2009年经过世界腐蚀组织(WCO)各成员讨论并一致通过了在世界范围内确立每年的4月24日作为“世界腐蚀日(WorldwideCorrosion Day)”,其宗旨是唤醒政府、工业界以及我们每个人认识到腐蚀的存在,认识到每年由于腐蚀引起的经济损失在各国的GDP中平均超过3%,同时向人们指出控制和减缓腐蚀的方法。
Ø 腐蚀的概念:是指材料在接触到环境中的气体、液体或固体等物质时所发生的一种化学反应,导致材料表面逐渐失去原有的特性和功能,既“腐蚀是某种物质由环境作用引起的破坏和变质(性能降级)”。
Ø 金属腐蚀:金属腐蚀是金属材料与环境介质或其他物质发生电化学/化学反应,造成金属表面逐渐失去原有性能的过程,造成金属腐蚀的主要原因包括:
1、氧气和湿度(构成腐蚀电池,加速金属腐蚀);
2、酸碱度;
3、金属间电位差(既电偶腐蚀或双金属腐蚀:具有不同电极电位的金属相互接触时,并在一定介质中发生的电化学腐蚀);
4、温度(高温加速金属离子的扩散和反应速率,加速金属腐蚀)。
Ø 金属腐蚀的危害:
1、减弱材料强度:金属腐蚀导致金属材料表面产生蚀坑、腐蚀孔洞等表面缺陷,从而降低金属材料的强度、硬度和韧性。
2、降低设备可靠性和增加维护成本:金属腐蚀导致部件变形、裂纹和减薄,使引发设备的破损和故障,影响其正常运行和安全性能,并增加了维护成本和工作量。
3、环境污染:部分金属腐蚀产物迁移至环境中可导致土壤、水源和空气中的污染,对环境和生态系统构成危害(各类重金属氧化物)。
4、资源浪费:金属腐蚀缩短了金属材料的使用寿命,使得原本可继续利用的资源被过早丢弃。
图2. 青岛东黄输油管线泄露爆炸(输油管线长期处于干湿交替的海水腐蚀环境,导致管道加速腐蚀减薄和破裂,造成原油泄漏,流入排水暗渠,引起爆炸)
Ø 金属腐蚀防护:防止金属腐蚀可从金属本身、环境和界面三个方面考虑,因此根据不同条件采用的防护技术也是多种多样,在工业实践中常用的是以下7类防护技术:
1、合理选材:根据不同介质和使用条件,选用合适的金属材料和非金属材料;
2、介质处理:除去介质中促进腐蚀的有害部分(如锅炉给水的除氧);调节介质的pH值及改变介质的湿度等;
3、阴极保护:利用电化学原理,将被保护的金属设备进行外加阴极极化降低或防止腐蚀;
4、阳极保护:对于钝化溶液和易钝化的金属组成的腐蚀体系,可采用外加阳极电流的方法,使被保护金属设备进行阳极钝化以降低金属的腐蚀;
5、缓蚀剂防腐:向介质中添加少量能阻止或减慢金属腐蚀的物质,以保护金属;
6、表面覆盖层/涂层防护:在金属表面喷、衬镀、涂上一层耐蚀性较好的金属或非金属物质,以及将金属进行磷化、氧化处理,使被保护金属表面与介质机械隔离而降低金属腐蚀;
7、合理的防腐设计及改进生产工艺流程,以减轻或防止金属腐蚀。
图3. 金属表面处理防腐涂层
每种防腐蚀措施都具有应用范围和条件,使用时要注意。在一种情况下对某一种金属采取的有效措施,另一种情况下就可能无效甚至是有害。例如,阳极保护只适用于金属在介质中易于阳极钝化的体系,如果不能形成钝化,则阳极极化不仅不能减缓腐蚀,反而会加速金属的阳极溶解。因此,对于一个具体的腐蚀体系,究竟采用哪种防腐蚀措施,应根据腐蚀原因、环境条件各种措施的防腐效果施工难易以及经济效益综合考虑,不能一概而论。
海西分院研发生成的水性全/半合成金属切削液、水性轻防腐涂料具有水性绿色环保、防腐蚀性能优的使用效果。
一般说来,机械加工可分为去除加工和成形加工两大类。去除加工是通过从工件上去除多余材料得到所要求的尺寸和形状的工艺方法。去除加工要产生切屑,如各种切削加工和磨粒加工。成形加工是通过使工件产生塑性变形得到所要求的尺寸和形状的工艺方法。成形加工一般不产生切屑,如挤压、锻压、拉拔、轧制等塑性成形工艺。在这两类加工过程中,大都要使用工艺油(液),通常称为金属加工油(液),英文名称Metalworking fuids,其被注入加工区域起润滑、冷却和清洗、防锈作用,以带走加工中产生的热量、减轻摩擦和工具损耗、排除切屑、满足特定的加工要求,使加工过程顺利进行。
Ø 水性全合成切削液
ZJQ-822全合成金属切削液各项性能指标均满足国标要求,配方中不含重金属和亚硝酸钠,有良好的抑菌性能,可与水形成澄清、透明、稳定的工作液。使用时有减少刀具与工件磨损、清洗和防锈效果。适用于铁、铜、碳钢材料等的铣、车、锯、磨等冷却需求高的轻负荷加工方式。
图4. ZJQ-822全合成金属切削液实际应用
Ø 水性半合成切削液
ZJB-40半合成金属切削液各项性能指标均满足国标要求,配方中不含重金属和亚硝酸钠,摒弃矿物矿物基础油,使用改性植物油做主润滑剂,可与水形成澄清、透明、稳定的工作液,具有适用于铁、铜、碳钢和各种牌号的铝合金加工,也可用于铣、钻、螳等中负荷加工方式。
图4. ZJB-40全合成金属切削液实际应用
Ø 水性轻防腐涂料
近年来,随着国家可持续发展的相关政策及法规的出台,水性防腐蚀涂料应用越来越广泛。与传统溶剂型防腐涂料相比,水性涂料具有低VOCs排放、安全性高(溶剂型闪点低,易爆炸)、易处理(水性涂料不在危废名录内,而溶剂型涂料需要处理,且处理成本高)的性能优势,被广泛用于集装箱、大巴和轨道交通领域防腐。
海西分院自主研发的一款水性轻防腐底漆具有高性价比、干性适中、优异防腐性能、耐水性能和强附着力,且乳液分散性佳。
图5. (a) 底漆168 h耐水、耐盐水测试, (b) 盐雾测试
未来,海西分院将紧密结合国内外市场需求,持续科技创新,积极推动各类腐蚀产品和技术的发展与更新迭代,为我国防腐事业发展做出有利贡献。