Frad 风险管理
在全球范围内,腐蚀问题已成为工业和经济领域的重大挑战。全球每年因腐蚀造成的经济损失高达2.5万亿美元,这个数字相当于全球GDP的3.4%。根据相关报告,腐蚀对航运业造成损失每年高达500亿至800亿美元。
对于货运行业而言,金属货物在运输中悄悄发生的锈蚀、穿孔、点蚀,可能让一批精密机械零件直接报废,让整船钢材贬值,还可能导致运输延误、港口滞留,甚至引发设备故障等安全风险。
本文章将从最基础的概念入手,把腐蚀的“真面目”彻底讲透,避开认知误区,从源头减少损失!
腐蚀是指金属材料和非金属材料(例如橡胶、陶瓷、塑料、混凝土等)在周围介质作用下产生损耗与破坏的过程。这些介质包括水、空气、酸、碱、溶剂等。
锈蚀是腐蚀中的一种,它特指含铁金属发生氧化反应后形成锈层的过程。锈蚀一定是腐蚀,但腐蚀远不止锈蚀这一种。
大部分金属有自发的回到氧化物、氢氧化物、氯化物、硫化物这些更加稳定自然形态的趋势,该过程本质上是金属失去电子并发生氧化反应的过程。在自然界中,纯金属单质在自然界中存在极为稀少,大多数金属都以化合物形式存在,比如铁多以磁铁矿(四氧化三铁)、赤铁矿(氧化铁)的形式存在,铜则常以硫化铜、碳酸铜的形式出现。
更关键的是,非天然金属材料一经制成,腐蚀过程便即刻开始,他们会自发地想要重新结合其他物质,回到稳定的化合物形态。因此,需要采取防护措施,否则腐蚀会持续加剧。
腐蚀的分类方法多种多样,下面将依据腐蚀机理、形态及环境进行分类。
化学腐蚀:
金属与非电解质直接发生化学反应。腐蚀过程是氧化还原反应,即腐蚀介质直接同金属表面的原子相互作用而形成腐蚀产物,无电流产生。
电化学腐蚀:
金属表面与离子导电的介质发生电化学反应,本质是原电池的形成,有电流产生。
物理腐蚀:
由冲击、摩擦、弯曲、压缩等机械作用导致的金属表面损伤进而引发的腐蚀。
生物腐蚀:
在生物与微生物的作用导致金属加速降解。
均匀腐蚀:
金属表面整体均匀损耗。
局部腐蚀:
腐蚀集中在不同区域,相较于均匀腐蚀更具有破坏性和突发性。常见的局部腐蚀有以下几种:
点蚀:
在金属表面形成微小的局部凹坑,部分凹坑深度较深,从而影响结构成分。
晶间腐蚀:
主要发生在高温环境下合金材料晶粒边界处,会导致材料内部腐蚀,使其变脆易断裂。
剥蚀:
流动的液体或气体侵蚀材料表面的一层,从而增加其腐蚀速率。
电偶腐蚀:
两种不同金属在导电环境中相互接触时发生的腐蚀,其中一种金属作为阳极加速腐蚀,另一种作为阴极受到保护。
缝隙腐蚀:
发生在狭小空间,例如缝隙或接缝,滞留的水分或化学物质会形成腐蚀环境,从而加剧金属的腐蚀。
根据腐蚀发生的环境条件,可按“介质类型”“环境温度”“湿润程度”进一步细分,具体如下:
介质类型:
大气腐蚀、海水腐蚀、土壤腐蚀等。
环境温度:
高温腐蚀、常温腐蚀。
湿润程度:
干腐蚀、湿腐蚀。

图1 均匀腐蚀和常见局部腐蚀示意图

(a)均匀腐蚀

(b)点蚀

(c)晶间腐蚀

(d)剥蚀

(e)电偶腐蚀

(f)缝隙腐蚀
图2 均匀腐蚀和常见局部腐蚀实例图
总结
搞懂了腐蚀的概念、本质和分类,是做好防控的第一步。下一篇文章将介绍影响腐蚀发生及腐蚀速率的因素,并聚焦防护和修复方式,不管是日常运输防护,还是已经出现腐蚀的应急处理,都能从中获得参考。

供稿:Frad研究中心
编辑:高于凡
总编:辛思健


