李晓刚 | 材料土壤腐蚀

作者简介

李晓刚 北京科技大学教授、博士生导师，国家材料腐蚀与防护科学数据中心主任，“海洋腐蚀 973 项目”首席科学家，中国腐蚀与防护学会常务副理事长、会士，教育部腐蚀与防护重点实验室主任，国际防腐蚀工程师协会会士，欧洲腐蚀联合会会士，国际腐蚀理事会理事，冶金专业类国际顶级期刊Corrosion Science的顾问编委。发表SCI论文690篇，出版专著18部，获授权发明专利100件，通过合同或专利实施为150多家大型企业提供了直接技术服务。作为第一完成人获国家科技进步二等奖2项、省部级一等奖5项、行业一等奖7项，获国际腐蚀工程师协会技术贡献奖和杰出研究奖。

随着经济发展和城市化进程的加快，各种埋地材料的数量和质量已经成为一个国家发达程度的标志。油气输送管道是国民经济建设中极为重要的基础设施，有着“地下生命线”的称谓。我国已建设近二十万公里的油气输送管道，并且仍以每年新增数千公里的速度持续快速发展，加上城市内部的各种地下管网，其数量更加庞大，这些管道在国民经济建设中发挥着极其重要的作用。

随着各种埋地管道和地下设施的不断兴建，涉及管线和设施安全的土壤腐蚀问题也日益突出。在埋地管道长期运行过程中，如果防腐层存在破损或者老化变质，管道将直接受到土壤介质的侵蚀作用，从而导致腐蚀减薄、穿孔乃至腐蚀开裂事故的发生。因此，管道沿线土壤腐蚀机理、作用规律、腐蚀寿命预测方法以及土壤腐蚀性评价一直是亟待解决的关键科学问题和研究热点。北京科技大学李晓刚教授团队依据多年间取得的土壤腐蚀研究成果，推出力作《材料土壤腐蚀》。该书融合了土壤腐蚀基础理论与最新研究进展，并结合其长期的科学研究实践，首次将腐蚀大数据技术运用到土壤腐蚀研究中，印证了大数据理论与技术、人工智能理论与技术等腐蚀研究与评价新技术对解决土壤腐蚀科研与工程难题的推动作用。

《材料土壤腐蚀》主要内容可分为三部分。

第一部分概述了材料腐蚀与防护学科和土壤腐蚀分类学说，这一部分为全书的铺垫和基础，阐述了土壤环境的复杂性，以及如何从腐蚀学科的角度去解析和归类这些土壤环境，为相关腐蚀科学研究和工程设计与应用提供基础。

图1 中国土壤类型水平分布模式规律

第二部分是土壤腐蚀基础理论及研究进展，这一部分为全书的重点。首先系统介绍了土壤腐蚀电化学原理，这是整个土壤腐蚀理论研究的基础。然后，依次讨论了土壤腐蚀演化的环境影响因素、土壤腐蚀演化的材料组织结构影响因素、土壤缝隙腐蚀及其影响因素、土壤应力腐蚀及其影响因素、土壤杂散电流腐蚀及其影响因素，这些内容是土壤腐蚀理论研究的主体，与工程应用密不可分。

图2 稀土夹杂物和珠光体同时存在时诱发点蚀的形貌及机理图

图3 不同试验站土壤含水量及腐蚀速率

图4 管线钢应力腐蚀特性与土壤介质pH值的关系

第三部分是土壤腐蚀评价方法研究进展。这一部分是土壤腐蚀工程应用的基础和方法。首先阐述了土壤腐蚀野外试验与评价、土壤腐蚀室内试验与评价、土壤腐蚀室内外相关性等研究进展，然后以土壤腐蚀大数据监测技术及其结果为例，叙述了“土壤腐蚀大数据”概念和理论内涵及其在土壤复杂环境下埋地装备安全诊断评估及其耐蚀材料研发中的应用。这些内容是作者团队四十年土壤腐蚀研究方向的最新成果，不仅能用于延续对土壤腐蚀的基础研究，为土壤腐蚀防护工程提供最新的理论基础。

图5 环境腐蚀在线监测技术的原理及实物图

图6 土壤环境腐蚀性监测地点的地理位置分布

[ 审图号：GS（2020）7327 号 ]

图7 基于大数据方法的四个地点碳钢的土壤环境腐蚀性变化

该书最大的特色可归结为两点：其一是系统总结了土壤复杂体系下的腐蚀机理、行为规律及其测试和评价方法；其二是针对土壤环境腐蚀的复杂性、多样性和时变性问题，探索了基于腐蚀大数据的解决新思路。腐蚀大数据方法融合了最先进的数学和人工智能技术，对研究土壤中温湿度、盐分的空间分布、微生物活动、酸碱性变化和其它性质的变化，可以提供连续、长时和无线大通量数据传输和动态挖掘等等，为进一步探讨分析材料土壤腐蚀性的基础问题，提供了新的有力工具。

材料土壤腐蚀

李晓刚，刘智勇，杜翠薇 著

ISBN 978-7-03-068212-3

责任编辑：张淑晓 付林林

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（本期编辑：王芳）

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