在我們生活的世界里，金屬無處不在，從高樓大廈的鋼筋鐵骨，到日常使用的鍋碗瓢盆，它們以堅韌之軀為人類文明的發(fā)展立下汗馬功勞。然而，有一種悄無聲息的威脅時刻侵蝕著金屬，那便是銹蝕。今天，咱們就來聊聊這金屬的 “頭號殺手”—— 銹蝕。

一、銹蝕的本質(zhì)：金屬的 “氧化之殤”

大多數(shù)金屬的化學(xué)性質(zhì)較為活潑，就像一個個充滿好奇心、容易沖動的孩子，特別容易與周圍環(huán)境中的物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。生銹，其實(shí)就是金屬與氧氣、水等其他物質(zhì)親密接觸后，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，變成金屬離子的過程，這在化學(xué)上屬于氧化還原反應(yīng)。

以大家最為熟悉的鐵生銹為例，當(dāng)鐵制品長期暴露在空氣中，鐵原子（Fe）就會與氧氣（O?）發(fā)生反應(yīng)。氧氣像是一個 “電子掠奪者”，從鐵原子手中奪走電子，鐵原子失去電子后變成亞鐵離子（Fe2?），這個過程可以簡單表示為：2Fe + O? + 2H?O = 2Fe (OH)? 。但故事還沒完，生成的氫氧化亞鐵（Fe (OH)?）也不安分，它會繼續(xù)與空氣中的氧氣反應(yīng)，被進(jìn)一步氧化成氫氧化鐵（Fe (OH)?），并在一定條件下分解成鐵銹（Fe?O?）。鐵銹疏松多孔，就像一塊千瘡百孔的海綿，不但不能阻止鐵繼續(xù)與氧氣和水接觸，反而會吸附更多的水分，加速鐵的腐蝕，形成一個惡性循環(huán)。

二、銹蝕的 “幫兇”：環(huán)境因素大揭秘

1，氧氣：銹蝕的 “催化劑”

氧氣在金屬銹蝕過程中扮演著關(guān)鍵角色。幾乎所有金屬的銹蝕都離不開氧氣的參與。在常溫常壓下，金屬與氧氣的反應(yīng)相對緩慢，但隨著溫度升高、氧氣濃度增加，反應(yīng)速率會大幅加快。比如在高溫的工業(yè)環(huán)境中，金屬設(shè)備更容易生銹，這是因?yàn)楦邷刈尳饘僭雍脱鯕夥肿幼兊酶踊钴S，它們之間的 “碰撞” 更加頻繁，反應(yīng)也就更容易發(fā)生。

2，水：銹蝕的 “加速劑”

水也是金屬銹蝕的重要 “幫兇”。純凈的水本身對金屬的腐蝕作用較弱，但自然界中的水往往含有各種雜質(zhì)，如溶解的二氧化碳（CO?）、氯化鈉（NaCl）等鹽類。當(dāng)金屬表面吸附了一層這樣的水溶液后，就會形成一個天然的 “電化學(xué)池”。以鋼鐵在潮濕環(huán)境中的銹蝕為例，鋼鐵中的鐵（Fe）和碳（C）就像電池的正負(fù)極，溶解有雜質(zhì)的水作為電解質(zhì)溶液，促使鐵更容易失去電子被腐蝕，這就是電化學(xué)腐蝕，也是目前造成鋼鐵腐蝕的最主要原因。

3，其他雜質(zhì)：銹蝕的 “助推器”

除了氧氣和水，環(huán)境中的其他雜質(zhì)也會加速金屬的銹蝕。例如，二氧化硫（SO?）、氯氣（Cl?）等酸性氣體，它們在空氣中遇到水會形成酸溶液，對金屬具有很強(qiáng)的腐蝕性。在一些工業(yè)污染嚴(yán)重的地區(qū)，空氣中含有大量的酸性氣體，金屬設(shè)施的銹蝕速度明顯加快。還有一些沿海地區(qū)，空氣中鹽分含量高，海風(fēng)攜帶著含鹽的水汽吹拂在金屬表面，使得金屬更容易生銹。

三、銹蝕的危害：經(jīng)濟(jì)與安全的雙重挑戰(zhàn)

1，驚人的經(jīng)濟(jì)損失

金屬銹蝕帶來的經(jīng)濟(jì)損失堪稱巨大。據(jù)統(tǒng)計，每年因金屬銹蝕而報廢的鋼鐵設(shè)備和材料占鋼鐵產(chǎn)量的 30% 左右，雖然其中有 2/3 可以回收再利用，但依然有 10% 左右的鋼鐵產(chǎn)品永久性報廢。國際鋼鐵協(xié)會公布的數(shù)據(jù)顯示，2018 年全球鋼鐵產(chǎn)量達(dá)到 18.08 億噸，我國鋼鐵產(chǎn)量為 9.283 億噸。按照這個比例計算，僅僅在我國每年銹掉的鋼鐵就將近 1 億噸，全世界約 1.8 億噸。而我國每年因金屬銹蝕造成的直接經(jīng)濟(jì)損失可達(dá)千億以上。這還不包括因金屬銹蝕導(dǎo)致設(shè)備維修、更換所帶來的間接經(jīng)濟(jì)損失，以及因生產(chǎn)中斷造成的經(jīng)濟(jì)損失。

2，嚴(yán)重的安全隱患

銹蝕對安全的威脅也不容小覷。金屬結(jié)構(gòu)在長期受到銹蝕的侵蝕后，強(qiáng)度會逐漸降低，這可能引發(fā)一系列嚴(yán)重的安全事故。橋梁、建筑等大型基礎(chǔ)設(shè)施中的金屬構(gòu)件如果生銹，可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)坍塌，危及人們的生命安全。管道的銹蝕會導(dǎo)致泄露，引發(fā)產(chǎn)品污染、燃燒甚至爆炸等危險事件。例如，1985 - 2000 年間，美國輸氣管道共發(fā)生 1318 起事故，其中因管道內(nèi)腐蝕導(dǎo)致失效的占 12.8%，因管道外腐蝕導(dǎo)致管道失效的占 15.3%，整體因管道腐蝕造成管道失效事故的比例占到 28.1%。在國內(nèi)，金屬管道腐蝕事故也屢見不鮮，因管道腐蝕造成的事故數(shù)量常常位居各類事故因素之首。