材料腐蚀野外站联网观测研究工作进展与展望

野外站联网观测研究是指选取具有代表性的自然区域和环境特征建设的野外科学观测研究站，以长期定位动态观测和野外暴露试验为基本手段，采取统一的观测设备、观测方法和观测时序，通过组站联网在区域或更大空间尺度上联合开展野外观测和试验，获取长期连续、网络化、大尺度的野外观测与试验数据，获得科学认识和发现科学规律，解决区域发展和国家层面的重大科学问题，从而构成多站点、网络式的科学观测研究与数据服务体系。

联网观测研究是野外站科学观测研究的一种组织形式和运行机制，已经成为国际上材料腐蚀领域一种普遍的研究范式，包括美国、日本、欧洲等国家和地区都建立了各种形式的材料腐蚀野外观测试验研究网络，长期开展各种典型材料的材料腐蚀野外试验观测及数据积累联网研究工作。从20世纪80年代起，国际上先后集中发起了3项大规模的材料大气腐蚀国际联网观测试验研究计划（SOCORRAG、ICP/UNECE和MICAT），涉及欧洲、美洲、亚洲和大洋洲四大洲共38个国家的广泛参与。这3项最著名的国际性材料大气腐蚀联网观测合作研究计划都具有其各自的特点，但他们都出于共同的目的，那就是通过不同国家和地区的共同协作，全面覆盖了美洲、欧洲、亚洲等典型自然气候和各种污染环境特征，从全球尺度上充分了解不同环境下金属材料的腐蚀行为，研究建立腐蚀损伤与环境因素定量化的关系和规律，以便人们能更好的了解材料的大气腐蚀问题，并科学划分大气腐蚀环境等级，支撑相关标准的制修订等工作。在三大合作计划推进过程中，形成了良好的协作和互动，不同计划之间互有交叉、互有协作，共享数据和研究成果，充分体现了全球化联网合作研究的重要性。

我国疆域辽阔，自然环境复杂，材料在不同的环境中腐蚀率可以相差数倍至几十倍，材料腐蚀数据具有不可引进和不可替代的特征。因此，必须通过开展长期的材料腐蚀野外试验观测，获取材料腐蚀数据，才能掌握我国典型自然环境条件下材料的腐蚀行为和规律。我国早在20世纪50年代末就建立了“全国大气、海水、土壤腐蚀试验站网”，开始了材料自然环境腐蚀野外观测试验工作。此后，以“国家材料环境腐蚀网站”牵头组织，长期开展典型环境下材料腐蚀的野外站联网观测试验与数据积累工作。材料腐蚀领域野外站联网试验观测已经持续了60余年，历经4个阶段，集中开展了我国历史上4次大规模的材料腐蚀联网观测试验任务，系统积累了600余种常用材料在我国典型自然环境下的环境腐蚀数据，全面支撑了我国的经济建设和科技创新发展。例如，联网观测大气环境腐蚀数据为我国典型自然环境腐蚀性分级和选材提供了依据，在高铁装备和设施选材、防护设计与寿命评估中进行共享服务，创建了服务于“八纵八横”高铁线路的材料设计选材与运行防护的大气环境腐蚀分级分类图，填补了出口高铁装备选材与防护设计急需的海外环境中材料腐蚀数据的空白；基于多站点联网土壤腐蚀观测试验及数据积累，首次建立了八因素的“埋地钢质管道土壤腐蚀性综合评价方法”（GB/T 39637-2020），并作为标准检测方法广泛应用于西气东输、南水北调、城市燃气和给排水等工程的埋地管道防腐蚀工程中；长期的材料海洋腐蚀联网观测试验数据及防护技术在包括荔湾 3-1 等30余座海洋平台、航空航天、舰船、武器型号等领域获得了广泛应用，海洋腐蚀数据为数千家单位提供了直接服务，并产生了重大的经济和社会效益。

新时期，我国新材料发展将进入质量和技术提升阶段，随着我国“一带一路”建设、“中国制造2025”、“海洋战略”等国家重大战略实施以及中国装备“走出去战略”的推进实施，材料及装备将面对更加复杂严酷的服役环境，需要在国家层面上统一部署，进一步加强开展典型材料在我国乃至全球环境下的材料腐蚀野外联网观测试验及数据积累工作。在野外站联网观测研究的工作范式方面，随着物联网、5G无线通信、AI技术和大数据等技术的发展，基于物联网多传感器的野外实时大数据采集和智能化数据处理技术代表了未来野外站联网观测研究新的发展趋势，通过对联网观测大数据的综合分析、数据融合、模拟挖掘等途径可以揭示大尺度宏观自然现象和过程的变化规律，对解决面向跨区域重大科学问题和国家重大工程建设等方面具有重要的意义。

作者：徐波¹，吴俊升²，王瑞丹¹，李晓刚²

1.国家科技基础条件平台中心，北京 100038；

2.北京科技大学国家材料腐蚀与防护科学数据中心，北京 100083 

来源：此文为缩减版，《中国科技资源导刊》2023 Vol.(1): 25-34

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