腐蚀控制工程全生命周期理论全解析
2023-05-06 16:40:11 作者:腐蚀与防护 来源:腐蚀与防护 分享至:

 

 

腐蚀无处不在、无时不有。上至航空航天,下至百姓的日常生活、衣食住行,都离不开腐蚀控制。

 

一直以来,腐蚀是人类面临的不容回避的大问题。近年来,由于腐蚀引发的爆炸、泄漏、坍塌等事故频发,造成了非常严重的环境污染、生态破坏和巨大经济损失,危害群众健康,影响社会稳定和环境安全。据统计,腐蚀每年造成的经济损失占当年GDP的3%~5%。不仅如此,腐蚀还会造成二次危害,如有毒、有害、易燃、易爆等介质泄漏,对社会的危害更大、更严重。

传统以防为主、局部性解决腐蚀问题等方法,一直无法从根本上解决腐蚀问题。由此,腐蚀控制应运而生。腐蚀控制,是在确保人身健康和生命财产安全、国家生态环境安全的基础上,为实现经济长周期运行和绿色环保最佳效益目标而不断探索、研究、开发的一项重大国际性工程科学技术课题。腐蚀无法消除,但完全可以有效控制,以减少或避免腐蚀给人类社会造成的各种危害和损失。

腐蚀需要全面精准控制

腐蚀控制工程是一项重要的工程,不同于一般在明处、看得见、摸得着的工程,它极具隐蔽型、渐进性。造成腐蚀的根源因素不规律、不定量、多而杂、动而变,同时又不被人们所认识、所重视。
国际腐蚀工程先驱、美国著名教授方坦纳在上世纪60年代提出:“假若没有腐蚀,社会经济面貌会大大改变。例如,汽车、船只、地下管道和家庭用具都不需要涂层了。不锈钢工业将无存在的必要,而铜也许只会用于电器。大多数金属设备和消费产品将用钢或铸铁制造。然而腐蚀到处都有——家庭内外、路上、海里、工厂里以及宇宙飞船内。腐蚀虽然不可避免,但其造成的损失是可以减少的。例如用一个低廉的镁阳极就能使家用热水槽的寿命延长一倍。”
中国腐蚀控制技术协会(以下简称协会)的筹建就是为了解决腐蚀制约尿素工艺的正常生产运行难题。协会成立至今历经近40个年头。为解决腐蚀给一线生产、项目建设造成的各种危害,协会一路滚石爬坡、填坑补洼,克服重重困难,据统计已累计处理3000多个有关腐蚀方面的案例。
通过综合深入分析,协会发现腐蚀造成的事故往往不是因为相关的产品、材料、技术或相关的管理、技术、标准、规范和检测方法出现问题,而是腐蚀控制过程中所必需的条件、环节、节点、要素等出现失控、缺控或控制不当。这种失控、缺控或控制不当会进而导致腐蚀风险的发生,使相关要素得不到应有的全面精准预测和控制。因此,一旦腐蚀控制过程中的一个风险、要素出问题, 都可能造成“针眼大的孔、斗大的风”“蚁穴溃堤”式的大事故。
协会专家任振铎带领团队经深入调查、论证、解析、总结、研发,对腐蚀的本质、特性和属性以及造成腐蚀的根源因素进行全面的分析,应用工程学和系统集成智能化知识,提出了腐蚀控制工程全生命周期学说。
任振铎团队进一步对腐蚀控制工程全生命周期全过程进行分析、解剖,并通过对各种因素概念的归纳和逻辑推论,最后创造性地形成腐蚀控制工程全生命周期的整体性、系统性、相互协调优化性、全面综合程序性的理论和方法,对腐蚀控制相关的所有因素进行资源优化配置,形成“腐蚀控制工程全生命周期标准化体系”,以期从根本上全面解决腐蚀问题。

 

腐蚀控制应关注全生命周期


腐蚀控制是一项科学、系统、严密、精细的工程,而不是粗糙、单一、科学含量不高的工程。因此,协会提出“腐蚀控制是一门工程”“腐蚀控制工程全生命周期”的理念,以及“成立国际腐蚀控制工程全生命周期标准化技术委员会”和“制定腐蚀控制工程全生命周期通用要求等系列国际标准立项”的提案。
腐蚀控制工程生命周期是一门跨学科、跨领域的多学科交叉综合性的集成创新的工程科技,并非设计、材料、工艺领域的“线性创新”,而是基于实践经验的总结和坚实的科学原理,并对科学原理具有颠覆性重大技术创新性的应用。“腐蚀控制工程生命周期”理念是以腐蚀控制工程全生命周期及其链条上的环节、节点和因素中可能存在的腐蚀源及其风险为对象,研究实现其整体性、系统性、相互协调优化性的腐蚀控制最佳安全性和效益为目标的工程科技理论,可以有效保障在其全生命周期内不因腐蚀而危及人身健康、生命财产安全、生态环境安全。这是腐蚀控制领域的一门全新工程科技。
为此,协会于2013年3月在国际上正式提出国际腐蚀控制工程全生命周期理论研究、应用及其标准化的理念。协会首先从标准入手,由中国主导,历经两年半,先后与美国、加拿大等有关单位进行深入交流、沟通,得到了美国方面的支持和高度评价。美国方面认为,标准展示了很好的意图,并且意义深远。然而,这个标准的范围非常复杂,要在此领域完成工作,将很困难且极具挑战。
美国腐蚀工程师国际协会(NACE)表示同意联合共同向国际标准化组织(ISO)中央秘书局提交申请成立“ISO腐蚀控制工程全生命周期标准化技术委员会”的提案。ISO中央秘书局通过1个月的沟通,启动了对该提案的全世界投票,最后形成了国际ISO/TMB75/2016号决议,批准成立国际ISO/TC156/SC1腐蚀控制工程全生命周期分委员会,并由该分委员会开展新领域的工作。
中美联合提案之所以能够投票通过,并被国际ISO/TMB75/2016号决议批准成立,关键是提案以腐蚀整体为对象,深入应用了工程学、动力学等思维,对腐蚀及其产生的根源因素进行了深入思考、研究、解析,而不是局限于目前传统的以金属、合金的耐蚀性或涂料、颜料的耐蚀性等为对象,运用冶金学、热力学等对腐蚀机理、腐蚀检测方法、检测机具、检测技术等进行具体的认识、解析、研究。
该标准的制定揭示了腐蚀本质、特征、属性、根源四大问题。
腐蚀的本质是存在物与其存在的环境相互作用,使物的原有性能变化的全过程。腐蚀工程的内核是研究造成腐蚀根源罪魁祸首的核心因素,包括直接根源因素——承受什么样的介质,如酸、碱、盐等;间接根源因素——在什么样的工况条件下,如压力、温度、湿度等;环境根源因素——环境状况是怎样的,如海洋性气候、大陆性气候等;产生的新根源因素,如尿素生产过程中产生的中间产物缩二脲等。腐蚀的内核因素和边界因素既相互作用又相互制约,形成腐蚀工程的统一体。腐蚀的严重程度不仅仅是由内核因素能决定的,更多时候取决于边界因素。
腐蚀极具隐蔽性,易造成渐进性吞噬、突发性破坏以及风险伤亡、环境污染等重大事故隐患。这种属性造成解决腐蚀问题存在五大难题:一是解决极具隐蔽性的腐蚀问题要比“在明处、看得见、摸得着”的问题困难得多;二是腐蚀具有渐进性吞噬破坏力;三是腐蚀的不规律、不恒量属性;四是腐蚀是个多而杂又是动态变化的过程;五是腐蚀能够造成人身伤亡、环境污染等重大事故。
腐蚀根源既有直接因素、间接因素,又有环境因素以及新产生的因素等。这些因素既多又杂,且几乎无规律地处于动态变化中。人们如果不能对这些因素进行全面、缜密、科学地控制,就不可能从根本上全面解决腐蚀问题。
基于腐蚀的本质,协会创建的“国际腐蚀控制工程全生命周期标准化体系建设和实施工程”被认为是从根本上全面解决腐蚀问题、避免安全、环保、污染等事故发生的优秀对策,为国际腐蚀控制工程做出了重大贡献。

 

腐蚀控制是一项工程


“国际腐蚀控制工程全生命周期标准化体系建设和实施工程”提供了科学、技术、标准的支撑和依据,能够确保主动将腐蚀控制于所被保护对象之外,实现有效保护、无效报警(包括无效抗拒),进而杜绝或避免因腐蚀所引发的重大安全、污染等事故。
在此基础上,协会还提出了完全能对腐蚀实施全面控制的应对措施和对策,即“国际腐蚀控制工程全生命周期标准化”。
“国际腐蚀控制工程全生命周期标准化”是以腐蚀控制工程全生命周期为对象,立足全球腐蚀控制工程全生命周期全局的高度,对造成腐蚀根源的核心因素和边界因素进行控制(这些因素包括目标、腐蚀源、材料、技术、设计、研发、制造等),并开展其因素内、因素间及其全局间的择优性、协调性选用,制定出一套具有整体性、系统性、相互协调优化性、相互衔接、相互交织、相互支撑的全面综合程序性的标准,以实现对腐蚀工程的有效被动或主动控制,最大限度减少腐蚀给人类社会带来的各种危害。
“国际腐蚀控制工程全生命周期标准化”中所提到的“工程”具体包括哪些内容?协会认为,工程的本质是众多相关因素经过科学性、技术性、有序有效性的整合、优化、集成和配置的全过程。工程是科学、技术的实践和载体,解决“做出了什么”的问题。这区别于科学和技术。科学是以发现为核心,解决“这是什么,为什么”;技术是以发明为核心,解决“做什么,怎么做”。从科学、技术到工程,工程是最直接、最现实的社会生产力,发挥着巨大的社会经济效益。
目前,协会已经启动了“国际标准化组织(ISO)国际腐蚀控制工程全生命周期标准化体系和国际示范基地建设”,开展腐蚀控制工程全生命周期标准研制、工程应用实施等工作,为加快腐蚀控制工程全生命周期标准化体系建设和相应标准制定工作奠定基础。
腐蚀控制工程全生命周期标准化理论和实施工程是解决因腐蚀给人类造成的安全、环保等各类事故的优秀对策,是关系人们生命、财产安全,关系蓝天、碧水、净土保卫战的一项重大事业。我国核电事业开创者昝云龙认为,腐蚀控制工程全生命周期理论是目前为止最新、最全、最简要的“关于全世界腐蚀工程的系统概括”,将推动腐蚀科学的进一步发展。

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