不久前,我在科學網發表的博客—《夾縫》成為《家在黃島》有聲讀物。《夾縫》中有一句“自然界世間萬物都在夾縫中存在”。夾縫可指精神層面上的擠壓感,也可指幾何和物理上的狹窄空間感。夾縫中環境苛刻,遭受制約,存在挑戰;同時也聚集著高能量、意味著孕育與重生,即希望與機遇。
材料的腐蝕所產生的破壞和經濟損失對國民經濟具有重要影響。腐蝕科學這一學科隨著我國經濟的巨大發展取得顯著的進步。但腐蝕防護涉及材料、冶金、物理、化學、化工、生物醫學以及工程學等多學科交叉與融合,也涉及汽車、電子、軌道交通、航空航天、海洋、石油化工、機械、煤炭、建筑、橋梁、港口、衛生等國民經濟各個領域。傳統意義上,腐蝕防護是一邊緣性學科,一直處于從屬、輔助地位。可以說,腐蝕防護工作是在夾縫中進行的。
腐蝕防護這一傳統概念似乎有些被動和消極的成分。企業對設備管道設施壞了就換的思想根深蒂固,或者說是一種迫不得已的選擇。地方政府規劃變更與發展,企業與政府等各方利益、責任、產權邊界不清晰,技術標準、政策法規和管理技術的時效和滯后,這些都隱藏著潛在的生產隱患和安全風險以及管理上的難度。青島黃島輸油管線爆炸等事故恰恰證明了這一點。
而腐蝕控制則具有主動的和積極的意味,腐蝕控制不僅是技術層面上的,也是管理層面上的;需要對腐蝕源、工況、材料、技術、開發、設計、制造、施工與安裝、裝卸存儲與運輸等全過程做出技術和管理上的控制規定。腐蝕控制工程全生命周期國際標準化立項和推進工作則標志著我國腐蝕防護工作在國際腐蝕界上取得話語權。
既然腐蝕是材料與環境經過物理、化學或電化學的作用而發生的破壞現象。電偶腐蝕、點蝕、縫隙腐蝕、晶間腐蝕、剝蝕、應力腐蝕、腐蝕疲勞等腐蝕的萌生都發生在零維尺度的第二相顆粒或夾雜物周圍;腐蝕裂紋擴展則多在二維尺度的縫隙、晶界、位錯滑移面和孿晶面。據此,材料腐蝕也可認為是發生在夾縫中的。
本質上,腐蝕是材料微觀組織結構和化學成分或者自然環境(電、磁、力、光、熱、溫度、介質成分)的不均勻而使材料微觀或宏觀上不同區域存在明顯的能量起伏(電勢或電位高低)。其中,合金的第二相或金屬間化合物和晶界在腐蝕過程中起著至關重要的作用;而且第二相多存在于晶界上。
因此,腐蝕的控制措施需要降低材料不同區域間能量差:(1)從材料屬性方面,獲得均勻的微觀成分與組織,形成致密的氧化膜或腐蝕產物膜;(2)從能量角度來看,從外部輸入能量,如變形加工、高能表面改性和熱處理;(3)從外部環境來看,調控電場、磁場、溫度場、應力場和介質濃差。
我國大規模基礎設施的建設以及“一帶一路”項目的推進,為我國防腐蝕產業帶來了戰略性發展機遇。然而,材料構件服役面臨環境氣候和溫 / 濕度的地域性和極端性;海洋和陸地等自然環境生物多樣性、苛刻性;大型工程的復雜性與艱巨性。目前我國腐蝕大數據、基因組學以及腐蝕控制工程全生命周期國際標準化、創建防腐蝕產業國家品牌等為材料腐蝕防護與控制指明了新的發展方向和注入了新的動力。
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