說說防腐蝕的那些事兒
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(xiàng)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(dāng)年GDP的3.34%，總額超過21000億元，相當(dāng)于每個中國人承擔(dān)1555多元的腐蝕成本。
為什么我國腐蝕成本這么高？
該項(xiàng)目顧問徐匡迪院士指出，“我國的法律制度導(dǎo)致建筑和工業(yè)裝備領(lǐng)域存在建成后不注重后期維護(hù)、維修的問題。購買新設(shè)備和技術(shù)改造的經(jīng)費(fèi)容易申請，但相應(yīng)的維護(hù)費(fèi)用卻很難落實(shí)”。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(guān)系。
怎么計算腐蝕成本？如何降低腐蝕成本？請看《經(jīng)濟(jì)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(jìn)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(jì)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(shè)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(xiàng)目總負(fù)責(zé)人侯保榮院士告訴記者，目前世界公認(rèn)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(fèi)用進(jìn)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(xué)保護(hù)、腐蝕研究、腐蝕檢測等所需費(fèi)用，再進(jìn)行加總。
Hoar法，按照各使用領(lǐng)域的腐蝕損失和防蝕費(fèi)用的總和進(jìn)行推算。由于使用領(lǐng)域多，使用地點(diǎn)分散，調(diào)查相當(dāng)困難，本項(xiàng)目采用調(diào)查問卷的方法，并進(jìn)行針對性的訪問，在得到可靠數(shù)據(jù)后進(jìn)行推算。
Battelle法，根據(jù)企業(yè)生產(chǎn)關(guān)聯(lián)表，用投入/產(chǎn)出矩陣方法進(jìn)行統(tǒng)計，把世界分為世界I，即現(xiàn)實(shí)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(xiàng)目重點(diǎn)圍繞基礎(chǔ)設(shè)施、交通運(yùn)輸、能源、水環(huán)境、生產(chǎn)制造及公共事業(yè)五大領(lǐng)域進(jìn)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(xiàng)目組著眼我國產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整和發(fā)展特點(diǎn)，結(jié)合現(xiàn)代數(shù)學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)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(jì)損失最重。因?yàn)榇_定腐蝕影響因素時，用精確數(shù)學(xué)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(xué)綜合評估法，考慮評估當(dāng)中的外延不明確對象。
項(xiàng)目調(diào)查綜合采用以上的方法，通過發(fā)放問卷、實(shí)地調(diào)研、專家咨詢、電話訪談、學(xué)術(shù)討論、查閱文獻(xiàn)、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(shè)計也根據(jù)不同行業(yè)做了相應(yīng)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(guān)行業(yè)和領(lǐng)域的工程師、設(shè)計師等，用以統(tǒng)計不同行業(yè)的腐蝕損失，了解不同領(lǐng)域的防腐蝕現(xiàn)狀；后者發(fā)放對象為對腐蝕科學(xué)沒有相關(guān)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(hù)意識。
據(jù)悉，該項(xiàng)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(yīng)該如何應(yīng)對？
侯保榮院士表示，項(xiàng)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(rèn)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(hù)措施，25%-40%的腐蝕損失可以避免。
“一個中國人一年要負(fù)擔(dān)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(dāng)年GDP的3.34%，2015年肯定更高，因?yàn)镚DP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。”侯保榮院士說。
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(guān)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(rèn)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(jì)性問題。這是一個系統(tǒng)問題，要合理、科學(xué)地使用防腐技術(shù)，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(xué)的腐蝕控制策略”。
目前，我國對防腐蝕控制方法的應(yīng)用還不夠，如果在可防腐蝕的領(lǐng)域多利用經(jīng)濟(jì)、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(dá)國家已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，在我國工程應(yīng)用的有關(guān)試驗(yàn)研究則相對較少。
徐匡迪院士也希望此重大咨詢項(xiàng)目不僅局限于技術(shù)咨詢層面，還要為政策性咨詢起好服務(wù)作用，最終使項(xiàng)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(shù)也在不斷發(fā)展。
在海洋腐蝕中，侯保榮院士認(rèn)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(shè)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(diǎn)部件和部位采用耐腐蝕材料包覆，三是設(shè)計構(gòu)件時考慮到足夠的腐蝕裕量，四是根據(jù)電化學(xué)腐蝕原理，犧牲陽極保護(hù)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(jì)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(xiàng)目組撰寫了“關(guān)于將我國基礎(chǔ)設(shè)施及重大裝備腐蝕防護(hù)安全納入國家戰(zhàn)略”的院士建議，包括將腐蝕防護(hù)安全納入國家戰(zhàn)略；盡快啟動人大常委會腐蝕防護(hù)立法；設(shè)立全國腐蝕防護(hù)安全日。
王景全院士認(rèn)為，認(rèn)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(jìn)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(shè)，需往精細(xì)化方向發(fā)展，要讓工程建設(shè)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(xué)利用材料。
在這方面，我們還可以借鑒國外的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)和做法。
項(xiàng)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(fēng)吹日曬還光彩如新，得益于從設(shè)計之初就開始實(shí)施的集選材、耐蝕結(jié)構(gòu)設(shè)計、表面防腐體系設(shè)計、使用維護(hù)等全過程的腐蝕控制計劃。在設(shè)計之初就配套建設(shè)了后期維修的輔助架構(gòu)，使用過程中也進(jìn)行了橋梁腐蝕狀態(tài)記錄，為大橋的腐蝕監(jiān)測、維護(hù)維修、防護(hù)技術(shù)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(yù)防措施，是我國防腐蝕產(chǎn)業(yè)未來的發(fā)展方向。在此項(xiàng)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(guān)的立法建議。
防腐領(lǐng)域前途廣闊，將來會出現(xiàn)更多新技術(shù)，涌現(xiàn)更多高端人才，我們應(yīng)該重視這個領(lǐng)域，從防腐蝕理論、技術(shù)、材料、結(jié)構(gòu)上開展研究，并創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)，為經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型及產(chǎn)品和工程的耐久性提升作出貢獻(xiàn)。