作者簡介
李曉剛 北京科技大學教授、博士生導師，國家材料腐蝕與防護科學資料中心主任，“海洋腐蝕 973 專案”首席科學家，中國腐蝕與防護學會常務副理事長、會士，教育部腐蝕與防護重點實驗室主任，國際防腐蝕工程師協會會士，歐洲腐蝕聯合會會士，國際腐蝕理事會理事，冶金專業類國際頂級期刊Corrosion Science的顧問編委。發表SCI論文690篇，出版專著18部，獲授權發明專利100件，透過合同或專利實施為150多家大型企業提供了直接技術服務。作為第一完成人獲國家科技進步二等獎2項、省部級一等獎5項、行業一等獎7項，獲國際腐蝕工程師協會技術貢獻獎和傑出研究獎。
隨著經濟發展和城市化程序的加快，各種埋地材料的數量和質量已經成為一個國家發達程度的標誌。油氣輸送管道是國民經濟建設中極為重要的基礎設施，有著“地下生命線”的稱謂。我國已建設近二十萬公里的油氣輸送管道，並且仍以每年新增數千公里的速度持續快速發展，加上城市內部的各種地下管網，其數量更加龐大，這些管道在國民經濟建設中發揮著極其重要的作用。
隨著各種埋地管道和地下設施的不斷興建，涉及管線和設施安全的土壤腐蝕問題也日益突出。在埋地管道長期執行過程中，如果防腐層存在破損或者老化變質，管道將直接受到土壤介質的侵蝕作用，從而導致腐蝕減薄、穿孔乃至腐蝕開裂事故的發生。因此，管道沿線土壤腐蝕機理、作用規律、腐蝕壽命預測方法以及土壤腐蝕性評價一直是亟待解決的關鍵科學問題和研究熱點。北京科技大學李曉剛教授團隊依據多年間取得的土壤腐蝕研究成果，推出力作《材料土壤腐蝕》。該書融合了土壤腐蝕基礎理論與最新研究進展，並結合其長期的科學研究實踐，首次將腐蝕大資料技術運用到土壤腐蝕研究中，印證了大資料理論與技術、人工智慧理論與技術等腐蝕研究與評價新技術對解決土壤腐蝕科研與工程難題的推動作用。
《材料土壤腐蝕》主要內容可分為三部分。
第一部分概述了材料腐蝕與防護學科和土壤腐蝕分類學說，這一部分為全書的鋪墊和基礎，闡述了土壤環境的複雜性，以及如何從腐蝕學科的角度去解析和歸類這些土壤環境，為相關腐蝕科學研究和工程設計與應用提供基礎。
圖1 中國土壤型別水平分佈模式規律
第二部分是土壤腐蝕基礎理論及研究進展，這一部分為全書的重點。首先系統介紹了土壤腐蝕電化學原理，這是整個土壤腐蝕理論研究的基礎。然後，依次討論了土壤腐蝕演化的環境影響因素、土壤腐蝕演化的材料組織結構影響因素、土壤縫隙腐蝕及其影響因素、土壤應力腐蝕及其影響因素、土壤雜散電流腐蝕及其影響因素，這些內容是土壤腐蝕理論研究的主體，與工程應用密不可分。
圖2 稀土夾雜物和珠光體同時存在時誘發點蝕的形貌及機理圖
圖3 不同試驗站土壤含水量及腐蝕速率
圖4 管線鋼應力腐蝕特性與土壤介質pH值的關係
第三部分是土壤腐蝕評價方法研究進展。這一部分是土壤腐蝕工程應用的基礎和方法。首先闡述了土壤腐蝕野外試驗與評價、土壤腐蝕室內試驗與評價、土壤腐蝕室內外相關性等研究進展，然後以土壤腐蝕大資料監測技術及其結果為例，敘述了“土壤腐蝕大資料”概念和理論內涵及其在土壤複雜環境下埋地裝備安全診斷評估及其耐蝕材料研發中的應用。這些內容是作者團隊四十年土壤腐蝕研究方向的最新成果，不僅能用於延續對土壤腐蝕的基礎研究，為土壤腐蝕防護工程提供最新的理論基礎。
圖5 環境腐蝕線上監測技術的原理及實物圖
圖6 土壤環境腐蝕性監測地點的地理位置分佈
[ 審圖號：GS（2020）7327 號 ]
圖7 基於大資料方法的四個地點碳鋼的土壤環境腐蝕性變化
該書最大的特色可歸結為兩點：其一是系統總結了土壤複雜體系下的腐蝕機理、行為規律及其測試和評價方法；其二是針對土壤環境腐蝕的複雜性、多樣性和時變性問題，探索了基於腐蝕大資料的解決新思路。腐蝕大資料方法融合了最先進的數學和人工智慧技術，對研究土壤中溫溼度、鹽分的空間分佈、微生物活動、酸鹼性變化和其它性質的變化，可以提供連續、長時和無線大通量資料傳輸和動態挖掘等等，為進一步探討分析材料土壤腐蝕性的基礎問題，提供了新的有力工具。
材料土壤腐蝕
李曉剛，劉智勇，杜翠薇 著
ISBN 978-7-03-068212-3
責任編輯：張淑曉 付林林
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（本期編輯：王芳）
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