排列五走势图带坐标连线图:【行業動態】腐蝕,身邊的破壞者

經濟日報
作者:沈慧

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2018年正式通車運營的港珠澳大橋能夠問鼎多項世界之最,其先進的腐蝕控制技術功不可沒。新華社發

您知道嗎?在我們身邊潛伏著一位破壞者,它無處不在,無時不在。小到銹跡斑斑的螺絲釘,大到坑坑洼洼的橋梁……凡是使用材料的地方,都有它的身影,稍不注意,你的安全可能就會被它“吃掉”——它就是腐蝕。

無處不在的腐蝕

金屬的癌癥、無焰的火災、隱蔽的殺手,腐蝕在學術界可謂“臭名昭著”。如此聲名狼藉主要源自其擁有的巨大破壞力。中國工程院在2003年完成的《中國腐蝕調查報告》指出,我國每年為腐蝕付出的成本約占GDP的5%,其代價已大于當年所有自然災害損失的總和。其他國家同樣飽受腐蝕折磨:美國的腐蝕損失占其GDP比例約為4.2%,歐盟為3.8%,印度為4.2%,阿拉伯國家為5.0%……一言以蔽之,腐蝕是全人類共同面對的問題。

“由腐蝕引發的危害和經濟損失,幾乎遍及所有制造業。同時,它還會造成環境危害、工程壽命縮短、產品質量低劣,甚至釀成重大災難性事故?!鼻笆瀾綹醋櫓饗?、中國科學院沈陽分院院長韓恩厚說。

以環境污染為例,在瑞典斯德哥爾摩,每年屋頂因腐蝕釋放的銅達1.4克/平方米。金屬腐蝕產生的重金屬離子會污染土壤、植物和水,從而進入食物鏈,對人民安全、健康和生活造成重大影響。又比如,汞直接進入肝臟會危害人類神經系統,輕則四肢麻木、運動失調、聽力困難等,重則心力衰竭引發死亡。鎘在人體中積累會引起急、慢性中毒,導致高血壓,引起心腦血管疾病,還有可能破壞骨鈣,引起腎功能失調。

這些僅是問題的冰山一角。韓恩厚說,中華民族創造了輝煌的物質文明和精神文明,留下了無數的文物瑰寶,卻因為腐蝕導致大量珍貴文物受損——我國著名文物滄州鐵獅子,就因獅腿嚴重腐蝕不得不靠鐵架子支撐站立。美國的自由女神像亦未能幸免。在一次偶然檢修中,工作人員發現女神像存在腐蝕穿孔、松動問題,最終耗時兩年、耗資約3億美元才完成修復。法國的埃菲爾鐵塔也遭遇過同樣困境。這座1889年建成的建筑高324米,有250萬個鉚釘。100多年來,它因為腐蝕侵害已經涂漆19次,平均每7年一次,每年的維護費用高達1370萬歐元。

中國科學院金屬研究所工作人員為小學生演示腐蝕實驗

悄無聲息的威脅

提起2013年的石油管道泄漏事故,很多人或許仍記憶猶新:由于腐蝕,中國石化輸油儲運公司濰坊分公司輸油管線破裂泄漏,并在黃島區沿海河路和齋堂島路交會處發生爆燃,直接經濟損失達7.5億元。

2001年,四川宜賓市南門大橋突然兩端斷裂,預計百年壽命而實際僅僅使用了11年——事故原因便是承重鋼纜的應力腐蝕。此外,核電站、飛機等設施也難逃腐蝕“魔掌”……

都是腐蝕惹的禍。根據韓恩厚提供的數據,高速公路、橋梁、建筑等基礎設施領域是腐蝕的重災區,占比44%;其次是石油化工,占比22%;機械行業和交通運輸則各占13%;能源領域占8%。

當然,硬幣都有兩面,腐蝕也不例外。當我們學會正確認識腐蝕的時候,就會發現它其實也可以為我所用、造福人類。比如,日常生活中,電熱水器中的鎂棒是熱水器內膽的一個“擋箭牌”,所有發生的水垢、水堿腐蝕,都可由鎂棒這個“擋箭牌”來完成。在醫用領域,可降解鎂合金可以作為植入人體內的心臟支架和骨固定材料,隨著植入時間的延長,它會發生緩慢的腐蝕而降解,多余的腐蝕產物會通過人體正常新陳代謝排出。在工業領域,利用銅在三氯化鐵溶液中的腐蝕作用,可以得到人們所需的電路板……

君子生非異也,善假于物也?!岸雜詬?,我們要做的就是趨利避害,既要找到合適的方法來抑制有害的腐蝕,又要善加利用腐蝕的有益之處?!焙骱癖硎?。

科學“反腐”是關鍵

面對兇猛來襲的腐蝕,我們該何去何從?韓恩厚說,生活中,至少30%的腐蝕是可以通過科普、科研與技術應用來實現降低損失、降低資源消耗和降低污染的。

其中,耐腐蝕材料的選擇是科學反腐的關鍵。比如,可以通過調整鋼鐵材料中的化學元素成分、微觀結構、腐蝕產物膜的性質,降低電化學反應速度,從而顯著改善鋼鐵的耐腐蝕性?!案此俁熱【鲇誆牧匣肪辰櫓實拇釓渥楹?,因而了解材料與環境的搭配關系,合理選材很重要?!焙骱癖硎?。

除此之外,還可采用化學的、物理的方法改變材料或工件表面的化學成分或組織結構以提高部件的耐腐蝕性。與此同時,在金屬表面涂覆一層耐水、氧、離子滲透的材料,以及注重工程裝備使用過程中的日常維護保養等,也是應對腐蝕的有效方法。

然而有些尷尬的是,我國對腐蝕的重視程度還遠遠不夠。韓恩厚說,國外的工程裝備之所以能延長壽命,與日常注意維護保養有很大關系。主動前瞻性安排維護可以節約大量成本——以美國橋梁的腐蝕為例,早期維護可以降低約三分之一的維護成本。

令人欣慰的是,認識腐蝕、科學“反腐”,如今中國正積極行動。

歷經10余年努力,中國科學院金屬研究所科研人員建立了模擬核電站服役條件與服役過程中可能的材料性能退化行為系列測試評價技術,并在此基礎上,開拓性建立了核電站關鍵部件的服役安全評價技術。該成果已于2016年起在我國核電站啟用,為保障核電站運行安全提供了成套技術。

2018年10月23日,全球最長跨海大橋港珠澳大橋正式開通。其中,先進的腐蝕控制技術成為讓港珠澳大橋長壽的秘訣。支撐港珠澳大橋的基礎鋼管復合樁防腐情況復雜,腐蝕情況包括海泥環境中的微生物腐蝕、海水中泥沙海浪的沖刷腐蝕、浪花飛濺區的腐蝕、水面之上紫外線照射導致涂層老化,以及海洋大氣導致的各種腐蝕等。為此,科學家采用高性能防腐涂層加陰極?;さ牧戲闌し椒ɡ慈繁7劭煽啃?;大橋混凝土也采用新一代高性能環氧涂層鋼筋,為保證大橋達到120年的超長壽命發揮了關鍵作用。

與此同時,我國型號眾多的航天器——神舟、天宮、嫦娥等也都需要解決腐蝕防護問題。以嫦娥四號為例,其腐蝕包括:地面存放時的腐蝕問題,太空中原子氧導致材料氧化失效,強輻射導致的高分子材料老化,等等。為此,嫦娥四號使用了中國自主研發的鎂質航天器部件,表面采用具有防腐、導電、電磁屏蔽的多功能鍍層防護。該鍍層在大的晝夜溫差下仍有很好的結合力,確保了嫦娥四號成功發射。

“路漫漫其修遠兮,吾將上下而求索?!筆鼗と死嗌嫻拿籃眉以?,科學反腐蝕,我們還需再接再厲。

責任編輯:胡嶸 王旭泉


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