儲運防腐技術(shù)課程建設(shè)探討

孫媛，董亮，周昊，周詩崠

（常州大學(xué) 石油與天然氣工程學(xué)院，江蘇常州 213164）

1 儲運防腐技術(shù)課程開設(shè)情況

油氣儲運防腐技術(shù)是油氣儲運工程專業(yè)的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課，課程從腐蝕原理、腐蝕形態(tài)、典型環(huán)境下的金屬腐蝕、腐蝕控制等多個方面入手，研究油氣儲運設(shè)施的腐蝕現(xiàn)象及影響因素，涵蓋了化學(xué)、材料學(xué)、工程學(xué)的相關(guān)知識，是典型的多學(xué)科交叉融合課程[1]。表1匯總了國內(nèi)主要石油類院校油氣儲運工程專業(yè)本科生儲運防腐技術(shù)相關(guān)課程開設(shè)情況。由表1 可知，目前開設(shè)儲運防腐技術(shù)相關(guān)課程的院校已有11 所，課程總學(xué)時多數(shù)為32 學(xué)時，開設(shè)時間集中在本科第四至第六學(xué)期，課程定位均為專業(yè)選修課。課程選用教材以《油氣管道腐蝕與防護(hù)》《油氣儲運設(shè)施防腐技術(shù)》為主。

表1 石油類院校儲運防腐技術(shù)課程開設(shè)情況

2 儲運防腐技術(shù)課程開設(shè)必要性

對于油氣儲運工業(yè)來說，常見的設(shè)備、設(shè)施如金屬儲罐、管道、平臺支架、管路連接裝置等，均會因腐蝕而失效。以海底管線為例，英國PARLOC2001 數(shù)據(jù)庫對369 起海底管道泄漏事故進(jìn)行了統(tǒng)計分析[1]，結(jié)果表明：由腐蝕造成的海底管道泄漏占事故總量的25%（見圖1）。

圖1 海底鋼質(zhì)管道失效因素統(tǒng)計

工業(yè)發(fā)達(dá)國家每年由于金屬腐蝕引起的直接經(jīng)濟(jì)損失約占年國民生產(chǎn)總值的2%～3%[2]，年損失約為水災(zāi)、火災(zāi)、地震損失總和的6 倍，而我國每年由于金屬腐蝕而造成的直接經(jīng)濟(jì)損失和間接損失約為年國民生產(chǎn)總值的5%，遠(yuǎn)超發(fā)達(dá)國家[2]。

從我國國情出發(fā)，《中長期油氣管網(wǎng)規(guī)劃》[3]指出：到2025 年，全國油氣管道規(guī)模將達(dá)到24 萬km。隨著油氣管道服役時間的增加，油氣管道面臨新舊管道交替、老齡管道數(shù)量逐漸增加等問題，管道腐蝕問題日益突出，對腐蝕理論和防腐技術(shù)的深入研究與應(yīng)用已刻不容緩。儲運防腐技術(shù)課程作為油氣儲運工程專業(yè)唯一以儲運設(shè)施腐蝕為研究對象的課程，主要介紹儲運設(shè)施腐蝕基礎(chǔ)理論及油氣儲運工程防腐技術(shù)的新進(jìn)展，培養(yǎng)學(xué)生將儲運設(shè)施腐蝕基礎(chǔ)理論知識和油氣儲運工程防腐技術(shù)運用于解決實際工程問題的能力。

從課程應(yīng)用層面來看，近年來，隨著我國深海油氣資源勘探開發(fā)能力的提升，深水氣田開發(fā)數(shù)量和油氣產(chǎn)量快速增長[4-5]，海洋環(huán)境的特殊性對海底管線及海洋油氣開采平臺設(shè)備設(shè)施的防腐性能提出了更高的要求。此外，2022 年3 月，國家發(fā)展改革委、國家能源局聯(lián)合印發(fā)《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃（2021—2035年）》，提出要統(tǒng)籌建設(shè)氫能基礎(chǔ)設(shè)施，因地制宜布局制氫設(shè)施、構(gòu)建儲運體系。目前，關(guān)于氫與管道材料性能、內(nèi)部結(jié)構(gòu)等機制的研究較為匱乏，輸氫管道的防腐成為關(guān)鍵技術(shù)之一。以上關(guān)于儲運工程實際防腐問題的深入研究，不僅需要研究人員熟悉工程背景，也對研究人員腐蝕與防腐理論認(rèn)識和方案設(shè)計能力提出了更高要求[6]，因此，該課程的開設(shè)具有重要的學(xué)術(shù)和工程應(yīng)用價值。

3 儲運防腐技術(shù)課程教學(xué)現(xiàn)狀及挑戰(zhàn)

3.1 部分高校對儲運防腐技術(shù)課程重視不足，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高

除少數(shù)石油類院校將儲運防腐技術(shù)課程定位為必修課以外，其他石油類院校將其定位為選修課，學(xué)生對選修課重視不足，導(dǎo)致學(xué)習(xí)興趣不高、課堂參與度低等情況。而且，課程設(shè)置時間越靠后，選課人數(shù)越少，學(xué)生參與度越低。儲運防腐技術(shù)課程涵蓋了化學(xué)、材料學(xué)、工程學(xué)多學(xué)科的內(nèi)容[7]，而儲運專業(yè)學(xué)生往往缺乏化學(xué)、材料學(xué)的基礎(chǔ)知識，在學(xué)習(xí)過程中難以將其融會貫通。目前，隨著腐蝕科學(xué)與化學(xué)、材料學(xué)等多學(xué)科的交叉融合，課程教學(xué)信息量不斷增加，呈現(xiàn)出概念多、公式多、專業(yè)術(shù)語多的特點，學(xué)生理解、掌握課程內(nèi)容均有難度，隨著時間的增加，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不斷下降。

3.2 傳統(tǒng)教學(xué)、考核方式效果有限

傳統(tǒng)的儲運防腐技術(shù)課程教學(xué)往往以教師單向知識傳輸為主，強調(diào)的是學(xué)生“學(xué)會”，學(xué)生實踐機會較少，缺乏直觀感受，課堂參與度低，未充分發(fā)揮主觀能動性。此外，課程的考核多采用考試的形式，注重考查教材知識，側(cè)重學(xué)生對概念、原理、公式等的掌握，具有很大的局限性。學(xué)生學(xué)習(xí)和研究腐蝕原理、理論，最終是為工程防腐服務(wù)，考核的側(cè)重點應(yīng)為學(xué)生解決實際問題的能力。

3.3 教學(xué)內(nèi)容滯后于行業(yè)發(fā)展實際

目前，儲運防腐技術(shù)課程選用教材以《油氣管道腐蝕與防護(hù)》《油氣儲運設(shè)施防腐技術(shù)》為主，課程教學(xué)側(cè)重傳統(tǒng)陸上油氣管道、設(shè)施的腐蝕原理及防腐技術(shù)的介紹。我國海洋油氣資源豐富，堅持海陸并進(jìn)是實現(xiàn)我國油氣資源增儲上產(chǎn)的重要保障，教材對海洋特殊腐蝕環(huán)境下的油氣管道防腐策略及方案設(shè)計方面內(nèi)容設(shè)置不足；同時，在“碳達(dá)峰、碳中和”的背景下，在減排目標(biāo)的驅(qū)動下，氫能儲運及發(fā)展持續(xù)加速，而目前的課程教學(xué)關(guān)于管道輸氫過程中出現(xiàn)的“氫脆”這一典型的局部腐蝕問題講授較少，缺乏對學(xué)科前沿進(jìn)展的關(guān)注。教學(xué)內(nèi)容先進(jìn)性不足，是目前儲運防腐技術(shù)課程建設(shè)的短板之一。

4 儲運防腐技術(shù)課程建設(shè)策略

4.1 課程教授注重能力培養(yǎng)，教學(xué)形式多樣化

德洛爾報告提出：教育的責(zé)任是“既應(yīng)提供一個復(fù)雜的、不斷變動的世界的地圖，又應(yīng)提供一個有助于在這個世界上航行的指南針”。教育者應(yīng)激發(fā)學(xué)生的能動性，培養(yǎng)學(xué)生主動學(xué)習(xí)、拓展應(yīng)用的素養(yǎng)。課程教學(xué)需貫徹“以學(xué)生為中心”的教育理念，教師結(jié)合授課內(nèi)容提出問題，引導(dǎo)學(xué)生積極思考、主動參與課堂活動[8-10]。例如，講解腐蝕現(xiàn)象，教師可讓學(xué)生提前搜集相關(guān)的腐蝕案例，對腐蝕的成因、危害、主要影響因素進(jìn)行分析，并將腐蝕實物帶入課堂，幫助學(xué)生定性認(rèn)識腐蝕產(chǎn)物，形成牢固的形象記憶。再例如，講解金屬鈍化時，可引入實例，通過開展金屬在不同硝酸濃度的酸溶液中的化學(xué)反應(yīng)實驗，讓學(xué)生直觀感受金屬鈍化，增強學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，夯實基礎(chǔ)知識。

儲運防腐技術(shù)是典型的交叉應(yīng)用學(xué)科，學(xué)生在學(xué)習(xí)化學(xué)、材料學(xué)、腐蝕科學(xué)等基礎(chǔ)理論后，已初步具備了分析腐蝕特征、提出防腐方案的能力，故教師講授課程后半部分腐蝕防護(hù)章節(jié)時，需結(jié)合課程內(nèi)容適時提出問題，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)以致用、舉一反三，可依托“石油工程設(shè)計大賽”“油氣儲運設(shè)計大賽”等專業(yè)比賽，根據(jù)賽題中涉及的腐蝕問題，引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合所學(xué)知識、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、文獻(xiàn)調(diào)研來分析防腐方法，提出防腐方案，一方面實現(xiàn)課程理論學(xué)習(xí)與油氣儲運專業(yè)實際應(yīng)用的有機結(jié)合，另一方面培養(yǎng)學(xué)生主動思考的意識，提高學(xué)生解決實際問題的能力[11]。

課程教學(xué)還可以采用翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)形式，例如，教師指定主題，組織學(xué)生自由分組，分別對“金屬儲罐的腐蝕與防護(hù)”“陸上油氣管道的腐蝕與防護(hù)”“油氣集輸系統(tǒng)的腐蝕與防護(hù)”主題展開專題調(diào)研與討論，幫助學(xué)生逐步實現(xiàn)從知識到能力的轉(zhuǎn)化。

4.2 教學(xué)內(nèi)容具有先進(jìn)性

新課程理念下的教學(xué)內(nèi)容需要具有科學(xué)性、先進(jìn)性和前沿性，選用先進(jìn)的基礎(chǔ)教材是首要工作，但教學(xué)不能單純地依照教材內(nèi)容，對于教師來說，可采用教材教學(xué)與前沿講座相結(jié)合的方式，對于教材中缺少最新的腐蝕與防腐知識的問題，可采用線上觀看本領(lǐng)域?qū)＜业膮R報演講、線下舉辦前沿知識調(diào)研講座的方式，保持教學(xué)內(nèi)容的先進(jìn)性。此外，教師需加強學(xué)習(xí)，認(rèn)真研究國內(nèi)外名校、名師的成功教學(xué)經(jīng)驗，通過觀看名師公開課、精品課視頻，不斷更新教學(xué)內(nèi)容。

教學(xué)內(nèi)容建設(shè)還要與科研結(jié)合，教學(xué)內(nèi)容的先進(jìn)性一定程度上建立在科學(xué)研究的基礎(chǔ)上，將先進(jìn)研究成果及時補充進(jìn)課程內(nèi)容，一方面能夠?qū)崿F(xiàn)課程內(nèi)容的與時俱進(jìn)，另一方面可以以此為例，讓學(xué)生在課堂教學(xué)中充分感受嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目蒲芯瘢囵B(yǎng)學(xué)生的科研思維。在腐蝕與防腐領(lǐng)域，國內(nèi)外科研工作者在Corrosion、MaterialPerformance、CorrosionScience、《表面技術(shù)》等英文和中文期刊上發(fā)表了大量與儲運腐蝕相關(guān)的基礎(chǔ)研究文獻(xiàn)，不僅完善了腐蝕基礎(chǔ)理論，總結(jié)了腐蝕和防腐領(lǐng)域的新進(jìn)展，也為如何應(yīng)對儲運防腐領(lǐng)域的新問題、新挑戰(zhàn)提供了思路。教師可選取有代表性的研究文獻(xiàn)，開展小型學(xué)術(shù)討論會，引導(dǎo)學(xué)生掌握前沿儲運防腐理論，完善課程體系。

4.3 考核評價方式多元化

評價多元化是指評價主體的多元化，打破單一的由教師評價學(xué)生的方式，構(gòu)建教師評價、學(xué)生互評、學(xué)生自評三位一體的評價模式。教師從教學(xué)的角度，對學(xué)生的學(xué)習(xí)效果進(jìn)行評價，促進(jìn)學(xué)生充分認(rèn)識自己的優(yōu)勢和不足；同一小組內(nèi)部學(xué)生之間進(jìn)行互評，激勵學(xué)生之間相互學(xué)習(xí)，提高學(xué)習(xí)效率；學(xué)生依據(jù)學(xué)習(xí)成果進(jìn)行自我評價，針對性加強課程薄弱環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí)。三位一體的評價模式能進(jìn)一步加強教與學(xué)的融合，提升評價體系的科學(xué)性、可靠性[12-13]。

課程的考核應(yīng)改變以往僅關(guān)注結(jié)果而忽略學(xué)生學(xué)習(xí)過程的考核模式，增加過程性考核比重，例如對學(xué)生的文獻(xiàn)調(diào)研、團(tuán)隊分工、設(shè)計方案、項目答辯環(huán)節(jié)進(jìn)行考核，突出課程對學(xué)生實踐能力的培養(yǎng)[14]。課程的終結(jié)性考核（考試）環(huán)節(jié)應(yīng)提高主觀題目占比，側(cè)重考核學(xué)生綜合應(yīng)用課程專業(yè)知識解決實際腐蝕問題的能力，進(jìn)一步貼合本課程在科研和應(yīng)用中的需求。

課程學(xué)習(xí)結(jié)束后，增加過程性考核和終結(jié)性考核的問卷調(diào)查環(huán)節(jié)，以匿名問卷的形式，收集學(xué)生對教學(xué)過程的意見及建議，評價教學(xué)效果，針對學(xué)生普遍反映的問題及時匯總和反思，對課程教學(xué)做出改進(jìn)，以期不斷提升教學(xué)質(zhì)量。

5 結(jié)語

從我國國情和課程應(yīng)用來看，儲運防腐技術(shù)在油氣儲運工程專業(yè)領(lǐng)域有著不可替代的重要作用，但在“雙碳”驅(qū)動和我國大力發(fā)展清潔能源的背景下，傳統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式已無法滿足行業(yè)發(fā)展對人才的需求，因此，課程的教學(xué)形式、教學(xué)內(nèi)容及考核評價方式需持續(xù)改進(jìn)，做到與時俱進(jìn)。教師通過完善教學(xué)、考核體系，培養(yǎng)學(xué)生解決實際儲運設(shè)施復(fù)雜腐蝕問題的實踐能力，使學(xué)生具備將理論知識轉(zhuǎn)化為行業(yè)所需的綜合能力，有效提高教學(xué)質(zhì)量，符合新時代高等教育的要求。