腐蝕:悄悄的“破壞者”
當(dāng)你手表上的秒針轉(zhuǎn)過(guò)一圈半,世界上就有1噸的鋼鐵被腐蝕成鐵銹。與地震、海嘯等“驚天動(dòng)地”的自然災(zāi)害相比,腐蝕同樣破壞力極強(qiáng),卻因悄然無(wú)息,容易被人忽視。今年6月,“我國(guó)腐蝕狀況及控制戰(zhàn)略研究”重大咨詢項(xiàng)目啟動(dòng),將針對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施、交通運(yùn)輸?shù)?大領(lǐng)域30多個(gè)行業(yè)部門(mén)進(jìn)行腐蝕調(diào)查研究。這個(gè)由中國(guó)工程院、中國(guó)腐蝕與防護(hù)學(xué)會(huì)、中國(guó)工業(yè)防腐蝕技術(shù)協(xié)會(huì)共同開(kāi)展的“重磅”項(xiàng)目意義何在?
腐蝕損失大于各類災(zāi)害總和
中國(guó)工程院主席團(tuán)名譽(yù)主席、中國(guó)工程院原院長(zhǎng)徐匡迪院士介紹說(shuō),根據(jù)世界上宏觀的統(tǒng)計(jì)和調(diào)查,所有材料每年因腐蝕損失約1%的重量,這種損失在熱帶、海洋的環(huán)境中更加嚴(yán)重。從世界上來(lái)看,腐蝕帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失約占國(guó)家經(jīng)濟(jì)總量的3%到4%?!斑@是一個(gè)巨大的問(wèn)題,但長(zhǎng)期以來(lái)沒(méi)有引起我們足夠的重視。”徐匡迪院士說(shuō)。
“腐蝕是金屬和周圍環(huán)境發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)而導(dǎo)致的一種破壞性侵蝕,它是一種悄悄在進(jìn)行的破壞。腐蝕的危害非常巨大,它使珍貴的材料變?yōu)閺U物,如鐵變成鐵銹,它使生產(chǎn)和生活設(shè)施過(guò)早報(bào)廢,并因此引起生產(chǎn)停頓,甚至著火爆炸,誘發(fā)出多種環(huán)境災(zāi)害,危及人類的健康和安全?!薄拔覈?guó)腐蝕狀況及控制戰(zhàn)略研究”重大咨詢項(xiàng)目負(fù)責(zé)人,中國(guó)科學(xué)院海洋研究所研究員侯保榮院士說(shuō),腐蝕具有普遍性、隱蔽性、漸進(jìn)性和突發(fā)性的特點(diǎn),它給人類造成了巨大的損失,不僅消耗資源,污染環(huán)境,而且造成了大量的工業(yè)事故。
侯保榮舉例說(shuō),2013年,山東省青島市發(fā)生的“11·22”中石化東黃輸油管道泄漏爆炸重大事故,直接原因正是輸油管道與排水暗渠交匯處管道腐蝕減薄、管道破裂,引發(fā)爆炸。2014年8月1日臺(tái)灣高雄發(fā)生的燃?xì)獗ㄊ鹿剩蚴枪艿览吓f造成的接縫泄漏,或是雨水造成的管道腐蝕,從而造成燃?xì)獾男孤鸨ā?/span>
侯保榮告訴記者:“這些因腐蝕發(fā)生的慘重事故應(yīng)該引起我們的重視,它可能就潛伏在我們的身邊,一旦發(fā)生,就會(huì)危害我們的生命,給國(guó)家造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。”據(jù)侯保榮課題組統(tǒng)計(jì),2014年全國(guó)自然災(zāi)害經(jīng)濟(jì)損失為3373.8億元,而腐蝕造成的損失,按照占當(dāng)年GDP的3%計(jì)算,年損失約為兩萬(wàn)億人民幣,是各種自然災(zāi)害所造成損失總和的數(shù)倍。腐蝕問(wèn)題已經(jīng)成為影響國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的重要因素之一。
腐蝕也是各國(guó)共同面臨的難題。侯保榮介紹說(shuō),英國(guó)是最早進(jìn)行腐蝕調(diào)查的國(guó)家。1922年,英國(guó)推算1920年鋼鐵銹蝕損失為2900萬(wàn)噸。1969年,劍橋大學(xué)Hoar博士開(kāi)始對(duì)200個(gè)企業(yè)進(jìn)行腐蝕損失調(diào)查,結(jié)果表明,英國(guó)年腐蝕損失為13.65億英鎊,占英國(guó)GNP的3.5%。為此英國(guó)政府加大了腐蝕防控力度,于1972年成立腐蝕防護(hù)中心,次年建立英國(guó)腐蝕科技學(xué)會(huì),在1975年8月成立國(guó)家腐蝕服務(wù)部承擔(dān)全國(guó)腐蝕咨詢。
美國(guó)同樣重視腐蝕控制。1919年,美國(guó)麻省理工學(xué)院Uhlig教授在天然資源保護(hù)會(huì)上提出,美國(guó)每年腐蝕直接損失為55億美元。1975年,美國(guó)推算年腐蝕損失為825億美元。美國(guó)1998年總腐蝕損失為2760億美元,占其GDP的3%以上,相當(dāng)于每年每人約支出1000美元。
科技創(chuàng)新讓防腐有計(jì)可施
面對(duì)悄悄來(lái)襲的腐蝕,不少人會(huì)覺(jué)得無(wú)計(jì)可施。事實(shí)上,科技創(chuàng)新已經(jīng)在多領(lǐng)域的腐蝕防控中立下汗馬功勞,讓人們對(duì)付腐蝕有計(jì)可施。
我國(guó)再制造專家、中國(guó)工程院院士徐濱士介紹說(shuō),再制造技術(shù)可以有效降低由于管道腐蝕泄漏造成的污染事故,并通過(guò)節(jié)能減排降低環(huán)境污染風(fēng)險(xiǎn)。他舉例說(shuō),廢舊油管再制造技術(shù)已經(jīng)廣泛參與到吉林油田、長(zhǎng)慶油田、大慶油田等的廢舊油管再制造項(xiàng)目中,取得了不錯(cuò)的效果。以吉林油田為例,將9505噸廢舊油管再制造成7967噸金屬陶瓷復(fù)合油管,在7個(gè)采油廠300多口油水井中應(yīng)用3年多未發(fā)現(xiàn)腐蝕、磨損、結(jié)垢,使用壽命是新油管的5倍以上。
海洋設(shè)備在海洋環(huán)境中服役一兩年就可能出現(xiàn)腐蝕問(wèn)題。針對(duì)這一問(wèn)題,中科院寧波材料所研制成功高固厚膜有機(jī)涂料。以往防護(hù)涂層一般要達(dá)到500微米以上才可以達(dá)到防腐要求,但固體粉末防腐涂料噴涂施工程序繁瑣,而且在運(yùn)輸和安裝過(guò)程中受到?jīng)_擊很容易脫落。這種新型的高固厚膜有機(jī)涂料,能一次性施工到500微米厚度,防腐壽命提高到20年以上。它還能實(shí)現(xiàn)水下固化,可在海洋鋼結(jié)構(gòu)的修補(bǔ)維護(hù)中發(fā)揮重要作用。
據(jù)統(tǒng)計(jì),我國(guó)每年因鋼鐵腐蝕造成的經(jīng)濟(jì)損失達(dá)上千億元人民幣。以前,我國(guó)在鋼鐵防腐上多采用油漆涂料、熱浸、電鍍等技術(shù),難保障防腐時(shí)間和效果,而且加工過(guò)程會(huì)產(chǎn)生廢氣、廢渣等污染。目前,由我國(guó)企業(yè)和高校合作研發(fā)的微納米粉末復(fù)合滲鋅防腐技術(shù)通過(guò)專家鑒定,有效防腐時(shí)間能達(dá)到50年,在大大提高鋼鐵防腐時(shí)間和效果的同時(shí),沒(méi)有污染排放,真正實(shí)現(xiàn)低碳環(huán)保。
新技術(shù)的產(chǎn)生正是因?yàn)槊闇?zhǔn)了新問(wèn)題,如果能對(duì)我國(guó)目前腐蝕狀態(tài)進(jìn)行全面摸底,了解腐蝕領(lǐng)域出現(xiàn)的新問(wèn)題、新情況,必然能夠催生更多腐蝕防控新技術(shù),服務(wù)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展。相比世界上工業(yè)先進(jìn)國(guó)家對(duì)腐蝕損失與腐蝕控制的系統(tǒng)研究,我國(guó)腐蝕調(diào)查工作起步晚,發(fā)展較慢。
侯保榮說(shuō),近10年來(lái),各個(gè)行業(yè)的腐蝕與防護(hù)狀況與過(guò)去有了明顯不同,迫切需要展開(kāi)全國(guó)層面的腐蝕成本經(jīng)濟(jì)性分析與防腐策略的調(diào)查,全面摸清我國(guó)的腐蝕及控制狀況。正因?yàn)榇?,“我?guó)腐蝕狀況及控制戰(zhàn)略研究”重大咨詢項(xiàng)目應(yīng)運(yùn)而生,將針對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施、交通運(yùn)輸、能源、水環(huán)境、生產(chǎn)制造及公共事業(yè)等五大領(lǐng)域的30多個(gè)行業(yè)部門(mén)進(jìn)行腐蝕成本和防護(hù)策略的調(diào)查研究,總結(jié)先進(jìn)的腐蝕控制技術(shù)及管理經(jīng)驗(yàn),研究我國(guó)腐蝕控制領(lǐng)域存在的問(wèn)題及制約其發(fā)展的主要因素,提出可行的腐蝕控制戰(zhàn)略建議。
維護(hù)資金缺乏是道坎
徐匡迪院士在“我國(guó)腐蝕狀況及控制戰(zhàn)略研究”重大咨詢項(xiàng)目啟動(dòng)會(huì)上與大家分享了一個(gè)小故事——
那年,他在瑞典公司工作時(shí),接到的第一個(gè)任務(wù)就是參與挪威和英國(guó)之間的北海油田輸油管線建設(shè)項(xiàng)目的競(jìng)標(biāo)。當(dāng)時(shí)的“勁敵”有英國(guó)、日本等國(guó)的團(tuán)隊(duì)。徐匡迪院士跟團(tuán)隊(duì)沒(méi)有按照傳統(tǒng)思路將關(guān)注點(diǎn)放在鋼材強(qiáng)度上,而是聚焦在海水、泥沙、石油、天然氣等對(duì)管線的腐蝕問(wèn)題上。因?yàn)樘烊粴庵辛蚧瘹浜扛?,他們就進(jìn)行抗硫化氫腐蝕的實(shí)驗(yàn),最終發(fā)現(xiàn)“硫化氫誘導(dǎo)腐蝕是在鋼的硫的含量里邊”,他們就把主攻方向確定為鋼里邊的硫含量要低于5ppm,通過(guò)技術(shù)攻關(guān)最終實(shí)現(xiàn),繼而中標(biāo)。
徐匡迪想通過(guò)這個(gè)例子說(shuō)明,對(duì)付腐蝕問(wèn)題的策略一是要防止,也就是做表面的防腐;二是要研究腐蝕介質(zhì);三是要弄清材料本身如何應(yīng)對(duì)腐蝕,只有這樣才能在防控腐蝕上目的明確。
我國(guó)的腐蝕情況比較復(fù)雜,涉及青藏高原的高寒地區(qū),內(nèi)蒙古、新疆的風(fēng)沙區(qū)域,以及高濕高溫高鹽的南海等諸多環(huán)境狀態(tài)。“因此,這個(gè)項(xiàng)目非常有意義。也希望我們國(guó)家根據(jù)這個(gè)項(xiàng)目的調(diào)研情況,在防控腐蝕方面有一些立法和規(guī)定,不是說(shuō)僅僅做一個(gè)科研項(xiàng)目,而是要變成可操作性的條例?!毙炜锏险f(shuō)。
“我們到歐洲去看,一百年、二百年的房子都很漂亮,一點(diǎn)都沒(méi)事。而我國(guó)70年代建造的房子現(xiàn)在都得拆掉了重建?!毙炜锏险J(rèn)為,造成這種差異的一個(gè)重要原因就是,現(xiàn)有的法規(guī)及機(jī)制“允許買皮鞋,不允許買皮鞋油”,也就是房子建完以后就沒(méi)有什么維護(hù)費(fèi)用了。在歐洲則是反過(guò)來(lái)的,城市住房如果3年不刷油漆,不防腐蝕,房地產(chǎn)稅就從1.5%增加到3%,而刷漆的話只要0.3%。相關(guān)管理人員會(huì)在規(guī)定期限前提前通知房主,詢問(wèn)是否刷漆。房主可以選擇自己刷,也可以付費(fèi)讓社區(qū)里專門(mén)的工作隊(duì)刷。
對(duì)此,徐匡迪說(shuō):“我們國(guó)家則缺少這樣的機(jī)制,甚至在工業(yè)裝備方面也沒(méi)有這樣的機(jī)制。比如我們購(gòu)買新設(shè)備,技術(shù)改造,可以申請(qǐng)到一些錢,但卻沒(méi)有維護(hù)使用的資金。這跟我們過(guò)去計(jì)劃經(jīng)濟(jì)下的財(cái)政制度有關(guān)。我希望這次戰(zhàn)略咨詢項(xiàng)目的結(jié)果,不僅僅是技術(shù)、工程咨詢,還是政策性的咨詢,希望能讓我國(guó)今后所有的裝備、裝置、建設(shè)項(xiàng)目長(zhǎng)壽化、有效化?!?/span>
據(jù)《經(jīng)濟(jì)日?qǐng)?bào)》記者了解,我國(guó)腐蝕狀況及控制戰(zhàn)略研究重大咨詢項(xiàng)目的調(diào)查結(jié)果將免費(fèi)向社會(huì)公布,腐蝕成本調(diào)查占全部工作的20%,提出防腐蝕方法占全部工作的80%。
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