钢铁生锈,铜器泛绿和银具变黑等,都是材料(通常是指金属)及其结构物/制件与其所处环境介质 之间的化学反应或电化学反应所引起的破坏或变质。这类破坏或变质被称之为材料的腐蚀。腐蚀科学则是一门涉及化学、物理、冶金学、表面科学、力学、机械学和生物学等多学科的应用科学。腐蚀破坏通及国民经济和国防建设的各个部门。随粉工业的发展,广泛地采用在高参数条件下的强化 生产工艺。在这些生产工艺中,普道涉及高沮、高压、强腐蚀性介质、高负荷应力/高热流/高质 流等高参数条件下的强化操作,从而对材料保护提出愈来愈高的要求。如果不能切实可靠地解决腐蚀问题,它往往会引起突发的恶性事故,造成巨大的经济扳失,严重的社会后果和影响战备.1.造成巨大的经济损失.根据美、英等国全面的腐蚀调查报告,腐蚀的直接经挤损失分别占国民总 产值的3.5%和4.2%。美国国家标准局1975年公布奖国当年腐蚀的直接经济报失为700亿美元,按这一结果估计,1989年为2000亿美元。它比火灾、水灾(15年平均值)、风灾和地展(50年平均值)等自然灾害的年报 失的总和(1975年为125.3亿美元)还要大得多。而腐蚀所造成的间接担失将数倍于其直 接损失。据美国及前苏联估计,世界上每年由于腐蚀而报废的金属设备和材料相当于金属年产t的 2。肠~4。%,而10%则因腐蚀散失掉无法回收。我国目前虽然没有全面统计,但是仅就一些 局部的统计数字,就可以想见这也将是一个惊人的数字。例如,我国油田污水回收系统,许多设备 和管线仅使用半年就全部报废,它不仅严重影响水井的增注和油井的增产,而且因腐蚀而报废的管材和设备的经济损失每年超过2亿元.1971年某管线由于腐蚀断裂引起的一次爆炸,直接经济担失达7000万元,由此可见一斑. 2.阻碍开发与正常生产.法国的拉克含硫气田,从发现到生产,其间相隔了15年。仅在研究解决 了严里的腐蚀问题之后,才投入开发,起初,因为盛强权化剂(四载化二氮)高压容器的严重腐蚀 ,致使美国的阿波罗登月计划不得不推迟,仅在采用T合适的耐蚀材料等保护措施后,这一计划才 得以实施.美国里哈顿计划中,利用硫化氢同位素双沮度交换法生产重水的第一个工厂(Dana 工厂),就是因为主要的结构材料(铬钢)严重的腐蚀而不得不在运转了两年后关闭。腐蚀破坏不 仅影响了我国第一个含硫大气田的早期开发,而且由于强腐蚀性的含硫化氢、二氧化碳卤水排水工 艺过程中并下器具的耐蚀性没有解决,致使2/3储t的天然气无法正常采出。又如,仅在解决了 高沮稀硫酸设备的腐蚀问题之后,用乙烯硫酸水解代替粮食发酵生产乙醉的工艺才得以实现.这些都说明,解决腐蚀问题往往是顺剩开发和保证正常生产或建立某些工业的前提条件。3.引起突发的恶性破坏事故,造成严皿的社会后果.例如,在腐蚀性很强的海洋环境条件下,19 8。年北海油田娜成的亚历山大·荃兰德号海洋平白,由于腐蚀疲劳裂纹的扩展而迅速倒场,死亡 123人.1988年北海油田英国帕尔波·阿尔法海洋平台,因管线腐蚀裂开,突然爆炸起火,死亡i“人,并使英国北海原油产虽锐减12另.前苏联的天然气管线事故已超过2000次。我国的天然气管线事故也时有发生。仅1971年人员伤亡24人。某23井由于应力腐 蚀裂开引起的特大爆炸事故,不仅造成了人员伤亡,也使原来可日产百万立方米的高产气井报废. 某热力公司集中供热管网,原设计使用寿命为30年,由于严重的局部腐蚀,在其第五个采暇期中 ,暴发地腐蚀穿孔517个,不仅严重影响民用采暇,而且喷出的热水又腐蚀破坏了一些工厂的进口精密设备,对当年这个区域的生活和生产产生了破坏性的影响。4.影响战备.各军事装备普遍受到程度不同的腐蚀,破坏它们的可靠性,直接影响乃至丧失它籽的 作战能力。例如,1990年美国空军的电子装备因腐蚀而失效者占其失效总数的20%。同年, 全世界用于与腐蚀有关的电子装备的维修费达5。亿美元。这一数字将与日俱增.工作环境条件相 对来说最佳的空军电子装备的腐蚀尚且如此,其他装备腐蚀的严重性就显而易见了.事实上,我国陆海空三军的装备也存在严重程度不同的腐蚀破坏,有的已直接影响到它们的作战性能。5.潜伏着恶性事故的隐息.如技术密集、资金密集的海洋采油平台,即使严格地按照国际规范/标 准设计、预制加工、安装、生产使用,在其关键部位(节点)的焊缝区,在现行保护规范最佳的保 护电位下,仍旧普遍地产生早期腐浊小孔和裂纹,例如北海油田的钢质固定平台下水2年多,这些 部位就产生最大平均深度为10毫米的腐蚀小孔.我国的海洋平台也普遍发现有早期的腐蚀小孔和 裂纹.显然,它们将为腐蚀裂纹萌生和进一步扩展提供最有利的部位,也潜伏石友土恶性事故的隐患.类似的事例在其他工业中也程度不同地存在着.综上所述.腐蚀破坏不仅会使设备早期失效,而且往往会引起突发的恶性事故,造成巨大的经济损失 ,带来严重的社会后果。而腐蚀保护不仅是安全生产的需要,而且往往是建立某些新型工业,采用 新工艺的先决条件.因此,腐蚀科学与保护技术的研究与发展,将直接影响到国民经济与国防建设所有部门的安全保障、经济效益和发展水平.腐蚀科学与环境科学有许多相同之处,前者研究的主要是使用环境对材料和设备的作用,而后者则主 要是生态环境对人类的作用.除保护技术外,这两门学科的研究成果大都不体现为具体产品,但是,对社会发展都有非常重要的意义.腐蚀科学及保护技术这门应用科学的发展有下列几个值得注意的特点: 1.与国民经济和国防建设密切联系的应用科学。国民经济与国防建设的不断发展,不仅推动了腐蚀 科学的形成,而且也为它的不断发展提供了重要条件。同时,腐蚀科学的发展又提高了工业与国防建设的水平,它们之间的密切关系在本文前述的典型事例中可以明显地看出来。2.多门相关学科相互渗透/交叉的边缘科学。它的学科基础不仅涉及化学(电化学)和冶金学的传 统基础,而且由于它研究的是环境介质与材料的表面反应所造成的破坏,因此,需要运用表面物理 /化学、光学和电子光学的基础以及有关的表面技术;在远低于设计应力和许用应力条件下发生低 应力脆性断裂(如应力腐蚀裂开、腐蚀疲劳断裂)时又要涉及到力学研究及其相关技术,在高温氧 化及热腐蚀方面,还与金属物理过程密切相关.细菌腐蚀则与徽生物学紧密相联,在传热/传质表 面或在多相流影响下的腐蚀过程还与化工及摩擦学等密不可分,等等,这充分说明了腐蚀科学是一门多学科背景的边缘科学。3.为高新技术应用提供技术保障.以高新技术开发中恶性腐蚀破坏为主要对象,以为这些工程结构 提供可靠的安全保障和尽可能节省开发投资和生产成本为目标,以研究阐明恶性腐蚀破坏的原因、 规律/主要影响因素,发展并提供高效的综合防护措施(包括腐蚀与防护的在线检测和现场监控技术)等应用技术为主要内容,为高新技术的成功应用,提供技术保障.4.防护工程服务的迅速发展.事实上,许多腐蚀破坏是由于错误的设计(特别是选材)和不良的施 工与过程控制造成的。根据国际上腐蚀调查的结果认为,若能充分运用已有的腐蚀科学知识与防护 技术,可以把现有的损失减少1/3。在腐蚀防护技术的广泛应用与工程服务方面得到了很大的发展.上述情况表明,腐蚀科学是一门有明确应用背景的技术科学,它的广泛的科学技术基础,决定了它是 一门多科性的边缘科学.腐蚀破坏的突发性与严重后果,以及它与国民经济/国防建设的密切关系 ,特别是它与在苛刻的强化操作条件下的高新技术之间的关系,决定了它对社会的发展和高新技术 开发与推广应用所起的重要(有时甚至是关键性的)作用。材料的腐蚀与保护技术@杜元龙$中国科学院金属腐蚀与防护研究所腐蚀科学与防护国家重点实验室!沈阳110015<正> 钢铁生锈,铜器泛绿和银具变黑等,都是材料(通常是指金属)及其结构物/制件与其所处环境介质 之间的化学反应或电化学反应所引起的破坏或变质。这类破坏或变质被称之为材料的腐蚀。腐蚀科 学则是一门涉及化学、物理、冶金学、表面科学、力学、机械学和生物学等多学科的应用科学。璞 傅淖饔?而后者则主要是生态环境对人类的作用.除保护技术外,这两门学科的研究成果大都不体现为具体产品,但是,对社会发展都有非常重要的意义.腐蚀科学及保护技术这门应用科学的发展有下列几个值得注意的特点: 1.与国民经济和国防建设密切联系的应用科学。国民经济与国防建设的不断发展,不仅推动了腐蚀 科学的形成,而且也为它的不断发展提供了重要条件。同时,腐蚀科学的发展又提高了工业与国防建设的水平,它们之间的密切关系在本文前述的典型事例中可以明显地看出来。2.多门相关学科相互渗透/交叉的边缘科学。它的学科基础不仅涉及化学(电化学)和冶金学的传 统基础,而且由于它研究的是环境介质与材料的表面反应所造成的破坏,因此,需要运用表面物理 /化学、光学和电子光学的基础以及有关的表面技术;在远低于设计应力和许用应力条件下发生低 应力脆性断裂(如应力腐蚀裂开、腐蚀疲劳断裂)时又要涉及到力学研究及其相关技术,在高温氧 化及热腐蚀方面,还与金属物理过程密切相关.细菌腐蚀则与徽生物学紧密相联,在传热/传质表 面或在多相流影响下的腐蚀过程还与化工及摩擦学等密不可分,等等,这充分说明了腐蚀科学是一门多学科背景的边缘科学。3.为高新技术应用提供技术保障.以高新技术开发中恶性腐蚀破坏为主要对象,以为这些工程结构 提供可靠的安全保障和尽可能节省开发投资和生产成本为目标,以研究阐明恶性腐蚀破坏的原因、 规律/主要影响因素,发展并提供高效的综合防护措施(包括腐蚀与防护的在线检测和现场监控技术)等应用技术为主要内容,为高新技术的成功应用,提供技术保障.4.防护工程服务的迅速发展.事实上,许多腐蚀破坏是由于错误的设计(特别是选材)和不良的施工与过程控制造成的。根据国际上腐蚀调查的结果认为,若能充分运用已有的腐蚀科学知
More reviews about the 材料的腐蚀与保护技术