浙江至德鋼業有限公司技術人員通過長期跟蹤分析本工廠不銹鋼管酸洗工藝，發現用于不銹鋼管的浸蝕溶液，在其工作條件下，除具有浸蝕活性外，還必須對合金具有一定的鈍化性，一是保證不銹鋼管不受過腐蝕和大量滲氫；二是為了提供光亮浸蝕所必需的條件，使不銹鋼管微凸表面呈活化狀態而優先溶解，微凹表面呈鈍態被保護，在生產中是向溶液內添加緩蝕劑。
1. 水(shui)溶性(xing)緩蝕劑的作用機理
水溶性緩蝕(shi)劑的作用機理是一般(ban)認(ren)為在(zai)金屬基體上生(sheng)成了(le)：
①. 致密的氧化膜或吸附膜；
②. 難溶的金屬鹽類保護膜；
③. 難溶的絡合物(wu)覆蓋膜；
④. 其他的阻滯電極反應的物質。
大(da)多數不銹(xiu)鋼(gang)(gang)管酸(suan)(suan)洗(xi)有(you)機(ji)緩蝕劑(ji)的(de)(de)阻滯(zhi)效應(ying)(ying)(ying)只有(you)在(zai)酸(suan)(suan)性(xing)(xing)(xing)介質中(zhong)才相(xiang)當大(da)，并且是(shi)由(you)于特性(xing)(xing)(xing)吸(xi)(xi)附或(huo)絡合(he)效應(ying)(ying)(ying)的(de)(de)作用(yong)，改變(bian)了(le)固－液相(xiang)界面的(de)(de)性(xing)(xing)(xing)質，即(ji)雙電層結(jie)構，增大(da)了(le)電極(ji)(ji)(ji)反應(ying)(ying)(ying)的(de)(de)壁壘，從(cong)而在(zai)較大(da)程度上(shang)提高了(le)金屬(shu)離(li)子化(hua)(hua)的(de)(de)活化(hua)(hua)能和氫的(de)(de)超電壓，對電極(ji)(ji)(ji)反應(ying)(ying)(ying)產生(sheng)了(le)一定的(de)(de)抑制(zhi)作用(yong)。有(you)些有(you)機(ji)緩蝕劑(ji)大(da)都是(shi)具有(you)電化(hua)(hua)學惰性(xing)(xing)(xing)及分(fen)(fen)(fen)子中(zhong)含有(you)極(ji)(ji)(ji)性(xing)(xing)(xing)基(ji)(ji)團(tuan)的(de)(de)胺(an)類、醛(quan)類、雜環化(hua)(hua)合(he)物(wu)等有(you)機(ji)表(biao)面活性(xing)(xing)(xing)劑(ji)，它(ta)的(de)(de)分(fen)(fen)(fen)子都具有(you)兩部分(fen)(fen)(fen)，一是(shi)非(fei)極(ji)(ji)(ji)性(xing)(xing)(xing)基(ji)(ji)團(tuan)即(ji)憎水基(ji)(ji)，一般(ban)為碳氫鏈部分(fen)(fen)(fen)；二是(shi)極(ji)(ji)(ji)性(xing)(xing)(xing)基(ji)(ji)團(tuan)即(ji)親水基(ji)(ji)，如羥(qian)基(ji)(ji)、羰基(ji)(ji)、磺酸(suan)(suan)基(ji)(ji)、氨(an)基(ji)(ji)、醚鍵等。緩蝕劑(ji)的(de)(de)分(fen)(fen)(fen)子如果極(ji)(ji)(ji)性(xing)(xing)(xing)較弱，則(ze)主要(yao)產生(sheng)物(wu)理吸(xi)(xi)附，吸(xi)(xi)附力(li)小。如果分(fen)(fen)(fen)子極(ji)(ji)(ji)性(xing)(xing)(xing)較強(qiang)，或(huo)含有(you)多個極(ji)(ji)(ji)性(xing)(xing)(xing)基(ji)(ji)團(tuan)的(de)(de)，則(ze)主要(yao)產生(sheng)化(hua)(hua)學吸(xi)(xi)附，吸(xi)(xi)附力(li)大(da)，如羧酸(suan)(suan)、磺酸(suan)(suan)鹽、含氮(dan)化(hua)(hua)合(he)物(wu)、雜環化(hua)(hua)合(he)物(wu)等。在(zai)較高酸(suan)(suan)度（pH<1)的(de)(de)浸蝕液中(zhong)，緩蝕劑(ji)在(zai)金屬(shu)氧(yang)化(hua)(hua)物(wu)上(shang)的(de)(de)吸(xi)(xi)附力(li)比它(ta)在(zai)金屬(shu)潔(jie)凈(jing)基(ji)(ji)體上(shang)的(de)(de)吸(xi)(xi)附力(li)要(yao)小得(de)多，同(tong)時還由(you)于在(zai)氧(yang)化(hua)(hua)物(wu)（微觀(guan)陰(yin)極(ji)(ji)(ji)）上(shang)伴有(you)不析出氫的(de)(de)氧(yang)化(hua)(hua)去極(ji)(ji)(ji)化(hua)(hua)作用(yong)，緩蝕劑(ji)對不銹(xiu)鋼(gang)(gang)管表(biao)面的(de)(de)氧(yang)化(hua)(hua)膜層的(de)(de)溶解速率無不利影(ying)響。
2. 緩蝕劑的作用效率
緩蝕劑的作用效率取(qu)決于(yu)其化(hua)學性質(zhi)、濃度和(he)浸(jin)蝕液的組成(cheng)、酸度、溫度以(yi)及被(bei)浸(jin)蝕不銹鋼管(guan)的化(hua)學成(cheng)分和(he)電(dian)極電(dian)位。
a. 緩蝕(shi)劑的濃度
濃度(du)增(zeng)加，其緩(huan)蝕效率(lv)(lv)也(ye)有(you)所增(zeng)大，但過高濃度(du)時，緩(huan)蝕率(lv)(lv)會降低生產效率(lv)(lv)，對有(you)機緩(huan)蝕劑來講(jiang)，其含(han)量(liang)在0.1%~0.2%之間(jian)。見圖(tu)2-2緩(huan)蝕劑濃度(du)與緩(huan)蝕率(lv)(lv)的關系。圖(tu)中(zhong)形象地(di)表示：當緩(huan)蝕劑濃度(du)達到0.005%時，緩(huan)蝕率(lv)(lv)將不再(zai)有(you)所升高。
b. 溫(wen)度的影(ying)響
溫(wen)(wen)度(du)升高(gao)，使緩蝕劑的吸附力(li)降低(di)(di)，并(bing)使形成(cheng)的阻化膜的穩定(ding)性降低(di)(di)，因此，對不銹鋼管的浸蝕處理，工作(zuo)溫(wen)(wen)度(du)不宜(yi)太高(gao)。
c. 酸液濃度對(dui)緩蝕(shi)率(lv)的影響
幾種(zhong)緩(huan)(huan)(huan)蝕(shi)(shi)劑在(zai)不(bu)(bu)同(tong)(tong)濃度的(de)鹽酸(suan)溶液(ye)中的(de)緩(huan)(huan)(huan)蝕(shi)(shi)效果見表2-6, 幾種(zhong)緩(huan)(huan)(huan)蝕(shi)(shi)劑在(zai)不(bu)(bu)同(tong)(tong)濃度的(de)硫酸(suan)溶液(ye)中的(de)緩(huan)(huan)(huan)蝕(shi)(shi)率見表2-7, 幾種(zhong)緩(huan)(huan)(huan)蝕(shi)(shi)劑在(zai)鹽酸(suan)與氫氟酸(suan)混合酸(suan)中的(de)緩(huan)(huan)(huan)蝕(shi)(shi)率見表2-8。
d. 緩(huan)蝕劑(ji)分子(zi)中的親核性(xing)
分(fen)子(zi)(zi)中含(han)親核(he)性(xing)很(hen)強的氨氮、羧(suo)氧(yang)、羥氧(yang)等配體的多元陽離(li)(li)(li)子(zi)(zi)、非離(li)(li)(li)子(zi)(zi)、兩性(xing)表(biao)(biao)面(mian)(mian)活(huo)性(xing)劑(ji)能發揮很(hen)好(hao)的緩(huan)蝕(shi)和(he)增光(guang)作用(yong)。由于不銹鋼管在(zai)浸蝕(shi)電解質溶液中去(qu)除表(biao)(biao)面(mian)(mian)氧(yang)化層后帶的是負電荷，易吸(xi)附陽離(li)(li)(li)子(zi)(zi)表(biao)(biao)面(mian)(mian)活(huo)性(xing)劑(ji)和(he)在(zai)酸中呈(cheng)陽離(li)(li)(li)子(zi)(zi)特性(xing)的其他(ta)表(biao)(biao)面(mian)(mian)活(huo)性(xing)劑(ji)。其中如煙酸、喹啉、安替比林，苯并(bing)咪唑、烏(wu)洛托(tuo)品和(he)甘油、三乙(yi)(yi)醇胺(an)、聚(ju)乙(yi)(yi)二醇、聚(ju)乙(yi)(yi)烯亞胺(an)、檸檬酸、磺基(ji)水楊酸、環(huan)氧(yang)－醇胺(an)系(xi)縮聚(ju)物，如DE、DPE以(yi)及HEDP等應用(yong)較多。而以(yi)含(han)氮雜(za)環(huan)陽離(li)(li)(li)子(zi)(zi)活(huo)性(xing)劑(ji)和(he)能形成(cheng)翁離(li)(li)(li)子(zi)(zi)的高分(fen)子(zi)(zi)非離(li)(li)(li)子(zi)(zi)型活(huo)性(xing)劑(ji)為最好(hao)。
3. BMAT緩蝕劑
浙江至德鋼業有限公司介紹了一種新型緩蝕劑－苯并咪唑類化合物BMAT,抑制316L不銹鋼、304不銹鋼、1Cr13、2Cr13等不銹鋼在(HCl)=5%中均勻腐蝕的性能和機理。BMAT濃度為3mmol/L,t=40℃，各種不銹鋼管在(HCl)=5%和w(HCl)=5%、c(BMAT)=3mmol/L中不銹鋼的腐蝕速率和BMAT的緩蝕率見表2-9。
從表(biao)2-9 中(zhong)可(ke)知(zhi)，BMAT對(dui)上(shang)述不(bu)銹鋼管在(HCl)=5%的溶液中(zhong)均有抑(yi)制作用，還表(biao)面緩蝕劑(ji) BMAT 能有效抑(yi)制局部微電池引起的腐蝕。緩蝕劑(ji)隨合金中(zhong)含(han)碳量的增(zeng)加而相(xiang)應提(ti)高(gao)。
a. BMAT的(de)添加量(liang)對緩蝕劑的(de)影響
圖(tu)2-3、圖(tu)2-4、圖(tu)2-5三圖(tu)的曲線表明，每一種不銹(xiu)鋼管當BMAT 用量超(chao)過一定濃(nong)度(du)時，緩(huan)蝕劑隨 BMAT濃(nong)度(du)的變化趨于平緩(huan)。可選擇的最佳(jia)濃(nong)度(du)：對(dui)316L不銹(xiu)鋼管為 3 mmol/L ,對(dui)304不銹(xiu)鋼管為2 mmol/L，對(dui)2Cr13不銹(xiu)鋼管為1 mmol/L。
b. 溫度(du)對緩蝕率的影(ying)響
表(biao)2-10 列出(chu)添加(jia) BMAT 3 mmol/L 在不(bu)同溫度時(shi)的(de)緩蝕(shi)率。從表(biao) 2-10 可(ke)見(jian)，隨著溫度的(de)升高 ，BMAT在不(bu)銹鋼管上的(de)緩蝕(shi)率呈增大(da)的(de)趨勢，表(biao)明吸(xi)附反應為吸(xi)熱(re)反應。
4. BMAT緩蝕(shi)劑對抑(yi)制酸洗應力腐蝕(shi)的影響(xiang)
鹽酸作為酸洗液，含有大量的氯離子,對不銹鋼管會產生應力腐蝕開裂。為此，浙江至德鋼業有限公司研究了BMAT在(HCl)=5%的溶液中對不銹鋼管的應力腐蝕開裂的抑制作用，見表2-11的負載－拉伸實驗結果。
從表2-11所列出的評定指標分析，不(bu)論(lun)對何種鋼(gang)，與(yu)在(zai)空氣中(zhong)(zhong)相比，在(zai)(HCl)=5%中(zhong)(zhong)其斷(duan)裂(lie)(lie)時間(jian)和最(zui)大(da)應變(bian)都(dou)大(da)大(da)降(jiang)低，斷(duan)裂(lie)(lie)時間(jian)的縮短和最(zui)大(da)應變(bian)的減少，必然是由于在(zai)w(HCl)=5%中(zhong)(zhong)，不(bu)銹鋼(gang)管發(fa)生了嚴(yan)重的應力腐蝕(shi)開裂(lie)(lie)所致，加入(ru)BMAT后，兩種不(bu)銹鋼(gang)的兩項評分指標都(dou)明顯改(gai)善。這(zhe)說明BMAT對不(bu)銹鋼(gang)管的應力腐蝕(shi)破裂(lie)(lie)有(you)優良(liang)的抑(yi)制作用。
