2021年4月24日是第13個(gè)“世界腐蝕日”,設(shè)立世界腐蝕日的宗旨是喚醒政府、工業(yè)界以及我們每個(gè)人,認(rèn)識(shí)到腐蝕的存在——由于腐蝕引起的經(jīng)濟(jì)損失在各國(guó)每年的 GDP 中平均超過3%(中國(guó)約達(dá)5%)。腐蝕不僅僅給國(guó)民經(jīng)濟(jì)造成巨大損失,還會(huì)對(duì)人們的安全、健康和生活質(zhì)量造成重大影響。
▍ 關(guān)于世界腐蝕日
“世界腐蝕日”是由世界腐蝕組織(WCO – The World Corrosion Organization)發(fā)起設(shè)立,世界腐蝕組織是經(jīng)過聯(lián)合國(guó)認(rèn)定的非政府組織,其使命是推動(dòng)和促進(jìn)腐蝕控制的教育和實(shí)踐,為取得社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益、節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境做貢獻(xiàn),其任務(wù)是提升公眾對(duì)腐蝕和腐蝕控制的了解、重視以及如何用科學(xué)辦法解決腐蝕問題,甄別世界范圍內(nèi)的腐蝕管理實(shí)踐、為政府、工業(yè)界和有關(guān)團(tuán)體推薦腐蝕控制的專家、推進(jìn)腐蝕領(lǐng)域的世界通用標(biāo)準(zhǔn)。
腐蝕是材料受環(huán)境的作用而發(fā)生的破壞或變質(zhì)。材料包括各種金屬和非金屬材料。材料腐蝕問題涉及國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域,腐蝕的危害和造成的經(jīng)濟(jì)損失幾乎遍及所有行業(yè),包括:能源(石油、天燃?xì)?、煤炭、火電、水電、核電、風(fēng)電等),交通(航空、鐵路、公路、船舶、航運(yùn)等),機(jī)械,冶金(火法、濕法、電冶金、化工冶金等),化工(石油化工、煤化工、精細(xì)化工、制藥工業(yè)等),輕工,紡織,城鄉(xiāng)建設(shè),農(nóng)業(yè),食品,電子,信息,海洋開發(fā)等,還有尖端科技和國(guó)防工業(yè)。
凡是使用材料的地方,都存在不同形式和不同程度的腐蝕問題。每年腐蝕所造成的經(jīng)濟(jì)損失已超過火災(zāi)、水災(zāi)、地震和車禍損失的總和。
據(jù)2003年出版的《中國(guó)腐蝕調(diào)查報(bào)告》中的統(tǒng)計(jì),我國(guó)每年因腐蝕造成的損失(因腐蝕和防腐蝕所付出的代價(jià))高達(dá)5000億元,約占國(guó)民生產(chǎn)總值的5%。腐蝕帶來災(zāi)難性事故,耗竭寶貴的資源和能源,污染環(huán)境,危害地球。因此,腐蝕不僅影響國(guó)家的可持續(xù)發(fā)展,同時(shí)嚴(yán)重威脅人類家園的幸福生活和安全。
▍ 什么是腐蝕?
腐蝕是材料與周圍環(huán)境(介質(zhì))之間發(fā)生作用所引起的破壞或變質(zhì),如金屬在環(huán)境作用下發(fā)生銹蝕。金屬之所以會(huì)發(fā)生腐蝕是因?yàn)樗鼈冊(cè)诠ぷ鳝h(huán)境下化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定。
自然界中除了銅和金、銀、鉑等貴金屬在常態(tài)下是金屬態(tài)以外,從礦石中提煉出來的其他所有金屬,在自然工作環(huán)境下它們都是非穩(wěn)態(tài)的。非金屬材料也會(huì)發(fā)生腐蝕,如涂料、塑料和橡膠的膨脹、變形、開裂、老化等。
▍ 腐蝕,無處不在
汽車腐蝕
碼頭腐蝕
腐蝕的鐵鏈
▍ 腐蝕,無聲無息的威脅
腐蝕造成的損失大于所有自然災(zāi)害的損失之和。腐蝕導(dǎo)致工程裝備、關(guān)鍵結(jié)構(gòu)以及基礎(chǔ)設(shè)施損壞,進(jìn)而引起災(zāi)難性事故。
1981年我國(guó)臺(tái)灣民航客機(jī)B-737空中失事,其原因是機(jī)身下部高強(qiáng)度鋁合金結(jié)構(gòu)件多處發(fā)生嚴(yán)重的晶間腐蝕和剝蝕,進(jìn)而形成裂紋;2001年四川宜賓市南門大橋轟然斷裂成三截,預(yù)計(jì)百年壽命實(shí)際僅僅使用了11年就發(fā)生斷裂,事故原因是承重鋼纜的應(yīng)力腐蝕;2013年青島管道爆炸,造成62人死、136人傷,經(jīng)濟(jì)損失達(dá)7.5億,其原因是腐蝕導(dǎo)致泄漏而進(jìn)一步引起爆炸。
因此,無論是在自然環(huán)境(大氣、土壤、海水等)中,還是在苛刻工業(yè)環(huán)境(石油化工、核電、火電等)中,都需要開展系統(tǒng)研究,掌握材料的腐蝕損傷規(guī)律,研發(fā)各類低成本環(huán)保型腐蝕控制技術(shù),實(shí)現(xiàn)降低腐蝕損失的目的。
腐蝕不僅造成經(jīng)濟(jì)損失,還會(huì)影響人類健康。腐蝕產(chǎn)生的重金屬離子會(huì)污染飲用水、土壤和農(nóng)作物等,進(jìn)而通過飲食攝入而影響人類健康。美國(guó)、德國(guó)、日本、印度、中國(guó)等國(guó)家都有檢測(cè)證據(jù)。
腐蝕是材料與環(huán)境之間發(fā)生的化學(xué)與電化學(xué)反應(yīng)造成的,材料與環(huán)境的組合顯得很重要。在何種環(huán)境中使用何種材料具有較好的抗腐蝕性和安全壽命,需要進(jìn)行研究。例如,由于月球環(huán)境與火星環(huán)境存在明顯差異,同樣是航天部件對(duì)于其耐腐蝕性就有不同的要求。
▍ 對(duì)腐蝕的初步認(rèn)識(shí)-經(jīng)濟(jì)損失
因腐蝕造成的經(jīng)濟(jì)損失約占當(dāng)年國(guó)民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)總值的1.5%一4.2%。美國(guó)國(guó)會(huì)1978年發(fā)表的數(shù)字表明:1975年美國(guó)因腐蝕造成的經(jīng)濟(jì)損失約700億美元,為美國(guó)當(dāng)年生產(chǎn)總值的4.2%。據(jù)1981年國(guó)家科委腐蝕科學(xué)學(xué)科組對(duì)全國(guó)10家化工企業(yè)的腐蝕損失調(diào)查表明,1980年這些企業(yè)因腐蝕造成的經(jīng)濟(jì)損失約為其當(dāng)年生產(chǎn)總值的3.9%。
▍ 對(duì)腐蝕的初步認(rèn)識(shí)-事故
1967年12月,位于美國(guó)西弗吉尼亞州和俄亥俄洲之間的俄亥俄橋突然塌入河中,死亡46人。事后檢查,是由于鋼梁應(yīng)力腐蝕破裂和腐蝕疲勞而產(chǎn)生裂縫所致。
同年,英國(guó)內(nèi)普羅石油化工公司,環(huán)己烷氧化裝置的旁通管發(fā)生硝酸鹽應(yīng)力腐蝕破裂,引起環(huán)己烷蒸汽管爆炸,死28人,傷105人,損失達(dá)1億美元。
1965年3月4日,美國(guó)路易安那州輸氣管線破裂著火,死17人,事后檢查是由于管線產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕破裂。1970年,日本大阪地下鐵道的管道因腐蝕破壞而折斷,引起瓦斯爆炸,乘客當(dāng)場(chǎng)死亡75人。
部分橋梁腐蝕事故
2007 年8 月1 日,美國(guó)明尼蘇達(dá)州首府明尼阿波利斯市郊外35號(hào)洲際公路的一座大橋坍塌,約50輛汽車墜入密西西比河。據(jù)美國(guó)官員8月21日確認(rèn),斷橋事故死亡人數(shù)為13人,傷者70 多人。
我國(guó)宜賓的南門大橋,在1990
年11 月建成,2001 年11月7日發(fā)生吊桿腐蝕,造成橋面墜落事故,事故調(diào)查發(fā)現(xiàn)纜索已經(jīng)嚴(yán)重生銹。
我國(guó)廣州的海印橋,在1988
年年底建成,1995 年5 月25 日發(fā)生了9 號(hào)索腐蝕斷裂事故。為了防止事故的進(jìn)一步發(fā)生,被迫進(jìn)行全橋換索工程,耗資2000 萬元,工期半年。
德國(guó)漢堡的Kohlbrand
Estruary 橋,由于斜拉索腐蝕嚴(yán)重,建成的第三年就更換了全部的斜拉索,耗資達(dá)6000 萬美元,是原來造價(jià)的四倍。
部分國(guó)家橋梁腐蝕狀況
美國(guó):美國(guó)是世界上擁有高速公路最長(zhǎng)的國(guó)家,1993 年美國(guó)57.5 萬座橋中,受到腐蝕破壞的橋梁超過一半,40%的橋梁己承載不足。
英國(guó):1972 年,英國(guó)在一條高速公路上修建了11 座橋梁,然而幾年內(nèi)就出現(xiàn)了嚴(yán)重腐蝕。截至1987 年,15 年來為維修這11座橋梁所花的費(fèi)用已經(jīng)相當(dāng)于建橋資金的1.6倍。
英國(guó)現(xiàn)有橋梁中的35%~40% 必須修復(fù);丹麥:在哥本哈根地區(qū)調(diào)查了102 座橋,其中50%有嚴(yán)重的鋼筋腐蝕現(xiàn)象。估計(jì)全世界每年因腐蝕報(bào)廢的鋼鐵設(shè)備約相當(dāng)于年產(chǎn)量的30%,并且約10%的鋼鐵因?yàn)楦g而一去不復(fù)返了,回爐再生的鋼鐵也要消耗大量的能源來重新生產(chǎn)。
美國(guó)的阿波羅登月飛船貯存N2O4的高壓容器曾經(jīng)發(fā)生應(yīng)力腐蝕破裂,經(jīng)分析研究加入0.6%NO之后才得到解決。美國(guó)著名的腐蝕學(xué)家方坦納認(rèn)為如果找不到這個(gè)解決辦法,登月計(jì)劃會(huì)推遲若干年。(以上文字根據(jù)中國(guó)科學(xué)院金屬研究所的文章做了整理)
▍ 世界腐蝕日我國(guó)各地區(qū)科普宣傳活動(dòng)
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