让世界不再因腐蚀而浪费资源！

4月24日 世界腐蚀日，你必须知道的腐蚀基本知识

2016-04-24 

    2016年4月24日是第六个“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。我们要重视腐蚀问题，用科学的武器应对腐蚀。

    腐蚀是什么？

    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。

    金属腐蚀相关知识：

    腐蚀是一种悄悄进行的破坏，却常常造成令人措手不及的恶性事故。

       一、金属腐蚀的危害      

       重大的经济损失（停产损失、产品损失、效率损失 、产品污染 、过度设计 ）     

       灾难性重大事故（有毒物质的泄漏，造成环境污染，危及人民健康）

       资源与能源的巨大浪费

       阻碍科技进步，延缓生产发展

       二、金属腐蚀的定义及分类

       金属材料由于受到介质的作用而发生状态的变化，转变成新相，从而遭受破坏的现象，成为金属腐蚀。

       腐蚀的分类

       1、按腐蚀的环境分

       干腐蚀、湿腐蚀、无水有机液体和气体中的腐蚀、熔盐和熔渣中的腐蚀、熔融金属中的腐蚀。

       2、按腐蚀机理分

       化学腐蚀、电化学腐蚀

       3、按腐蚀形态分

       全面腐蚀（均匀腐蚀）、局部腐蚀、应力作用下的腐蚀。

       三、金属腐蚀学的研究内容

       研究并确定金属材料和环境介质发生的物理化学反应和普遍规律；

       研究在各种条件下防止或控制金属腐蚀的方法与措施；

       研究金属腐蚀速率的检测技术和方法。

       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，为美国当年生产总估的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。

       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。

       化学腐蚀：

       指金属表面与非电解质直接发生纯化学作用而引起的破坏。其反应历程的特点是，金属表面的原子与非电解质中的氧化剂直接发生氧化还原反应，形成腐蚀产物。腐蚀过程中电子的传递在金属和氧化剂直接进行的，因而没有电流产生。

       电化学腐蚀：

       是金属在电解介质中，发生电化学反应而引起的破坏。任何电化学腐蚀反映至少包含一个阳极反应和一个阴极反应，并以流过金属内部的电子流和介质中的离子流形成回路。其特点是，腐蚀过程可分为两个独立并可同时进行的过程。由于在腐蚀的金属表面上存在着在空间上分开的阳极区和阴极区，腐蚀反应过程中电子的传递可通过金属从阳极区流向阴极区，其结果必有电流产生。 

    来源：中国科学院金属研究所等网站，由启瑁编辑整理

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