腐蚀:来无影 去有踪.doc

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1、腐蚀:来无影 去有踪我们常用钢铁般的意志来形容一个人坚强无畏、无坚不摧。但实际上,钢铁也会受到“威胁”,而这种威胁就是腐蚀。在日常生活中,人们经常可以看到被腐蚀的设施或者工具,比如生锈的管道。然而,鲜为人知的是,在腐蚀之初,却很难被人们察觉。“腐蚀本身从微观而起,如果没有得到及时纠正,就会由微观转向宏观。”中国科学院金属研究所博士谭季波告诉记者。从专业角度讲,腐蚀是材料与周围环境(介质)之间相互作用,而引起的材料的破坏或变质,腐蚀让材料回到热力学稳定的状态,是金属冶炼的逆过程。如果不及时处理,腐蚀所带来的不仅是金属外观的变化,而且会形成隐患,甚至会酿成大祸。腐蚀无处不在时光退回到2018年11

2、月22日凌晨3点,中石化输油储运公司潍坊分公司输油管线由于腐蚀引起破裂泄漏,进而在黄岛区沿海河路和斋堂岛路交汇处发生爆燃,共造成62人死亡、136人受伤,经济损失达7.5亿元。除了油气输送管道面临腐蚀威胁,核电站、高铁、桥梁等设施上也都曾经因为腐蚀出现过事故。位于美国旧金山的SanMateo-Hayward跨海大桥,处于浪溅区的预制横梁因钢筋锈蚀产生破坏,使用不到20年就必须耗巨资进行修补。“我国在役的许多海洋桥梁、码头在建设初期未能进行腐蚀全面控制,投运315年之后,一般都会发生钢筋锈蚀、混凝土沿筋开裂,有的甚至会提前进入劣化期,导致计算简图彻底改变,结构的承载力丧失。”中科院金属研究所副研

3、究员魏英华表示,对于严重腐蚀的结构,目前尚无成熟的修复技术,即使投入大量资金,其结果也只是阻止加速腐蚀进程,但桥梁必须降级使用。如果腐蚀发生在核电站,则更加危险。位于美国俄亥俄州的戴维斯贝斯核电站曾经在2018年因为严重的腐蚀而被迫关闭长达两年之久。除了工程中容易出现腐蚀,日常生活中,腐蚀也无处不在。比如金属物品“聚会”的厨房,厨具一旦发生腐蚀,不仅折损使用寿命,而且腐蚀产生的重金属离子会影响人们的健康。在户外,腐蚀产生的重金属离子污染土壤、植物和水。例如,户外雕塑、铜屋顶等因腐蚀产生铜、铅等离子,都会通过雨雪冲蚀到土壤中。有调查发现,在瑞典的斯德哥尔摩,每年屋顶释放的铜就有1.4g/m2。在

4、美国、德国、日本、印度、中国等国家都有在水中检测出重金属离子的证据。当然,腐蚀并不完全是坏事。2009年,一种可降解的镁合金心血管支架问世,它与普通的金属支架不同,后者一般会长期存留于血管壁内,不利于病变血管的晚期重构,但镁合金心血管支架却可以在体内被腐蚀降解。科学家们还在它的外层,制备了携带药物的可降解聚合物涂层,其在血管病变部位缓慢释放抑制内膜增生的雷帕霉素药物,达到同步治疗作用。偷走GDP的“贼”尽管腐蚀可以利用,但是大部分腐蚀带给人类的都不是利好的消息,甚至当我们振臂高呼GDP连续上升之时,腐蚀已经从中“偷走”了我们的劳动成果。去年6月1日,中国腐蚀状况及控制战略研究重大咨询项目组在北

5、京发布阶段性研究成果:2018年中国腐蚀总成本超过2万亿元,约占当年国内生产总值的3.34%,相当于每个中国人当年承担1555元的腐蚀成本。中科院沈阳分院院长、中科院金属所研究员韩恩厚曾经在一次报告中提到,我国的腐蚀问题,44%集中在高速公路、桥梁、建筑等基础设施领域,石油化工领域则占22%,其他则是交通运输、能源和机械行业。然而,长期以来人们对腐蚀的重视程度不够。“对于腐蚀,我们最好做到事前防控,才能最大限度地减少损失。”谭季波说道。防腐才是重中之重为了让人们重视腐蚀带来的危害,世界腐蚀组织(WCO)于2009年确定每年的4月24日为“世界腐蚀日”。在今年世界腐蚀日,韩恩厚特意强调,腐蚀造成

6、环境污染,直接威胁人们的生活质量;腐蚀导致灾难性事故,直接威胁人们的安全;腐蚀不断损害和威胁着中华民族留下的无数文物瑰宝。他表示,期望通过科普、研究与技术应用,实现降低损失、降低资源消耗、降低污染30%的目标,同时腐蚀也可以有效利用,服务于人类。中科院金属研究所在腐蚀与防护工作上就作出了自己的成绩,针对我国具有自主知识产权的先进百万千瓦级压水堆(PWR)核电技术“华龙一号”“CAP1400”,开展了相应结构材料的高温高压水腐蚀基础数据积累;探索了通过改善核电站一回路水化学条件,控制核电结构材料腐蚀的方法。“现在的核电站关键部件几乎都在使用以镍基合金、不锈钢、低合金钢、锆合金为主要的结构材料。”

7、谭季波介绍说,较之前使用的蒸汽发生器用600合金传热管、目前使用的690合金传热管在高温高压水环境中更能保持稳定状态,具有应用前景的800合金传热管的高温高压水腐蚀性能也正在评价中。一般来说,腐蚀包括均匀腐蚀、点蚀、应力腐蚀、腐蚀疲劳等。均匀腐蚀也叫全面腐蚀,腐蚀分布整个金属材料表面;点蚀则是指在金属表面局部出现纵深发展的腐蚀小坑,其余区域不腐蚀或发生轻微腐蚀。“点蚀坑的形成,会导致材料表面发生应力集中,一般点蚀是应力腐蚀、腐蚀疲劳裂纹的优先萌生位置,可能对核电关键设备造成严重的腐蚀损伤。”谭季波解释道,应力腐蚀是指敏感材料在腐蚀环境中,在恒定应力的作用下发生失效的现象。由于应力腐蚀萌生一直难

8、以预测、应力腐蚀裂纹扩展速率快,可能导致核电关键设备瞬间失效断裂,产生灾难性后果。那么,如何预测材料应力腐蚀裂纹萌生寿命呢?面对这个全世界的难题,谭季波表示,无法预测核电站关键设备、部件何时会出现应力腐蚀开裂,因此无法建议核电站针对此进行保养。“一般来说,核电站会遵循相关规定,定期停堆进行维修、保养;但也可能在正常运行过程中,由于核电结构材料腐蚀开裂而被迫停堆;停堆一天,对核电站造成的经济损失大约为1000万元。”谭季波说。鉴于此,研究人员建议,要做到事前防控,才能最大限度地减少损失。技术人员要诊断出腐蚀发生的“病因”。企业要在生产过程中规范防腐蚀设计、合理选择耐蚀材料和防腐蚀方法,才能最大程度地减少腐蚀带来的损失或腐蚀事故。当然,在日常生活中,如果人们要是具备腐蚀相关知识,就能显著降低腐蚀带来的损失,同时也会明显减少重金属离子的摄入,对健康有利。

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