21 世纪是人类全面认识、开发利用和保护海洋的新世纪,海洋是人类存在与发展的资源宝库和空间,海洋经济正成为全球经济新的增长点。地球表面 71% 的面积是海洋,我国拥有 300 多万平方公里的蓝色国土。随着我国建设海洋强国战略的推进,海洋资源开发加快,沿海经济飞速发展。然而,海洋装备和海洋工程长期处于严酷海洋环境下工作,材料的腐蚀失效机理与防护技术已成为我国海洋工程领域都亟待解决的问题。国内外众多的船舶与海洋工程领域的知名高校、科研院所一直在为解决这些问题而做着不懈的努力。广东海洋大学就是其中之一,十年来,广东海洋大学机械与动力工程学院以工程材料及装备海洋环境腐蚀与控制作为学院的主研方向,为建设成为高水平教学研究型院校而努力奋斗着!下面请随王贵教授一起走进广东海洋大学机械与动力工程学院。
王贵,博士,硕士生导师,广东海洋大学机械与动力工程学院教授,曾任院长。广东省腐蚀防护与表面工程学会常务理事,广东高校新材料工程技术开发中心学术委员会主任委员。
记者:首先请您对广东海洋大学做一个简单的介绍,并详细介绍一下您所在的机械与动力工程学院的发展历程。
王教授: 广东海洋大学是广东省人民政府和原国家海洋局共建的省属重点建设大学,是一所以海洋和水产为特色、多学科协调发展的综合性大学,是教育部本科教学水平评估优秀院校,具有“学士、硕士、博士”完整学位授权体系,是广东省高水平大学重点学科建设高校。学校坚持“质量立校、人才强校、学术兴校、特色扬校”的办学理念,实施“内涵发展、特色发展、创新发展”战略,立足广东,面向南海,辐射全国,以建设国内一流、国际知名的高水平海洋大学为目标,培养具有国际视野和社会责任感,富有自主学习能力、实践能力与创新精神的高素质专门人才和行业精英,服务国家海洋事业和地方经济社会发展。
作为华南地区海洋人才培养的摇篮,学校的建设与发展一直得到党和国家领导人的亲切关怀和大力支持。1997 年 1月原国家主席杨尚昆在为海洋大学校牌揭幕时高兴地说:我们国家很需要这样一所大学。时任中央政治局委员兼广东省委书记谢非、李长春、张德江和汪洋均对海大在推动海洋经济发展方面寄予厚望。2014 年 11 月,中央政治局委员、广东省委书记胡春华莅校视察时指出,广东海洋大学要深化改革,不断创新,强化内涵发展,全面提高办学质量,办一流学科、一本院校,努力建设高水平海洋大学。2018 年 5 月,广东省委书记李希在湛江调研时指出,湛江还有广东海洋大学等科技研发力量,在海洋资源创新开发方面独具优势,要用好这些重要创新平台,把它们作为创新发展的主阵地,打造成为创新发展主引擎,为湛江经济发展提供源源不绝的新动力。广东省人民政府原副省长欧广源、李容根、刘昆同志和现任广东省政协副主席邓海光同志还先后担任学校董事会主席。
机械与动力工程学院是广东海洋大学具有鲜明工科特色的二级学院之一 , 已有 40 多年的本科教育办学历史,培养了多届次的工程技术人才。学院拥有机械工程一级硕士点和机械工程专业学位硕士点 , 开设机械设计制造及其自动化、机械电子工程、材料成型及控制工程、工业工程、能源与动力工程、建筑环境与能源应用工程、工业设计等七个本科专业。经过多年的发展,机械与动力工程学院已经逐步构建成具有完善的高层次人才培养体系。
机械与动力工程学院拥有一支教学经验丰富、工程实践能力强、高素质的师资队伍。目前,全院在编教职工 113 人,其中专任教师 78 人(其中教授 13 人、副教授 23 人), 具有博士学位的 31 人。具有一整套较为成熟的教学、课程体系及其管理规章制度,有一支高水平的教师队伍和配置较为齐全的各类基础和专业实验室。学院拥有 1 个省级特色重点学科—机械制造及其自动化,2 个省级工程中心—广东省海洋装备及制造工程技术研究中心和广东省小家电创新设计及制造工程技术研究中心,3 个省级实验教学示范中心(工程训练中心、能源与动力工程实验中心和机械工程试验教学中心)、2 个校级重点学科(机械工程、动力工程及工程热物理)等。
机械与动力工程学院拥有机械工程一级硕士点和机械工程专业学位硕士点。开设机械设计制造及其自动化、机械电子工程、材料成型及控制工程、工业工程、能源与动力工程、建筑环境与能源应用工程、工业设计等 7 个本科专业,学院目前有本科生 2891 人,硕士研究生 43 人,留学生 6 人。
机械与动力工程学院现有机电工程研究所、工程热物理研究中心两个科研实体。近三年获得各级各类科研项目100多项,其中国家自然科学基金 4 项、省级项目 48 项,发表学术论文300 多篇,其中 SCI、EI、ISTP 收录的共计 70 多篇;获得专利授权 76 项。主持教改项目 30 多项,发表教改论文 50 多篇,指导学生参加创新创业项目 103 项。近年来学生参加国家级、省级专业学科竞赛 130 项,获各类奖项 90 余项。每年组织学生课外活动 60 余项。
记者:请您介绍一下您所在的学院的研究条件和研究平台。
王教授: 广东海洋大学机械与动力工程学院拥有机械工程一级学科硕士点,实验仪器、设备总价值超 3000 万元,为研究生培养和学术队伍科研能力的提高构筑了良好的基地和有力保障。主要教学和科研支撑平台有:
(1)国家材料环境腐蚀平台——湛江大气环境腐蚀试验站;(2)湛江市重点实验室——工程材料及装备海洋环境腐蚀与防护;(3)中央财政支持地方高校发展专项资金项目——材料海洋环境腐蚀与控制研究中心;(4)广东省工程中心平台——海洋工程及装备技术联合工程技术研究中心;(5)广东省重点实验室——海洋工程与装备;(6)广东省实验教学示范中心——工程训练中心;(7)广东省外经贸厅公共服务平台——湛江小家电创新设计工程中心;(8)广东省特色重点学科——机械制造及其自动化学科。
记者: 请您介绍一下机械与动力工程学院在海洋腐蚀与防护方面做出了哪些努力?取得过哪些成果?
王教授: 学院根据国家海洋产业的需求,结合广东海洋大学的实际情况,进一步凝练了研究方向,集中科研优势与人才力量,分别在以下研究方向开展工作:
(1)海洋工程及装备材料腐蚀与控制;(2)数控装备自动化与机器人技术;(3)先进制造及其检测技术;(4)智能产品创新设计及理论。
记者:要大力推动海洋经济发展,腐蚀与防护是一项必须直面的课题。请介绍您所在的团队在腐蚀与防护方向上所做的工作?
王教授: 海洋工程及装备材料腐蚀与控制作为学院的主要研究方向,以国家材料环境腐蚀平台湛江大气环境腐蚀试验站和湛江市工程材料及装备海洋环境腐蚀与防护重点实验室为依托,根据腐蚀科学发展的特点以及地方海洋产业发展的需要,结合自身的优势和基础,凝练形成了 3 个稳定的研究方向。
(1)工程装备材料南海海洋环境下腐蚀数据积累及腐蚀机理研究海洋环境是一个特定的极为复杂的腐蚀环境,处于海洋大气区、浪花飞溅区、潮差区、海水全浸区和海泥区等不同海洋腐蚀区带的海洋工程装备材料,其腐蚀行为、机理不同;处于相同区带,却因处于具有不同环境因素(温度、湿度、海流、微生物)的海区而具有差异较大的腐蚀行为与机理。不同环境中金属腐蚀的行为与机理是腐蚀科学研究的重要部分,也是开展腐蚀防护技术开发的基础。本团队在东海岛建设了“海洋大气腐蚀曝晒场”,在硇洲岛设立了“海洋飞溅区、潮差区和浸没区腐蚀挂样点”,该类设施为“腐蚀数据积累”提供基础设施保障。在广东海洋大学建有仪器设备丰富的实验室、并正在研发腐蚀数据实时现场监测装置,该些仪器设备为“腐蚀数据积累及腐蚀机理研究”提供设备保障。
(2)南海海洋环境工程装备材料腐蚀评价方法研究随着南海开发的需要,大量海工设施和装备设计制造需要南海特定海洋环境对材料腐蚀影响的数据。在海洋环境中建立腐蚀实验站进行自然环境暴露实验是目前世界上普遍采用的有效实验方法,但实验周期长,难以满足新材料、新工艺等的迫切需要,国内外众多科学家都致力于金属材料腐蚀评价方法的研究。针对南海海洋环境开展“工程装备材料腐蚀评价方法研究”具有重要的科学意义和应用价值。本团队研发了“实海加速腐蚀实验装置”和“海洋温跃层模拟装置”等具有“海洋特色”的腐蚀评价设备,为从事本方向研究提供设备基础。
(3)工程装备材料腐蚀与防护科学技术开发与咨询服务。从事南海海洋环境中工程装备材料腐蚀与防护的研究目的是促进腐蚀科学发展,满足南海周边经济发展需求。实验室把“腐蚀与防护科学技术开发与咨询服务”作为重要的研究方向,其目的是为解决技术问题、服务地方经济,使科学技术快速转化为生产力。在此方向上也有了较多积累,同宝钢湛江钢铁、中国南方电网和南海舰队等众多企业进行了深入合作。
广东海洋大学海洋工程及装备材料腐蚀与控制团队经过10年的建设发展,建立了较好地研究平台:
(1)腐蚀科学研究实验室 工程材料及装备海洋环境腐蚀与防护实验研发平台(1000m 2 ),其中校内实验室研发平台 400m 2 ,东海岛材料腐蚀曝滯场和实海加速实验平台 600m 2 。东海岛材料腐蚀曝滯场即湛江大气环境腐蚀试验站在 2017 年 12 月 9 日通过国家材料环境腐蚀平台认定,被正式纳入国家材料环境腐蚀平台野外试验台站体系。
(2)腐蚀研究相关仪器设备丰富配有实海加速腐蚀试验箱、冲刷腐蚀实验设备、桌上型扫描电子显微镜(配EDS 能谱仪)、电化学工作站、循环盐雾腐蚀试验箱、周浸腐蚀试验箱、微机控制应力腐蚀试验机、多功能镀膜仪、NI 阵列电极腐蚀测试系统、多功能镀膜仪、Comsol 腐蚀仿真软件、立体显微镜、金相显微镜等仪器设备。试验站外场配置有暴晒架、自动气象站等各种先进试验设备,可进行钢铁、有色金属等多种材料在海洋环境下的腐蚀行为研究及腐蚀信息监测。
(3)科技服务方面 目前已获得不锈钢、碳钢、铜等多种海工装备材料的自然腐蚀数据及其腐蚀行为规律,研究成果为宝钢湛江钢铁基地建设、南方电网超高压输电缆保护壳选材等提供了可靠的依据,在国内处于先进水平,在省内处于领先水平。
通过十年的建设与发展,海洋工程及装备材料腐蚀与控制研究团队已经成为国内有较大影响力的研究群体。近年来,团队承担了国家自然科学基金(1项)、国家材料腐蚀平台项目 1 项和广东省自然科学基金课题(3 项);广东省平台建设项目、军工基础研究项目和宝钢、南方电网等企事业研究项目(15项)。获国家授权专利 10 项,发表研究论文50余篇;其中SCI/EI 文章 20篇。
记者:21世纪是海洋的世纪,请您谈谈我国在海洋腐蚀防护方面发展趋势。
王教授: 21 世纪是海洋的世纪,随着陆地资源的逐渐枯竭 , 国际间的竞争重点转向了海洋,海洋具有潜在的巨大经济利益和国防战略意义。发展海洋装备,建设海洋工程是推进和实施国家海洋战略的重要内容。在工信部“海洋工程装备制造业中长期发展规划”(2011-2020)以及广东省十二五规划和海洋经济试验区规划中,都将海洋装备制造业列为国家、广东省重点发展的战略新兴产业。海洋装备长期处于海洋环境下工作,服役中无法回避的问题是工程材料在海洋环境下的腐蚀失效。据权威统计数据,工程材料的海洋环境腐蚀问题每年给国家造成数千亿元的经济损失和30%以上海中航行体的能源浪费,其失效问题更是严重影响海洋工程和装备的可靠性及寿命,已成为严重制约海洋装备及技术发展的瓶颈,亟待解决。
南海具有高温度、高湿度、高盐度的典型热带海洋气候,是极为苛刻的腐蚀环境,金属结构物如舰船、跨海大桥、海上采钻油平台、海工码头以及沿海工业装备等如若不采取有效的防护措施,在较短的时间内就会因腐蚀造成破坏而导致巨大的经济损失和社会影响。国内外因海洋环境腐蚀造成的事故层出不穷。1980 年北海“亚历山大基兰”号钻井平台海底桩腿上的焊缝被海水腐蚀,万吨重的平台在 25 分钟内倾倒,123 人遇难,造成近海石油钻探史上的罕见灾难;2010 年 4 月 20 日英国石油公司墨西哥湾“深水地平线”钻井平台海底阀门腐蚀失效导致爆炸,致 11 人遇难,随后 3 个月海底原油涌出超过 400 万桶,成为美国海域最严重的环境灾难;我国不久前青岛油管爆裂、大连输油管线爆炸等灾害都是因管线腐蚀穿孔造成的严重后果。
广东省是海洋大省,广东海洋大学地处湛江市,濒临南海,“工程材料及装备海洋环境腐蚀与防护重点实验室”的建设,开展海洋装备及工程材料的腐蚀机理、海洋环境腐蚀数据积累、金属加速腐蚀评价方法、以及腐蚀综合防护技术等方向的研究,为海洋工程及装备制造提供重要的技术支撑和前沿研究成果,具有明显的区域优势。
记者:请您谈谈您们团队未来的整体发展方向和规划。
王教授: 按照“面向南海,服务粤西及北部湾区域,形成优势”的建设思路,坚持“以工程装备材料腐蚀研究为基础,以南海海洋环境为特色,以服务为目标”,重点抓好科研平台建设、科学研究、人才队伍三项工作,全面提高学术竞争力、社会影响力和服务水平。
建成国内本学科中一流的现代化实验室,提升承担国家重大项目的能力,使实验室的科研工作条件和学术水平得到提升,人才培养的质量得到提高,社会服务功能得到加强。根据湛江的经济发展需要,加强与湛江的港口、石油炼化、海洋设施制造、宝钢湛江钢铁、海军装备部等企业开展合作,给予企业技术支持,使之成为广东省在材料腐蚀科学研究领域的高新技术开发、人才培养及学术交流的中心,为湛江市材料腐蚀科技进步与海洋经济发展做出更大贡献。
通过实验室的进一步建设,使学术队伍更加优化,实验条件更加先进,研究特色更加鲜明,学术交流与合作更加广泛,综合实力达到国内同类学科先进水平,部分学科方向达到或接近国际先进水平。
后记:
长风破浪会有时,直挂云帆济沧海。广东海洋大学正以昂扬的斗志,坚实的步伐,一如既往,阔步向前。我们相信不久的将来,海洋工程及装备材料腐蚀与控制研究团队定会成为我国材料与防腐蚀领域里的标志性团队,广东海洋大学必将迈进国际一流高水平知名大学行列。
● 人物简介
王贵,博士,教授,硕士生导师,曾任广东海洋大学机械与动力工程学院院长。广东省腐蚀防护与表面工程学会常务理事,广东高校新材料工程技术开发中心学术委员会主任委员。中国仪表功能材料学会理事,湛江市第十届、十一届、十二届政协委员。研究方向为海洋工程及装备材料腐蚀与控制技术。先后主持和完成包括国家自然科学基金在内的多项课题,在国内外学术刊物上发表研究论文 60 多篇,其中被 SCI、EI 收录23 篇,获省科技进步奖一等奖、二等奖各一项,在海洋腐蚀领域享有较高的学术地位和影响力。
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