随着中国经济的飞速发展，电力需求与日俱增。输电容量和输电线路长度不断增加、电网技术的不断进步使得更高电压等级的电网在持续拓展。电网的快速发展带动用钢量大幅增加，同时也带动了相关材料技术的发展。输电线路长期于野外运行，受风吹日晒、雨水侵蚀等各种恶劣环境的影响，线路中各种金属部件严重腐蚀，对输电线路的安全运行形成重大隐患，实施输电线路金属部件腐蚀控制不容忽视！为了让强化电网腐蚀相关科普知识，加强人们的防护意识，让国家电网长久地良性运行，中国腐蚀与防护网记者特采访了上海电力学院张俊喜教授。

    张俊喜，上海电力学院教授，博士生导师。中国腐蚀与防护学会理事，中国仪表功能材料学会理事，中国腐蚀与防护学会腐蚀电化学专业委员会委员，中国腐蚀与防护学会水环境专业委员会委员，上海市新材料协会理事，国家科技进步奖评审专家，华东电力理化考核委员会委员，上海电力学院教授咨询委员会主任，主要是从事电网金属部件的腐蚀机理和防护技术的研究工作。

张俊喜教授

    教学科研两不误 秉以真知报祖国

    回顾近三十年在电力腐蚀领域从业生涯，张教授表示，他真正开始研究工作还是从读研究生开始的，在读研期间，师从曹楚南院士，从事金属腐蚀电化学的学习和研究。当时主要开展的是不锈钢表面的载波钝化着色机理研究，即是把曹先生提出的载波钝化理论应用于不锈钢的表面着色处理中。即是把腐蚀电化学与金属表面处理两个方向结合起来。随着对两个领域的认识、研究和应用的加深，很快对金属腐蚀与防护和表面处理产生了浓厚的兴趣。

    张教授回忆说，自博士毕业之后他一直在上海电力学院从事教学科研工作。自进入上海电力学院工作以后，他就希望在从事教学的同时，能将腐蚀电化学与电力腐蚀防护相结合，为国家电力的安全生产运行提供理论和技术上的支持，为电力工业的发展尽一份力。

    自2000年开始，他一直关注电力发电和供电设备的金属腐蚀与防护，积极了解发电和供电生产环节中出现的腐蚀失效问题，并逐渐凝练为科学问题，开展相关的科学研究。直至目前重点关注输电网设备的腐蚀与防护研究，积极与各地的电力公司开展交流和合作。近年来，先后与山西电力、福建电力、广东电力、海南电力等开展了相关的项目研究和失效分析。围绕电网输电设备中输电杆塔、变电站设备中开关、刀闸等金属部件的腐蚀失效开展了相关的机理研究和防护技术研究。

    回忆中，张教授表示印象较为深刻的是2004年，当时考虑到新型锂离子电池在电力工业中的应用，当时在周国定教授的领导下，他们的科研团队与中国航天科工集团3401厂合作，开展磷酸铁锂材料的制备合成研究。在研究中，逐渐认识到锂离子电池在电力储能中会得到应用，储能是实现大规模新能源并网及微电网的支撑技术，是分布式能源系统的关键技术之一，是智能电网建设的重要组成部分。于是在开展电网设备腐蚀与防护的同时，逐渐开展了电力储能电池材料的研究。2009年这个项目得到了上海市科委的支持，建设了电力储能材料研究开发平台。并不断引进了许多青年教师，从此，这一研究方向就逐渐发展起来了。张教授说发展到这个阶段，他觉得在学科发展中以金属腐蚀与防护为基础和支撑点，逐渐拓展到储能电池材料的研究，所依托的理论基础还是以电化学为主，而能把这两个方向包含在一起的学科就称之为材料电化学。

    谈及这一路的历程，张教授感慨道，一个人要做成一件事，首先需要有目标规划，要心系国家和社会，然后尽力而为之。 就腐蚀与防护研究而言，腐蚀与防护是为某一领域的生产服务的，也许处于不太显眼的位置，但腐蚀与防护工作者就相当于工业界的医生，一直护卫着生产设备的健康运行，在国家建设中发挥着不可估量的作用。

    电力工业要发展  设备腐蚀须控制

    谈及目前电力工业的发展状况，张教授介绍，电力工业生产从整体来讲，包括采、发、输、配、用五大环节，是一个庞大的工业王国。2002年国家电力体制改革，把原来的国家电力公司分为两大电网公司（国家电网公司、中国南方电网有限责任公司）、五大发电集团（中国华能集团公司、中国大唐集团公司、中国华电集团公司、中国国电集团公司、中国电力投资集团公司），另外还有称之为“四小豪门”的发电集团（国投电力、国华电力、华润电力、中广核）。至此以后，实际上主要把国家电力公司分成发电和供电两大块。

    在电力工业的腐蚀控制方面，张教授说，在原来电力部（或国家电力公司）在各网局和各省电力公司都设置有电力试验研究院（现在均改为电力科学研究院）。研究院中的化学所和金属所两个部门中总有一部分人员从事材料的腐蚀与防护研究。但这些人员所关注的主要是发电设备的腐蚀与防护。对高校来讲，上海电力学院在1995年申请到国家电力公司（原电力部）的热力设备腐蚀与防护重点实验室建设项目，1996年立项建设，1999年通过验收。当时，实验室的研究也重点关注的是电厂发电设备的腐蚀与防护。由于电厂热力设备在运行中有许多金属部件涉及到腐蚀问题和防护技术，而且对电力发电的安全运行有很大的影响，因而，一直受到电力行业的重视。

    而关于电网金属设备的腐蚀与防护则一直较少报道，这并非在输电网设备中金属部件不存在腐蚀失效问题。而是因为在电力输电网运行中已建立了一个非常健全的巡检制度，在巡检中会及时发现设备中由于腐蚀或者其他原因造成隐患的部件，并及时维修或替换。

    从国家电网的立项情况来看，也就是近五年内才开始逐渐受到关注且发展很快，目前已迅速在国网和南网许多电力公司开展了大量的研究与试验工作。这主要是一方面输电网相关部门进一步加强了电力运行安全和资产全寿命周期管理，也意识到设备的金属部件的腐蚀是一个重要的影响因素；另一方面，也是由于目前社会经济的发展，整个电网已经延伸到许多诸如沿海或者重工业区等大气质量较差的地区，直接影响到设备的腐蚀防护等级。因此结合服役环境加强金属部件的腐蚀防护非常重要，应加强针对输电网服役环境下的腐蚀机理与防护技术的研究及输电网在不同服役环境中腐蚀预测研究，为输电网的安全、健康运行提供保障。

    到目前为止，在电力工业领域的腐蚀控制方面形成发电设备、输电网设备金属部件两大部分的防腐研究。发电设备的腐蚀与防护主要涉及水环境腐蚀和高温腐蚀；输电网设备的腐蚀与防护则以大气腐蚀、应力腐蚀和土壤腐蚀为主。总体来说，我们的电网安全还是低水平的安全，电网运行过程中仍然存在多方面的问题，安全形势依然严峻。其中设备的安全性问题较为普遍，老旧设备存在诸多隐患，设备维护和改造不及时，缺陷得不到及时治理。如据2004-2009年国家电网统计，由于设备故障而引起，约占全部电网事故的44%。通过运维检修发现，输电线路中许多金属部件失效的主要原因就是由于腐蚀造成的，大量的设备则由于腐蚀破坏而报废更换。这些设备中金属部件的失效不但会造成相当大的经济损失，而且会对电网的安全运行产生严重的隐患，直接影响到电网输电系统的可靠性和用电网络的安全保障。因此，采取有力的防护措施，打造高效、可靠电网迫在眉睫！

    三纵三横一环网  科技创新迎挑战

    张教授介绍，我国的能源资源分布呈现差异化特点。2/3的煤炭资源、风能、太阳能资源分布在北部和西北部，4/5的水能资源分布在西南部。 而2/3以上的能源需求集中在东中部。清洁能源的快速发展，给电网带来了新挑战。

    为了应对清洁能源和可再生能源发展对电网提出的新要求，根据国家电网公司规划，到2015年建成华北、华东、华中特高压电网，形成“三纵三横一环网”的特高压交流通道，将“三西”煤电基地、内蒙古和河北风电基地、西南水电基地的电力送往京津冀鲁、华东、华中负荷中心。

    到2020年建成以“三华”特高压同步电网为中心，东北特高压电网、西北750千伏电网为送端，联结各大煤电基地、大水电基地、大核电基地、大可再生能源基地，各级电网协调发展的坚强智能电网，线路长度4.45万公里。

    目前，全国110kV及以上输电线路长度约为50万公里，其中500kV线路长度达5万公里、330kV线路长度达l.2万公里、220kV线路长度达17万公里，110kV线路长度达26万公里，±500kV直流线路5条、长度达0.5万公里。2015年，330kV及以上线路长度已达12.05万公里，线路长度处于世界领先地位。

    在电力工业不断发展过程中，一些关系到电力设备安全的新材料、新技术的突破对保障电力安全运行将起到关键作用。首先是针对重工业腐蚀环境，研究电网构件材料的腐蚀分级原则，建立基于设备腐蚀特征参数的腐蚀安全评估体系；其次研制大气腐蚀状态监测仪器，开发新型防腐材料实验室快速检测、评价与寿命预测技术；再就是开发金具、螺栓专用防腐涂层，开发酸性土壤接地网防腐新技术、应用高耐蚀材料、高强度材料、抗雷电材料、自修复材料等新兴材料。最后掌握典型地域环境腐蚀的特征数据与特性规律，实现构件材料从设计到运行的可靠性寿命预测管理。

    这些方面的研究刚刚起步，需要科研工作者进行深入广泛地研究，为今后进行大规模的应用打下坚实的基础！

    他山之石可攻玉  多管齐下保安全

    谈及我国电网的腐蚀控制技术与国外的差距及未来趋势，张教授表示，在国外，输电线路中的金属部件的腐蚀早已受到各国电力部门的重视。在美国电力科学研究院（EPRI）和加拿大电力技术研究机构等把输电网的腐蚀评估控制与防护等腐蚀管理问题已列为输电网管理的重要课题研究，尤其是美国和加拿大经历了大停电事故的遭遇后，更加重视电网设施的安全。其中，金属部件的腐蚀与防护技术研究和应用已经进入规范性管理阶段。同时，由于电网中金属部件的金属材料不同、表面处理技术各异，相关研究部门就相应的材料和表面处理技术的研究已经做了大量的研究，并形成了大量规范化的标准，如美国的ASTM标准中包含了大量的金属材料的性能检测标准以及热镀锌镀层的检测标准，为电网设备和金属部件的合理设计以及腐蚀防护提供了技术支持。

    在我国，关于输电网设备的腐蚀与防护的研究也有较多的报道。其中包括国家电网电力科学研究院、安徽电力科学研究院以及相关的电力设备和材料供应方等。所研究的对象主要包括输电杆塔的腐蚀失效分析、接地网的腐蚀、地线的腐蚀等。但这些报道主要是针对某一线路在运行中发生失效破坏后的事故分析。在已有的研究报道中，主要从材料的力学强度和结构设计入手，考察金属部件由于腐蚀造成的材料力学性能的降低情况。却较少从腐蚀角度，针对金属部件的服役环境与金属腐蚀之间的作用关系方面展开研究。长期以来，电力部门对电力输电网的腐蚀与防护工作重视不够，把相关的工作转移至金属部件的生产供应商。而供应商则是根据材料通用的标准和规范进行生产，这样在供应商和电力用户之间形成了一个“真空地带”，这个“真空地带”就是电力输电网中这些材料服役环境的特殊性。在近几年，电网相关部门加强了输电网金属部件腐蚀的研究和应用力度，逐渐开展了一系列的科研工作，使得这一“真空地带”存在的问题逐渐得到重视和缓解。

    张教授表示，针对电网运行环境的复杂性，在后续电网设备金属部件的腐蚀与防护研究和开发中，从科研和应用方面来看，一方面需要继续系统地研究复杂环境下金属部件的腐蚀规律，为其防护提供理论支持；另一方面，需建立系统的腐蚀监测体系，积累完善的腐蚀数据库，为电网设备的建设与维护提供数据支持。同时，还须不断引入腐蚀防护的新成果，提高电网设备腐蚀防护的效果。

    从管理方面来看，电力系统无论发电还是供电，技术开发和应用的目的就是确保安全，任何新技术的应用都必须是高可靠性的。这一特征有时也会产生负面效应，会拉长了新技术的应用时间。因此，需要进一步在技术管理机制上进一步创新，制定有利于新技术应用的制度和措施，推动腐蚀防护新技术在电网设备上的广泛应用。

    后记：对于国家电网设备的防腐防护，大家不仅在于防腐方案设计和防腐系统选择上，更要在技术创新、防腐施工、质量控制方面下大力气。打一场有准备攻坚战，以促进国家电网的长久、安全、良性运行尽一份力！

    上海电力学院腐蚀防护研究方向简介

    上海电力学院的化学学科最早成立于1951年，当时是学校电（力）、动（力）、化（学）三大主干学科之一。按照电力部高校的学科专业设置称之为电厂化学专业，包括电力发电过程中涉及的水、油、煤的分析和处理，设备的腐蚀与防护以及废弃物处理相关的环境保护。

    随着电力工业的发展，电力学院的电厂化学专业涉及的各个方向也在不断地发展和演变。同时国家的学科目录建设也在逐渐完善，与之对应的地，电厂化学涉及的三大内容分别对应于化学化工、材料科学与工程以及环境工程等三个学科。学校在1988年成立了电化学研究室，主要工作是开展电厂热力设备腐蚀与防护研究。这也是上海电力学院腐蚀与防护学科发展的一个重要的里程碑。到1996年，在学院领导的支持下，以“热力设备腐蚀与防护实验室”的名称向电力工业部申请立项建设部级重点建设实验室。1996年9月，电力工业部批准实验室为“九五”首批部级重点建设实验室，并于1999年7月通过国家电力公司专家组的评估验收。1999年12月7日，国家电力公司发文批准上海电力学院热力设备腐蚀与防护实验室为部级重点实验室。

    2000年，上海电力学院的隶属关系从国家电力公司转到上海市以后，本学科本着服务电力、服务上海的宗旨，除了保持和发展电厂热力设备腐蚀与防护研究方向外，还开拓了化学储能电池、电力电工新材料、新能源材料等科研新方向；建设了“上海高校电力腐蚀控制与应用电化学重点实验室”（2010年4月13日上海市教委验收通过）和上海市电力防腐蚀与新材料重点实验室（2015年批准建设），并与上海市电力公司、华东理工大学华昌聚合物有限公司、上海腐蚀科学技术学会合作，共建“上海电力能源转换工程技术研究中心”和“上海防腐蚀新材料工程技术研究中心”。

    到目前，本学科拥有化学工程与技术一级学科硕士点和材料化学工程、应用化学、化学工艺和环境化学工程等四个二级硕士点；拥有一个上海市重点实验室（上海市电力防腐蚀与新材料重点实验室），四个上海市工程技术研究中心（热交换系统节能工程技术研究中心、防腐蚀新材料工程技术研究中心、电力能源转换工程技术研究中心和发电环保工程技术研究中心）和一个上海市高校重点实验室（电力腐蚀控制与应用电化学实验室）、一个上海市重点学科（电厂化学与环境保护）。近五年来先后承担了国家高新技术“863”计划子课题、国家自然科学基金项目、航天科工集团项目、上海市重大（重点）科技攻关项目等60多项，承担和参与了华东电力公司、上海市电力公司、上海电力股份有限公司、上海电气集团公司、上海及外省市电力公司和发电企业等技术创新项目150余项，科研经费近4000万元；在国际学术期刊Journal of Power Sources、Corrosion Science、Electrochim Acta、Materials Chemistry and Physic、Applied Physics、Chemical Engineering Science、Fuel、Energy & Fuels等以及中国电机工程学报、化学学报和动力工程等国内核心刊物上发表高水平论文500余篇；申请各类专利150余件，其中授权专利60余件；获得上海市科技进步一、二、三等奖和中国电力科学技术奖共 15项等。

    本学科与美国、日本、英国、韩国、加拿大等国家的相关高校和研究所建立了广泛的科技合作和学术交流。组织召开了“能源、环境与可持续发展国际学术会议”、“中国科协青年科学家论坛”、“全国缓蚀剂学术会议”及“全国电厂化学学术会议”等。

    人物简介

    张俊喜，1969年2月出生，上海电力学院教授，博士生导师。 中国腐蚀与防护学会理事，中国仪表功能材料学会理事，中国腐蚀与防护学会腐蚀电化学专业委员会委员，中国腐蚀与防护学会水环境专业委员会委员，上海市新材料协会理事，国家科技进步奖评审专家，华东电力理化考核委员会委员，上海电力学院教授咨询委员会主任，主要是从事电网金属部件的腐蚀机理和防护技术的研究工作。

    1991年7月毕业于太原理工大学获学士学位；1997年4月毕业于浙江大学化学系物理化学专业获硕士学位，同年免试继续攻读博士学位，师从曹楚南院士，2000年7月毕业于浙江大学化学系物理化学专业获博士学位；2000年博士毕业后在上海电力学院从事教学科研工作。

    作为负责人承担和完成了国家自然科学基金、教育部科学技术研究重点项目和中国航天科工集团支撑技术基金项目、美国通用电气公司研发项目、上海市教委发展基金、上海市科学技术委员会基础重点项目等课题。在国内外本领域重要专业期刊Corrosion Science，Journal of Materials Chemistry A，Electrochimica Acta，Journal of Power Sources，Materials Chemistry & Physics，Materials Performance，化学学报，金属学报，材料研究学报，化学通报等发表研究论文80余篇，被SCI、EI收录40余篇。申请发明专利21项翻译了《硅及其氧化物的电化学》，已由化学工业出版社出版。

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责任编辑：王元

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