1 前言

腐蚀是使材料破坏的主要形式之一 ,对国民经济和国防建设中的各个部门造成很大的损失。世界著名的腐蚀科学家 Evans 在简介腐蚀科学发展史时提到 [ 3] :“另一个发展是增加了把腐蚀看成经济问题的兴趣” 。一个国家或企业要发展经济 ,提高企业的经济效益 ,首先应了解自身腐蚀损失的情况 。据一些发达国家的统计， 每年由于材料腐蚀所造成的直接经济损失约占国民经济总产值的 2 —4% 。我国每年因腐蚀造成的损失据粗略估计超过二百亿元。而腐蚀的控制是一项系统工程 ,要实现腐蚀的全面控制 ,必须将腐蚀控制技术与腐蚀控制管理紧密相结合 。对可能出现的腐蚀问题应有预防手段 ,出现腐蚀问题要有应急处理措施 ,事后应有杜绝办法，全过程地对腐蚀进行控制、监测、管理、治理、评估、检验、验收等工作 ,防患于未然 ,将可能发生的腐蚀事故消灭在萌芽之中， 尽可能延长设备的使用寿命，最大限度地减少由于腐蚀造成的损失。从 80 年代前期开始，在国家科委 、国家自然基金委、中国科学院和各有关部门的支持下， 在全国范围内建立了各类腐蚀实验站 ,并且积累了大量的腐蚀数据 ,这些数据在为腐蚀与防护工作者们进行腐蚀基础性研究、工程设计和选材上起到了非常重要的作用 。

21 世纪 ,是以计算机技术为特征的高科技飞速发展的世纪 ,必将对腐蚀与防护的研究产生更深刻的影响。随着计算机和互联网的发展， 给腐蚀数据的积累和传播提供了一个高效、快捷的操作平台 。通过建立腐蚀数据库 ,可以管理以前人工无法管理的大量的腐蚀数据 , 使数据库中的数据更加规范 、合理 。以腐蚀数据库为基础 ,在互联网上建立网上查询系统 ,不但可以大大拓宽腐蚀数据的传播途径 ,更重要的是能为腐蚀与防护工作者们提供一个研究和应用的工具和基本资料中心， 这对于腐蚀与防护学科的发展无疑具有重要的意义 。

2 金属腐蚀数据的积累与腐蚀数据库的发展现状

随着科学技术的迅速发展， 经济的快速增长和社会的不断进步， 材料与制品的腐蚀问题对科技进步 、社会经济发展和人民生命财产安全的重要影响已逐渐为人们所认识 , 并得到科技界和各国政府的普遍关注。主要体现在两个方面 :第一，世界工业发达国家已相继建立了各种防腐蚀立法， 使重大工程设计与建设服从于防腐蚀立法；第二 ,国际上先后出现了材料腐蚀试验研究中心进行长期的材料腐蚀数据积 累、数 据库 及 数据 中心 建 设与 规 律性 研究 [ 9 —11] 。工业发达国家十分重视该领域的基础数据积累工作 ,早在上世纪初 ,美国通过材料在本国自然环境中的长期暴露试验（大气 25—35 年， 海水20—25 年， 土壤 40—45 年）的系统研究， 积累了大量的腐蚀数据， 为工程防腐蚀设计 、发展各种耐蚀材料、延长设备和工程的使用寿命、制定材料防护的规范和标准提供科学依据。美国 AT LAS 公司的两大曝晒场佛罗里达曝晒场和亚利桑那曝晒场分别始建于 1931 年和 1948 年， 日本气候环境试验中心和欧洲以瑞典腐蚀研究所为首的环境腐蚀试验中心也已有 30 多年的历史。这些曝晒场不仅占地面积大， 试验设备齐全，测试技术先进，而且配备有室内模拟各种自然环境 、加速腐蚀试验设备 。这些材料环境腐蚀试验基地的建立 ,都是基于认识到世界各国每年生产有大量工业材料及制品， 在使用环境中受自然和人为因素的影响 , 质量功能降低、使用寿命缩短 、损耗率增加，因此要把握材料及制品的时效变化而带来的耐腐蚀性 ,耐腐蚀试验及数据积累工作显得十分重要且不可缺少 。

我国“材料腐蚀数据积累工作”的特点一是国家统一组织 ,有关部门联合支持 ,试验工作按统一计划进行 ;二是建网历史较长 ,试验范围较广 ,规模较大 ;三是试验与研究结合比较好， 能积累数据，既满足国家建设的需要， 又推动了学科发展 。我国材料自然环境腐蚀试验研究工作开始于 20 世纪 50 年代 , 由国家科委组织、中国科学院及有关工业部门参加， 作为国家第二个五年计划期间的重要科技任务之一列入计划 。1958 年分别建立了全国大气、海水 、土壤腐蚀试验网站， 1959 年组织有关企业提供材料制备试件 、投入试验 。60 年代中期至 70 年代试验中断 。1980 年后全面恢复 。通过“六五”到“九五”的共同努力 ,进行了大量的工作 。“六五”期间投入腐蚀试验六大类（黑色金属、有色金属、混凝土、高分子材料、保护层 、电缆光缆）353种 ,九百多个试件，通过 4个周期的试验， 现已积累材料大气 、海水腐蚀 8—16年数据；中碱性土壤腐蚀 30 —35 年的腐蚀数据和自然环境因素测定数据 40 多万个；建立材料环境腐蚀数据库和子库共 20 个，其中的主体数据库共 9 个 。

金属材料在海水环境中的腐蚀是一个涉及物理、化 学、生物 、气 象等 因 素 的 复杂 电 化 学 过程 [ 12—14] 。生物污损腐蚀包括微生物腐蚀及宏观生物附着引起的腐蚀是近年来腐蚀科学工作者广泛关注的课题[ 15—17],据估计， 生物腐蚀损失占总体腐蚀损失的 20%左右[ 18、19]。我国有关生物腐蚀造成损失没有受到足够重视 ,80 年代以来 ,国家科委和国家自然科学基金委设立“材料海水腐蚀数据积累及其规律研究”项目 ,至今已积累了 71 种材料在典型海域内腐蚀数据四万多个 ,有关人员对这些数据进行了大量分析研究， 微生物腐蚀及污损生物引起局部腐蚀方面也开展了一些工作[ 20—23], 总体来说， 由于海洋生物因素作用复杂， 实验周期长 , 研究难度大 ,基础研究方面相对较少 。近来年 ,开发海洋腐蚀数据库和海洋环境腐蚀的预测咨询系统 , 直至建立完善的专家系统成为热门课题， 海洋生物学家对各海域生物的调查及生态研究为腐蚀工作者研究金属材料生物腐蚀提供了基础知识和丰富信息 。

材料的大气腐蚀所造成的损失占全部腐蚀的一半[ 24、25],因此，开展大气腐蚀与防护对策的研究具有重要意义 。目前通过大气暴露试验法已经建立全国 8 个不同气候环境地区的黑色金属、有色金属和涂镀层 3 大类材料的大气腐蚀数据库 。其中我国最北的环境腐蚀观测研究站海拉尔低温大气站设在中国农业机械科学研究院在内蒙海拉尔的一个试验站内 。该站地处呼伦贝尔大草原上的海拉尔市南， 是我国典型的寒冷气候。站内设有气象观测曝晒试验小区，“九五”期间该站承担了“涂料、橡胶 、工程塑料等高分子材料在不同环境条件下环境适应性数据积累及变化规律研究”、“材料在低温大气环境中腐蚀数据积累及规律性研究” 、“结构钢材料及其大型机械结构件在寒冷低温环境下冷脆性能数据积累及规律性研究”以及新型涂料、工程塑料、橡胶等高分子材料及典型基础结构件在严酷环境的大气暴露试验数据积累及变化规律研究和农用大棚薄膜在典型的湿热、亚湿热 、寒冷条件下性能变化规律及技术要求研究等 。该站挂片 4万余件 ,积累数据 2 万多个 ,填补了我国材料低温大气腐蚀数据研究工作的空白，完成了低温环境腐蚀数据库建库的基础工作。

金属腐蚀数据库中的数据已在国家建设中获得应用 ,获得了显著的社会效益和经济效益 。例如腐蚀数据库为国家重点工程抚顺输送成品油工程的设计提供了土壤腐蚀数据 ,并据此提出管道防腐建议，大大降低了管道防腐投资的费用。60 年代积累的土壤腐蚀数据已在宝钢和三峡建设中起到了重要作用 。又例如辽宁核电工程检索了 5 个站的大气腐蚀数据，避免了核电工程可能会因设计中腐蚀考虑过重而增加造价，或者对腐蚀考虑过轻而导致工程中的一些设备过早失效。

3 金属腐蚀数据库设计思想与功能

3.1 腐蚀数据库的设计思想

3.1.1 库容量要大， 数据要齐全 、准确

数据覆盖面要广 ,包括材料基本数据、机械性能数据 、腐蚀数据 、环境腐蚀介质数据和文献资料数据等。入库数据必须来源清楚， 做到提供数据者自审 ,再经各网站技术组专家评审、讨论鉴定方可入库， 保证数据的真实 、可靠 、准确。库内只存一次数据， 通过“数据处理软件”自动转换成二次数据， 同时求得标准误差 。根据用户的不同要求 ,可得到数据文字信息、图形等不同的表示结果 。此外库内还将存储试验方法 、检测标准 、腐蚀文摘以及与腐蚀有关的信息和资料 。

3.1.2 数据要标准化 、统一化

数据库的数据结构、名词术语、材料和介质名称、计量单位实行标准化（如果没有国际标准、国家标准或部标，则按网站内部技术标准）、统一化 ,这既有利于计算机识别和统一处理 , 又便于国内外广泛交流 。

3.1.3 库结构设计要合理 、完整

最好采用面向对象 、关系型动态数据库 。按数据类型，科学、合理地设置各种类型的字段， 便于分类存放。库管理系统采用模块结构 ,各模块相对独立，便于修改和加入新的应用模块 。

3.2　 腐蚀数据库的功能设计

一个数据库的应用价值取决于它的功能 。为了更好地服务于用户 ,腐蚀数据库除了具有一般数据库都有的数据查询、检索 、数据的增删、修改、输出等功能外，还应有数据处理 、数据比较和数据检测等功能。

3.2.1　 数据的查询与检索功能

从用户需要出发 ,提供多层次 、多角度的查询与检索方法， 不仅可以单项查询也可以组合查询 。除了数据查询以外 ,在资料查询中可以查找到有关相应腐蚀的文献资料 ;标准库中可以找到与材料相应腐蚀有关的标准 ;在文件库中还可以查找到数据库文件， 命令文件的功能等。查询与检索结果既可以全屏幕显示，也可以按用户要求打印输出，在显示过程中 ,还具有前翻页 、后翻页、退出操作的功能 ,便于用户查询 。

3.2.2　 数据的增删与处理功能

要为用户提供一个方便 、直观、格式清晰的数据输入 ,所有提示均为汉字显示。用户也可利用软盘拷贝的方法输入数据 ;对于发现有错误的数据可以进行修改；对一些重复或无用的数据可将其删除。在添加数据的过程中， 软件还应具有转向、删除、插入 、退出的功能，它们分别完成记录的转移 、删除 、插入一个或一批记录 ,退出输入程序回到主控模块 。

录入库中的数据一般是一次数据， 而用户查询时所需要的二次数据 , 则可通过数据处理软件将一次数据自动转换成二次数据 。

3.2.3　 数据输出功能

为用户提供两种输出方式：一种是全部查询结果的输出；另一种是部分查询结果的输出 ,即在全部输出的基础上，如对其中某种材料的数据更为感兴趣 ,就可再输入其检索编号 ,系统将反馈有关的更详细的信息。用户查询 、检索的结果可以用数字或文字的形式在屏幕上清晰而准确地显示出来 ,需要时还可以用直方图等进行数据比较 。为了便于数据信息交换或留作技术存档 , 亦可将硬盘里的文件有选择地拷贝到软磁盘 ,也可打印输出。

3.2.4　 数据测试功能

为了保证数据的可靠性和安全性， 通过数据库定义，建立数据测试功能， 在数据入库时 , 系统自动进行检测，合格者才能入库 。

3.2.4.1　 有效性测试

数据库系统一是面向普通用户的文件操作 ,即在数据库上的操作均为只读操作， 一旦用户向数据库进行写操作时， 数据库系统就能根据身份验证 ,确定该操作为无效操作， 而拒绝执行，这样就杜绝了由于用户误操作而破坏数据的完整性和真实性。对于系统管理用户，则可以通过菜单选择自由地进行数据的输入、修改、删除、统计 、查询等操作。

3.2.4.2　 存在测试

数据库允许空值存在 ,但对于材料的某些数据是不允许存在空白的。存在测试就是检查这些数据字段，以确定它们应含的数据。例如 ,材料腐蚀数据中若试样原始表面积或者是腐蚀前后重量为空白数据（无数据），则该记录无意义。因此 ,数据在进入数据库时系统将进行存在测试 ,如果不存在 ,则视为该记录无效而拒绝入库 , 从而保证了入库数据的正确性和一致性 。

4 金属腐蚀数据库的发展方向

数据库技术在腐蚀科学中的广泛应用， 极大地促进了材料腐蚀科学的建设和发展 ,腐蚀数据库发展的具体目标为 :

4.1　 扩大数据资源

腐蚀数据库， 根据科学意义和实用价值相结合的原则 ,以用户需求为依据进行发展。腐蚀数据库量的增长 ,采取自我采集 、加工 、合作交换、互利联网和慎重购置等多种途径增长的方式 ,形成一批可用 、有效 、具有较高应用面和较广覆盖面的信息资源， 建成综合性的多学科腐蚀数据库群体 。在已经支持的现有专业库的基础上 ,采用择优、重点、滚动支持的原则 ,建设好现有的专业数据库。

4.2 软 、硬件平台建设

在腐蚀数据库已有的软、硬件平台和开发环境的基础上进一步配套和完善，形成以网络为基本环境，以分布处理为运行方式，以多媒体和全文检索为关键技术，采用先进的计算机设备和高效的信息服务系统。

4.3　 关键技术研究和应用软件开发

数据库首先要研究解决数据库的移植、互联、互检问题，建成分布式的腐蚀数据库的资源网络系统 ,进行腐蚀数据库信息经济学方面和定价策略方面的研究 ,为腐蚀数据库走向市场作好各方面的准备， 进行腐蚀数据库的安全保密、质量控制有关方面的理论、方式、方法的研究， 提高腐蚀数据库的服务质量和服务水平。其次 ,腐蚀数据库要采用计算机各种软、硬件的成熟技术和先进技术，开发出各类应用软件和友好用户接口。

4.4　 搞好应用服务

搞好腐蚀数据库信息的管理、应用和服务 ,逐步实现并完成建库 、联库、管库和用库的任务。建成一批高质量 、综合性的腐蚀数据库群体，组成一支精干的建库和信息服务队伍， 形成一批从腐蚀信息服务中得到较大收益的用户， 为我国信息产业和经济建设作出应有的贡献。