1936年1月24日，在美國長島海峽，一艘平底油船沉沒在波濤洶涌的大海中，船上載有50萬加侖的燃油。對于美國國家海洋和大氣管理局的官員們來說，沉沒的船只被稱為“城市服務(wù)4號”，使潮汐河口面臨污染的巨大危險。船只結(jié)構(gòu)的腐蝕問題竟有可能是造成這次燃油泄漏的原因？
 

    圖注1：沉沒的亞利桑納號戰(zhàn)列艦位于美國夏威夷珍珠港和希卡姆聯(lián)合基地，
其鳥瞰圖顯示燃油是從戰(zhàn)艦腐蝕的船體泄漏出來的。
 

    圖2：美國海岸警衛(wèi)隊學(xué)院學(xué)員第1節(jié)課上Jamie Waterman和Dylan Finneran
在準(zhǔn)備海水中樣品腐蝕速率分析時使用了恒電位儀。
 

    圖3：美國海岸警衛(wèi)隊學(xué)院學(xué)員第1節(jié)課上Jamie Waterman和Dylan Finneran
依據(jù)恒電位儀的多次測量結(jié)果，采用電化學(xué)理論計算腐蝕速率。

    “城市服務(wù)4號”的船體和鉚釘結(jié)構(gòu)同海軍戰(zhàn)艦亞利桑納號戰(zhàn)列艦相似。1941年12月7日日本轟炸珍珠港時炸死了1177人，亞利桑納號戰(zhàn)列艦現(xiàn)如今只是屬于這些遇難者的一座神圣的陵墓。依舊有燃油從其受損的船體滴出來，使這艘船成為腐蝕速率分析研究的理想對象。

    2015年2月，美國國家公園管理局將亞利桑納號戰(zhàn)列艦船體和鉚釘樣品運輸?shù)矫绹０毒l(wèi)隊學(xué)院，由一隊海洋環(huán)境科學(xué)專業(yè)的學(xué)員對其進(jìn)行分析。3位高級別的學(xué)員努力尋找亞利桑納號戰(zhàn)列艦在環(huán)太平洋地區(qū)的腐蝕傾向同東北大西洋海岸幾艘失事船只的相似之處。

    去年，美國海岸警衛(wèi)隊學(xué)院腐蝕與材料老化研究中心的教員和高級別的學(xué)員，被美國內(nèi)布拉斯加大學(xué)一項分析亞利桑納號戰(zhàn)列艦船體結(jié)構(gòu)腐蝕速率的研究項目所吸引。

    美國海岸警衛(wèi)隊學(xué)院化學(xué)教授Rich Sanders上校表示，“因為油船有可能帶來污染，對長島海峽造成巨大危害，我們已經(jīng)決定使用科學(xué)家和工程師曾對亞利桑納號戰(zhàn)列艦所采用的同樣溫和、非破壞性的方法來研究這一失事船只”。

    在學(xué)員團(tuán)隊使用亞利桑納號戰(zhàn)列艦腐蝕速率的時候，Rich Sanders上校給出了他的建議。學(xué)員團(tuán)隊的領(lǐng)導(dǎo)者Dylan Finneran說：“特別是，我們通過建立塔菲爾曲線測定模型來測定海水中的金屬腐蝕速率。我們期望這些腐蝕速率模型能幫助我們和海岸警衛(wèi)隊，去理解美國康涅狄格州新倫敦市附近的Coits灣其他失事船只結(jié)構(gòu)劣化的可能。”

    學(xué)員們針對失事船只腐蝕速率的研究是腐蝕與材料退化研究中心正在進(jìn)行的幾個項目中的其中一個。該中心的教員和學(xué)員從技術(shù)腐蝕合作項目經(jīng)費中獲益，這個項目是美國國防部腐蝕政策與監(jiān)督辦公室資助的，幫助高效拓寬腐蝕科學(xué)與工程研究，以有益于海岸警衛(wèi)隊和國防部的方式培養(yǎng)學(xué)生。

    在研究亞利桑納號戰(zhàn)列艦和城市服務(wù)4號的過程中，Dylan Finneran同其他學(xué)員Christian Von Stralendorff 和Jamie Waterman組隊，共同探討一些關(guān)于電化學(xué)腐蝕的關(guān)鍵問題，在舊的軍用和商用船上分析結(jié)構(gòu)劣化的材料科學(xué)家常常提到這些電化學(xué)腐蝕相關(guān)的問題。

    他們的團(tuán)隊提出了這些問題：用鉚釘固定的船體的各個組件的金屬之間的相互作用，會影響亞利桑納號戰(zhàn)列艦的腐蝕過程嗎？引申開來，船用鋼板和鉚釘之間的相互作用在其他船上也會出現(xiàn)嗎？如果是這樣的，這些是不是應(yīng)該考慮到的原因呢？

    今年春天在實驗室，學(xué)員們使用恒電位儀開始測定海水中金屬樣品的腐蝕速率。在測量產(chǎn)生的電流的時候，這些電子設(shè)備可以將電子推到金屬中，也可以將金屬中的電子拉出去。Rich Sanders上校說：“現(xiàn)在，學(xué)員們正在發(fā)展和完善他們的實驗步驟和方法，使產(chǎn)生的可再生的腐蝕速率數(shù)據(jù)和文獻(xiàn)中記錄的數(shù)據(jù)相一致。”

    學(xué)員們也會檢測溫度、鹽度、溶解氧和PH值對腐蝕速率的影響。Rich Sanders上校說：“這些檢測結(jié)果，也是以文獻(xiàn)中的記錄為參考的，在他們使用從不同海域、不同深度和一年中不同時間采集的海水樣品進(jìn)行腐蝕速率求值的時候，這些檢測結(jié)果將會是非常有用的。在學(xué)員們研究腐蝕速率季節(jié)性影響的時候，或是建立河口條件模型的時候，亦或是探查其他可能改變含氧量和PH值的因素如含氧量低的水環(huán)境、生物污染或沉淀的時候，運用這些變量，有可能是非常有用的。”

    從長遠(yuǎn)來看，這一團(tuán)隊將會檢測20世紀(jì)早期建成的其他船只的船體和鉚釘樣片，包括海岸警衛(wèi)隊學(xué)院自己的訓(xùn)練船。Dylan Finneran說：“這次，我們正在準(zhǔn)備從美國海岸警衛(wèi)隊鷹號巡邏艦獲取的樣品，我們非常幸運將有機(jī)會學(xué)習(xí)用于建造它的鋼材的一手信息，在我們識別和獲取其他來源的樣品的時候，我們將對樣品進(jìn)行評估。”

    Rich Sanders上校表示：“除了給予學(xué)員們一個在沉船現(xiàn)場工作的機(jī)會，這一研究也使他們成為海岸警衛(wèi)隊為評估沉船帶來的環(huán)境威脅的更為廣泛的努力中的一部分，提高他們對腐蝕和由腐蝕帶來的廣泛影響的理解和認(rèn)識水平。”

責(zé)任編輯：李玲珊

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