2021年4月24日是第13个“世界腐蚀日”,设立世界腐蚀日的宗旨是唤醒政府、工业界以及我们每个人,认识到腐蚀的存在——由于腐蚀引起的经济损失在各国每年的 GDP 中平均超过3%(中国约达5%)。腐蚀不仅仅给国民经济造成巨大损失,还会对人们的安全、健康和生活质量造成重大影响。
▍ 关于世界腐蚀日
“世界腐蚀日”是由世界腐蚀组织(WCO – The World Corrosion Organization)发起设立,世界腐蚀组织是经过联合国认定的非政府组织,其使命是推动和促进腐蚀控制的教育和实践,为取得社会效益与经济效益、节约资源、保护环境做贡献,其任务是提升公众对腐蚀和腐蚀控制的了解、重视以及如何用科学办法解决腐蚀问题,甄别世界范围内的腐蚀管理实践、为政府、工业界和有关团体推荐腐蚀控制的专家、推进腐蚀领域的世界通用标准。
腐蚀是材料受环境的作用而发生的破坏或变质。材料包括各种金属和非金属材料。材料腐蚀问题涉及国民经济的各个领域,腐蚀的危害和造成的经济损失几乎遍及所有行业,包括:能源(石油、天燃气、煤炭、火电、水电、核电、风电等),交通(航空、铁路、公路、船舶、航运等),机械,冶金(火法、湿法、电冶金、化工冶金等),化工(石油化工、煤化工、精细化工、制药工业等),轻工,纺织,城乡建设,农业,食品,电子,信息,海洋开发等,还有尖端科技和国防工业。
凡是使用材料的地方,都存在不同形式和不同程度的腐蚀问题。每年腐蚀所造成的经济损失已超过火灾、水灾、地震和车祸损失的总和。
据2003年出版的《中国腐蚀调查报告》中的统计,我国每年因腐蚀造成的损失(因腐蚀和防腐蚀所付出的代价)高达5000亿元,约占国民生产总值的5%。腐蚀带来灾难性事故,耗竭宝贵的资源和能源,污染环境,危害地球。因此,腐蚀不仅影响国家的可持续发展,同时严重威胁人类家园的幸福生活和安全。
▍ 什么是腐蚀?
腐蚀是材料与周围环境(介质)之间发生作用所引起的破坏或变质,如金属在环境作用下发生锈蚀。金属之所以会发生腐蚀是因为它们在工作环境下化学性质不稳定。
自然界中除了铜和金、银、铂等贵金属在常态下是金属态以外,从矿石中提炼出来的其他所有金属,在自然工作环境下它们都是非稳态的。非金属材料也会发生腐蚀,如涂料、塑料和橡胶的膨胀、变形、开裂、老化等。
▍ 腐蚀,无处不在
汽车腐蚀
码头腐蚀
腐蚀的铁链
▍ 腐蚀,无声无息的威胁
腐蚀造成的损失大于所有自然灾害的损失之和。腐蚀导致工程装备、关键结构以及基础设施损坏,进而引起灾难性事故。
1981年我国台湾民航客机B-737空中失事,其原因是机身下部高强度铝合金结构件多处发生严重的晶间腐蚀和剥蚀,进而形成裂纹;2001年四川宜宾市南门大桥轰然断裂成三截,预计百年寿命实际仅仅使用了11年就发生断裂,事故原因是承重钢缆的应力腐蚀;2013年青岛管道爆炸,造成62人死、136人伤,经济损失达7.5亿,其原因是腐蚀导致泄漏而进一步引起爆炸。
因此,无论是在自然环境(大气、土壤、海水等)中,还是在苛刻工业环境(石油化工、核电、火电等)中,都需要开展系统研究,掌握材料的腐蚀损伤规律,研发各类低成本环保型腐蚀控制技术,实现降低腐蚀损失的目的。
腐蚀不仅造成经济损失,还会影响人类健康。腐蚀产生的重金属离子会污染饮用水、土壤和农作物等,进而通过饮食摄入而影响人类健康。美国、德国、日本、印度、中国等国家都有检测证据。
腐蚀是材料与环境之间发生的化学与电化学反应造成的,材料与环境的组合显得很重要。在何种环境中使用何种材料具有较好的抗腐蚀性和安全寿命,需要进行研究。例如,由于月球环境与火星环境存在明显差异,同样是航天部件对于其耐腐蚀性就有不同的要求。
▍ 对腐蚀的初步认识-经济损失
因腐蚀造成的经济损失约占当年国民经济生产总值的1.5%一4.2%。美国国会1978年发表的数字表明:1975年美国因腐蚀造成的经济损失约700亿美元,为美国当年生产总值的4.2%。据1981年国家科委腐蚀科学学科组对全国10家化工企业的腐蚀损失调查表明,1980年这些企业因腐蚀造成的经济损失约为其当年生产总值的3.9%。
▍ 对腐蚀的初步认识-事故
1967年12月,位于美国西弗吉尼亚州和俄亥俄洲之间的俄亥俄桥突然塌入河中,死亡46人。事后检查,是由于钢梁应力腐蚀破裂和腐蚀疲劳而产生裂缝所致。
同年,英国内普罗石油化工公司,环己烷氧化装置的旁通管发生硝酸盐应力腐蚀破裂,引起环己烷蒸汽管爆炸,死28人,伤105人,损失达1亿美元。
1965年3月4日,美国路易安那州输气管线破裂着火,死17人,事后检查是由于管线产生应力腐蚀破裂。1970年,日本大阪地下铁道的管道因腐蚀破坏而折断,引起瓦斯爆炸,乘客当场死亡75人。
部分桥梁腐蚀事故
2007 年8 月1 日,美国明尼苏达州首府明尼阿波利斯市郊外35号洲际公路的一座大桥坍塌,约50辆汽车坠入密西西比河。据美国官员8月21日确认,断桥事故死亡人数为13人,伤者70 多人。
我国宜宾的南门大桥,在1990
年11 月建成,2001 年11月7日发生吊杆腐蚀,造成桥面坠落事故,事故调查发现缆索已经严重生锈。
我国广州的海印桥,在1988
年年底建成,1995 年5 月25 日发生了9 号索腐蚀断裂事故。为了防止事故的进一步发生,被迫进行全桥换索工程,耗资2000 万元,工期半年。
德国汉堡的Kohlbrand
Estruary 桥,由于斜拉索腐蚀严重,建成的第三年就更换了全部的斜拉索,耗资达6000 万美元,是原来造价的四倍。
部分国家桥梁腐蚀状况
美国:美国是世界上拥有高速公路最长的国家,1993 年美国57.5 万座桥中,受到腐蚀破坏的桥梁超过一半,40%的桥梁己承载不足。
英国:1972 年,英国在一条高速公路上修建了11 座桥梁,然而几年内就出现了严重腐蚀。截至1987 年,15 年来为维修这11座桥梁所花的费用已经相当于建桥资金的1.6倍。
英国现有桥梁中的35%~40% 必须修复;丹麦:在哥本哈根地区调查了102 座桥,其中50%有严重的钢筋腐蚀现象。估计全世界每年因腐蚀报废的钢铁设备约相当于年产量的30%,并且约10%的钢铁因为腐蚀而一去不复返了,回炉再生的钢铁也要消耗大量的能源来重新生产。
美国的阿波罗登月飞船贮存N2O4的高压容器曾经发生应力腐蚀破裂,经分析研究加入0.6%NO之后才得到解决。美国著名的腐蚀学家方坦纳认为如果找不到这个解决办法,登月计划会推迟若干年。(以上文字根据中国科学院金属研究所的文章做了整理)
▍ 世界腐蚀日我国各地区科普宣传活动
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