王洪奎

(天津自行车三厂，天津 300163)

引 言

在我国国家标准GB10123-88金属腐蚀及防护术语中，关于腐蚀的定义是“金属与环境间的物理-化学作用，其结果是使金属的性能发生变化，并常导致环境或由他们作为共同组成部分的技术体系功能受到损伤”。在世界经济高速发展的今天，腐蚀造成的材料损耗、资源耗竭、水土环境污染及对人类的健康威胁日益严重。本文拟对世界腐蚀日及现代腐蚀防控技术作以简单介绍和讨论。

1 世界腐蚀日的确立

世界腐蚀日是由世界腐蚀组织确定的［1］。世界腐蚀组织是于2006年在纽约注册成立的非营利学术组织，由美国腐蚀工程师国际学会、中国腐蚀与防护学会、欧洲腐蚀联盟和澳大利亚腐蚀协会4个组织联合发起，是一个代表地方及其国家的科学家、工程师和其他团体的世界性组织。在腐蚀和防护的研究中，世界腐蚀组织致力于知识的发展和传播。2009年经过世界腐蚀组织各成员的讨论，一致通过了在世界范围内确立每年的4月24日作为世界腐蚀日，其宗旨是唤起各国政府、工业界及地球上每个人认识到腐蚀的存在，同时指出控制和减缓腐蚀的方法。

2 腐蚀的危害

在地球上，腐蚀时刻都在发生。凡是使用材料的地方都存在着不同程度和不同形式的腐蚀，腐蚀带来的破坏和经济损失十分惊人。据统计，全世界钢产量的十分之一由于腐蚀而损耗掉。2003年，《中国腐蚀调查报告》显示，我国每年腐蚀造成的经济损失高达5000亿元人民币，约占国民经济总产值的5%［2］。有人把腐蚀比喻为金属的癌症、无焰的火灾、隐蔽的杀手。由腐蚀引发的危害和经济损失几乎遍及所有的制造业。腐蚀不仅造成材料的损耗，还会造成环境危害，工程寿命缩短，产品质量低劣，甚至酿成重大的灾难性事故。

1986年1月28日，美国挑战者号航天飞机由于火箭推进器的一个零件腐蚀失效，导致发射73s后在空中爆炸解体坠落，机上7名宇航员全部遇难，该航天飞机的造价和发射费用在70亿美元以上。

2011年2月日本东京电力公司和福岛第一原子力发电所完成了一份对福岛第一核电站1号机组的分析报告，指出该机组出现了一系列老化现象，包括原子炉压力容器的中性子脆化，压力抑制室出现腐蚀，热交换区气体废弃物处理系统出现腐蚀。为此制定了保守运行的方案。没有料到，3月11日日本近海发生9.0级地震并引发海啸，受地震影响，福岛第一核电站机组厂房发生爆炸，造成重大核泄漏事故，核辐射殃及邻国。

2004年4月16日，我国重庆天原化工总厂2号储氯气罐冷凝器出现穿孔，引发氯气泄漏和爆炸事故，造成9人死亡，3人受伤，大批居民被疏散。处理事故中由部队协助将3个有危险的气罐摧毁，才消除了安全隐患。

还可以列举出由腐蚀导致的火灾、机毁、沉船、桥梁断塌及工程失效的实例。从这些事故案例中不难看出，腐蚀不仅影响经济的可持续发展，而且严重威胁人类的生活和安全。

3 腐蚀与腐蚀防护科学简介

3.1 腐蚀的分类及表现形式

腐蚀与防护是一门综合性学科，它与化学、电化学、物理学、冶金学、材料力学及环境科学等有密切的关系。腐蚀按作用机理可以分为化学腐蚀与电化学腐蚀;按破坏形态可分为全面腐蚀与局部腐蚀;按使用环境又可分为自然环境(大气、土壤、水及微生物等)腐蚀和工业(酸性、碱性、盐类、熔盐、液态金属及工业用水等)腐蚀等［2-3］。不同研究领域对腐蚀的分类有不同，但是腐蚀的表现形式都具有相同或相似的特征，归纳起来有以下几种:

1)均匀腐蚀。指材料与环境接触的表面以相同损坏速度进行的腐蚀。如钢铁材料或各种镀层暴露在自然环境中的腐蚀。

2)点蚀。又称孔蚀。指材料在环境中微小区域产生并向内部扩散的点状或孔状腐蚀。点状腐蚀在材料表面先形成微米级亚稳状态的微型凹坑，当腐蚀介质浓度或温度变化时腐蚀速度明显加快。

3)晶间腐蚀。指材料在工作环境中沿晶粒边界发生并向内部持续发展的腐蚀。晶间腐蚀破坏了晶粒间的结合，大大降低了金属的机械性能，腐蚀发生后材料表面仍保持金属光泽，并无破坏迹象，但力学性能恶化，甚至受到敲击即断裂。

4)电偶腐蚀。又称接触腐蚀，指两种不同电极电位的金属在接触处组成原电池产生电流流动，引起负电位的金属发生腐蚀。如用不同材料制成的复合管在使用中易发生电偶腐蚀。

5)选择性腐蚀。指二元或多元合金材料在工作环境中，其中一种组分发生溶解而腐蚀。如黄铜材料脱锌、铸铁材料发生铁素体溶解造成石墨在表面富集，均属于选择性腐蚀。

6)缝隙腐蚀。指发生在金属与金属或金属与非金属材料连接缝隙之间发生的腐蚀。其原因是由于缝隙间有电解质进入，使缝内外形成了微电池所致。缝隙腐蚀常发生在铆接、螺纹及法兰盘的连接部位。

7)应力腐蚀。指金属材料在拉伸应力与环境介质共同作用产生的腐蚀或裂纹。如电镀中对钢铁制件酸蚀过度或电沉积过程氢脆造成的腐蚀。

8)疲劳腐蚀。指材料受交变循环应力和环境介质共同作用产生的腐蚀。疲劳腐蚀会使轴类、弹簧及钢丝绳在使用中突然断裂;还可以造成植入人体的金属关节损坏失效。

此外，还有磨损腐蚀、土壤腐蚀、海水腐蚀及微生物腐蚀等。

3.2 现代腐蚀防护技术

由腐蚀发生的机理可知，金属防腐蚀的途径主要为改善材料本身的抗蚀性能;把被保护的材料与腐蚀介质隔离;对金属材料表面施加保护层;改善引起腐蚀的环境及电化学防护手段等。

1)研制新型材料，提高材料本身的抗蚀性能，这是最直接的防腐蚀方法。根据用途不同，在一种金属中添加合金元素形成有均匀成分、平衡态组织的耐蚀合金。在钢中添加铬、镍或钛等元素制成不锈钢就是典型的例子。

2)利用物理、化学和电化学等方法，使材料表面形成保护屏障，避免形成微电池的条件，达到防腐蚀的目的。a.表面转化膜。如磷化膜、氧化膜、钝化膜及阳极氧化膜等。b.非金属涂层。油漆、塑料、搪瓷、陶瓷、热喷涂及凝胶膜等。c.镀覆金属或合金镀层。电镀、化学镀、电刷镀、热浸镀、蒸镀、离子镀及溅射镀等。d.材料表面改性。利用等离子、电子束、激光束及离子注入和化学、物理气相沉积技术，改变材料表面形貌、化学成分、微观结构及应力状态，使材料表面获得各种优异的特性，增强材料的耐蚀性。e.根据电化学原理采用牺牲阳极法和附加保护电流法对工程结构件进行保护，有效扼制腐蚀的发生。

3)改善腐蚀环境。通过清洁生产，控制生产环境的温度、湿度和腐蚀介质的浓度，减轻和防止材料腐蚀。还可以将缓蚀剂加入到腐蚀环境中，延缓腐蚀速度。

4 关于腐蚀与防控的几点思考

4.1 提高全社会的防腐蚀意识

世界腐蚀组织设立世界腐蚀日，倡导地球人关注腐蚀问题。腐蚀每时每刻都在发生，腐蚀问题关系到地球上的所有国家和每个人。对个人而言，首先要学习一点腐蚀和腐蚀防控的基本知识，从我做起，从点滴做起，树立节约资源和保护环境的意识，提倡绿色生活和绿色消费，使节能、节水、节约材料成为自觉行为。对国家而言，要普及腐蚀防控知识，提高全民科学素养，要像关注环境保护、减灾救灾和发展医疗事业一样关注腐蚀防控事业。

据报道，全世界每年因腐蚀造成的经济损失约为7000亿美元［4］，主要来自于基础设施的破坏，如公路、铁路、桥梁、油气输送管网、地下管线及重要建筑物等，这是国家经济发展的依托和人民生存的保障;而腐蚀则是影响这些基础设施使用寿命和安全的主要因素。我国在经历半个多世纪的经济建设之后，基础设施的老化和腐蚀问题会日益显现出来。做到未雨绸缪，才能有备无患。才有利于加快资源节约型、环境友好型社会的建设步伐。

4.2 把腐蚀防控产业做大做强

落实科学发展观，自改革开放以来，我国的经济建设取得了举世瞩目的成就，但同时在一些领域存在高消费、高污染、高投入、低产出的粗放式的经济增长方式，如果任凭这种状态存在，我国的资源和环境将不堪重负，经济可持续发展将难以为继。腐蚀防控产业的基本功能是节约资源和提高资源利用率，提高材料和工程项目的寿命和安全、减少环境污染，这就凸显出腐蚀防控的重要性。可以说，腐蚀防控是现代经济建设中不可缺少，也不能被取代的行业，是保持国民经济健康和可持续发展的重要产业之一。落实建设资源节约型和环境友好型社会，要摆正腐蚀防控在国民经济中的地位。换言之，就是使腐蚀防控从辅助性、服务性的地位，转变为关键性、主导性的地位上来，使腐蚀防控产业自强自立，得到更好更快的发展。一句话，就是要把腐蚀防控产业做大做强。

强化腐蚀防控产业，具体地讲，就是要在工程建设中注重腐蚀与防控的科学性、技术性、经济性、持久性和创新性，走出一条低碳、环保、绿色的防腐蚀新路。在建设实践中，将工程防腐蚀作为重点攻关内容，从设计、施工和维护各环节中，确立全力、全员、全方位和全过程的管理模式，形成一个大的防腐蚀工作体系。这种防腐蚀的大手笔作为，在我国近几年的重点工程建设中已有体现。例如，在跻身于世界大港之列的上海洋山深水港规划和建设中，树立“百年大计、质量第一”的理念，优化海洋条件下的腐蚀防控，成为防腐蚀工程的一个良好范例。在国家体育场(鸟巢)建设中，遵循“科技奥运、人文奥运、绿色奥运”的理念，采用新型低合金高强度钢(Q460)及太阳能伏电发电等多项新技术，在防腐、节能和环保方面均有创新性，已成为中国建筑发展的历史见证，曾被英国《泰晤士报》誉为“最强悍工程”，这反映了我国在腐蚀防控科技上的实力。但同时还应该看到，我国在腐蚀防控的工艺、技术、产品、设备及工程施工中防腐蚀处理手段与世界工业发达国家相比，仍有一定的差距，只有把腐蚀防控产业做大做强，大力发展防腐蚀技术，才能赶上世界先进水平。

4.3 加强防腐蚀科技队伍的建设

发展腐蚀防控科学，关键在人才。腐蚀科学是建立在相关科学技术成果的基础上，并越来越突出地反映了多学科相互交叉特性和极强的实用性。因此应大力培养具有电化学、金属学、热力学、动力学和材料力学等多学科的复合型人才。从基础教育入手，在高等院校及中等职业学校中设立相关的专业和课程，培养新型的腐蚀防控工作者。据悉，国家有关部门已提出加强腐蚀与防控工程师、技师及防腐操作工的职业培训，并把防腐蚀作为特殊工种通过考核后发放职业资格证书。今后防腐蚀作为特殊工种将持证上岗，以满足腐蚀与防控专业人才的迫切需求，促进腐蚀科学的应用、提高和创新。

4.4 表面处理行业是腐蚀防控战线的生力军

表面处理是一个古老又新颖的科学。3000年前，古人就开始应用油漆、鎏金和热镀锡等技术。我国表面处理技术迅速发展时期是在新中国成立以后，特别是20世纪80至90年代，形成了表面处理技术的开发研究应用热潮，几乎涉及到了工业制造的各个领域。采用电镀、涂覆及复合处理等工艺，可以有效地防止和控制表面腐蚀，提高表面性能，延长工件和设备的使用寿命，成为现代工业不可或缺的配套加工技术之一。

表面处理不仅是现代制造业基础加工工艺，近年来同时又成为信息技术、航空航天和生物工程等高新技术的发展提供技术支撑。如许多电子产品的集成电路依赖于电镀、涂覆、薄膜及表面改性技术才能制造完成;生物工程中的人体髋关节替代修补用高分子材料聚乙烯镀钴-铬合金，使用寿命可达20年以上;再如人造卫星外部采用隔热涂层、防火涂层和抗烧蚀涂层等复合技术，在10000℃工作条件下能正常运行［5］。随着高新技术的研发表面处理技术相关学科相互促进，为高新技术产品提供工程材料，根据需要赋予产品具有导电、绝缘、阻燃、防辐射、防污染、吸音防噪、存储记忆及声光磁电转换等特殊功能［6］。此外，表面处理技术应用于再制造工程中，可以使磨损失效和腐蚀损坏的产品获得重生，经济效益和环境效益十分可观。

综上所述，我国的表面处理技术近30年来硕果累累，取得了长足的进步。表面处理技术与腐蚀防控科学的关系十分密切，表面处理技术的进步会推动腐蚀防控科学的发展。表面处理行业是腐蚀防控战线的一支生力军。21世纪，我国的表面处理技术在应对地球资源紧张和满足环境质量要求的大环境下，将继续发挥潜力，实现更快的发展和新的跨越，在腐蚀防控事业中发挥更大的作用。

5 结束语

世界腐蚀日警示地球上的人们关注腐蚀问题。腐蚀对经济建设的影响及人类生活的危害是极其严重的，但腐蚀又是可以防控的。腐蚀防控是一项重大的系统工程，是关系国计民生的大问题。为了保护地球资源，建立人类生存的美好家园，必须要大力发展腐蚀防控产业，走出一条绿色、低碳和环保的防腐蚀之路，促进腐蚀防控科学技术的提高、创新和跨越，实现建设资源节约型、环境友好型社会和促进经济可持续发展的目标。

［1］ 柳斌.世界腐蚀日众院士倡议:关注腐蚀问题保护人类家园［J］.表面工程资讯，2011，11(4):1-2.

［2］ 李金桂.腐蚀控制系统工程学概论［M］.北京:化学工业出版社，2009:3-6.

［3］ 林玉珍，扬德钧.腐蚀和腐蚀控制原理［M］.北京:中国石化出版社，2012:6-7，130-174.

［4］ 上海正欧涂料有限公司.防腐地坪漆的应用领域及范畴［EB/OL］.(2012-07-23)［2012-10-25］.http://www.zheng.cc/news/xinwen23.htm.

［5］ 郭鹤桐，张三元.复合电镀技术［M］.北京:化学工业出版社，2007:483-546.

［6］ 郦振声，杨明安，钱翰城，等.现代表面工程技术［M］.北京:机械工业出版社，2007:1-6.