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說說防腐蝕的那些事兒

2022-05-19 01:27:01 hualin

我國金屬類的防腐蝕迫在眉睫,各種被腐蝕的金屬或含金屬制品時時刻刻制造著巨大損失。

真金不怕火煉,但真金也怕腐蝕!

  近日,“我國腐蝕狀況及控制戰(zhàn)略研究”重大咨詢項目發(fā)布階段性研究成果顯示,在2014年,我國的腐蝕總成本約占當年GDP的3.34%,總額超過21000億元,相當于每個中國人承擔1555多元的腐蝕成本。

  為什么我國腐蝕成本這么高?

  該項目顧問徐匡迪院士指出,“我國的法律制度導致建筑和工業(yè)裝備領域存在建成后不注重后期維護、維修的問題。購買新設備和技術改造的經(jīng)費容易申請,但相應的維護費用卻很難落實”。在他看來,這些矛盾的產(chǎn)生與我國長期以來對腐蝕問題不夠重視有很大關系。

  怎么計算腐蝕成本?如何降低腐蝕成本?請看《經(jīng)濟日報》記者采寫回來的報道。

  腐蝕成本怎么算

  腐蝕具有普遍性、隱蔽性、漸進性和突發(fā)性,給人類造成巨大損失,不僅消耗資源、污染環(huán)境,而且可能造成工業(yè)事故,危及人類健康和安全。據(jù)了解,全世界每90秒就有1噸鋼鐵腐蝕成鐵銹。2013年11月22日,青島黃島區(qū)中石化輸油管道發(fā)生爆炸事故,直接經(jīng)濟損失7.5億元,事故直接原因就是“輸油管道與排水暗渠交匯處管道腐蝕減薄、管道破裂”所引發(fā)的爆炸。

  “腐蝕成本”除了腐蝕帶來的設備損耗、生產(chǎn)事故、產(chǎn)品質(zhì)量問題等損失外,還包括腐蝕帶來的附加投入及人員成本等。

  這些數(shù)據(jù)是怎么計算出來的呢?靠譜嗎?

  “我國腐蝕狀況及控制戰(zhàn)略研究”重大咨詢項目總負責人侯保榮院士告訴記者,目前世界公認的傳統(tǒng)方法有三種:

  Uhlig法,從生產(chǎn)、制造方面單純地累加直接防蝕費用進行評估。算出各類防腐蝕措施,包括涂層與涂裝、鍍層與轉(zhuǎn)化膜表面處理、耐蝕材料、防銹油、緩蝕劑、電化學保護、腐蝕研究、腐蝕檢測等所需費用,再進行加總。

  Hoar法,按照各使用領域的腐蝕損失和防蝕費用的總和進行推算。由于使用領域多,使用地點分散,調(diào)查相當困難,本項目采用調(diào)查問卷的方法,并進行針對性的訪問,在得到可靠數(shù)據(jù)后進行推算。

  Battelle法,根據(jù)企業(yè)生產(chǎn)關聯(lián)表,用投入/產(chǎn)出矩陣方法進行統(tǒng)計,把世界分為世界I,即現(xiàn)實有腐蝕的世界;世界II,即不存在腐蝕的世界;世界III,即腐蝕被理想控制的世界。同時,定義世界II-世界I=腐蝕損失,世界III-世界I=可避免的腐蝕損失。

  侯保榮說,“我國腐蝕狀況及控制戰(zhàn)略研究”項目重點圍繞基礎設施、交通運輸、能源、水環(huán)境、生產(chǎn)制造及公共事業(yè)五大領域進行調(diào)研,涉及公路橋梁、港口碼頭、水利工程、海洋平臺、化工、冶金、采礦等30個行業(yè)。

  項目組著眼我國產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整和發(fā)展特點,結(jié)合現(xiàn)代數(shù)學、經(jīng)濟學的理論和方法,引入了熵值系數(shù)法,評估不同行業(yè)或企業(yè)之間,哪個的腐蝕經(jīng)濟損失最重。因為確定腐蝕影響因素時,用精確數(shù)學的方法難以數(shù)字化、量化,還引入了灰色理論和模糊數(shù)學綜合評估法,考慮評估當中的外延不明確對象。

  項目調(diào)查綜合采用以上的方法,通過發(fā)放問卷、實地調(diào)研、專家咨詢、電話訪談、學術討論、查閱文獻、國外考察等,獲得了大量可靠數(shù)據(jù)。例如問卷調(diào)查法中,問卷的設計也根據(jù)不同行業(yè)做了相應的調(diào)整。問卷分專業(yè)版和大眾版,前者發(fā)放對象是相關行業(yè)和領域的工程師、設計師等,用以統(tǒng)計不同行業(yè)的腐蝕損失,了解不同領域的防腐蝕現(xiàn)狀;后者發(fā)放對象為對腐蝕科學沒有相關專業(yè)知識的普通民眾,用以了解老百姓在日常生活中是否有足夠的腐蝕防護意識。

  據(jù)悉,該項目目前已經(jīng)完成腐蝕成本計算,下一步將具體針對各個行業(yè)提出防腐蝕控制策略和措施。

  最優(yōu)策略怎么定

  腐蝕是世界各國共同面臨的問題,不能完全解決,那么我們應該如何應對?

  侯保榮院士表示,項目的目的是要摸清情況,哪些地方腐蝕輕,哪些地方腐蝕重,哪些地方可以采取但沒采取防腐措施,哪些地方還有新的防腐方法需要去研究,提出防腐控制策略。他認為,在我國,腐蝕的危害雖然巨大,但如果采用有效的腐蝕防護措施,25%-40%的腐蝕損失可以避免。

  “一個中國人一年要負擔1555元的腐蝕成本,這個數(shù)字很大,一個人減少到1500元就行。2014年腐蝕成本占當年GDP的3.34%,2015年肯定更高,因為GDP增加了,增加的GDP也要再乘以3.34%。不可能今年3.34%,明年3.2%,這個數(shù)字起碼得管5年或者10年。我們的目的是降到3.24%,這樣腐蝕損失減少了,但是腐蝕成本絕對值還要增加。這是很難的事,不可能全部解決問題。比如你用不銹鋼,材料本身就增加了成本?!焙畋s院士說。

  2015年,我國GDP是10.42萬億美元,如果減少0.01%的損失,就節(jié)省了10.4億美元,減少0.1%的損失,就是104億美元。防腐蝕投入和腐蝕損失是此消彼長的關系,腐蝕調(diào)查和控制策略研究本身也需要投入,采取防腐蝕措施也會增加防腐蝕投入,但只要帶來的腐蝕損失減少大于防腐蝕投入,這件事就值得投入。

  中國工程院院士王景全認為,“新材料防腐性能更好,但高性能材料大量使用又帶來經(jīng)濟性問題。這是一個系統(tǒng)問題,要合理、科學地使用防腐技術,將不同防腐蝕方法融會貫通,合理利用,針對不同產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、不同環(huán)境,采取科學的腐蝕控制策略”。

  目前,我國對防腐蝕控制方法的應用還不夠,如果在可防腐蝕的領域多利用經(jīng)濟、可行的防腐蝕方法,也可以有效降低腐蝕成本。例如,熱浸鍍鋅鋼筋作為混凝土結(jié)構(gòu)耐腐蝕鋼筋的一種,在發(fā)達國家已經(jīng)得到廣泛應用,在我國工程應用的有關試驗研究則相對較少。

  徐匡迪院士也希望此重大咨詢項目不僅局限于技術咨詢層面,還要為政策性咨詢起好服務作用,最終使項目研究成果能夠在國家立法、財政規(guī)定上有所體現(xiàn),讓我國的裝備、裝置能夠長壽化。

  未來方向哪里尋

  耐蝕材料、電防蝕、防銹油、表面處理、緩蝕劑、涂料涂裝……腐蝕不可避免地發(fā)生在生活的每一個角落,防腐蝕技術也在不斷發(fā)展。

  在海洋腐蝕中,侯保榮院士認為,危害重大的是海洋鋼結(jié)構(gòu)工程在浪花飛濺區(qū)的腐蝕,目前無法完全根除,但可以采取有效措施控制。除了正確設計金屬構(gòu)件、合理選材外,通常還有以下幾種:一是采用厚漿型重防腐涂料,二是對重點部件和部位采用耐腐蝕材料包覆,三是設計構(gòu)件時考慮到足夠的腐蝕裕量,四是根據(jù)電化學腐蝕原理,犧牲陽極保護陰極材料。

  侯保榮院士在研究成果報告中說,腐蝕是安全問題、經(jīng)濟問題、生態(tài)文明問題、國計民生問題、節(jié)約資源問題。為此,項目組撰寫了“關于將我國基礎設施及重大裝備腐蝕防護安全納入國家戰(zhàn)略”的院士建議,包括將腐蝕防護安全納入國家戰(zhàn)略;盡快啟動人大常委會腐蝕防護立法;設立全國腐蝕防護安全日。

  王景全院士認為,認識到腐蝕的危害性和腐蝕控制的必要性后,重視腐蝕控制要靠科技進步,靠創(chuàng)新,靠轉(zhuǎn)型。以后不能再搞大規(guī)模的、粗放型的工程建設,需往精細化方向發(fā)展,要讓工程建設的質(zhì)量更好、耐久性更高,須有一系列控制腐蝕方面的科技作支撐,需要知道怎樣發(fā)展新材料,怎樣科學利用材料。

  在這方面,我們還可以借鑒國外的先進經(jīng)驗和做法。

  項目組赴澳大利亞開展腐蝕調(diào)查發(fā)現(xiàn),建于1932年的悉尼海港大橋,經(jīng)過80多年的風吹日曬還光彩如新,得益于從設計之初就開始實施的集選材、耐蝕結(jié)構(gòu)設計、表面防腐體系設計、使用維護等全過程的腐蝕控制計劃。在設計之初就配套建設了后期維修的輔助架構(gòu),使用過程中也進行了橋梁腐蝕狀態(tài)記錄,為大橋的腐蝕監(jiān)測、維護維修、防護技術更新提供足夠依據(jù)。

  這種全過程、系統(tǒng)化的腐蝕控制策略和預防措施,是我國防腐蝕產(chǎn)業(yè)未來的發(fā)展方向。在此項目中,腐蝕成本調(diào)查僅占20%,更重要的80%工作將提出防腐蝕控制策略和措施。這些方法不僅可以為企業(yè)提供解決方案,節(jié)省損失,還可以為政府提供防腐蝕相關的立法建議。

  防腐領域前途廣闊,將來會出現(xiàn)更多新技術,涌現(xiàn)更多高端人才,我們應該重視這個領域,從防腐蝕理論、技術、材料、結(jié)構(gòu)上開展研究,并創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè),為經(jīng)濟轉(zhuǎn)型及產(chǎn)品和工程的耐久性提升作出貢獻。