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“主治醫(yī)生”如何搶救致遠(yuǎn)艦出水文物和水下船體

2023-02-28 15:28:46 作者：腐蝕與防護(hù) 來(lái)源：腐蝕與防護(hù) 分享至：

致遠(yuǎn)號(hào)巡洋艦是中國(guó)清朝北洋水師向英國(guó)阿姆斯特朗船廠訂購(gòu)建造的穹甲防護(hù)巡洋艦，為致遠(yuǎn)級(jí)巡洋艦的首艦。它的排水量有2300噸，航速達(dá)18.5節(jié)，是北洋水師主力戰(zhàn)艦中速度最快的。

1894年9月17日，黃海大戰(zhàn)爆發(fā)，管帶鄧世昌指揮致遠(yuǎn)艦奮勇作戰(zhàn)。在日艦圍攻下，致遠(yuǎn)艦的艦體多處受傷，艦身傾斜，隨時(shí)有沉沒(méi)的危險(xiǎn)。而此時(shí)，鄧世昌發(fā)現(xiàn)北洋海軍旗艦定遠(yuǎn)艦遭到日本艦隊(duì)圍攻，為保護(hù)定遠(yuǎn)艦，鄧世昌下令致遠(yuǎn)艦撞向日艦吉野號(hào)，欲與敵同歸于盡。然而，致遠(yuǎn)艦不幸被敵擊中魚(yú)雷發(fā)射管，引發(fā)管內(nèi)魚(yú)雷爆炸沉沒(méi)，全艦官兵246人殉難。

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致遠(yuǎn)艦在水下長(zhǎng)眠了120多年，為了揭開(kāi)它的神秘面紗，從2014年到2016年，致遠(yuǎn)艦水下考古，共計(jì)打撈文物400余件，大多是船體構(gòu)件、船員生活用品及武器配件。其中，有拼接后得到繁體“致遠(yuǎn)”字樣的一組瓷器碎片，和一件刻有致遠(yuǎn)艦大副陳金揆英文名字的單筒望遠(yuǎn)鏡，這成為證實(shí)沉船身份的有力物證；此外，還有方形舷窗和多種武器裝備（210毫米主炮炮管、152毫米副炮炮彈、57毫米炮彈、37毫米炮彈、11毫米加特林機(jī)槍及彈藥和一枚保存完整的魚(yú)雷引信）等。

致遠(yuǎn)艦上的出水文物

科技讓出水文物“活”起來(lái)

致遠(yuǎn)艦文物承載著重要的歷史信息，集科研價(jià)值和展示價(jià)值于一體。我國(guó)出水文物保護(hù)起步較晚，自2011年中國(guó)文化遺產(chǎn)研究院成立出水文物保護(hù)科技實(shí)驗(yàn)室以來(lái)，出水文物保護(hù)還處在不斷摸索階段。

出水文物的保護(hù)，是在堅(jiān)持保護(hù)第一——“治病救人”的原則下，經(jīng)過(guò)病害調(diào)查和一系列儀器檢測(cè)分析——“望聞問(wèn)切”的過(guò)程，充分認(rèn)知出水文物的保存狀況——深入了解病人的身體狀況和發(fā)病癥狀，揭示其腐蝕機(jī)理——診斷出“病理”，最終提出針對(duì)性方案——“開(kāi)具處方，對(duì)癥下藥”。當(dāng)然，在實(shí)際處理過(guò)程中，有時(shí)會(huì)根據(jù)保護(hù)效果，調(diào)整保護(hù)應(yīng)對(duì)措施，也就是調(diào)整“藥方”，以達(dá)到最有效的救治。

致遠(yuǎn)艦出水文物的材質(zhì)多樣，有金屬、木、瓷、皮革、骨等多種質(zhì)地，僅金屬文物一項(xiàng)，就有銅器、錫器、銀器等。而針對(duì)每一種材質(zhì)、不同的腐蝕程度，都需要開(kāi)具不同的“處方”。作為“主治醫(yī)生”，中國(guó)文化遺產(chǎn)研究院研究館員田興玲博士以致遠(yuǎn)艦出水的格林機(jī)關(guān)炮為例，介紹了具體的保護(hù)過(guò)程：

首先是“望聞問(wèn)切”

當(dāng)打撈出水的文物送入出水文物保護(hù)實(shí)驗(yàn)室，我們會(huì)先做登記信息，用三維激光掃描技術(shù)留存它的整體信息。然后，通過(guò)“望”和“聞”，做好文物病害的調(diào)查，繪制出文物的病害圖，圈定文物表面發(fā)病的位置；“問(wèn)”尋考古隊(duì)，關(guān)于文物在出水前所處的環(huán)境、出水后的表現(xiàn)狀況以及出水后有無(wú)現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)措施等；“切”，即“摸”文物，了解文物病害的嚴(yán)重程度，并取少量樣品去做一系列檢測(cè)。

實(shí)驗(yàn)室利用掃描電鏡、能譜分析、X射線衍射分析、色度測(cè)試、離子色譜等對(duì)銅炮的材質(zhì)、表面凝結(jié)物和腐蝕產(chǎn)物進(jìn)行了科學(xué)分析。而對(duì)于銅炮內(nèi)部的結(jié)構(gòu)和缺陷，采用軟X射線探傷分析卻難以探測(cè)，最后選擇用6兆粒子加速器和CR高敏感成像系統(tǒng)，可以清晰地探測(cè)到格林機(jī)關(guān)炮內(nèi)部結(jié)構(gòu)，10個(gè)炮管完好，且均填充了凝結(jié)物。

其次是“診斷病理”

通過(guò)“望聞問(wèn)切”和一系列檢查發(fā)現(xiàn)，格林機(jī)關(guān)炮采用的是含鋅的錫青銅制成。表面覆蓋有綠色的腐蝕產(chǎn)物和凝結(jié)物，且在槍管的頂端有白色鹽顆粒析出，局部有腐蝕產(chǎn)物。

格林機(jī)關(guān)炮之所以出現(xiàn)以上癥狀，是由于致遠(yuǎn)艦長(zhǎng)期埋藏于黃海的海泥中，受到海流的沖刷、海水的浸泡和海底生物的噬食等多種破壞因素。特別是被打撈出水后，由于環(huán)境的改變，存在于表面凝結(jié)物中的海水和鐵的腐蝕產(chǎn)物，在凝結(jié)物疏松的部位會(huì)發(fā)生鹽析現(xiàn)象，同時(shí)氧氣可到達(dá)銅基體，導(dǎo)致銅炮的腐蝕加劇。

最后是“對(duì)癥下藥”

根據(jù)以上診斷，格林機(jī)關(guān)炮發(fā)生了電化學(xué)腐蝕和化學(xué)腐蝕。為了消除腐蝕癥狀、減緩腐蝕速度，需要在它腐蝕過(guò)程中設(shè)置障礙。根據(jù)致遠(yuǎn)艦的保存情況和腐蝕特點(diǎn)，我們選擇了針對(duì)性的防護(hù)措施：

在利用三維激光掃描將器物的影像資料保存完整的基礎(chǔ)上，采用化學(xué)浸泡脫鹽、表面機(jī)械除銹等多種方式，去除凝結(jié)物等介質(zhì)，以減少或除去病癥現(xiàn)象和病變誘因；充分干燥后再添加BTA與B72做緩蝕和表面封護(hù)，減少“發(fā)病幾率”和減緩“發(fā)病程度”。

致遠(yuǎn)艦加特林機(jī)槍

格林機(jī)關(guān)炮和炮架

水下船體如何“保鮮”？

致遠(yuǎn)艦是晚清政府于1885年向英國(guó)訂購(gòu)的一艘穹甲防護(hù)巡洋艦，花費(fèi)84.5萬(wàn)兩白銀。而使其沉沒(méi)的中日甲午戰(zhàn)爭(zhēng)，在世界海戰(zhàn)史上來(lái)看，是進(jìn)入蒸汽時(shí)代以來(lái)第一次大規(guī)模的鋼鐵戰(zhàn)艦之間面對(duì)面的交鋒。

經(jīng)過(guò)水下考古發(fā)現(xiàn)，致遠(yuǎn)艦殘長(zhǎng)約61米，最寬處11.5米，艦體保存的高度約2.5米（推測(cè)原來(lái)高度在8米左右），由于海戰(zhàn)創(chuàng)傷和后期破壞，艦體損毀嚴(yán)重，但仍可確認(rèn)艦體的水密艙室、鍋爐艙、穹甲板等部位。

致遠(yuǎn)艦遺跡目前采用原址保護(hù)的方式，仍舊保存在海底，為避免海水對(duì)鐵質(zhì)艦體的侵蝕，在海面設(shè)置保護(hù)區(qū)，對(duì)水下文化遺產(chǎn)進(jìn)行妥善保護(hù)。

2016年，致遠(yuǎn)艦水下調(diào)查工作結(jié)束后，水下考古隊(duì)對(duì)致遠(yuǎn)艦采取了犧牲陽(yáng)極的保護(hù)措施，船體四周焊接10個(gè)5千克重鋅塊防腐蝕，這些鋅塊大約有5年的壽命，隨后會(huì)更新，讓陽(yáng)極保護(hù)持續(xù)下去。這也是我國(guó)水下考古作業(yè)中的一項(xiàng)創(chuàng)新。

海洋環(huán)境具有極強(qiáng)的腐蝕性，使金屬發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)作用而造成破壞。金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕是因金屬內(nèi)部或者金屬之間電位不同，電位低的金屬容易失去電子變成陽(yáng)離子溶解。在海洋工程中，通常采用涂料或陰極保護(hù)的手段抑制金屬腐蝕。

陰極保護(hù)法是將被保護(hù)金屬進(jìn)行外加陰極極化以改變金屬電位來(lái)防止金屬腐蝕的方法。根據(jù)提供保護(hù)電流方式的不同，陰極保護(hù)分為外加電流和犧牲陽(yáng)極兩種方法。外加電流法需要外加電源，對(duì)遠(yuǎn)海水下文物的保護(hù)不具有便利性；犧牲陽(yáng)極做法簡(jiǎn)單可靠，不需日常維護(hù)，但需測(cè)算后，在被保護(hù)的鋼鐵結(jié)構(gòu)上安裝合適且足量的陽(yáng)極。海底管線和水下生產(chǎn)設(shè)備通常采用犧牲陽(yáng)極保護(hù)。沉沒(méi)于海底的致遠(yuǎn)艦遺骸，也適合使用這種方法。

文物的保護(hù)是在一定環(huán)境條件下采取的防止文物進(jìn)一步腐蝕的措施和技術(shù)手段，是一個(gè)動(dòng)態(tài)的過(guò)程，需要隨著環(huán)境條件的改變，不斷調(diào)控環(huán)境，以便于文物處于相對(duì)穩(wěn)定的保存狀態(tài)；同時(shí)也需要根據(jù)科技水平的提升，繼續(xù)深化對(duì)它的認(rèn)知，加大對(duì)其保護(hù)的力度。

“在新時(shí)代文物工作方針的指導(dǎo)下，需要繼續(xù)深入挖掘致遠(yuǎn)艦出水文物的愛(ài)國(guó)主義內(nèi)涵，拓寬文物的傳播渠道，創(chuàng)新多媒體的宣傳模式，不斷開(kāi)拓文物保護(hù)成果的利用方式，弘揚(yáng)愛(ài)國(guó)主義傳統(tǒng)文化。”田興玲說(shuō)。

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