第1章 概论

1.1 腐蚀与防护

起初,人们认识金属腐蚀是从腐蚀产物开始的,从棕黄色“铁锈”[FeO(OH)或Fe2O3·H2O]及“铜锈”[CuSO4·3Cu(OH)2]分别地认识了铁和铜的腐蚀。1960年艾文思在他的专著《The Corrosion And Oxidation of Metals》中对腐蚀下的定义为:

“金属腐蚀是金属从元素态转变为化合态的化学变化及电化学变化。”  (1-1)

中国国家科学技术委员会组建成立的“腐蚀科学”学科组1978年10月第一次学科组会议上,将“腐蚀”定义为:

“腐蚀是材料在环境作用下引起的破坏和变质。”  (1-2)

腐蚀科学在发展,腐蚀科学的应用也在发展,到20世纪80年代,我国和世界先进国家一样,已进入到从设计开始,贯穿于生产制造、使用维护全过程、全员参与的效益管理的腐蚀控制系统工程新阶段,叫做“腐蚀科学”与工业建设紧密结合形成了“腐蚀控制系统工程学”之后的新阶段,按照“腐蚀控制系统工程学”的观点来认识这个定义似乎有不适应之感觉,因为:①单纯材料受环境的腐蚀只是腐蚀的一个方面,就大多数金属状态而言,需要强调的是加工成“制件”之后的材料,而不单是原材料的腐蚀;②是使用过程中的环境和制件周围环境的协同作用,而不只是材料周围环境引发的腐蚀破坏和变质;③材料制造成零件、装配成组合件、最终组合成产品过程中,也存在制造过程环境和周围环境协同作用所可能引发的腐蚀破坏和变质;④制成的产品,包括工作母机(冶炼炉、真气炉、机床、冲床等制造、装配零件的设备)、日用设备(电视机、家用电器、摩托车、汽车、轮船等日常所用设备)、军用装备(枪炮、坦克、装甲车、运输飞机、战斗飞机等保卫国防所用的设备)和工程项目(建筑物、钢结构桥梁、西气东输埋地管线、三峡水利枢纽、南水北调等大型工程所需的种种设施),我们将这些由材料制造的成品暂且统一称之为制件或制品,这些制品在储存、运输过程中受到环境的腐蚀破坏和变质;⑤最为重要的是上述制件都要使用、运行,它们将受到使用运行工况环境和周围自然环境(典型的是工业环境和海洋环境)的协同作用而发生的腐蚀破坏和变质。要让非专业人员也能充分理解定义(1-2)的实际含义,建议将“腐蚀”诠释为:

“腐蚀是材料在加工、制造、装配、储存、运输、使用、维护过程中受使用工作环境和周围环境协同作用所发生的破坏和变质。”  (1-3)

或是:

“腐蚀是材料在加工、制造、装配、储存、运输、使用、维护过程中受使用工作环境和周围环境协同作用发生化学、电化学和物理作用的破坏的现象。”  (1-4)

“腐蚀控制系统工程”可定义为:

“腐蚀控制系统工程是从制件的设计开始,贯穿于加工、制造、装配、储存、运输、使用、维护、维修全过程,进行全员、全方位的控制,研究每一个环节的运行环境和周围环境及其协同作用,提出控制大纲和实施细节,以获得最大的经济效益和社会效益的系统工程。”  (1-5)

在“腐蚀与防护科学”内有一个防锈技术领域,在这个领域内的学者、工程师、工人对处于自然环境条件作用之下钢铁材料及其制件发生腐蚀的过程,习惯上称为生锈,又习惯地将所有金属在自然环境条件下的腐蚀过程都称为生锈。钢铁在自然环境条件下的腐蚀产物多是黄褐色的,而其他金属的腐蚀产物则随金属不同、腐蚀条件不同颜色也是不同的,习惯上都称为锈或锈层,而防止自然环境条件下金属的腐蚀称为防锈。本书所要讲的防锈包装,也就是防腐蚀包装。讲的就是从金属材料诞生之后,历经储存、运输,送往工厂进行加工制造,成为零件、部件、组装件,成为产品、设备或工程建设项目,又经历储存、运输,送到用户使用,一直到该产品、设备或工程建设项目退役或报废的整个过程之中的防锈与防锈包装问题,实际上,这是按照腐蚀控制系统工程学在全过程进行应用的重要的一个过程。

在自然环境条件下防止金属腐蚀的防护技术很多,最常见的就是电镀、涂装、热喷涂、热浸镀、金属表面转化等,这些技术在金属表面上形成的涂层、镀层、漆层、膜层在制件使用时是不需要去除的,是需要作为整体使用的,例如,钢铁制成的制品如果始终具有良好的油漆保护层,则该制件能长期地使用下去,所以对这些防护层可理解为是长期的、非暂时性的。而在防锈技术领域,所用的防锈材料,例如防锈油、防锈脂、气相防锈剂等,却仅用于制品在生产、运输、储存过程中的,暂时性保护防腐蚀用,这“暂时”不是指这类方法防锈期的长短,而是指经过一段时间后,即可方便去除,需要时,又可以方便地涂敷防锈。

ISO 6743/8 R组即名为“暂时保护防腐蚀”,其中主要的材料是防锈油品。防锈包装标准最早见于美军1945年制定的MIL-P-116。我国GB 4879与GJB 145防锈包装颁布于1985年,在2000年作了修订,照顾了国内20世纪80年代的水平。石化行业标准SH/T 0692—2000防锈油品已等效于国外相关标准,作为暂时性保护防锈的主体的防锈油品与国际接轨了。

自然环境条件包括大气(工业大气、海洋大气和乡村大气等)、土壤(沙土、腐殖土、黏土等)、水(海水、河水、冷却水等)等,暂时性保护用的防锈材料绝大多数是在大气环境条件下使用的,是进行大气腐蚀的预防与控制,遵循大气腐蚀原理及其相关的控制原则。