科普文章

【三等奖】是什么偷走了你口袋里的“百分之五”?

来源: 时间:2020-05-13

——“控制腐蚀危害,共筑美好未来”主题征文

张一可

厦门大学

  二十一世纪,什么样的灾害最烧钱?有人会说海啸,也有人会说地震。然而,我会肯定地告诉你:是腐蚀。你可否知道,据有关部门统计,每年因材料腐蚀造成的损失,发达国家占其GDP的3%~5%,我国占GDP的3.34%-5%[1],[2]。更直观地说,我国每年为腐蚀付出的代价已大于当年所有自然灾害损失的总和[3]!

  如果把腐蚀比作一个国民财富的小偷,那么它完全可以担得起 “江洋大盗”这个恶名。不仅如此,他还及其懂得伪装,作案时蹑手蹑脚,却又堂而皇之地走街串巷,在你不知不觉中顺走你的财富。

  等等,什么?你说你竟然完全不知道它的存在!

  那么快搬好小板凳,且容我细细道来。

FACT 腐蚀的“ID”

  倘若我问你什么是腐蚀,你可能第一时间联想到思想上的腐蚀、社会的蛀虫;而若是你问我腐蚀是什么,我会说:腐蚀是金属(材料)和周围环境介质之间发生化学或电化学反应而被破坏的现象,它是悄悄自发进行的一种冶金的逆过程。说这些你可能会觉得摸不着头脑,其实通俗来讲,腐蚀就是材料在环境中的变质现象,例如建筑的酸雨腐蚀、船底的海水腐蚀等等...生活中,腐蚀无时无刻不在发生。

  然而,腐蚀的可怕之处并不仅限于此,就让我们一同来到“案发现场”,一探究竟。

EFFECT “腐蚀”案情——广泛而可怖

  在地球上,腐蚀时刻都在发生。由腐蚀引发的危害和经济损失几乎遍及所有行业,包括冶金、化工、能源、矿山、交通、机械、航空航天、信息、农业、食品、医药、海洋开发和基础设施等。此外,腐蚀不仅直接造成材料的损耗,还会间接造成环境危害,工程寿命缩短,产品质量低劣,甚至酿成重大的灾难性事故[4]。例如,号称“百年建筑”的四川宜宾金沙江的南门大桥,仅11年后就因应力腐蚀而堪堪夭折,不过好在2017年的维修加固,使其重新恢复交通通车。

  随着能源工业的发展,以及西部大开发的推进和东北老工业基地的振兴,大量的地下管道、钢桩、套管、储罐和电缆等地下设施投入建设和使用。而这些地下构筑物也常因遭受土壤腐蚀而给国民经济的建设造成巨大的损失[5]。在腐蚀面前,无论是看似高大威猛的建筑还是规模浩大的工程建设,若是不加以防护,都会变成“纸糊的老虎”。

  严格说来,腐蚀的身份不只是一个盗贼这么简单,它同时也是一个“隐蔽的杀手”。腐蚀产生的重金属离子会污染饮用水、土壤和农作物,进而通过饮食摄入而影响人类健康。

  综上所述,从腐蚀的危害来看,把腐蚀比喻为“金属的癌症”、“无焰的火灾”、“隐蔽的杀手”可谓是恰如其分。

CAUSE 作案工具——狡诈猖狂,诡计多端

  腐蚀之所以在学术界臭名昭著,也跟其复杂的分类不脱干系。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,即材料的破坏和变质。例如,金属与周围介质由于发生化学或电化学反应而造成的破坏;非金属材料如塑料、橡胶由于阳光或化学物质引起的变质,以及炼钢炉衬里的熔化,这些都属于腐蚀。

  此外,还有磨损腐蚀、土壤腐蚀、海水腐蚀及微生物腐蚀等[6]。

SOLLUTION 绳之以法?——需要我们共同的努力

  借助诡计多端的“作案手法”与其在学术圈外的“默默无闻”,腐蚀,一路过关斩将,完胜所有的自然灾害,摇身一变成为了国民资源与财富的“头号公敌”。而人们却对此知之甚少。

  不过,看似手法高超,腐蚀这个小贼却也逃不过科学家们的法眼。

  为了引起全世界人民对腐蚀危害的广泛关注,早在2009年,(联合国)世界腐蚀组织WCO就将每年的4月24日定为“世界腐蚀日”[7]。

  我国科学家从上世纪50年代开始部署腐蚀数据的试验与长期积累,并形成了腐蚀数据库进行资源共享,同时也不断把相关数据用于重点工程建设之中。随着近年来大数据的概念不断流行,科学家们把大数据的概念引入腐蚀研究中。腐蚀大数据,其内容包括建立数据仓库、数据建模以及利用腐蚀大数据进行腐蚀过程模拟仿真及其实验验证。打个比方,也就是说,化身“警察叔叔”的科学家们,针对大量已有犯罪信息的推演,预测案情的发生并制定合理的防护方案。

  腐蚀究竟离我们有多远?它与政府、工业界甚至于我们每个人息息相关。

  腐蚀不只会侵害工厂老板的机械设备,也同样会将矛头对准你每天走过的桥梁、乘过的船只,而小到你日常使用的热水器、饮水的水壶也有可能在长时间的使用后布上锈迹,对你的生命健康造成潜在威胁。因此,我们每个人都应该在心中播种下防范腐蚀的种子,树立防护腐蚀的意识观念,有一分热,便发一分光。也许,平凡的我们也可以为传播防范腐蚀的意识做出大大的努力。在生活中,你完全可以做到看好自己和亲朋好友的“口袋”,使用具有防腐蚀工艺的产品、设备,及时擦干易受腐蚀侵害的餐具用品,让“腐蚀”这个国民小偷无处遁形。

  “路漫漫其修远兮,吾将上下而求索”,囿于现有的科技水平,控制腐蚀的发生依旧是一条漫长的道路。但是我依然相信,只要我们关注腐蚀,坚定地与它作斗争,共同筑起保护的屏障,终有一天,属于我们的美好未来将不再凋零!

  [1] HOU Baorong, LI Xiaogang, MA Xiumin, et al. The cost of corrosion in China[J/OL]. [2018-07-30]. NPJ Materials Degradation, 2017,4.https://www.nature.com/articles/s41529-017-0005-2.

  [2] 柯伟.中国腐蚀调查报告[M].北京: 化学工业出版社, 2003:2.

  [3]金水.腐蚀带来的危害[J].防灾博览,2019(04):70-71.

  [4]柯伟.中国腐蚀调查报告[M].北京: 化学工业出版社, 2003:2.

  [5]柯伟.中国腐蚀调查报告[M].北京: 化学工业出版社, 2003:38-43.

  [6] 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.

  [7] 世界腐蚀组织中文官网http://www.corrosion.org.cn/