“飞机腐蚀防护与控制技术研究”专题序言

正我国是一个海洋大国,大陆海岸线1800多千米,岛屿6000多个,岛岸线超过14000千米,领海面积37万平方千米,可主张管辖海域面积300万平方千米。随着我国一路一带建设,近海防御和远海防卫战略转变,飞机作为快速运输、保障、海洋主权和权益维护等必不可少的工具和装备。然而海洋的高温、高湿和高盐雾恶劣环境将会对飞机造成严重的腐蚀影响,因此装备的腐蚀防护与控制成为关键问题之一,在研型号必须从全寿命考虑腐蚀防护与控制。近年来国内在飞机腐蚀防护方面开展了大量的研究,包括各种表面防护、防腐蚀设计、结构腐蚀预测、腐蚀监测、腐蚀评估、试验以及修理等技术研究,成果丰富,很多成果已开始应用或者具备很好的工程应用价值。     

专题序言

近年来,随着我国经济的高速发展,地下基础设施日益增多,到 2025 年,我国油气管网规模将由现在的 16 万公里增加到 24 万公里;珠 三角水资源配置工程、广州北江引水工程等重大输水隧洞工程开工建 设。同时,特高压输电线路、电气化铁路、城市地铁网建设迅速发展, 这些设施对地下管道的杂散电流干扰问题越来越普遍,金属材料土壤服 役环境日趋复杂和严酷。此外,土壤是由固液气构成的多相、多孔复杂 电解质体系,金属材料在土壤中的腐蚀行为和规律远比大气腐蚀复杂。 地下重要基础设施的快速建设,对研究金属材料复杂土壤环境腐蚀行 为、规律和损伤机制,探索土壤腐蚀的评价预测和控制技术提出了新的 需求。 国内近年来围绕油气管道、隧洞结构、输电线路接地极等地下重要 基础设施服役过程中涉及的土壤腐蚀问题,针对不同土壤类型开展了大 量的研究工作,特别是在杂散电流干扰、应力、微生物等多因素作用下 金属材料的腐蚀规律、机理研究及防护技术等方面取得了较显著成果。 在《装备环境工程》编辑部的倡导和策划下,本期选取“金属材料土 壤腐蚀及控制技术”为专题,着眼于油气管线等基础设施的土壤环境腐 蚀典型问题,重点报道我国土壤腐蚀及防护技术领域的最新研究成果, 反映此研究领域的一些热点问题与发展动态,以期为我国材料腐蚀防护 等相关技术人员提供一个交流平台,刊登的 7 篇论文具有较为重要的参 考和工程应用价值。 本期专题在征文、约稿和评审过程中,得到了国内同行们的积极响 应和大力支持,在此对各位同行表示诚挚的谢意。     

高压电网大气腐蚀在线监测技术进展

针对高压电网输变电设备的大气腐蚀问题,研究了几种典型的大气腐蚀监测技术。基于文献分析,探讨了电偶腐蚀电池、电化学阻抗谱、薄膜电阻传感器、石英晶体微天平以及交流导纳等腐蚀在线监测技术的研究进展,并对比分析了各种监测技术在电力设备中应用的优缺点。采用薄膜电阻探针和交流导纳技术可以实现高压输变电塔、架空地线以及变压设备大气腐蚀的在线监测。对输变电设备的大气腐蚀实施自动化在线监测,可以为设备安全诊断提供重要依据,与大数据分析结合,还可以为故障诊断与寿命评估提供参考。     

海洋大气环境下装备材料的腐蚀与防护研究进展

叙述了海洋大气环境下装备典型金属材料的腐蚀与防护研究进展。介绍了高强钢、不锈钢和铝合金等装备材料在高温、高湿、高盐雾和强辐射等海洋大气环境下的腐蚀特征和主要腐蚀形式,总结了海洋大气腐蚀防护技术的研究进展。最后,提出了海洋大气环境下装备防护需从装备选材与结构环境适应性设计、有效表面防护、环境控制、加强维护保养等方面着手,在充分利用现有防腐技术的基础上,加强金属涂/镀层与有机涂层的技术组合;大力开发研制海洋环境下长期有效、绿色环保的表面处理技术和涂层技术;针对铝合金等易腐蚀材料,开展腐蚀结构修复技术研究。采用系统工程方法来解决海洋大气环境中装备的腐蚀问题,进而提高舰载武器、船舶、海岸工程、近海工程等服役装备的安全性、寿命和可靠性。     

舱外设备箱体模拟海洋大气环境中的加速腐蚀试验与结果分析

目的 研究模拟海洋大气环境对舱外设备箱体腐蚀行为的影响,为快速评价舱外设备箱体原材料、原结构、原表面技术状态改进优劣提供技术和方法支撑。方法 根据XX舱外设备箱体实际服役环境剖面、腐蚀损伤状况,制定含海水模拟、湿热、维护保养及检查阶段等3个模块的实验室模拟海洋大气环境加速谱,运用外观、扫描电镜（SEM）、金相显微镜、X射线能谱（EDS）等表征技术,研究设备箱体在12个循环周期的宏微观形貌和腐蚀产物元素含量分布,并对标准金属铝和钢的同步实验室试验与XX近海户外自然环境下的腐蚀效应进行对比。结果 12个循环周期结束后,底座铝合金严重腐蚀,呈现明显的晶间腐蚀,并产生大量腐蚀产物,腐蚀产物主要含有O、Na、Al、Si、Cl、Ca、Mn、Fe等元素,其腐蚀形貌及程度与实际服役5 a的底座一致。标准金属铝和钢加速试验120 d的腐蚀效应分别等效XX近海大气试验4.65 a和10.57 a。结论 海水模拟、湿热、维护保养及检查阶段等3个模块的实验室模拟循环试验能较好地模拟XX舱外设备箱体经历的环境,其腐蚀与实际服役环境下的腐蚀程度相近,实现了基于短期内完成3～5 a的海洋运行验证。     

海洋环境服役飞机的全面腐蚀控制

从结构设计、材料筛选、表面处理、有机防护体系、防锈剂的应用、维护/维修、人员培训等方面,分析了国外海洋服役飞机的腐蚀防护与控制的发展状况。从腐蚀与防护系统工程的角度,提出了我国海洋服役飞机全面腐蚀控制的发展建议,主要包括加强细节的密封防水设计、应用先进高性能防护技术、加强维护/维修中技术与产品的研发和应用等几个方面。最终建立起海洋服役飞机表面防护研究体系,保证了海洋服役飞机的研制、生产和使用的顺利进行,全面提高了海洋服役飞机的使用寿命。     

海洋环境金属材料腐蚀与防护仿真研究进展

总结了国内外海洋金属腐蚀与防护仿真文献,分析归纳了电偶腐蚀、点蚀和缝隙腐蚀仿真的研究现状,仿真结果的准确性和可靠性均得到了验证。然后从涂层、电化学保护(牺牲阳极、外加电流阴极保护)、缓蚀剂、表面处理和改性等方面简要叙述了海洋装备腐蚀保护的研究进展,详细介绍了海洋装备阴极保护仿真的研究进展。最后展望了数值仿真技术在海洋腐蚀与防护领域发展前景,提出了重点发展任务和发展方向。     

边坡工程灾变监测预警研究述评

针对边坡工程灾变监测预警,总结分析了近10年来国内外该方面研究的现状。从边坡工程的灾变种类、发生机理、监测内容及手段、预警方法等方面进行了较为系统的梳理,归纳了边坡工程灾变研究的发展趋势及已有研究中存在的不足,对后续研究及其工程应用提出了建议。期待能够抛砖引玉,完善我国边坡工程安全评价及监测预警方法,提升我国基础设施的韧性防灾水平。     

近海海洋边界层大气污染综合立体探测技术研究进展

近海海洋大气边界层是陆海气相互作用的特殊区域,发展近海海洋边界层大气污染立体探测技术、获取海洋大气边界层内主要污染成分及关键气象参数的高精度垂直探测信息,对于提高陆地、海洋和大气中的污染来源、化学机制和传输过程认识、提高沿海地区大气环境与气象预报的准确性具有重要意义。针对近海海洋边界层大气污染综合立体探测技术,总结了近年来在国家重点研发计划支持下我国在近海海洋大气探测设备研发、关键技术发展和近海大气污染形成机制研究等方面的进展。当前我国已发展了包括海洋大气廓线激光雷达、湍流交换测量、海气通量观测、海洋气溶胶探测设备等一系列近海海洋边界层探测技术,解决了沿海海洋地区恶劣环境条件造成的技术瓶颈,并基于这些探测设备与技术开展了大量近海海洋大气污染研究。技术与设备的发展完善了我国近海海洋地区边界层大气污染立体监测技术体系与能力,对我国东部沿海区域大气污染防治有积极支撑作用。     

飞机结构腐蚀监测技术现状及发展趋势

简要介绍了腐蚀监测技术的分类,阐述了飞机结构腐蚀监测几种常用技术的工作原理,从技术角度分析了其优缺点,重点介绍了新型腐蚀监测系统的研发及其应用现状,根据我国飞机使用特点与工程实际情况,阐明了腐蚀监测技术的发展及主要应用方向。     

德国海洋生态环境监测现状及对我国的启示

海洋环境监测是海洋资源开发与利用的必要基础,也是海洋环境保护工作的重要依据。德国海洋环境保护技术与科学研究一直走在世界前列,同时也是海洋环境保护区域合作的良好典范。本文阐述了德国的海洋环境管理部门与海洋环境保护的法律框架,就海洋生态环境监测的监测体系、监测机构、监测内容和监测特点予以分析,并对我国海洋环境监测工作提出针对性建议。     

海洋环境调查安全管理标准化现状与对策研究

海洋环境调查常具有很强的危险性和不确定性。随着我国海洋调查事业迅速发展,海洋环境调查工作安全隐患问题也日趋凸显。结合现阶段我国海洋事业发展和安全生产监管需求,积极推进我国海洋环境调查安全管理标准化工作显得尤为重要和紧迫。本文从海洋调查船舶管理、调查仪器设备操作、深海作业风险等方面研究了我国海洋环境调查安全管理形势、分析了海洋环境调查安全标准化的现状和问题,最后提出了安全管理标准化发展对策。     

海洋环境钢结构焊接接头腐蚀与防护工艺研究进展

介绍了海洋腐蚀环境的特点,分析了钢结构焊接接头的腐蚀特性。在此基础上,总结了国内外学者关于焊接接头在海洋环境下的腐蚀机制和影响因素等研究成果,明确了焊接接头以电偶腐蚀、应力腐蚀和腐蚀疲劳为主导的电化学腐蚀行为。针对钢结构焊接接头的海洋腐蚀防护要求,总结了当前主要的腐蚀防护方案,如添加合金元素、焊接工艺优化、热处理、表面强化和防腐涂层等。最后,综合当前钢结构焊接接头海洋腐蚀与防护研究现状,提出了在海洋实际工况验证和防护手段不足等方面的问题。     

地下水环境监测网建设现状与展望

地下水环境监测是地下水污染防治的重要环节,我国地下水环境监测网建设基础较为薄弱.对比欧美发达国家地下水监测网建设和运行模式,分析国家地下水监测工程、“十四五”国家地下水质量考核点位、国家级化工园区和北京市地下水环境监测网的建设情况,归纳出监测网在区域背景值点位布设,在线监测设备研发,以及监管平台建设、数据共享和应用服务等方面存在的问题.基于监测网建设现状,依托新兴技术在水质监测领域的应用,总结其发展趋势集中于在线监测设备换代升级、监测点位物联互通、多样数据解析可视、信息传输安全保真四个方面.最后结合我国监测井建设现状与管理模式提出以下发展建议：(1)整合现有点位,衔接国家地下水监测工程和“十四五”地下水考核点位,统筹构建国家级、省级地下水环境监测网络体系.(2)加快新一代水质在线监测设备研发,降低故障率,提高监测精度;探索基于地球物理探测、卫星遥感解译、无人机航测和埋设传感器等技术的新型监测方式.(3)国家级地下水环境监测网与地表水监测网、大气污染监测网、土壤监测网等进行多网融合.这为我国地下水环境监测网建设奠定了基础.     

常压塔空冷片翅片管腐蚀穿孔分析及安全对策研究

通过对常减压蒸馏装置常顶失效空冷片翅片管进行宏观形貌分析、穿孔区域以及内壁截面观察,采用电镜组织观察分析、管内腐蚀垢样分析、垢样谱线解析等多种分析手段,从硫元素、氯元素、水的影响深度分析腐蚀机理,掌握设备腐蚀现状。通过合理的原油调配,采用雾化喷头注水、升级设备材质等一系列手段,降低腐蚀速率,并采用在线腐蚀监测、设定腐蚀速率预警值、红外热成像等措施,提高设备的安全防范能力。     

海洋生态环境监测体系发展刍议

我国海洋生态环境监测历经40余年的发展,实现了从无到有、从单一到综合、从分散到统一的跨越发展,监测领域、监测项目不断拓展和丰富,监测质量与技术水平不断提高。但仍在统筹协同、体系建设、人员装备能力和先进技术应用等方面与服务管理需求存在一定的差距。本文在分析体系现存问题的基础上,从强化监测体系的统筹协调、优化提升服务效能、加强能力建设和提升监测技术研发应用水平等方面提出了海洋生态环境监测体系优化发展的对策建议。     

海洋平台用高强钢强度及其耐蚀性现状及发展趋势

通过对国内外海洋平台用高强钢的种类、性能、生产标准、腐蚀及腐蚀开裂问题等方面的介绍,分析国内外海洋平台用高强钢及耐腐蚀性的现状及发展趋势,认为未来海洋平台用高强钢将向高强度、大厚度、可焊接性好及耐腐蚀方向发展,为高强钢在我国海洋领域的应用及其耐腐蚀性的发展提供参考。     

基于电化学噪声技术的碳钢大气腐蚀行为监测方法

目的基于电化学噪声技术搭建了Q235碳钢腐蚀行为监测系统,对海洋大气环境下Q235碳钢的腐蚀过程进行监测。方法采用时域谱图、频域谱图方法对采集的电化学噪声数据进行分析。结果 0.5~2.0 h(晴天),电流噪声幅值较小,时域谱图出现少数暂态峰,频域谱图无白噪声区,电极处于钝化期;46~47.5 h(降雨),电流噪声波动变大,谱图出现大量暂态峰,PSD的斜率快速下降,电极表面出现蚀点,电极处于稳态点蚀期。结论该监测系统很好地实现了对海洋大气下Q235碳钢腐蚀行为的连续监测。     

世界主要国家海洋环境监测情况及对我国的启示

我国的海洋环境监测工作已经取得了长足进步,但与发达国家相比还存在差距,对国际先进经验和技术进行学习与借鉴是非常重要的。本文主要分析了美国、加拿大、日本、韩国和芬兰等国家的海洋环境监测情况,主要从海洋环境监测机构、海洋环境监测项目和海洋环境监测参数等方面进行了介绍和研究,提出了国际海洋环境监测的特点,并在此基础上从监测制度、监测体系和国际交流合作三个方面对我国海洋环境监测提出建议。     

“岛礁环境装备适应性研究”专栏征文通知

一专栏简介随着现代科学的迅速发展与陆上资源日益匮乏,海洋开发和利用在国民经济中所占地位越来越高,“海洋强国”、“海上丝绸之路”战略相继提出,海洋以其丰富的资源和特殊的战略地位受到广泛关注。岛礁是“一带一路”的重要陆上基地,也是海洋资源开发的重要组成部分。岛礁环境的突出特点是高盐雾、高温、高湿、强台风、暴雨、强烈日光辐射、海洋生物种类繁多等,是我国最为严苛的腐蚀环境,极易发生腐蚀、老化以及生物污损等,对材料、装备和设施造成的破坏不容忽视,已严重影响了各类装备与设施的使用性能和寿命,造成了重大的经济损失。而我国过去在这方面的研究基础相对薄弱,迫切需要高度关注和长期不懈地开展岛礁环境下各类装备、设施及其材料的环境适应性研究,优化选材、改进结构设计及维护措施。因此,《装备环境工程》杂志特开设专栏——岛礁环境装备适应性研究,欢迎广大从事海洋腐蚀的科研工作者踊跃投稿,交流成果,共同推进“海洋强国”的实现。