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(rong)性緩(huan)蝕劑(ji)的作用(yong)機理

水溶性緩蝕劑(ji)的(de)作用機理是(shi)一般認為在金(jin)屬(shu)基體上生成了：

 ①.  致密的氧化(hua)膜或吸附膜；

 ②.  難溶的金屬鹽類保護膜；

 ③.  難(nan)溶的絡(luo)合物覆蓋(gai)膜；

 ④.  其他的阻滯電極反應的物質。

  大(da)多數不(bu)(bu)銹鋼管酸(suan)(suan)洗有(you)(you)機緩蝕(shi)劑(ji)(ji)的(de)阻(zu)滯效應只(zhi)有(you)(you)在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)酸(suan)(suan)性(xing)(xing)介質中(zhong)才相當大(da)，并且是(shi)由(you)于(yu)特性(xing)(xing)吸(xi)附(fu)(fu)或(huo)絡合(he)效應的(de)作用，改(gai)變(bian)了固(gu)－液(ye)相界面(mian)的(de)性(xing)(xing)質，即(ji)(ji)雙電(dian)層結(jie)構，增大(da)了電(dian)極(ji)反應的(de)壁(bi)壘(lei)，從而在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)較(jiao)大(da)程度上提高了金(jin)屬離子化(hua)的(de)活化(hua)能和氫(qing)的(de)超電(dian)壓，對電(dian)極(ji)反應產(chan)(chan)生了一定的(de)抑制作用。有(you)(you)些有(you)(you)機緩蝕(shi)劑(ji)(ji)大(da)都(dou)是(shi)具有(you)(you)電(dian)化(hua)學惰性(xing)(xing)及(ji)分子中(zhong)含有(you)(you)極(ji)性(xing)(xing)基(ji)(ji)(ji)(ji)團(tuan)的(de)胺(an)類、醛類、雜環化(hua)合(he)物(wu)(wu)等(deng)有(you)(you)機表(biao)面(mian)活性(xing)(xing)劑(ji)(ji)，它(ta)的(de)分子都(dou)具有(you)(you)兩部(bu)(bu)分，一是(shi)非極(ji)性(xing)(xing)基(ji)(ji)(ji)(ji)團(tuan)即(ji)(ji)憎(zeng)水基(ji)(ji)(ji)(ji)，一般為碳氫(qing)鏈部(bu)(bu)分；二是(shi)極(ji)性(xing)(xing)基(ji)(ji)(ji)(ji)團(tuan)即(ji)(ji)親水基(ji)(ji)(ji)(ji)，如(ru)(ru)羥基(ji)(ji)(ji)(ji)、羰基(ji)(ji)(ji)(ji)、磺(huang)酸(suan)(suan)基(ji)(ji)(ji)(ji)、氨基(ji)(ji)(ji)(ji)、醚鍵等(deng)。緩蝕(shi)劑(ji)(ji)的(de)分子如(ru)(ru)果極(ji)性(xing)(xing)較(jiao)弱，則主(zhu)要(yao)產(chan)(chan)生物(wu)(wu)理吸(xi)附(fu)(fu)，吸(xi)附(fu)(fu)力小(xiao)。如(ru)(ru)果分子極(ji)性(xing)(xing)較(jiao)強，或(huo)含有(you)(you)多個極(ji)性(xing)(xing)基(ji)(ji)(ji)(ji)團(tuan)的(de)，則主(zhu)要(yao)產(chan)(chan)生化(hua)學吸(xi)附(fu)(fu)，吸(xi)附(fu)(fu)力大(da)，如(ru)(ru)羧酸(suan)(suan)、磺(huang)酸(suan)(suan)鹽、含氮(dan)化(hua)合(he)物(wu)(wu)、雜環化(hua)合(he)物(wu)(wu)等(deng)。在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)較(jiao)高酸(suan)(suan)度（pH<1)的(de)浸蝕(shi)液(ye)中(zhong)，緩蝕(shi)劑(ji)(ji)在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)金(jin)屬氧(yang)化(hua)物(wu)(wu)上的(de)吸(xi)附(fu)(fu)力比它(ta)在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)金(jin)屬潔凈(jing)基(ji)(ji)(ji)(ji)體上的(de)吸(xi)附(fu)(fu)力要(yao)小(xiao)得多，同時還(huan)由(you)于(yu)在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)氧(yang)化(hua)物(wu)(wu)（微觀陰極(ji)）上伴有(you)(you)不(bu)(bu)析出氫(qing)的(de)氧(yang)化(hua)去(qu)極(ji)化(hua)作用，緩蝕(shi)劑(ji)(ji)對不(bu)(bu)銹鋼管表(biao)面(mian)的(de)氧(yang)化(hua)膜層的(de)溶解速率無不(bu)(bu)利影響。

2. 緩蝕劑的作用效率(lv)

 緩蝕(shi)劑的(de)作用效率取決于其化學性質(zhi)、濃度和浸蝕(shi)液(ye)的(de)組成、酸(suan)度、溫度以及被浸蝕(shi)不銹鋼管的(de)化學成分和電極電位。

 a. 緩蝕(shi)劑的(de)濃度

 濃(nong)度增加，其(qi)緩蝕(shi)(shi)效(xiao)率也有所(suo)增大，但過高濃(nong)度時(shi)，緩蝕(shi)(shi)率會(hui)降低生產效(xiao)率，對有機緩蝕(shi)(shi)劑(ji)來講(jiang)，其(qi)含量在0.1%~0.2%之間。見圖2-2緩蝕(shi)(shi)劑(ji)濃(nong)度與(yu)緩蝕(shi)(shi)率的關系。圖中形(xing)象(xiang)地表(biao)示：當緩蝕(shi)(shi)劑(ji)濃(nong)度達到0.005%時(shi)，緩蝕(shi)(shi)率將不再有所(suo)升高。

 b. 溫度的影響

   溫(wen)度升高，使緩蝕(shi)劑的(de)吸(xi)附(fu)力降低，并(bing)使形成的(de)阻化膜(mo)的(de)穩定(ding)性降低，因(yin)此，對(dui)不銹鋼管的(de)浸(jin)蝕(shi)處理，工作溫(wen)度不宜太高。

c. 酸液濃度(du)對緩蝕(shi)率的影響(xiang)

 幾種(zhong)緩(huan)(huan)蝕(shi)(shi)劑(ji)在(zai)(zai)不同濃(nong)(nong)度(du)的(de)(de)鹽酸溶液中(zhong)(zhong)的(de)(de)緩(huan)(huan)蝕(shi)(shi)效果見(jian)表(biao)(biao)2-6, 幾種(zhong)緩(huan)(huan)蝕(shi)(shi)劑(ji)在(zai)(zai)不同濃(nong)(nong)度(du)的(de)(de)硫酸溶液中(zhong)(zhong)的(de)(de)緩(huan)(huan)蝕(shi)(shi)率見(jian)表(biao)(biao)2-7, 幾種(zhong)緩(huan)(huan)蝕(shi)(shi)劑(ji)在(zai)(zai)鹽酸與氫(qing)氟酸混合酸中(zhong)(zhong)的(de)(de)緩(huan)(huan)蝕(shi)(shi)率見(jian)表(biao)(biao)2-8。

 d. 緩蝕劑分子中的親核性

  分子(zi)中(zhong)含親核性很(hen)強(qiang)的(de)氨氮、羧氧(yang)、羥氧(yang)等(deng)配體的(de)多元(yuan)陽(yang)離子(zi)、非離子(zi)、兩性表(biao)面(mian)(mian)活性劑(ji)能(neng)發揮很(hen)好的(de)緩蝕(shi)(shi)和增光作(zuo)用。由于不(bu)銹鋼管在浸蝕(shi)(shi)電解質(zhi)溶(rong)液中(zhong)去除表(biao)面(mian)(mian)氧(yang)化層后帶的(de)是負電荷，易吸附陽(yang)離子(zi)表(biao)面(mian)(mian)活性劑(ji)和在酸中(zhong)呈陽(yang)離子(zi)特性的(de)其他表(biao)面(mian)(mian)活性劑(ji)。其中(zhong)如(ru)煙酸、喹啉、安替比林，苯并咪(mi)唑、烏洛托品和甘油、三乙(yi)醇(chun)胺、聚(ju)乙(yi)二(er)醇(chun)、聚(ju)乙(yi)烯亞胺、檸檬酸、磺(huang)基水(shui)楊酸、環氧(yang)－醇(chun)胺系縮(suo)聚(ju)物，如(ru)DE、DPE以(yi)及(ji)HEDP等(deng)應(ying)用較多。而以(yi)含氮雜環陽(yang)離子(zi)活性劑(ji)和能(neng)形成翁離子(zi)的(de)高分子(zi)非離子(zi)型活性劑(ji)為(wei)最好。

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)(zhong)可(ke)知，BMAT對上述不銹鋼管在(HCl)=5%的(de)溶(rong)液中(zhong)(zhong)均(jun)有抑制作(zuo)用，還(huan)表(biao)面緩(huan)蝕劑 BMAT 能有效(xiao)抑制局部微電(dian)池(chi)引起的(de)腐蝕。緩(huan)蝕劑隨合金中(zhong)(zhong)含(han)碳量的(de)增加而相應提高。

a. BMAT的(de)添(tian)加量對緩蝕劑(ji)的(de)影(ying)響(xiang)

 圖2-3、圖2-4、圖2-5三(san)圖的曲線表明，每(mei)一(yi)種不(bu)銹(xiu)鋼管當BMAT 用量超(chao)過一(yi)定濃度(du)(du)時，緩蝕劑隨 BMAT濃度(du)(du)的變(bian)化(hua)趨于平緩。可選(xuan)擇的最佳(jia)濃度(du)(du)：對(dui)316L不(bu)銹(xiu)鋼管為 3 mmol/L ,對(dui)304不(bu)銹(xiu)鋼管為2 mmol/L，對(dui)2Cr13不(bu)銹(xiu)鋼管為1 mmol/L。

b. 溫度對緩蝕率的影響 

  表2-10 列出(chu)添加 BMAT 3 mmol/L 在不同(tong)溫(wen)度時(shi)的(de)(de)緩蝕(shi)率。從表 2-10 可(ke)見，隨著溫(wen)度的(de)(de)升(sheng)高 ，BMAT在不銹鋼管上(shang)的(de)(de)緩蝕(shi)率呈增大的(de)(de)趨勢(shi)，表明吸附(fu)反應(ying)為(wei)吸熱反應(ying)。

4. BMAT緩蝕(shi)劑對抑制酸洗應力腐蝕(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(biao)2-11所列出的評定指標分析，不論(lun)對何(he)種鋼(gang)(gang)，與(yu)在(zai)空氣(qi)中(zhong)相(xiang)比，在(zai)(HCl)=5%中(zhong)其斷裂(lie)時間和最大應變(bian)都大大降低(di)，斷裂(lie)時間的縮短和最大應變(bian)的減少，必然(ran)是由(you)于在(zai)w(HCl)=5%中(zhong)，不銹(xiu)鋼(gang)(gang)管發生了嚴(yan)重的應力腐蝕開(kai)裂(lie)所致，加入(ru)BMAT后，兩種不銹(xiu)鋼(gang)(gang)的兩項評分指標都明(ming)顯改(gai)善(shan)。這說明(ming)BMAT對不銹(xiu)鋼(gang)(gang)管的應力腐蝕破裂(lie)有(you)優良(liang)的抑制作用。