法
(3)多元气相-固相-冶金相的腐蚀交互作用行为与机理
针对石油、化工、深海、核电和新能源领域普遍存在的多元多相介质共存、超温、超压(超临界)、超高浓度、苛刻应力载荷等复杂苛刻环境腐蚀问题,建立了多个系列的实验室测试和研究平台,开展了系统的相关研究,积累了大量的研究和实验室建设经验。研究了系列碳钢、低合金钢、不锈钢、镍基合金等在不同严酷环境下的腐蚀行为机理及关键影响因素,明确了腐蚀产物膜微观结构及演化过程的主控机制及其对腐蚀行为的影响机制,建立了基于冶金相微观结构-微观电化学动力学耦合机制的腐蚀微纳米起源机制和跨尺度腐蚀演化模型,并原位测量了冶金微观结构的腐蚀微区电化学行为与应力腐蚀的关系。相关研究结果在腐蚀寿命评估、严酷环境下工业设计及选材方法、失效分析等方面得到了广泛应用。
纳米-微纳-微米等不同尺度下严酷环境腐蚀演化特征分析
(4)严酷环境耐蚀合金设计理论与开发
针对石油、化工、热带海洋及深海、核电和新能源领域的苛刻腐蚀环境对高性能耐蚀材料的需求,开展了系列化高性能耐蚀合金的设计理论研究与开发实践工作,提出了基于严酷服役环境腐蚀失效逆向机制的耐蚀合金设计理论,开发了微合金化、低合金化、主合金化和高熵合金等系列化高性能耐蚀合金原型品种,部分成果已在鞍钢、首钢和南钢等企业推广应用。相关成果获江苏省和北京市技术发明奖一等奖各1项。
所开发的部分耐蚀材料举例
(5)智能/远程腐蚀监检测技术
针对严酷工业环境局部腐蚀严重、监测和检测困难等工程实际需求,开发了基于大数据、无人机技术的智能远程腐蚀检测技术,以及针对均匀腐蚀、腐蚀环境敏感度和应力腐蚀等的大数据监测专用探针和系统,相关技术在多个领域已取得大量应用,并申请国际发明专利1项。
所开发的腐蚀监检测技术与应用举例
部分科研获奖
出版著作
教材
承担的部分科研項目