對抗銹蝕

曾鼎

科學(xué)記者喬納森·瓦爾德曼在2007年買了一艘長1.2米的帆船。從此，帆船走進(jìn)了他的生活，但同時(shí)，銹蝕也闖進(jìn)了他的生命。喬納森買的這艘單桅帆船有30年歷史，甲板上的每一顆鉚釘周圍都有銹痕，不銹鋼水箱也生了銹。水、鹽、空氣和時(shí)間侵蝕著它，也侵蝕了喬納森的荷包。

在此后多年的調(diào)查里，喬納森便尋訪關(guān)于銹蝕的各種故事，試圖打探歷史的脈絡(luò)和當(dāng)下的銹蝕狀況。

自由女神像除銹戰(zhàn)

1980年5月，兩個(gè)抗議者，德拉蒙德和盧瑟福，偷偷爬上了美國紐約的自由女神像。這座塑像落成于1886年，是法國于1876年為紀(jì)念美國獨(dú)立戰(zhàn)爭勝利100周年而建造的。因其展現(xiàn)對外來移民的歡迎，它被譽(yù)為美國精神的象征。

爬上雕像的兩名抗議者很快被捕，而管理方發(fā)現(xiàn)，自由女神像上的孔洞像是遭到了破壞。官方懷疑，是抗議者砸進(jìn)了釘子。然而，事情后來峰回路轉(zhuǎn)，管理方經(jīng)過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，雕像到處是空洞——它們不是被釘子砸出來的，而是金屬腐蝕形成的。

自由女神像生銹了。這次意外的發(fā)現(xiàn)，拉開了美國歷史上最昂貴、公眾參與度最高、最具象征意義的銹蝕抗?fàn)幮蚰弧?/p>

自由女神像的除銹斗爭攪動(dòng)了全美。攀爬事件發(fā)生一年之后，美國和法國決定一起修復(fù)自由女神像，并展開了籌款活動(dòng)。到1986年7月4日，來自兩萬多所學(xué)校的學(xué)生為修復(fù)自由女神像籌集到超過500萬美元。最終，這場籌款活動(dòng)籌得驚人的2.77億美元。

各方勞心勞力，在修復(fù)工程的技術(shù)細(xì)節(jié)上反復(fù)磋商。最終，在1986年自由女神像落成100周年的慶典上，這座雕像在數(shù)百萬現(xiàn)場民眾和數(shù)億電視觀眾面前，告別用于修復(fù)的腳手架，重現(xiàn)一個(gè)世紀(jì)前的光輝。

如今，任何人到自由女神像前，都能看到美國國家腐蝕工程師協(xié)會(huì)（NACE）豎起的一塊牌匾。牌匾中，最上方是NACE的標(biāo)志，其下便是碑文：

自由女神像

已由國家腐蝕工程師協(xié)會(huì)選定為國家腐蝕修復(fù)地址

作為人類控制腐蝕技術(shù)應(yīng)用于歷史建筑的典范

未來的世世代代

都可以從這座全世界最著名的象征人類追求自由的紀(jì)念碑歷史中受益

國家公園管理局

1986年10月28日

紀(jì)念雕像建成100周年

當(dāng)銹蝕入侵易拉罐

比起紐約的自由女神像，易拉罐的故事更有普遍性：全世界每年大約消耗1800億只鋁制易拉罐，相當(dāng)于每人每年喝掉24罐飲料。

追溯其前身，是英國人在1810年發(fā)明了世界上第一只罐頭盒，為了防腐，他們在這只笨重的鐵罐里面鍍了一層錫。接下來的幾十年，隨著罐頭起子的發(fā)明，巴氏消毒法的推出，罐頭越來越受人喜愛。然而，有些食物容易變質(zhì)，有些食物具有強(qiáng)腐蝕性，比如腌菜，這些食物與罐頭容器更容易發(fā)生反應(yīng)。罐頭商人們也在做各種材料的嘗試，試圖有所突破。

比如啤酒，直到20世紀(jì)初，還沒有人知道如何用罐頭裝啤酒。鍍錫鐵會(huì)讓啤酒變得渾濁，并且破壞口感。鐵就更糟糕了，百萬分之一的鐵就能破壞啤酒的口感——鐵和水相互作用，釋放出氧氣，從而改變啤酒的口感，同時(shí)還會(huì)腐蝕罐頭盒。直到1954年，一位名叫比爾·康盛的工程師研制出了鋁制罐。同時(shí)，他使用環(huán)氧樹脂作為涂層，以保護(hù)金屬。

但對可樂來說，涂層的作用可就不止于此了。

“由于銹蝕的問題，工程師們花費(fèi)了125年研究如何修補(bǔ)鋼合金罐頭盒，其次才是考慮如何將啤酒灌進(jìn)去；他們花了25年才認(rèn)識(shí)到鋁是易拉罐最好的原料，又花了10年才制造出適合裝可樂的易拉罐?！眴碳{森寫道，但它裝的可不是一罐簡單的可樂，而是銹蝕引發(fā)的一場噩夢。磷酸的存在可以讓可樂的pH值達(dá)到2.75，鹽和色素又加劇了腐蝕效應(yīng)。這樣的配方在高壓下混合，最終卻由不足一毫米的鋁片承受。

灌裝好的可樂也許要面臨潮濕的環(huán)境，被存放幾周、幾個(gè)月，甚至幾年。從技術(shù)層面講，易拉罐不發(fā)生銹蝕簡直就是奇跡。而且，可樂只是開始，近半個(gè)世紀(jì)以來，人們在易拉罐中喝到了腐蝕性更強(qiáng)的飲料，而易拉罐卻變得越來越薄，越來越精致。保護(hù)這層鋁不被腐蝕的是一層肉眼看不見的、防腐性能優(yōu)異的塑料膜。這層名叫環(huán)氧樹脂的塑料膜不過幾微米厚，但缺了它，一罐可樂用不了3天就能蝕透罐體。

銹蝕還在何處肆虐

根據(jù)喬納森的調(diào)查，美國每年為銹蝕要付出4000億美元的代價(jià)，遠(yuǎn)超其他自然災(zāi)害的總和。它不只是差點(diǎn)搞垮了自由女神像，現(xiàn)實(shí)中，它更是損害飛機(jī)，折斷橋梁，摧毀汽車，穿透艦船，毀壞房屋，奪去無數(shù)人生命和財(cái)產(chǎn)的罪魁禍?zhǔn)住?/p>

銹蝕問題威脅喬納森的帆船，更是美國海軍的頭號威脅。五角大樓最高防銹長官向喬納森指出：美國海軍的最大克星不是哪個(gè)國家，而是銹蝕。地球上最強(qiáng)的海軍正在輸?shù)暨@場戰(zhàn)爭，美國海軍的相關(guān)部門則以“大規(guī)模銹蝕”作為年度維護(hù)會(huì)議討論的議題。與船舶一樣，汽車領(lǐng)域也危機(jī)四伏。因?yàn)槿加捅煤蛣x車線生銹的問題，美國國家公路交通安全管理局（NHTSA）已經(jīng)召回過數(shù)百萬輛汽車。

美國冬季使用融雪鹽的21個(gè)州也遭遇了災(zāi)難。曾經(jīng)，運(yùn)輸部門極為依賴融雪鹽（氯化鈉或氯化鈣），1990年全美花費(fèi)在融雪鹽上的總支出高達(dá)5億美元。不幸的是，融雪鹽中的氯離子會(huì)與橋梁中的鋼發(fā)生反應(yīng)。2001年的腐蝕成本研究發(fā)現(xiàn)，這些橋梁的維護(hù)費(fèi)用占了美國運(yùn)輸部經(jīng)費(fèi)的大頭，相比之下，融雪鹽的成本只有芝麻粒大。

目前看來，一個(gè)沒有銹蝕的世界是不可能的，否則將會(huì)是一個(gè)沒有金屬的世界。在艾倫·韋斯曼《沒有我們的世界》中曾如此描繪金屬物件的使用壽命：僅僅在人類消失后的20年，有增無減的腐蝕就會(huì)破壞曼哈頓東區(qū)的很多鐵路和橋梁；幾百年后，紐約所有橋梁都會(huì)損毀；幾千年后，唯一能夠保存下來的將會(huì)是那些深埋在地下的建筑；大約700萬年后，或許只有拉什莫爾山上的遺跡能證明我們曾經(jīng)出現(xiàn)過。

考察了銹蝕的誕生、蔓延、危害與人類抗擊銹蝕的種種故事，世人在喬納森的筆下得以見識(shí)現(xiàn)代世界最隱秘的一面：銹蝕肆虐，無處不在。最后，喬納森引用了美國國家科學(xué)院的一份報(bào)告，呼吁從資源、基建等方面，出臺(tái)更嚴(yán)格的政策應(yīng)對銹蝕問題。當(dāng)然，在這之前，各行各業(yè)乃至全社會(huì)首先要認(rèn)識(shí)到，對抗銹蝕可以為國家?guī)砀甙旱幕貓?bào)。