第一部分 前 言
人类的文明进步都是与应用和发展与日新月异的材料分不开的 。 历史学家甚至用材料的名称标记不同的时代,如石器时代,青铜器时代,
铁器时代等,当今世界,哪一项技术发展不是以材料发展作为前提和保证呢?
但材料有一大公敌 —— 腐蚀 !
腐蚀在我们身边每时每刻悄悄地发生着,它吞噬着人们的劳动成果,改变了历史的原貌 。
定义:
腐蚀有多种定义,但总的来说,就是 指物体在环境作用下,引起的破坏和变质 。
比如:铁生 锈,不锈钢穿孔、橡胶老化、
铜生铜 绿,石头风化等都属于腐蚀。对人们影响比较广的是金属的腐蚀。
金属腐蚀的危害非常大,它不仅仅对金属材料本身受到破坏,更重要的是使制品的等级下降,精度,灵敏度等受损,影响其使用价值甚至报废 。 一般来说,金属制品的制造加工的成本远比金属材料本身的成本大得多,例如飞机,舰船,锅炉等等,
造价比材料高很多 。
1,金属腐蚀的危害,
( 1) 巨大的经济损失发达国家每隔一段时间都进行一次有关金属腐蚀方面的调查 。
1965年美国进行了第一次关于腐蚀方面的调查报告,这就是著名的贺尔报告 。
工业发达国家每年由于金属腐蚀而引起的直接经济损失约占全年国民经济总产值的 2~4%,1995年美国的最新统计数字为全年腐蚀损失 3000亿 美元,美国全国腐蚀工程师协会 ( NACE) 主席 Holtsbaum称人均损失 1100美元;
我国 1988年腐蚀直接损失约为 300~600亿元,1995年的腐蚀损失为 1500亿元,每天 4亿元,人均约 120元 。 这是由于工业发展,造成环境污染,大气中酸性氧化物的含量增多,时常出现酸雨,对金属的破坏性更强 。 据国外统计,金属腐蚀的年损失远远超过水灾,火灾,风灾和地震 ( 平均值 ) 损失的总和,约为 6倍 。 这其中还不包括由于停工停产,火灾,爆炸等造成的间接损失 。
美国腐蚀学家尤力格第一个将腐蚀损失分为直接损失和间接损失 ( 可预测 ) 。 直接损失是指采用各种防腐蚀材料和技术的费用,而间接损失值因停工减产,产品降级,
效率降低等造成的经济损失 。 ( 不可预测 )
( 2) 安全,环境的危害
一些局部腐蚀,如孔蚀、应力腐蚀、破裂等,常常是突发性的,
可能引起事故,造成意外的危险。
腐蚀还对环境产生很大的影响:设备和管道因腐蚀而泄漏,是有毒有害物料进入大气,土壤和水源,既污染了环境又使生产原料的浪费 。 为了减轻腐蚀,保护设备,
使用某些涂料和缓蚀剂 ( 如水处理中的铬酸盐,聚磷酸盐 ) 对环境都有害 。 当腐蚀导致失火,爆炸,桥梁坍塌,
飞机坠毁,核反应堆泄漏等重大事故,其后果更是灾难性的 。
1967年 12月,位于美国西佛吉尼亚州和俄亥俄州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因为应力腐蚀破裂和腐蚀疲劳而产生的裂缝所致 。
华北油田岔北联合站,从 1995年开始,站内埋地伴热管线出现大范围腐蚀穿孔,有两处原油输油管线腐蚀穿孔,原油泄漏,造成附近土壤污染,经济损失达数十万元 。
1985年 8月 12日,日本一架波音 747客机由于发生应力腐蚀破裂而坠毁,一次死亡 500多人 。
1979年,我国某市液化石油气罐爆炸起火,死伤几十人 。
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,损失达 1亿美元 。
(3)阻碍新技术的发展
一项新技术,新产品的产生过程,往往会遇到需要克服的腐蚀问题,只有解决了这些问题,新技术,新产品,新工业才得以发展 。
如不锈钢的发明和应用大大促进了硝酸和合成氨工业的发展 。
美国的的阿波罗空间计划中,氧化剂 N2O4的储罐使用高强度钛合金制造的,这是通过应力腐蚀试验选出的 。 但在运行前的模拟试压 ( 压力为规定值的 1.5倍 ) 中很快发生破裂,原因是试验中使用的 N2O4是不纯的,含有 NO,
而模拟实际使用的 N2O4纯度高,不含 NO。 经分析研究加入 0.6%NO之后才得以解决 。 美国著名的腐蚀学专家方坦纳认为,如果找不到这个解决办法,登月计划会推迟若干年 。
这说明试验介质和实际工作介质不同必然造成材料腐蚀行为的不同 。
( 4) 促进自然资源的消耗
地球上只有一层薄薄的外壳储藏着可用的矿藏,
金属矿的贮量是有限的,腐蚀使金属变成了无用的,无法回收的散碎的氧化物等 。 例如 每年花费大量资源和能源生产的钢铁,有 40%左右被腐蚀,而腐蚀后完全变成铁锈不能再利用的约为 10%。 按次计算,我国每年腐蚀掉的不能回收利用的钢铁达 1000多万吨,大致相当于宝山钢铁厂一年的产量 。 因而会加速自然资源的损耗,
这是不可逆转的 。
由此可见,金属腐蚀带来的损失多么巨大! 正因为如此,防腐工作日益受到重视,世界各国都有专门机构对它进行研究。
英国政府采取了一系列措施 —— 1972年 4月在曼彻斯特理工学院成立了腐蚀于防护中心,
1973年建立了英国腐蚀科学与技术学会,
1995年又成立了国家腐蚀服务部。
我国腐蚀于防护技术水平与世界先进水平相比尚有一定的差距,但也日益受到重视。有中科院“金属腐蚀于防护研究所”,其中“金属腐蚀于防护国家重点实验室(沈阳)”,
中国石油天然气集团公司石油管材研究所
(西安)的“腐蚀实验室”,各石油设计院都有从事腐蚀与防护方面的研究。