第一章绪论2014新

Chemical Corrosion and Anticorrosion

第一章

绪论

自然现象：钢铁放在大气中生锈，变为

褐色的氧化铁铁锈 [Fe 2 03] ;紫铜生锈生成 铜绿[CuC03〃Cu(0H)2]。

1.腐蚀的损失及防腐重要性①普遍性和广泛性：腐蚀无处不在。天上地下、陆上水下；金属、非金属。航天器的生物腐蚀、大气腐蚀；轮船、 航空母舰的海水腐蚀。 ②持续性：腐蚀无时不在。腐蚀的发生是一个持续、累积 过程。有可能在无任何征兆条件下突然发生破坏。腐蚀在我 们身边每时每刻悄悄地发生着，它吞噬着人们的劳动成果， 改变了历史的原貌。《悄悄进行的破坏——金属腐蚀》2000 年曹楚南院士的科普著作。

③非线性：腐蚀的速度并非总是线性过程，会随外界 条件的变化而变化。 ④自发性：腐蚀的发生完全是一个自发过程，就像水 向低处流一样。我们控制腐蚀就像要阻止水向低处流。

⑤危害性和严重性： 危害性：腐蚀会影响设备的使用寿命，严重的会危及 设备安全及人身安全，因而不可等闲视之。腐蚀造成 的直接损失，如人员的伤亡、设备的破坏、装臵的损 毁等造成直接的经济损失，大家是有目共睹的。但更 为重要的是，腐蚀所造成的相关间接损失也非常惊人。 如一个电厂由于腐蚀而导致突然停电，将导致大批的 工厂的巨大损失。桥梁、压力容器、锅炉、贮有剧毒、 放射性物质的金属容器、贮存核废料的金属容器等。 腐蚀→停车停产→该厂经济损失→连锁反应→其他相 关厂经济损失→国内的经济损失→国际的经济损失→ 总的经济损失。

严重性： a)造成资源、能源的巨大浪费，加剧了资源、能源的匮乏。 据估计，每年有大约30%的金属由于腐蚀而遭到报废。腐蚀 掉的金属还得由重新冶炼来的金属补充，消耗电力、煤炭、 石油等能源。 b)造成环境污染(掉头发、猝死、怪病、非正常死亡、残废 、患病),而且环境污染有的还具有长效性。 c)造成产品污染，影响产品质量和企业的经济效益。 d)引发灾难性事故，如中毒、火灾、爆炸等。腐蚀是引发石 油化工企业“跑、冒、滴、漏”的主要原因及诱发灾难性事 故的源头。轻者造成装臵停车，重者引发安全事故。 e)阻碍科学技术的发展。如硝酸工业在不锈钢问世之后才得以 实现大规模生产；尿素的工业化生产在其中试之后过了50年 才得以实现，就是由于熔融尿素对钢材的腐蚀问题迟迟得不 到解决；法国的拉克气田1951年因设备发生H2S应力腐蚀开裂 问题得不到解决，推迟到 1957年才得以全面开发。

⑥复杂性：腐蚀过程是一个非常复杂的物理、化学过程，涉及化学、电化学、物理学、材料学、表面科

学、工程力学、 冶金学、生物学等多个学科。现在尽管取得了长足的进步， 但还有相当一部分仍旧不明了，还只能靠经验、事后总结。

⑦腐蚀的可利用性：集成电路板工业、玻璃雕刻、干电池放电等。(任何事物都有两面性)紫铜板采用深度腐蚀的方 法制作烫金版，市场上有专门的蚀刻液、蚀刻剂(三氯化铁 液体+盐酸+防腐蚀剂),眼镜架、钟表、电子元件、标牌铭 牌。 儿歌: 锈了一枚铁钉，坏了一只蹄铁；坏了一只蹄铁，折了一 匹战马；折了一匹战马，损了一员大将；损了一员大将， 输了一场战役；输了一场战役，亡了一个帝国。

铁钉→帝国

From bad to worse!

腐蚀的直接损失 据统计：金属年产量的 1/3 受腐蚀报废，其中 2/3 尚

可回炉, 即约10%金属永久腐蚀损失无法收回。 据权威报告 ( 英国 Hoar 报告和美国 NBS 报告 ) 估计： 每年因腐蚀造成的经济损失占国民经济总值2-4%。 全世界金属产量约为 10 亿吨，据统计，全世界每年 因腐蚀而报废的钢材约占钢材年产量的 1/4,损失 1亿 吨/年；我国金属年产量达1亿吨，损失0.1亿吨/年， 全世界每90s就有1吨钢变成铁锈。 材料、构件、设备的直接腐蚀破坏；防止腐蚀或延 缓腐蚀的投入(高耐腐蚀材料、表面处理、涂覆、电 化学保护、环境介质处理等)可估算。

表1. 一些国家年腐蚀经济损失统计国别 年份 腐蚀损失 GNP %部门 直接腐蚀损失(亿元) 化工 300 能源部门(电力、石油、煤) 172.1 建筑部门(公路、桥梁、铁路) 1000 机械工业 512.43 交通部门(火车、汽车) 303.9 合计 2288.3美 元

美国日本 前苏联 德国 英国 法国

19951997 1984 1982 1969 1984

3000亿美元52580亿日元 147 亿卢布 450亿马克 135亿英镑 1150亿法郎

4.24 2 3.3 3.5 1.5

表2. 美国腐蚀损失逐年增加4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 1949 1966 1975 1982 1984 1995

(亿)

中国 2000 (大陆) 2004

5019亿人民币8190亿人民币

5~6

2000年中国：13.7亿/天 1995年美国：人均损失：1100美 元/人.年；3000亿中2000亿美元 可避免

2001

全球资源枯竭时间预测年代 矿产资源 2050年 一般矿产 2070年 金属 2080年 石油/天然气 2120年 煤

全球矿物能源储量及开采年数预测矿物能源 确认储量 1992年产量 按92年需求开采 石油 1368 亿t 6800 亿t 46年 天然气 1380000 亿m3 21600 亿t 64年 煤 10390 亿t 46.5 亿t 219年 铀 200 万t 2.7 万t 74年

按00年需求开采 按2010需求开采

25年 15年

56年

腐蚀的间接损失 停工停产、泄漏导致成品流失、产品质量下降、效率降低、过剩设计、突发事故、人身安全、技术故障、环境 污染 等。 电厂锅炉一根换热管价值不高，但因为腐蚀引起爆炸可 导致停

电，使大片工厂停工停产，损失巨大。上海石化 总厂停产一天将损失500万元。 金属结构设备造价远远超过金属材料价格， 如汽车、 船舶、飞机、精密仪器、大规模集成电路等腐蚀破坏造 成的损失更为惨重。 日本在化工行业的调查表明，设备损坏的原因中有54% 是由腐蚀造成的。美国杜邦公司统计了本公司几十年设 备损坏的原因，认为有50%以上的是由腐蚀而造成的。 且间接经济损失远大于直接损失。

腐蚀是无形的杀手，给人类制造了太多的麻烦和恐怖。

1982年9月一架日航DC-8喷气客机在我国上海降落时，由于 飞机刹车系统的高压气瓶发生应力腐蚀爆炸，致使刹车失灵， 飞机冲出跑道，致使数十人受伤。 1985年8月12日一架日航波音747客机由于发生应力腐蚀开 裂而坠毁，死亡500多人。 1980年3月北海油田的亚历山大· 基兰德号采油平台发生腐 蚀疲劳破坏，致使 123人丧生。 2004年8月9号，日本美滨核电站3号反应堆涡轮机房配水管 发生腐蚀穿孔，引起高温高压水蒸气泄漏，导致4死7伤的生 产事故。

腐蚀是安全的大敌

1971年5月和1972年1月，四川省某天然气输送管线因发生硫 化氢应力腐蚀而两次爆炸，引起特大火灾，仅其中一次就死亡 24人。 1970年，日本大阪地下铁道的瓦斯管道因腐蚀破坏而折段，造 成瓦斯爆炸，乘客当场死亡75人。 1997月27日年6,北京某化工厂18个乙烯原料储罐因硫化物腐 蚀发生火灾，直接经济损失达2亿多元。 震惊世界的印度博帕尔公害事件：1984年12月3日凌晨，印度 博帕尔市郊的“联合碳化杀虫剂厂”一贮罐的安全阀由于腐蚀 发生毒气泄漏事故。1小时后有毒烟雾袭向这个城市，形成了一 个方圆25英里的毒雾笼罩区。近邻的两个小镇上，有数百人 在 睡梦中死亡。火车站里的一些乞丐死亡。一周后，有2500人死 于这场污染事故，另有1000多人危在旦夕，3000多人病入膏肓， 20多万人双目失明。博帕尔的这次公害事件是有史以来最严重 的污染事故惨案。

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