腐蝕大數(shù)據(jù)技術(shù)重塑新材料研發(fā)、防護(hù)新未來(lái)

原文發(fā)表于《科技導(dǎo)報(bào)》2025 年第17 期 《 腐蝕大數(shù)據(jù)技術(shù)及其智慧工程應(yīng)用 》

腐蝕是威脅材料服役安全與使用壽命的核心因素，腐蝕數(shù)據(jù)往往呈現(xiàn)出多源異構(gòu)、時(shí)間長(zhǎng)、跨尺度及非線性等復(fù)雜特征，對(duì)傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)與分析方法構(gòu)成嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。本文系統(tǒng)梳理了腐蝕大數(shù)據(jù)技術(shù)在理論創(chuàng)新、數(shù)據(jù)整合與工程應(yīng)用等方面的最新進(jìn)展，重點(diǎn)闡釋了在智慧工程應(yīng)用場(chǎng)景中，腐蝕大數(shù)據(jù)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的3大核心功能，并展望了在海洋工程、能源互聯(lián)網(wǎng)等關(guān)鍵領(lǐng)域的廣闊應(yīng)用前景，為相關(guān)行業(yè)的智能化腐蝕防護(hù)提供了重要參考。

材料作為裝備和設(shè)施的基本構(gòu)成部分，在服役時(shí)最主要的失效模式之一就是腐蝕。腐蝕是指材料在自然環(huán)境或人為因素的作用下，通過(guò)化學(xué)、電化學(xué)或物理反應(yīng)，導(dǎo)致其結(jié)構(gòu)、性能和外觀的退化過(guò)程。從化工、石油、電力等重工業(yè)領(lǐng)域，到食品加工、造紙、紡織等輕工業(yè)范疇，乃至航空航天、海洋工程等高端科技行業(yè)，腐蝕現(xiàn)象廣泛存在且危害巨大。因此，對(duì)材料的腐蝕現(xiàn)象進(jìn)行有效的監(jiān)測(cè)、預(yù)警，從而防止事故發(fā)生，顯得尤為迫切。

中國(guó)材料腐蝕研究已歷經(jīng)60余年的發(fā)展和積累。進(jìn)入21世紀(jì)后，材料腐蝕研究平臺(tái)在2011年成功通過(guò)科技部和財(cái)政部的認(rèn)定，成為全球開(kāi)放的公益性試驗(yàn)研究基地，建設(shè)成為了由30個(gè)國(guó)家野外試驗(yàn)站和1個(gè)平臺(tái)中心組成的國(guó)家級(jí)自然環(huán)境腐蝕野外試驗(yàn)新平臺(tái)。通過(guò)長(zhǎng)期的野外腐蝕試驗(yàn)和觀測(cè)，27個(gè)國(guó)家野外站及“一帶一路”沿線150余個(gè)典型材料服役環(huán)境總計(jì)超過(guò)2000萬(wàn)條數(shù)據(jù)，持續(xù)開(kāi)展5大類800余種材料、最長(zhǎng)達(dá)35年的材料腐蝕數(shù)據(jù)積累，基本支撐了國(guó)家建設(shè)的需要（圖1）。

圖1 腐蝕大數(shù)據(jù)技術(shù)發(fā)展歷程

長(zhǎng)期以來(lái)，傳統(tǒng)腐蝕監(jiān)測(cè)方法在應(yīng)對(duì)腐蝕問(wèn)題中發(fā)揮了一定作用，但隨著工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大與環(huán)境復(fù)雜性的提升，其局限性日益凸顯。為突破傳統(tǒng)腐蝕監(jiān)測(cè)技術(shù)的瓶頸，滿足各行業(yè)對(duì)腐蝕精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)與防控的迫切需求，腐蝕大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。

2015年，中國(guó)學(xué)者在Nature發(fā)表文章，首次提出材料腐蝕大數(shù)據(jù)概念及理論框架，為全球材料腐蝕學(xué)科邁入大數(shù)據(jù)時(shí)代奠定了理論基石。隨著材料腐蝕大數(shù)據(jù)理論的深入發(fā)展，材料腐蝕科研模式逐漸從依賴個(gè)人經(jīng)驗(yàn)向依托大數(shù)據(jù)的科研第4范式轉(zhuǎn)變，國(guó)家材料腐蝕與防護(hù)科學(xué)數(shù)據(jù)中心在這一過(guò)程中發(fā)揮了關(guān)鍵作用，其歷經(jīng)國(guó)家科委腐蝕學(xué)科組時(shí)期、全國(guó)腐蝕網(wǎng)站建設(shè)時(shí)期等多個(gè)發(fā)展階段，逐步構(gòu)建起完善的數(shù)據(jù)管理與應(yīng)用體系。通過(guò)自主研發(fā)技術(shù)并不斷更新迭代，自行積累數(shù)據(jù)且不斷整理深化，中國(guó)已逐步成為全球材料腐蝕研究的重要參與者，為全球材料腐蝕與防護(hù)領(lǐng)域提供了強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)支持和理論指導(dǎo)。

在此背景下，深入開(kāi)展腐蝕大數(shù)據(jù)技術(shù)相關(guān)研究，對(duì)于提升各行業(yè)腐蝕防護(hù)水平，保障設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行，降低經(jīng)濟(jì)損失與環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義與應(yīng)用價(jià)值。

01

理論與技術(shù)創(chuàng)新

腐蝕大數(shù)據(jù)技術(shù)是指通過(guò)對(duì)先進(jìn)的傳感器、監(jiān)測(cè)設(shè)備和信息技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)性整合后，收集與腐蝕相關(guān)的多維度、高通量數(shù)據(jù)并進(jìn)行整合、識(shí)別、清洗、分析、建模、預(yù)測(cè)等處理的新技術(shù)。腐蝕大數(shù)據(jù)具有多源異構(gòu)性、動(dòng)態(tài)性和復(fù)雜性等特點(diǎn)，能夠有效監(jiān)控腐蝕過(guò)程的演變趨勢(shì)，并對(duì)潛在的腐蝕風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行預(yù)測(cè)，為決策提供科學(xué)依據(jù)。如圖2所示，材料腐蝕大數(shù)據(jù)由以下4個(gè)部分組成：多源異構(gòu)腐蝕數(shù)據(jù)的高通量采集、多維智能關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)，并在此基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)腐蝕大數(shù)據(jù)挖掘建模與可視化，最終實(shí)現(xiàn)腐蝕大數(shù)據(jù)共享與物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)建設(shè)。

圖2 腐蝕大數(shù)據(jù)的4個(gè)主要組成部分

國(guó)家材料腐蝕與防護(hù)科學(xué)數(shù)據(jù)中心的研究致力于為10大行業(yè)（石油、化工、電力、建筑、交通、航空、航天、鋼鐵、冶金、船舶）研發(fā)36種腐蝕監(jiān)測(cè)傳感器應(yīng)用技術(shù)，如圖3所示。通過(guò)采用多種探針技術(shù)（如電化學(xué)探針、電磁探針、光學(xué)探針等），結(jié)合傳感器網(wǎng)絡(luò)和智能化數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)不同材料在復(fù)雜環(huán)境下的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

圖3 36種腐蝕檢測(cè)傳感器應(yīng)用技術(shù)

1.1 多源異構(gòu)腐蝕數(shù)據(jù)的高通量采集

腐蝕是材料在環(huán)境因素作用下逐漸退化的復(fù)雜過(guò)程，傳統(tǒng)的腐蝕監(jiān)測(cè)方法主要依賴手動(dòng)檢測(cè)或單一的傳感技術(shù)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)、全面的監(jiān)控。因此，發(fā)展高通量數(shù)據(jù)采集技術(shù)成為解決這一問(wèn)題的關(guān)鍵。

為了解決這一難題，基于電偶探針、電阻探針等12種材料腐蝕監(jiān)測(cè)原理與方法，國(guó)家材料腐蝕與防護(hù)科學(xué)數(shù)據(jù)中心研發(fā)出了能大幅度提高腐蝕監(jiān)測(cè)效率和精度的腐蝕大數(shù)據(jù)高通量采集技術(shù)。

針對(duì)工業(yè)設(shè)備腐蝕監(jiān)測(cè)中的數(shù)據(jù)碎片化難題，創(chuàng)新性構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)驅(qū)動(dòng)的腐蝕大數(shù)據(jù)高通量采集體系。通過(guò)部署針對(duì)實(shí)際工況和使用條件的傳感器，實(shí)現(xiàn)金屬構(gòu)件腐蝕電流采集。同時(shí)，多源開(kāi)放式系統(tǒng)，能夠同時(shí)融合來(lái)自大氣、土壤、水環(huán)境及工業(yè)環(huán)境等多個(gè)環(huán)境因子的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，全面監(jiān)測(cè)和分析腐蝕過(guò)程。通過(guò)融合這些多維環(huán)境數(shù)據(jù)，能夠全面評(píng)估腐蝕的外部環(huán)境條件，進(jìn)而對(duì)不同類型的腐蝕（如化學(xué)腐蝕、電化學(xué)腐蝕、機(jī)械腐蝕等）進(jìn)行更加精確的監(jiān)測(cè)和預(yù)測(cè)。多源開(kāi)放式系統(tǒng)的實(shí)施，將大大增強(qiáng)腐蝕管理的全面性、智能化和精確化，為各行各業(yè)提供更加可靠的腐蝕防護(hù)支持。

1.2 多維智能關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)

腐蝕智能數(shù)據(jù)庫(kù)能夠實(shí)現(xiàn)腐蝕數(shù)據(jù)的自動(dòng)歸類和整理，通過(guò)整合多種傳感器設(shè)備和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，結(jié)合開(kāi)放數(shù)據(jù)源，系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集到的來(lái)自大氣、土壤、水環(huán)境及工業(yè)環(huán)境等多個(gè)維度的腐蝕相關(guān)數(shù)據(jù)都可以在腐蝕智能數(shù)據(jù)庫(kù)的框架下進(jìn)行分類和儲(chǔ)存。在數(shù)據(jù)采集過(guò)程中，腐蝕智能數(shù)據(jù)庫(kù)能夠自動(dòng)進(jìn)行數(shù)據(jù)清洗與預(yù)處理，確保數(shù)據(jù)的時(shí)效性、準(zhǔn)確性與完整性，進(jìn)而將其存儲(chǔ)并結(jié)構(gòu)化管理，以便后續(xù)高效查詢與分析。知識(shí)推理是腐蝕智能數(shù)據(jù)庫(kù)的核心功能之一。通過(guò)對(duì)腐蝕知識(shí)庫(kù)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行圖譜化建模，揭示不同腐蝕類型與環(huán)境因子之間的內(nèi)在聯(lián)系。腐蝕智能數(shù)據(jù)庫(kù)具備智能決策能力。通過(guò)結(jié)合機(jī)器學(xué)習(xí)算法和深度學(xué)習(xí)模型，能夠根據(jù)歷史數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及推理結(jié)果，自動(dòng)為用戶提供個(gè)性化的防護(hù)建議和優(yōu)化方案。

基于該智能數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)對(duì)國(guó)家材料腐蝕與防護(hù)科學(xué)數(shù)據(jù)中心進(jìn)行基礎(chǔ)建設(shè)，并結(jié)合大數(shù)據(jù)分析與人工智能技術(shù)，為構(gòu)建腐蝕科學(xué)大模型提供關(guān)鍵技術(shù)支持。腐蝕智能數(shù)據(jù)庫(kù)綜合多個(gè)領(lǐng)域的腐蝕數(shù)據(jù)與知識(shí)，全面描述腐蝕過(guò)程的演變規(guī)律，并對(duì)腐蝕的未來(lái)發(fā)展進(jìn)行預(yù)測(cè)。該模型在全球范圍內(nèi)為腐蝕防護(hù)的理論研究與實(shí)際應(yīng)用提供強(qiáng)有力的技術(shù)保障。

1.3 腐蝕大數(shù)據(jù)挖掘建模與可視化

多源異構(gòu)腐蝕大數(shù)據(jù)具有復(fù)雜性與多樣性等既有屬性，收集多源異構(gòu)腐蝕大數(shù)據(jù)需要對(duì)材料服役過(guò)程進(jìn)行大數(shù)據(jù)挖掘、建模與可視化研究。

通過(guò)結(jié)合材料的合金成分、微觀結(jié)構(gòu)特征及外部環(huán)境因素（如溫度、濕度、壓力和腐蝕介質(zhì)等），構(gòu)建多維度的模型框架。借助數(shù)據(jù)挖掘與建模，重點(diǎn)分析材料在不同服役環(huán)境下的腐蝕行為。通過(guò)這些模型，不僅能夠?yàn)樵O(shè)施裝備的服役安全提供科學(xué)依據(jù)，還能為耐蝕新材料的研發(fā)提供理論支持，從而推動(dòng)材料設(shè)計(jì)與優(yōu)化的進(jìn)程。此外，腐蝕大數(shù)據(jù)技術(shù)涵蓋圖像識(shí)別與連續(xù)仿真，利用現(xiàn)有知識(shí)探索如何補(bǔ)充缺失的物理信息，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)腐蝕動(dòng)力學(xué)過(guò)程的全面模擬與可視化。腐蝕大數(shù)據(jù)技術(shù)有效預(yù)測(cè)和控制腐蝕過(guò)程的發(fā)生與發(fā)展，為腐蝕控制策略的制定提供科學(xué)依據(jù)，為工業(yè)設(shè)備和基礎(chǔ)設(shè)施的預(yù)防性維護(hù)與管理提供數(shù)據(jù)支持，降低腐蝕引發(fā)的安全隱患和經(jīng)濟(jì)損失。

1.4 腐蝕大數(shù)據(jù)共享與物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)建設(shè)

國(guó)家材料腐蝕與防護(hù)科學(xué)數(shù)據(jù)中心通過(guò)建立物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)平臺(tái)與大數(shù)據(jù)智能系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)施裝備材料腐蝕過(guò)程的全面監(jiān)控與共享分析。此外，平臺(tái)結(jié)合智能決策支持系統(tǒng)，基于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和歷史趨勢(shì)生成腐蝕風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警，輔助決策者制定科學(xué)的維護(hù)與防護(hù)措施。物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)平臺(tái)與大數(shù)據(jù)智能系統(tǒng)不僅提升了設(shè)施設(shè)備的安全性和運(yùn)行效率，還通過(guò)共享數(shù)據(jù)與協(xié)同分析，推動(dòng)了新型耐蝕材料研發(fā)和腐蝕防護(hù)技術(shù)的創(chuàng)新與應(yīng)用，為設(shè)備管理和維護(hù)決策提供了強(qiáng)有力的支持。

02

數(shù)據(jù)資源匯聚與整合

國(guó)家材料腐蝕與防護(hù)科學(xué)數(shù)據(jù)中心通過(guò)構(gòu)建以“國(guó)家級(jí)野外臺(tái)站?重點(diǎn)行業(yè)觀測(cè)點(diǎn)?海外聯(lián)合觀測(cè)點(diǎn)”為核心的腐蝕大數(shù)據(jù)觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)采集平臺(tái)，成功實(shí)現(xiàn)了腐蝕數(shù)據(jù)的全面監(jiān)測(cè)與共享。研究成果包括以下3個(gè)方面。

（1）聯(lián)合自然環(huán)境腐蝕聯(lián)網(wǎng)觀測(cè)體系的建立。不僅整合了多個(gè)領(lǐng)域的觀測(cè)數(shù)據(jù)，還推動(dòng)了數(shù)據(jù)資源的有效整合與共享服務(wù)，為材料腐蝕的多維度研究提供了全面的數(shù)據(jù)支持。

（2）分中心與聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)。通過(guò)這種方式，團(tuán)隊(duì)能夠在不同領(lǐng)域和地區(qū)高效匯總、分析及共享關(guān)鍵的腐蝕數(shù)據(jù)，推動(dòng)腐蝕防護(hù)技術(shù)的快速應(yīng)用與推廣。

（3）全球合作與國(guó)際化數(shù)據(jù)共享平臺(tái)的搭建。旨在促進(jìn)跨國(guó)界的數(shù)據(jù)交流與技術(shù)合作，進(jìn)一步推動(dòng)腐蝕科學(xué)在全球范圍內(nèi)的發(fā)展與應(yīng)用。

2.1 粵港澳大灣區(qū)分中心

國(guó)家材料腐蝕與防護(hù)科學(xué)數(shù)據(jù)中心粵港澳大灣區(qū)分中心的建設(shè)，旨在為國(guó)家和地方建設(shè)提供直接服務(wù)。粵港澳大灣區(qū)分中心致力于發(fā)展基于高技術(shù)的材料腐蝕與防護(hù)“大數(shù)據(jù)”系列化采集技術(shù)，并構(gòu)建全球領(lǐng)先的材料腐蝕大數(shù)據(jù)聯(lián)網(wǎng)觀測(cè)與研究平臺(tái)，推動(dòng)裝備設(shè)施服役安全在線智能診斷技術(shù)的發(fā)展。

4年來(lái)，分中心已發(fā)展為年產(chǎn)值過(guò)千萬(wàn)的高科技企業(yè)，成功實(shí)施了100多套腐蝕大數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，廣泛應(yīng)用于橋梁等基礎(chǔ)設(shè)施的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，通過(guò)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集與分析，提前預(yù)警潛在的腐蝕風(fēng)險(xiǎn)，并采取措施進(jìn)行及時(shí)維護(hù)，從而有效延長(zhǎng)設(shè)施的使用壽命并減少維護(hù)成本。澳門四橋重點(diǎn)工程整橋采用了腐蝕大數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)百余套（圖4），覆蓋5個(gè)區(qū)域、36個(gè)橋梁位置、62個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位。通過(guò)實(shí)時(shí)采集和分析橋梁結(jié)構(gòu)的腐蝕數(shù)據(jù)，提前預(yù)警潛在的腐蝕風(fēng)險(xiǎn)，及時(shí)采取維護(hù)措施，從而有效延長(zhǎng)澳門四橋的使用壽命并降低維護(hù)成本。

圖4 澳門四橋重點(diǎn)工程應(yīng)用

2.2 海上風(fēng)電分中心

腐蝕問(wèn)題成為海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)亟待解決的技術(shù)難題。目前，海上風(fēng)電腐蝕監(jiān)測(cè)的分散化與數(shù)據(jù)范式不統(tǒng)一，導(dǎo)致尚未形成統(tǒng)一的腐蝕數(shù)據(jù)匯聚平臺(tái)，亟需在此領(lǐng)域搶抓機(jī)遇，突破現(xiàn)有瓶頸。因此，建設(shè)海上風(fēng)電分中心并建立標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)資源體系、統(tǒng)一的數(shù)據(jù)匯聚與共享平臺(tái)顯得尤為重要。自2021年起，國(guó)家材料腐蝕與防護(hù)科學(xué)數(shù)據(jù)中心聯(lián)合國(guó)家電網(wǎng)福建省電力有限公司，建立了海上風(fēng)電分中心。致力于推動(dòng)覆蓋全國(guó)的海上風(fēng)電腐蝕監(jiān)測(cè)體系建設(shè)，并打造海上風(fēng)電腐蝕數(shù)字孿生平臺(tái)（圖5）。

圖5 海上風(fēng)電分中心

海上風(fēng)電分中心具備先進(jìn)的腐蝕大數(shù)據(jù)采集、管理、分析和預(yù)警能力，成為具備全球影響力的大數(shù)據(jù)中心。該分中心的建設(shè)任務(wù)包括：

（1）收集并服務(wù)海上風(fēng)電腐蝕數(shù)據(jù)資源；

（2）建設(shè)腐蝕試驗(yàn)站點(diǎn)及聯(lián)網(wǎng)觀測(cè)能力；

（3）構(gòu)建數(shù)據(jù)信息資源的標(biāo)準(zhǔn)化及質(zhì)量體系；

（4）研發(fā)數(shù)據(jù)分析、挖掘工具與數(shù)據(jù)產(chǎn)品研制；

（5）推動(dòng)數(shù)據(jù)資源的開(kāi)放及共享服務(wù)。

海上風(fēng)電分中心建設(shè)的成果涵蓋了多個(gè)層面。

• 在數(shù)據(jù)層面，分中心整合了環(huán)境數(shù)據(jù)、腐蝕數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)與運(yùn)行數(shù)據(jù)；

• 在模型層面，建立了環(huán)境演化模型和環(huán)境效應(yīng)模型；

• 在應(yīng)用層面，開(kāi)展了虛擬仿真實(shí)驗(yàn)、關(guān)鍵特性預(yù)測(cè)、服役壽命評(píng)價(jià)與故障診斷預(yù)警等工作。

這些研究成果填補(bǔ)了國(guó)家海上風(fēng)電領(lǐng)域的野外觀測(cè)空白，支撐了海上風(fēng)電腐蝕防護(hù)與智慧運(yùn)維學(xué)科的發(fā)展，促進(jìn)了先進(jìn)耐蝕材料的研發(fā)，并為重大工程建設(shè)提供了技術(shù)支撐。

2.3 智慧鑄管?耐蝕鋼鐵材料數(shù)據(jù)中心

2023年，國(guó)家材料腐蝕與防護(hù)科學(xué)數(shù)據(jù)中心聯(lián)合新興鑄管股份有限公司，建立了中國(guó)首個(gè)耐蝕鋼鐵數(shù)據(jù)中心，并成功構(gòu)建了鋼材環(huán)境適應(yīng)性快速評(píng)價(jià)技術(shù)，為耐蝕鋼鐵材料的研發(fā)和生產(chǎn)提供了有力保障。這一創(chuàng)新性的技術(shù)平臺(tái)，顯著提升了鋼鐵行業(yè)特別是在腐蝕防護(hù)和材料研發(fā)領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)力。

智慧鑄管?耐蝕鋼鐵材料數(shù)據(jù)中心通過(guò)集成多種傳感器、監(jiān)測(cè)設(shè)備以及實(shí)驗(yàn)室測(cè)試數(shù)據(jù)，為鋼鐵材料的腐蝕行為提供了實(shí)時(shí)、全面的監(jiān)控能力。該數(shù)據(jù)中心的核心優(yōu)勢(shì)之一是能夠在材料使用過(guò)程中實(shí)時(shí)預(yù)警腐蝕問(wèn)題，及時(shí)進(jìn)行有效應(yīng)對(duì)，從而延長(zhǎng)鋼鐵設(shè)施的使用壽命，并有效降低維修和替換成本。

智慧鑄管?耐蝕鋼鐵材料數(shù)據(jù)中心為鋼鐵行業(yè)帶來(lái)前所未有管理效能。提升了材料研發(fā)的精準(zhǔn)度和效率，優(yōu)化了設(shè)施設(shè)備的維護(hù)策略。通過(guò)這一技術(shù)平臺(tái)，行業(yè)能夠提高鑄管和耐蝕鋼材料的腐蝕防護(hù)水平，降低運(yùn)營(yíng)成本，并保障設(shè)備安全。其在全球范圍內(nèi)耐蝕鋼筋市場(chǎng)表現(xiàn)突出。

03

智慧工程應(yīng)用

3.1 數(shù)據(jù)中心服務(wù)與應(yīng)用成效

2021年7月，國(guó)家材料腐蝕與防護(hù)科學(xué)數(shù)據(jù)中心應(yīng)用理事會(huì)正式成立，旨在推動(dòng)中國(guó)材料腐蝕與防護(hù)領(lǐng)域的數(shù)據(jù)共享與技術(shù)創(chuàng)新。自成立以來(lái)，數(shù)據(jù)中心在國(guó)內(nèi)外基礎(chǔ)設(shè)施與交通運(yùn)輸、能源與石化、軍事與國(guó)防、航天與海洋工程、電子與通信及文化遺產(chǎn)保護(hù)多個(gè)領(lǐng)域取得了顯著成就，并為各類用戶提供了高效的服務(wù)。服務(wù)對(duì)象涵蓋了國(guó)有企業(yè)、科研機(jī)構(gòu)、民營(yíng)企業(yè)，以及多個(gè)海外用戶。

3.2 腐蝕大數(shù)據(jù)在多個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用與技術(shù)成果

國(guó)家材料腐蝕與防護(hù)科學(xué)數(shù)據(jù)中心在多個(gè)領(lǐng)域取得顯著成果，推動(dòng)了腐蝕大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展（圖6）。

圖6 智慧工程應(yīng)用領(lǐng)域

在耐蝕鋼研發(fā)領(lǐng)域，國(guó)家材料腐蝕與防護(hù)科學(xué)數(shù)據(jù)中心依托前沿技術(shù)架構(gòu)與海量數(shù)據(jù)積累，創(chuàng)新性地構(gòu)建了一套融合腐蝕大數(shù)據(jù)分析、多維度性能模擬及全生命周期評(píng)估的高效評(píng)價(jià)技術(shù)體系。借助這一高效評(píng)價(jià)技術(shù)體系的強(qiáng)大支撐，數(shù)據(jù)中心目前已成功研發(fā)出8大核心系列、總計(jì)150余種高性能耐蝕鋼產(chǎn)品。

在高速鐵路領(lǐng)域，國(guó)家材料腐蝕與防護(hù)科學(xué)數(shù)據(jù)中心基于前沿技術(shù)研發(fā)的“材料服役行為在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)”，已成功應(yīng)用于路網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行的動(dòng)車組全生命周期管理。該系統(tǒng)的規(guī)模化應(yīng)用，不僅推動(dòng)了高鐵材料實(shí)現(xiàn)了從經(jīng)驗(yàn)化運(yùn)維全面轉(zhuǎn)向數(shù)字化、智能化管理的跨越，更在保障高鐵基礎(chǔ)設(shè)施的服役安全與全生命周期成本控制方面發(fā)揮了關(guān)鍵作用，為全球高速鐵路材料工程領(lǐng)域提供了可復(fù)制的中國(guó)方案。

在地下管網(wǎng)領(lǐng)域，國(guó)家材料腐蝕與防護(hù)科學(xué)數(shù)據(jù)中心融合物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)與人工智能技術(shù)，成功開(kāi)發(fā)出中國(guó)首套地下管網(wǎng)腐蝕大數(shù)據(jù)智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，并同步構(gòu)建起覆蓋多維度數(shù)據(jù)的地下管網(wǎng)腐蝕數(shù)據(jù)庫(kù)。該技術(shù)體系不僅為智慧城市建設(shè)中地下基礎(chǔ)設(shè)施的運(yùn)維安全提供了數(shù)字化保障，更通過(guò)腐蝕風(fēng)險(xiǎn)的精準(zhǔn)管控，使管網(wǎng)運(yùn)維成本降低30%以上，為城市生命線的智能化管理開(kāi)辟了技術(shù)新路徑。

在海上平臺(tái)、艦船、管線及風(fēng)電等重大裝備領(lǐng)域，數(shù)據(jù)中心構(gòu)建起覆蓋全產(chǎn)業(yè)鏈的海洋材料腐蝕數(shù)據(jù)共享與聯(lián)網(wǎng)觀測(cè)體系，針對(duì)海上風(fēng)電裝備關(guān)鍵材料開(kāi)展長(zhǎng)期動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，系統(tǒng)積累海洋極端環(huán)境下的材料環(huán)境適應(yīng)性數(shù)據(jù)。該技術(shù)體系不僅推動(dòng)了海洋工程材料從“經(jīng)驗(yàn)選型”向“數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)”的跨越，更通過(guò)全生命周期腐蝕數(shù)據(jù)的深度挖掘，為海上重大裝備的安全服役與運(yùn)維提供了核心技術(shù)支撐。

在跨海大橋建設(shè)領(lǐng)域，數(shù)據(jù)中心為世界首座跨徑超大的雙層懸索橋——獅子洋大橋提供全鏈條技術(shù)支撐。同時(shí)，數(shù)據(jù)中心研發(fā)的智能腐蝕監(jiān)測(cè)系統(tǒng)化身虎門大橋安全運(yùn)維的“數(shù)字哨兵”。

在文物保護(hù)領(lǐng)域，數(shù)據(jù)中心深度融合材料科學(xué)與信息技術(shù)，創(chuàng)新開(kāi)發(fā)出專為文物保護(hù)設(shè)計(jì)的腐蝕監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)構(gòu)建起“微觀?宏觀?動(dòng)態(tài)”三位一體的文物保護(hù)監(jiān)測(cè)體系，為解決文物在存儲(chǔ)、展陳環(huán)境中的腐蝕難題提供了數(shù)字化解決方案。相關(guān)技術(shù)在國(guó)家博物館、三星堆博物館等重要文物保護(hù)項(xiàng)目中均被應(yīng)用。

在電子通信領(lǐng)域，數(shù)據(jù)中心為華為搭建起電子通信關(guān)鍵材料腐蝕數(shù)據(jù)庫(kù)及共享系統(tǒng)，構(gòu)建起覆蓋材料全生命周期腐蝕演變的數(shù)字化管理體系。系統(tǒng)為國(guó)產(chǎn)通信設(shè)備的全球化布局提供了材料腐蝕防護(hù)的核心技術(shù)支撐。

在載人航天領(lǐng)域，數(shù)據(jù)中心針對(duì)空間站高真空、強(qiáng)輻射、極端溫差的特殊環(huán)境，研發(fā)出材料腐蝕等效加速模型，為中國(guó)空間站長(zhǎng)期在軌安全運(yùn)行提供了材料腐蝕防護(hù)的技術(shù)保障。

04

結(jié)論

腐蝕大數(shù)據(jù)技術(shù)已經(jīng)成為材料腐蝕防護(hù)領(lǐng)域的重要研究范式，推動(dòng)了國(guó)內(nèi)外材料腐蝕監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)共享平臺(tái)的建設(shè)，并促進(jìn)了全球范圍的合作研究與技術(shù)創(chuàng)新，推動(dòng)了腐蝕防護(hù)學(xué)科的標(biāo)準(zhǔn)化、技術(shù)創(chuàng)新和理論研究的深入發(fā)展。隨著科技的發(fā)展，尤其是物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和人工智能等前沿技術(shù)的廣泛應(yīng)用，腐蝕大數(shù)據(jù)技術(shù)正在加速行業(yè)智能化、數(shù)字化轉(zhuǎn)型，成為解決腐蝕問(wèn)題的重要工具。

隨著5G、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和大數(shù)據(jù)的不斷進(jìn)步，腐蝕大數(shù)據(jù)技術(shù)在未來(lái)將更加依賴于這些技術(shù)的綜合應(yīng)用，物聯(lián)網(wǎng)多傳感器的野外實(shí)時(shí)大數(shù)據(jù)采集和智能化數(shù)據(jù)處理代表了技術(shù)發(fā)展的新方向。通過(guò)對(duì)腐蝕大數(shù)據(jù)的深入挖掘與分析，能夠更加精準(zhǔn)地揭示腐蝕機(jī)理和過(guò)程演變，推動(dòng)新型耐蝕材料和防護(hù)技術(shù)的研發(fā)。這些技術(shù)將為解決跨地區(qū)、跨行業(yè)的重大腐蝕問(wèn)題提供強(qiáng)有力的技術(shù)支持，推動(dòng)重大工程的安全建設(shè)。

在這一背景下，腐蝕大數(shù)據(jù)技術(shù)作為推動(dòng)腐蝕防護(hù)領(lǐng)域發(fā)展的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)力，肩負(fù)著促進(jìn)技術(shù)轉(zhuǎn)型和跨領(lǐng)域合作的重要使命。腐蝕大數(shù)據(jù)技術(shù)將促進(jìn)國(guó)內(nèi)外資源整合與信息共享，引領(lǐng)腐蝕監(jiān)測(cè)和防護(hù)技術(shù)的創(chuàng)新，推動(dòng)新型耐蝕材料的研發(fā)及智能防護(hù)系統(tǒng)的應(yīng)用，形成腐蝕大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)集群，為智慧社會(huì)建設(shè)和可持續(xù)發(fā)展提供強(qiáng)有力的技術(shù)支持。

本文作者：李眾，張曉虎，程學(xué)群，張達(dá)威，李曉剛

作者簡(jiǎn)介：李眾，北京科技大學(xué)國(guó)家材料腐蝕與防護(hù)科學(xué)數(shù)據(jù)中心，副研究員，研究方向?yàn)楦g大數(shù)據(jù)及其應(yīng)用；李曉剛（通信作者），北京科技大學(xué)國(guó)家材料腐蝕與防護(hù)科學(xué)數(shù)據(jù)中心，教授，研究方向?yàn)楦g大數(shù)據(jù)及其應(yīng)用。

文章來(lái) 源 ： 李眾, 張曉虎, 程學(xué)群, 等. 腐蝕大數(shù)據(jù)技術(shù)及其智慧工程應(yīng)用[J]. 科技導(dǎo)報(bào), 2025, 43(17): 22?33.

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