侯文泰，青島海洋腐蝕研究所高級(jí)工程師，1984 年來到青島小麥島，進(jìn)入了鋼的大氣腐蝕研究領(lǐng)域。如今 30 多年過去了，燈火闌珊處暮然回首，他從著手于從事“鋼在大氣環(huán)境中的腐蝕數(shù)據(jù)積累及基礎(chǔ)研究”工作，到發(fā)現(xiàn)一些合金元素和環(huán)境因素對(duì)鋼的大氣腐蝕的影響的新規(guī)律，提出“經(jīng)濟(jì)耐候鋼”概念；再到著手于研究大氣腐蝕與鋼的化學(xué)成分和環(huán)境因子之間的定量關(guān)系方面，侯老師與鋼的大氣腐蝕科學(xué)研究一路風(fēng)雨同行，他用深厚的專業(yè)背景、豐富的一線科研實(shí)踐經(jīng)歷，取得和研究了我國鋼在大氣中四年、八年、十二年、十六年、20 年的大氣腐蝕數(shù)據(jù)，為國家重大工程建設(shè)、新材料的研究開發(fā)提供了科學(xué)的依據(jù)；他首先提出的經(jīng)濟(jì)耐候鋼的概念被鋼廠納入標(biāo)準(zhǔn)，提供給用戶。他著手研究的大氣腐蝕與鋼的化學(xué)成份和環(huán)境因子之間的定量關(guān)系方面為未來研究者從事該研究奠定了基礎(chǔ)。

    侯文泰，鋼的大氣腐蝕研究領(lǐng)域里的導(dǎo)師，行業(yè)發(fā)展的奠基者，他胸懷為推動(dòng)行業(yè)發(fā)展的仁愛之心，把自己的心血用于鋼的大氣腐蝕研究領(lǐng)域之中，把在摸爬滾打中獲得成功的經(jīng)驗(yàn)積累并傳遞下來，讓后來者在站到他的肩膀上，將鋼的大氣腐蝕研究的道路拓得更寬，走得更遠(yuǎn)。

    走進(jìn)小麥島開啟鋼的大氣腐蝕研究

    為滿足海洋用鋼與合金的腐蝕試驗(yàn)，1972 年冶金部決定在青島建設(shè)耐海洋腐蝕用鋼試驗(yàn)站，1975 年在青島東郊的小麥島建成了我國第一個(gè)海洋腐蝕試驗(yàn)基地。小麥島是青島市區(qū)東部海岸邊的一座小島，與青島隔海相望，通過一條棧橋與陸地相連，這里得海獨(dú)厚，是進(jìn)行金屬材料的暴露腐蝕試驗(yàn)、海水模擬加速腐蝕試驗(yàn)和腐蝕電化學(xué)測試、積累材料的腐蝕數(shù)據(jù)、弄清腐蝕行為和規(guī)律，對(duì)其進(jìn)行科學(xué)研究的理想之地。

    侯文泰老師于 1984 年來到了小麥島，成為青島海洋腐蝕研究所的一位科研人員，第二年他趕上了國家基金委的大項(xiàng)目“材料中自然環(huán)境中的數(shù)據(jù)積累及基礎(chǔ)研究”的全面啟動(dòng)，成為“鋼在大氣環(huán)境中的腐蝕數(shù)據(jù)積累及基礎(chǔ)研究”項(xiàng)目的負(fù)責(zé)人。

    材料自然環(huán)境腐蝕數(shù)據(jù)是國家建設(shè)與科技進(jìn)步的重要資源，也是我國國情調(diào)查的重要成果，它將為國家重大工程建設(shè)，新材料的研究開發(fā)，以及國家材料生產(chǎn)與使用方面基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)的制訂等提供科學(xué)的依據(jù)，這是當(dāng)前國家建設(shè)的迫切需求。因此，侯老師負(fù)責(zé)的“鋼在大氣環(huán)境中的腐蝕數(shù)據(jù)積累以及基礎(chǔ)研究”是全國材料自然環(huán)境試驗(yàn)網(wǎng)站長期以來的首要任務(wù)之一。

    我國從 60 年代就開始進(jìn)行了耐候鋼的研究及大氣暴露試驗(yàn)。為了全面而系統(tǒng)地獲得環(huán)境腐蝕數(shù)據(jù)，國家科委在“六五”期間設(shè)立重點(diǎn)項(xiàng)目——“常用材料自然環(huán)境腐蝕試驗(yàn)研究”，并建立全國材料自然環(huán)境試驗(yàn)網(wǎng)站，專項(xiàng)進(jìn)行 5 個(gè)周期 20 年的數(shù)據(jù)積累及研究。在侯老師接手這個(gè)項(xiàng)目前，全國材料自然環(huán)境試驗(yàn)網(wǎng)站已于 1983 年開始了 17 種普通鋼和5 種不銹鋼 20 年大氣暴露試驗(yàn)，其中，鋼部分包括最常用的各種碳素鋼、低合金鋼以及低合金耐候鋼，這些材料同時(shí)在青島、江津、瓊海、萬寧、武漢、廣州 6 個(gè)試驗(yàn)站，包括內(nèi)陸、海洋、干燥、濕潤等各種典型環(huán)境中開展暴露試驗(yàn)。

    侯老師介紹說：“試驗(yàn)做到 1988年，我們對(duì)首次取得的第一個(gè) 4 年的暴露試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析。我們發(fā)現(xiàn)，耐候鋼在各種大氣環(huán)境中 4 年暴露腐蝕率為 10-25μm/a 環(huán)境影響不很顯著，非耐候鋼的年暴露腐蝕率為 15-200μm/a，環(huán)境影響極為明顯。碳鋼和低合金鋼在大氣中產(chǎn)生的銹層，其交流阻抗值、銹層致密度及晶粒細(xì)度與鋼的耐候性成正比。通過這些發(fā)現(xiàn)，我們探究出了一些合金元素和環(huán)境因素對(duì)鋼的大氣腐蝕的影響的新規(guī)律。過去普遍認(rèn)為，對(duì)于碳鋼及不含銅低合金鋼，其正常成分范圍內(nèi)的銅（銅含量≤ 0.2％）、磷（磷含量≤ 0.05）及它們含量的變化，不會(huì)對(duì)耐候性有影響。但我們的試驗(yàn)結(jié)果表明，適當(dāng)提高磷、銅的含量，當(dāng)其分別達(dá)到 0.035％，0.07％（它們?nèi)蕴幵谄胀ㄤ摰恼３煞址秶鷥?nèi)）時(shí)，可以明顯地提高碳鋼、低合金鋼的耐候性。由此受到啟發(fā)，即不用人為地添加合金元素，便可得到力學(xué)性能和原鋼種相同，而耐候性和 Cor-TenB 接近的耐腐蝕性鋼，從而提出了‘經(jīng)濟(jì)耐候鋼’概念。并于1990 年在第 11 屆國際腐蝕會(huì)議（意大利、佛羅倫薩）上發(fā)表。”

    作為業(yè)界內(nèi)的人士，我們深知，材料在自然環(huán)境中的腐蝕破壞普遍存在，危害性大。而材料自然環(huán)境腐蝕數(shù)據(jù)的積累和腐蝕規(guī)律的研究是國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)所必需的重要依據(jù)。之后侯老師始終如一地繼續(xù)進(jìn)行材料在典型自然環(huán)境中的腐蝕數(shù)據(jù)的試驗(yàn)，并分別對(duì)進(jìn)行了 12 個(gè)年頭和 16 個(gè)年頭的試驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)。他說：“中國地域遼闊、地處溫帶、亞熱帶，海岸線長、土壤類型多，自然環(huán)境差異很大，再加上環(huán)境污染日趨嚴(yán)重，造成了自然環(huán)境腐蝕數(shù)據(jù)處理和探索材料自然環(huán)境腐蝕規(guī)律性的困難。為了國家建設(shè)發(fā)展的需要，必須有計(jì)劃長期地積累常用材料在我國典型自然環(huán)境的腐蝕數(shù)據(jù)。收集數(shù)據(jù)之后更為重要的是如何依據(jù)所積累的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，建立評(píng)價(jià)環(huán)境腐蝕性的方法，制訂材料防腐蝕的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，為發(fā)展各種耐蝕材料、預(yù)測和延長設(shè)備及工程構(gòu)件的使用壽命提供依據(jù)。”

    從數(shù)據(jù)分析中，提出“經(jīng)濟(jì)耐候鋼”的概念

    在 1988 年，侯老師分析了鋼的自然環(huán)境腐蝕數(shù)據(jù)，從而提出了“經(jīng)濟(jì)耐候鋼”的概念，1992 年取得了在 1983年暴露試樣的 8 年數(shù)據(jù)，進(jìn)一步證實(shí)了合金元素和環(huán)境因素對(duì)鋼的大氣腐蝕的影響規(guī)律，明確提出“經(jīng)濟(jì)耐候鋼”的研究方向。為進(jìn)一步證實(shí)這一與傳統(tǒng)認(rèn)識(shí)不同、具有創(chuàng)新意義的發(fā)現(xiàn)，1991 年經(jīng)申請(qǐng)，“經(jīng)濟(jì)耐候鋼”被冶金部列為“八五”重點(diǎn)課題，侯老師先后和武鋼、寶鋼進(jìn)行合作，再次進(jìn)行了試驗(yàn)與研究工作。于1998年10月9日在青島、三峽、江津、瓊海、萬寧、沈陽、海拉爾 7 個(gè)試驗(yàn)站投放 11 種鋼、5 個(gè)周期預(yù)測研究試樣。1999 年 12 月 1 日在青島、江津、萬寧 3 個(gè)試驗(yàn)站補(bǔ)投 5 種鋼、5 個(gè)周期試樣進(jìn)行了又一輪的試驗(yàn)。

    侯老師介紹說：“碳素鋼和低合金鋼在大氣中會(huì)生銹，用任何一種方法保護(hù)都要花費(fèi)大量的財(cái)力和物力。但其優(yōu)良的力學(xué)性能和較低的價(jià)格，沒有其他材料能完全代替。為了提高其在大氣中的耐腐蝕性，國外，特別是美國，在 30年代已開展了低合金耐候鋼的研究，并取得了相當(dāng)?shù)某煽儭Ｎ覈鴱?60 年代起大量研制耐候鋼，并發(fā)展了一些自己的鋼號(hào)，如鞍鋼集團(tuán)的 08 CuPVRE 系列、武鋼集團(tuán)的 09 CuPTi 系列、濟(jì)南鋼鐵總廠的 09 MnNb、上海第三鋼鐵廠的10 CrMoAl 和 10 CrCuSiV 等。我們通過試驗(yàn)鋼的大氣腐蝕失重規(guī)律證明了耐候鋼的優(yōu)越性：從短期來看，無論在什么地方，耐候鋼比碳鋼或低合金鋼耐蝕性提高的程度并不大。長期使用中，在干燥、腐蝕性低的北京，各種鋼的差別仍然不大。但在濕熱而有污染的萬寧地區(qū)，情況就完全不同了，鋼從第二年起，腐蝕加速，10 年后腐蝕深度達(dá) 5mm，即10mm 厚的鋼板在萬寧暴露 10 年后將被完全腐蝕掉。對(duì)比在萬寧不同鋼種的 10年預(yù)測腐蝕數(shù)據(jù)，耐候鋼的腐蝕率可以降低98%，10年的腐蝕深度不過0.1mm。

在會(huì)議期間與我的研究生導(dǎo)師肖紀(jì)美教授合影的照片

會(huì)議期間與臺(tái)灣成功大學(xué)蔡文達(dá)教授合影的照片

    因此，在腐蝕性嚴(yán)重的地區(qū)，采用耐候鋼特別重要。即使在一般有污染的地區(qū)，如青島、江津，相差也達(dá) 4.5 倍。”

    從這些積累的數(shù)據(jù)資料中，侯老師不僅發(fā)現(xiàn)了耐候鋼的優(yōu)越性，而且提出了“經(jīng)濟(jì)耐候鋼”的概念。他說：“根據(jù)實(shí)驗(yàn)，我們發(fā)現(xiàn)當(dāng)鋼中的磷含量達(dá)到0.035%, 銅含量達(dá)到 0.07% 時(shí)，可以明顯地提高耐候性。這種耐候鋼可以在非耐候的普通鋼的冶煉中通過采取工藝措施實(shí)現(xiàn)，我們稱這種鋼為‘經(jīng)濟(jì)耐候鋼’。 ”

    眾所周知，隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，鋼材被廣泛地應(yīng)用，如橋梁、鐵道、汽車、機(jī)器設(shè)備，因?yàn)殇摌O易受到大氣的腐蝕，所以幾乎所有的鋼結(jié)構(gòu)都還要各種方法保護(hù)，但是所有的防護(hù)方法都有一定的壽命，特別是在一些部位，如車輛的夾縫、內(nèi)壁，很難維修，如果不用耐候鋼，很快就會(huì)從內(nèi)部穿孔。盡管耐候鋼的價(jià)格比普通鋼要高，但從節(jié)省材料、避免反復(fù)防護(hù)、防止事故等方面看，特別對(duì)管道類的設(shè)施，采用耐候鋼更具有經(jīng)濟(jì)效益。采訪中，侯老師說：“經(jīng)濟(jì)耐候鋼可用于任何一個(gè)普通的鋼號(hào)，例如，某一個(gè)橋梁，根據(jù)強(qiáng)度的需要，要求采用16Mn，為了耐大氣腐蝕，則采用經(jīng)濟(jì)耐候的 16Mn，在 16Mn 的成份基礎(chǔ)上，磷含量為 0.035%-0.055%。銅含量為 0.08%-0.020%，就可以成為一種經(jīng)濟(jì)耐候鋼。”

    “經(jīng)濟(jì)耐候鋼”的經(jīng)濟(jì)性體現(xiàn)在哪里？侯老師舉例說：“我們最常用的普通鋼是 A3 和 16Mn, 這兩種鋼廣泛應(yīng)用于橋梁、汽車、建筑用鋼之中，如果按其總量的十分之一使用經(jīng)濟(jì)耐候鋼，根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的五分之一，即使用壽命提高一倍，即可節(jié)約 200 萬噸鋼，每噸鋼按 2000 元算，節(jié)約直接費(fèi)用 40 億元。”

    提出經(jīng)濟(jì)耐候鋼概念的同時(shí)，侯老師介紹，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，他們對(duì)國際標(biāo)準(zhǔn) ISO-9223 確定環(huán)境的大氣腐蝕性的方法提出了質(zhì)疑。ISO9223 規(guī)定，可以依據(jù)碳鋼，純鋅，純鋁的第一年腐蝕率來確定大氣腐蝕性的等級(jí)。而他們的數(shù)據(jù)證明，用一年暴露的腐蝕率來判斷大氣腐蝕性是很不準(zhǔn)確的，甚至是危險(xiǎn)的。

    2001 年在美國（Phoenix）ASTM 召開的“室外大氣腐蝕”專題會(huì)議上，侯老師做了題為“合金元素對(duì)鋼的大氣腐蝕的影響”的報(bào)告來闡述這一發(fā)現(xiàn)，并撰寫論文發(fā)表在其專著中。

    目前，經(jīng)濟(jì)耐候鋼已被鋼廠納入標(biāo)準(zhǔn)，提供給用戶。根據(jù)這一概念煉制的經(jīng)濟(jì)耐侯鋼在七個(gè)暴露點(diǎn)腐蝕率均低于對(duì)比用的正常普通碳鋼的腐蝕率。在有二氧化硫及氯離子污染的江津、青島，經(jīng)濟(jì)耐候鋼的耐大氣腐蝕性顯著高于普通碳鋼，在濕熱和嚴(yán)重氯離子污染的萬寧地區(qū)，經(jīng)濟(jì)耐候鋼的效果更突出。

    尋找定量關(guān)系 為獲得國家科技進(jìn)步獎(jiǎng)做出貢獻(xiàn)

    在過去的年代里，人們?cè)噲D得到大氣腐蝕與鋼的化學(xué)成分和環(huán)境因子之間的關(guān)系，特別是定量關(guān)系。為此，人們嘗試了不同的腐蝕參數(shù)和不同的統(tǒng)計(jì)分析方法。但是這些研究都是用腐蝕失重作參數(shù)進(jìn)行回歸的，他們的結(jié)果可以用來比較不同鋼的耐候性或比較不同環(huán)境的腐蝕性。這對(duì)耐候鋼的生產(chǎn)者是有幫助的。對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)者也有好處，可以避免使用耐候性差的鋼種。但這些結(jié)果不能用來做鋼的大氣腐蝕行為的預(yù)測。

    許多研究表明，鋼的大氣腐蝕發(fā)展遵循冪函數(shù)曲線，即：D=At n 。在課題的研究中，侯老師首先根據(jù)所測的腐蝕數(shù)據(jù)，進(jìn)行回歸分析，得到不同成分的鋼在不同環(huán)境的 A,n 值。然后對(duì) A，n 值用環(huán)境因素值及已知的鋼的化學(xué)成分值做變量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析得到 A 及 n 的定量表達(dá)式。

    理想的是對(duì)所有測得的環(huán)境因素值及已知的鋼的化學(xué)成分值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。但由于腐蝕的復(fù)雜性，進(jìn)行這樣的處理有困難。于是，侯老師根據(jù)已知的定性的影響大的環(huán)境因素和鋼的化學(xué)成分選取其中主要的做變量。為了簡化，他們采用線性函數(shù)進(jìn)行回歸。但直接回歸得到結(jié)果很不理想，有的誤差達(dá)到200%。因此他們采用逐步回歸法來進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。用這種方法，他們對(duì) 17 種鋼在 7 個(gè)試驗(yàn)站 16 年大氣暴露數(shù)據(jù)進(jìn)行了回歸分析，得到它們的冪函數(shù)參數(shù)，然后再采用逐步回歸方法，得到了化學(xué)成分及環(huán)境的氣候和污染因素與冪函數(shù)參數(shù)的定量關(guān)系。有了這個(gè)定量關(guān)系，只要知道鋼的化學(xué)成分和環(huán)境的主要?dú)夂蚝臀廴疽蛩?，就可以得到這個(gè)鋼在這種特定環(huán)境中的腐蝕發(fā)展冪函數(shù)的參數(shù) A,n 值，從而可以預(yù)測其腐蝕行為。

    所得到碳鋼、低合金鋼的腐蝕預(yù)測模型對(duì)于實(shí)際選材和工程設(shè)計(jì)是有實(shí)用價(jià)值的，是在腐蝕預(yù)測研究方面的一個(gè)突破。

    這些成果是在參加網(wǎng)站 20 年的工作中，和網(wǎng)站許多同志的合作與交流的結(jié)果，總結(jié)文章多次發(fā)表在我國學(xué)報(bào)、“Corrosion”及其他專業(yè)刊物上，并為項(xiàng)目獲得國家科技進(jìn)步獎(jiǎng)做出貢獻(xiàn)。

    2007 年 5 月，侯老師參加了在北京科技大學(xué)召開了北京大氣腐蝕會(huì)議，會(huì)議回顧了大氣腐蝕網(wǎng)站50年來的發(fā)展歷程。侯老師從1983年到2007年，從“六五”開始，經(jīng)“七五”“八五”“九五”“十五”

    期間，圍繞材料環(huán)境腐蝕數(shù)據(jù)積累，他進(jìn)行了一項(xiàng)長達(dá) 20 年之久大氣長期暴露腐蝕試驗(yàn)。月匆匆，他從壯年邁入老年，但是他與其他十二個(gè)部門 22 個(gè)研究院所、高校 200 多位科技人員的團(tuán)結(jié)協(xié)作、共同努力，取得材料在我國自然環(huán)境中的腐蝕數(shù)據(jù) 24 萬 4 千多個(gè)，環(huán)境因素測定數(shù)據(jù) 30 多萬個(gè)，大氣環(huán)境腐蝕 20 年、海水環(huán)境腐蝕 16 年的數(shù)據(jù)；還有后來新增加的不銹鋼、與有色金屬在土壤中 8 年的腐蝕數(shù)據(jù)；典型材料在濕熱大氣、污染大氣與含泥沙海水中的腐蝕數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)全部輸入國家材料環(huán)境腐蝕數(shù)據(jù)總庫，為數(shù)據(jù)共享和擴(kuò)大應(yīng)用建立了基礎(chǔ)。據(jù)初步統(tǒng)計(jì)，這些用年華積累下來的材料環(huán)境腐蝕數(shù)據(jù)在國家重大工程、重點(diǎn)工程（如三峽工程建設(shè)）；國防建設(shè)；為研究新材料、改進(jìn)生產(chǎn)工藝、提高材料與制品的質(zhì)量，在建筑物及設(shè)備的腐蝕檢測、壽命評(píng)估、維修方案的制定；為國家及行業(yè)標(biāo)注的制定等方面發(fā)揮了重要的指導(dǎo)作用。這也是我國材料自然環(huán)境腐蝕試驗(yàn)站網(wǎng)對(duì)國家最大的貢獻(xiàn)。

    采訪中，侯老師很平靜地說：“我很懷念和他們?cè)谝黄鸬娜兆樱不叵肫鹨黄鹑ミ^的許多地方。”是的，在小麥島的大氣腐蝕試驗(yàn)場中，在污染嚴(yán)重的萬寧試驗(yàn)場……他為我國材料自然環(huán)境腐蝕試驗(yàn)奉獻(xiàn)了最好的年華，做出了有實(shí)際價(jià)值的科學(xué)研究。讓我們記住那些地方，記住那些默默奉獻(xiàn)的科研工作者！

    后記：

    侯老師雖然已經(jīng)退休，但他仍心系材料自然環(huán)境腐蝕的試驗(yàn)，仍在為科研工作披甲鑄盾，仍然在貢獻(xiàn)自己的智慧和力量！讓我們向侯老師致敬！

    ●  人物簡介

    侯文泰 1967 年北京鋼鐵學(xué)院研究生畢業(yè)，在西寧鋼廠工作 14 年。其中 198-1982 年在英國劍橋大學(xué)做訪問學(xué)者，1984 年到青島海洋腐蝕研究所。

    1985 年開始，負(fù)責(zé)“鋼在大氣環(huán)境中的腐蝕數(shù)據(jù)積累及基礎(chǔ)研究”項(xiàng)目。取得了了 17 種普通鋼和 5 種不銹鋼在六種環(huán)境的 20 年大氣暴露試驗(yàn)數(shù)據(jù)，和 11 種鋼在 7 種環(huán)境 5 個(gè)周期的預(yù)測研究數(shù)據(jù)。

    發(fā)現(xiàn)了一些合金元素和環(huán)境因素對(duì)鋼的大氣腐蝕的影響的新規(guī)律。提出了“經(jīng)濟(jì)耐候鋼”概念。提出“經(jīng)濟(jì)耐候鋼”的方向。對(duì)國際標(biāo)準(zhǔn) ISO-9223 確定環(huán)境的大氣腐蝕性的方法提出了質(zhì)疑和解決辦法。

    在大氣腐蝕與鋼的化學(xué)成分和環(huán)境因子之間的定量關(guān)系方面，采用逐步回歸方法得到鋼的化學(xué)成分及環(huán)境的氣候和污染因素與冪函數(shù)參數(shù)的定量關(guān)系。為項(xiàng)目獲得國家科技進(jìn)步獎(jiǎng)做出貢獻(xiàn)。