什么是腐蝕,它的危害有哪些?
腐蝕是材料在環(huán)境的作用下引起的破壞或變質(zhì)。金屬和合金的腐蝕主要是由于化學(xué)或電化學(xué)作用引起的破壞,有時還同時伴有機械、物理或生物作用。例如應(yīng)力腐蝕破裂就是應(yīng)力和化學(xué)物質(zhì)共同作用的結(jié)果。單純物理作用的破壞,如合金在液態(tài)金屬中的物理溶解,也屬于腐蝕范疇,但這類破壞實例不多。單純的機械破壞,如金屬被切削、研磨,不屬于腐蝕范疇。非金屬的破壞一般是由于化學(xué)或物理作用引起,如氧化、溶解、溶脹等。
一、腐蝕的危害
1. 經(jīng)濟(jì)損失
腐蝕的危害非常巨大,它使珍貴的材料變成廢物,如鐵變成鐵銹(氧化鐵),使生產(chǎn)和生活設(shè)施過早的報廢,并因此引起生產(chǎn)停頓,產(chǎn)品或生產(chǎn)流體的流失,環(huán)境污染,甚至著火爆炸。據(jù)統(tǒng)計,工業(yè)發(fā)達(dá)國家每年由于金屬腐蝕的直接經(jīng)濟(jì)損失約占國民生產(chǎn)總值的2~4%。中國在1988年的國民生產(chǎn)總值約為1萬4千億元,由于金屬腐蝕造成的直接損失約為300~600億元。矩國外統(tǒng)計,金屬腐蝕的年損失遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過水災(zāi)、火災(zāi)、風(fēng)災(zāi)和地震平均值損失的總和。這還不包括由于停工減產(chǎn)、火災(zāi)爆炸等造成的間接損失。例如,發(fā)電廠一臺鍋爐管子腐蝕損壞,其價值不大,氮引起一大片工廠停工,則損失要大得多。另外,非金屬腐蝕損失還沒有詳細(xì)調(diào)查。由于混凝土、木材、塑料等用量龐大,腐蝕損失也是驚人的。材料腐蝕及所有的經(jīng)濟(jì)和生活領(lǐng)域,由于腐蝕主要是材料與化學(xué)介質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)所引起的,所有,對于大量使用和生產(chǎn)強腐蝕性化學(xué)產(chǎn)品的化學(xué)工業(yè)等,其危害就更大??朔g危害也是廣大科技工作者的迫切任務(wù)。
2.對安全和環(huán)境的危害
腐蝕不僅造成經(jīng)濟(jì)上的損失;也經(jīng)常構(gòu)成對安全的威脅。均勻腐蝕,如鐵生銹,一般進(jìn)展緩慢,危險性不大,但一些局部腐蝕如孔蝕(穿孔)和應(yīng)力腐蝕破裂,常常是突然發(fā)生的,可能引起事故,造成意外危險。過去國內(nèi)外都曾發(fā)生過許多災(zāi)難性腐蝕事故,如飛機因某一零部件破裂而墜毀,橋梁因鋼梁產(chǎn)生裂縫而塌陷,油管因穿孔或裂縫而漏油,引起著火爆炸等?;S的腐蝕事故更多,如貯酸槽穿孔泄漏,造成重大環(huán)境污染,液氨貯罐爆炸,造成人員傷亡,管道和設(shè)備跑、冒、滴、漏,破壞生產(chǎn)環(huán)境,有毒氣體如氯、硫化氫、氰化氫等的泄漏,則更危及工作人員和附近居民的生命安全。據(jù)一些化工廠的統(tǒng)計,化工設(shè)備的破壞約有60%是由于腐蝕引起的,而腐蝕破壞中約30%是均勻腐蝕,70%則屬于危險的局部腐蝕,其中以應(yīng)力腐蝕破裂為最多??梢?,除了經(jīng)濟(jì)損失以外,腐蝕對安全和環(huán)境的威脅決不容忽視。
3.阻礙新技術(shù)的發(fā)展
一項新技術(shù)、新產(chǎn)品、和新工業(yè)的產(chǎn)生過程中,往往會遇到需要克服的腐蝕問題,只有解決了這些困難的腐蝕問題,新技術(shù)、新產(chǎn)品、新工業(yè)才得以發(fā)展。工業(yè)史上有許多例子,如鉛室法硫酸工業(yè)是在找到了耐稀硫酸的鉛材才得以發(fā)展起來的;?發(fā)明了不銹鋼以后,生產(chǎn)硝酸和應(yīng)用硝酸的工業(yè)才蓬勃興起。近代還有一個有趣的例子,美國人在實施登月計劃的過程中,遇到一個嚴(yán)重的腐蝕問題:盛四氧化二氮(氧化劑)的容器是用鈦合金(6%鋁,4%釩)制成的,試驗中幾小時內(nèi)就破裂,經(jīng)查是應(yīng)力腐蝕所致。后來科學(xué)家找到了防止破裂的方法:在氧化劑中加入少量水(>1.5%)或加0.6%锘,作為緩蝕劑,控制了應(yīng)力腐蝕,克服了這道障礙,人類終于登上了月球。現(xiàn)在和未來在發(fā)展新技術(shù)、新產(chǎn)品的過程中,還會不斷遇到各種新的腐蝕問題,而且是越來越困難的問題,例如化學(xué)、能源(包括核能)、航天工業(yè)等都有向高溫、高壓方向發(fā)展的趨勢,這樣可獲得更高的生產(chǎn)率,更快的速度和更低的生產(chǎn)成本。但高溫高壓會造成更加苛刻的腐蝕環(huán)境。早期的噴氣機油泵溫度約為790℃,現(xiàn)在已達(dá)到約1100℃,這就需要適應(yīng)高溫、高速的新材料。由于石油和天然氣的短缺,特別是我國,利用蘊藏量巨大的煤轉(zhuǎn)化為氣或液體燃料,是有重大意義的,但這就會遇到一連串的腐蝕問題:高溫(超過1650℃)、高壓、龐大的容器、粉塵的磨損腐蝕,硫化氫以及加氫引起的氫腐蝕,適應(yīng)高溫、高速、高磨蝕的泵和閥等。解決了這一系列問題,將可能獲得廉價的煤的液化、氣化燃料,將使我國以至世界的經(jīng)濟(jì)面貌大為改觀。
4. 促進(jìn)自然資源的耗損
地球只有薄薄一層外殼貯藏著可用的礦產(chǎn),而金屬礦的貯量是有限的,現(xiàn)在已越來越少。人類從礦石中提煉出金屬,腐蝕又使金屬變?yōu)闊o用的、不能回收的散碎的氧化物等,因而加速了自然資源的耗損。從延緩自然資源耗竭的觀點看,防止腐蝕的工作也是十分重要的。
二、腐蝕的分類
根據(jù)腐蝕形態(tài),可分為均勻(全面)腐蝕和局部腐蝕兩類,局部腐蝕還可分為若干小類。
根據(jù)腐蝕的作用原理,可分為化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕。兩者的區(qū)別是當(dāng)電化學(xué)腐蝕發(fā)生時,金屬表面存在隔離的陰極和陽極,有微小的電流存在于兩極之間,單純的化學(xué)腐蝕則不形成微電池。過去認(rèn)為,高溫氣體腐蝕(如高溫氧化)屬于化學(xué)腐蝕,但近代概念指出在高溫腐蝕中也存在隔離的陽極和陰極區(qū),也有電子和離子的流動.據(jù)此,出現(xiàn)了另一種分類:干腐蝕和濕腐蝕.濕腐蝕是指金屬在水溶液中的腐蝕,是典型的電化學(xué)腐蝕,干腐蝕則是指在干氣體(通常是在高溫)或非水溶液中的腐蝕.單純的物理腐蝕,對于金屬很少見,對于非金屬,則多半產(chǎn)生單純的化學(xué)或物理腐蝕,有時兩種作用同時發(fā)生。
本文標(biāo)簽:腐蝕
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