腐蚀，身边的破坏者
腐蚀，身边的破坏者
您有所不知，在我们周围，潜藏着一个无处不在的破坏者，它时刻存在。从微小的生锈螺丝到巨大的凹凸不平桥梁，凡是有材料使用之处，都能见到它的踪迹。若稍有不慎，您的安全或许就会遭受其侵害——它便是腐蚀。
在我们的日常生活中，腐蚀现象无处不在。它虽是默默无闻的破坏者，却往往让人防不胜防——每当日历上的秒针转动一周，就有1吨钢铁变成了锈迹斑斑的铁块；在美国，每年大约有三分之一的化学装置因局部腐蚀而被迫停工；在我国，每年大约有30%的钢铁因腐蚀而报废；全球范围内，每年因钢铁腐蚀带来的经济损失高达1万亿美元，而且这个数字还在逐年攀升。
为了唤起大众对腐蚀现象及其严重危害的认识生活中腐蚀与防护论文，4月24日被正式设立为“世界腐蚀日”。在这一天，让我们共同跟随前世界腐蚀组织主席、中国科学院沈阳分院院长韩恩厚，深入探索腐蚀的奥秘，全面了解腐蚀。
无处不在的腐蚀
金属之癌、无焰之火、潜藏之敌，在学术界享有“恶名”。这种恶名主要源于其强大的破坏力。据中国工程院于2003年发布的《中国腐蚀调查报告》显示，我国每年因腐蚀所耗费的成本高达GDP的5%，这一损失已超过当年所有自然灾害的总损失。其他国家和地区也深受腐蚀之苦：例如，美国的腐蚀损失大约占其国内生产总值的4.2%，欧盟的这一比例是3.8%，印度同样为4.2%，而阿拉伯国家的比例则高达5.0%……总而言之，腐蚀问题已成为全人类共同面临的挑战。
腐蚀带来的损害及经济损失广泛存在于各行各业腐蚀，身边的破坏者，同时，它亦能引发环境问题、缩短工程使用寿命、降低产品质量，甚至可能导致严重的灾难性事故。韩恩厚如是说。
以环境污染为参照腐蚀，身边的破坏者，在瑞典的斯德哥尔摩，每年都有屋顶因腐蚀作用导致铜的释放量高达每平方米1.4克。这种金属腐蚀所释放的重金属离子，会污染土壤、植物以及水源，进而融入食物链中，对民众的安全、健康以及日常生活产生严重影响。再以汞为例，它一旦直接侵入人体肝脏，便会对人类的神经系统造成危害，轻微症状包括四肢麻木、运动不协调、听力受损等，严重时甚至可能引发心力衰竭，导致死亡。镉在人体内累积可能导致急性或慢性中毒，进而引发高血压，增加心脑血管疾病的风险，甚至可能损害骨骼中的钙质，扰乱肾脏功能。
这些只是问题显露的一小部分。韩恩厚指出，中华民族构筑了灿烂的物质与精神文明，遗存了众多珍贵的文化遗产，然而，众多瑰宝却因腐蚀而遭受严重损害——我国知名的沧州铁狮子，由于狮腿严重腐蚀，不得不借助铁架支撑以保持直立姿态。即便是美国的自由女神像，也未能逃脱这一命运。检修过程中，工作人员意外发现女神像出现了腐蚀和松动的情况，修复工程历时两年，投入资金约达3亿美元。同样的问题也曾困扰着法国的埃菲尔铁塔。这座于1889年落成的地标性建筑高达324米，由250万个铆钉构成。自建成以来，它因腐蚀问题已进行了19次涂漆，平均每7年一次，每年的维护成本更是高达1370万欧元。
悄无声息的威胁
提及2013年的石油管道泄露事件，许多人可能依然记忆深刻：那起事故源于管道的腐蚀，导致中国石化输油储运公司潍坊分公司的输油管道破裂并发生泄漏，泄漏点位于黄岛区沿海河路与斋堂岛路的交汇处，进而引发了爆炸燃烧，造成的直接经济损失高达7.5亿元人民币。
2001年，四川宜宾市的南门大桥在短短11年后便突然发生两端断裂，本应享有百年寿命的桥梁却意外地在使用仅11年后便遭遇了这样的悲剧——究其原因，正是由于承重钢缆的应力腐蚀问题。不仅如此，核电站、飞机等关键设施同样未能幸免于腐蚀的侵害……
腐蚀之害不容忽视。韩恩厚提供的数据显示，高速公路、桥梁、建筑等基础设施领域深受腐蚀之害，其占比高达44%；紧随其后的是石油化工行业，占比约为22%；机械制造和交通运输领域各占13%；而能源行业腐蚀问题占比为8%。
自然，任何事物都有其两面性，腐蚀现象亦然。一旦我们深入理解腐蚀的本质，便会发现它同样能够为人类带来益处。以日常生活中的电热水器为例，其中的镁棒充当了内胆的“保护盾”，所有产生的水垢和水碱腐蚀问题，都由这根镁棒来承担。在医疗行业中，可降解镁合金被广泛应用于人体内的心脏支架及骨骼固定装置。这种材料在植入体内后，会随着时间推移逐渐发生缓慢的腐蚀并分解，其多余的腐蚀产物能够通过人体的正常新陈代谢过程被排出体外。而在工业生产中，通过铜在氯化铁溶液中的腐蚀反应，可以制得所需的电路板材料……
君子之才非出类拔萃，乃在于善于借鉴万物。“面对腐蚀现象，我们的策略应是扬长避短，既要探寻有效的手段以遏制腐蚀的负面影响，亦需巧妙地发挥腐蚀的正面作用。”韩恩厚如是说。
科学“反腐”是关键
面对猛烈的侵蚀，我们究竟该如何应对？韩恩厚指出，在日常生活中，至少有30%的腐蚀问题可以通过科普教育、科学研究以及技术应用来有效减少损失、降低资源使用量和减少环境污染。
在科学反腐的过程中，耐腐蚀材料的选择扮演着至关重要的角色。举例来说，我们可以通过改变钢铁材料的化学成分、微观构造以及腐蚀产物膜的特性，来减缓电化学反应的速率生活中腐蚀与防护论文，进而大幅度提升钢铁的耐腐蚀能力。“腐蚀的速率受到材料与环境介质搭配的影响，因此，深入理解材料与环境的适配关系，并作出合理的选材决策，显得尤为关键。”韩恩厚如是说。
除此之外，我们可以通过化学或物理手段对材料或工件表面进行改性，以此来提升其抗腐蚀性能。同时，在金属表面施加一层能够抵御水、氧气和离子渗透的防护层生活中腐蚀与防护论文，以及加强工程装备在使用过程中的日常维护和保养，这些同样都是有效对抗腐蚀的策略。
遗憾的是，我国对腐蚀问题的关注程度尚显不足。韩恩厚指出，国外工程设备之所以能够延长使用寿命，很大程度上得益于日常的维护保养工作。通过主动进行前瞻性的维护安排，能够显著节省成本——以美国的桥梁腐蚀问题为例，早期的维护措施能够减少大约三分之一的维护费用。
令人欣慰的是，认识腐蚀、科学“反腐”，如今中国正积极行动。
经过十多年的不懈奋斗，中国科学院金属研究所的研究团队成功研发了一套针对核电站运行条件和材料性能可能退化的测试评估技术，进而创新性地构建了核电站关键部件的安全评估方法。自2016年起，这一成果已被我国核电站采纳应用，为核电站的安全运行提供了全面的技术支持。
2018年10月23日，港珠澳大桥这一全球最长的跨海大桥宣告启用。在这座大桥的建设中，一项先进的腐蚀控制技术发挥了关键作用，确保了其能够长久使用。港珠澳大桥的基础部分采用了钢管复合桩，其防腐处理面临诸多挑战，包括海泥环境中的微生物侵蚀、海水中的泥沙和海浪冲刷、浪花飞溅区域的腐蚀、紫外线照射导致涂层老化，以及海洋大气带来的各种腐蚀现象。为此，研究人员采纳了高性能的防腐涂层与阴极保护相结合的防护策略，以此保障结构的长期使用稳定性；同时，大桥的混凝土结构中使用了新一代的高性能环氧涂层钢筋，这一举措对于确保大桥能够拥有120年以上的超长使用寿命起到了至关重要的作用。
我国拥有众多型号的航天器，如神舟、天宫、嫦娥等，它们在运行过程中同样面临着腐蚀防护的挑战。以嫦娥四号为例，其腐蚀问题涉及多个方面：首先是地面存放期间的腐蚀，其次是太空中原子氧引起的材料氧化失效，还有强辐射导致的聚合物材料老化等问题。针对这些问题，嫦娥四号采用了我国自主研发的镁质航天器部件，并在其表面涂覆了具备防腐、导电以及电磁屏蔽功能的多层镀层，以增强其防护性能。该涂层即便在显著的日夜温差条件下，依然保持着优异的附着力，这一特性为嫦娥四号的成功发射提供了有力保障。
征程漫漫，任重道远，我立志不懈探索。为了守护我们赖以生存的美丽家园，我们需继续在科学抗腐蚀的道路上奋勇前行。（经济日报·中国经济网记者 沈 慧）
