一、緩蝕劑概述
在(zai)腐蝕性介質中，加入少量(liang)的(de)一種(zhong)(zhong)或(huo)幾種(zhong)(zhong)物質，能使金屬的(de)腐蝕速率(lv)大大降低，這種(zhong)(zhong)物質或(huo)復合物質就稱為緩蝕劑(ji)。這種(zhong)(zhong)保護金屬的(de)方(fang)法通稱為緩蝕劑(ji)保護技術(shu)。
對(dui)于(yu)金屬(shu)(shu)管(guan)道來(lai)(lai)說，緩蝕(shi)劑保(bao)護(hu)(hu)技術屬(shu)(shu)工藝性防腐方法，緩蝕(shi)利(li)的(de)添加是(shi)通過工藝操作(zuo)來(lai)(lai)實(shi)現的(de)。緩蝕(shi)劑的(de)防腐機(ji)理一般認為是(shi)在金屬(shu)(shu)表(biao)面上(shang)生成了連續的(de)起隔離作(zuo)用的(de)吸附層保(bao)護(hu)(hu)膜(mo)，從(cong)而(er)降低金屬(shu)(shu)的(de)腐蝕(shi)速率。工業上(shang)采用緩蝕(shi)劑保(bao)護(hu)(hu)金屬(shu)(shu)管(guan)道的(de)事(shi)例(li)有：石油和天然氣(qi)（特別是(shi)高含硫的(de)）的(de)采集、輸送(song)系(xi)統(tong)；煉(lian)油裝(zhuang)置的(de)常(chang)減壓系(xi)統(tong)；乙烯裂解裝(zhuang)置的(de)工藝水系(xi)統(tong)；合(he)成氨苯菲爾法脫碳系(xi)統(tong)；工業冷卻水系(xi)統(tong)等。
二、緩蝕劑分類
1. 通常緩蝕(shi)(shi)劑(ji)有多種(zhong)分類方法，按(an)緩蝕(shi)(shi)劑(ji)的(de)化學組(zu)成分類可(ke)分為無機(ji)緩蝕(shi)(shi)劑(ji)和有機(ji)緩蝕(shi)(shi)劑(ji)。見(jian)圖8.2.1。
2. 按緩(huan)蝕(shi)劑(ji)對電極(ji)(ji)過(guo)程(cheng)的影響(xiang)分類。金屬和電解質(zhi)溶液(ye)接觸(chu)時，會發生電化學(xue)腐蝕(shi)。在(zai)此過(guo)程(cheng)中(zhong)鐵(tie)以鐵(tie)離子(zi)形式進入(ru)溶液(ye)，鐵(tie)受(shou)到(dao)了腐蝕(shi)，而溶液(ye)中(zhong)的氫(qing)離子(zi)則(ze)在(zai)電極(ji)(ji)表面的某些區域接受(shou)電子(zi)，成為氫(qing)分子(zi)逸出(chu)。這(zhe)兩(liang)個(ge)過(guo)程(cheng)是共軛(e)過(guo)程(cheng)，如果由于在(zai)介質(zhi)中(zhong)添加了緩(huan)蝕(shi)劑(ji)，使其(qi)中(zhong)的一(yi)個(ge)過(guo)程(cheng)或兩(liang)個(ge)過(guo)程(cheng)受(shou)到(dao)阻滯，腐蝕(shi)速度就會減緩(huan)。
3. 根據緩蝕(shi)劑對(dui)腐(fu)蝕(shi)電(dian)化(hua)學過(guo)程的抑制作用可將(jiang)緩蝕(shi)劑分為以下三類。
①. 陽極型緩蝕劑(ji)
這類緩(huan)蝕(shi)劑(ji)(ji)又稱陽極(ji)(ji)抑(yi)制(zhi)型緩(huan)蝕(shi)劑(ji)(ji)。例如：鉻酸(suan)鹽、硝酸(suan)鹽、正(zheng)磷酸(suan)鹽、硅酸(suan)鹽、苯甲(jia)酸(suan)鹽等。這類緩(huan)蝕(shi)劑(ji)(ji)，有的(de)(de)(de)能(neng)阻止金(jin)屬表(biao)面陽極(ji)(ji)部(bu)分的(de)(de)(de)離子進入溶(rong)(rong)液，有的(de)(de)(de)則是因能(neng)形成保護膜（鈍化膜）從(cong)而起(qi)(qi)到緩(huan)蝕(shi)作用。應注(zhu)意的(de)(de)(de)是上述緩(huan)蝕(shi)劑(ji)(ji)中苯甲(jia)酸(suan)鹽系(xi)非氧化型的(de)(de)(de)，它只有在介(jie)質中存在溶(rong)(rong)解氧的(de)(de)(de)情況下，才能(neng)起(qi)(qi)到抑(yi)制(zhi)腐蝕(shi)作用。
②. 陰極型(xing)緩蝕劑
它又稱陰極抑制型緩蝕劑。例如：酸式碳酸鈣、聚磷酸鹽、硫酸鋅、砷離子、銻離子等。它們能使陰極過程減慢，能增大陰極極化，使電位負移。有的陰極型緩蝕劑，如鋅鹽及碳酸氫鈣等，在中性溶液中可與陰極過程產生的OH結合，生成難溶性的氫氧化物或碳酸鹽覆蓋于陰極表面，從而阻礙了陰極反應。而有的陰極型緩蝕劑，如AsCl3、SbSbCl3、Bi(SO4)3等在酸性溶液中，其相應的金屬離子可在陰極表面被還原成As、Sb、Bi元素覆蓋在電極表面，使氫的過電位顯著增加，從而減慢了腐蝕速率。
③. 混合型緩蝕(shi)劑
它又稱混合抑制型緩(huan)蝕劑，這(zhe)類緩(huan)蝕劑主要是一(yi)些(xie)有機化合物，如含(han)氮、含(han)硫(liu)及既含(han)氮又含(han)硫(liu)的(de)有機化合物、瓊(qiong)脂、生物堿(jian)等。
4. 按(an)緩(huan)蝕劑在金屬(shu)表面(mian)形成(cheng)保護膜的特征(zheng)分(fen)類，一(yi)般可將緩(huan)蝕劑分(fen)為如下三類：
①. 氧化膜型(xing)緩(huan)蝕劑
這類緩蝕劑有鉻酸鹽、亞硝酸鹽、鉬酸鹽和鎢酸鹽等，它們可以使金屬表面形成致密的y-Fe2O3保護膜，厚度可達5～10nm。其中鉬酸鹽和鎢酸鹽只有在介質中有氧存在時才能起緩蝕作用。
②. 沉(chen)淀膜型緩蝕劑
這類緩(huan)蝕劑(ji)如六偏(pian)磷酸(suan)鈉、硫酸(suan)鋅、聚(ju)磷酸(suan)鈉等，它們(men)能與介質中的(de)有關離子反應(ying)，并(bing)在金屬(shu)表面上(shang)的(de)陰極區形成抑制腐蝕的(de)沉(chen)淀(dian)膜，這種沉(chen)淀(dian)膜一般要比氧化膜厚（約為幾十(shi)到(dao)100nm），但其致密性和附著力則比氧化膜差得多。因(yin)此，它們(men)的(de)保護效果比氧化膜型緩(huan)蝕劑(ji)差一些。
③. 吸(xi)附(fu)膜型緩蝕劑
這類(lei)(lei)緩蝕(shi)劑一般都是有(you)機(ji)化合物，它們能吸附(fu)(fu)在金屬表(biao)面，使介(jie)質不易與金屬接觸而減(jian)緩了腐(fu)蝕(shi)。根據(ju)吸附(fu)(fu)形式不同，它又可分(fen)為物理吸附(fu)(fu)和化學吸附(fu)(fu)兩類(lei)(lei)。
5. 按緩(huan)(huan)蝕(shi)劑(ji)使用(yong)范圍(wei)分類(lei)，可將緩(huan)(huan)蝕(shi)劑(ji)分為酸洗緩(huan)(huan)蝕(shi)劑(ji)、冷凍(dong)水緩(huan)(huan)蝕(shi)劑(ji)、油(you)氣井酸化(hua)緩(huan)(huan)蝕(shi)劑(ji)、石(shi)油(you)化(hua)工工藝緩(huan)(huan)蝕(shi)劑(ji)、油(you)田注水緩(huan)(huan)蝕(shi)劑(ji)、鍋爐用(yong)水緩(huan)(huan)蝕(shi)劑(ji)、循環冷卻用(yong)水緩(huan)(huan)蝕(shi)劑(ji)等。
三、影響緩蝕(shi)作用的因素
影響緩(huan)蝕(shi)劑(ji)(ji)緩(huan)蝕(shi)效(xiao)果的(de)(de)因素很多，除了緩(huan)蝕(shi)劑(ji)(ji)的(de)(de)組(zu)分、結構、介(jie)質性質、金屬(shu)的(de)(de)種類(lei)和表面(mian)狀態諸因素外，還與(yu)緩(huan)蝕(shi)劑(ji)(ji)的(de)(de)用(yong)量(liang)、使用(yong)溫度(du)和介(jie)質的(de)(de)運動速度(du)等因素有(you)關。
1. 用(yong)量的影響
緩蝕劑用量（濃度）對(dui)金(jin)屬腐蝕速率的(de)影響大(da)致有三(san)種情況：
①. 金屬腐蝕速率隨緩蝕劑濃度的增加而降低。如碳鋼在含H2S的油-鹽水介質中就是如此。
②. 緩蝕(shi)劑(ji)的濃(nong)度與金(jin)屬腐(fu)蝕(shi)速率的關系有極限值(zhi)。這類緩蝕(shi)劑(ji)當濃(nong)度增加(jia)到一(yi)定程度后，如(ru)再(zai)繼續增加(jia)緩蝕(shi)劑(ji)濃(nong)度，金(jin)屬的腐(fu)蝕(shi)速率不(bu)僅不(bu)下降，反而(er)會升高。
③. 緩蝕(shi)(shi)劑用(yong)量(liang)不(bu)(bu)足會(hui)加速(su)金屬腐蝕(shi)(shi)。例如(ru)，為減緩淡水和鹽(yan)水腐蝕(shi)(shi)性常(chang)(chang)用(yong)的緩蝕(shi)(shi)劑亞硝(xiao)酸(suan)鈉(na)就屬于這(zhe)類(lei)緩蝕(shi)(shi)劑，在鹽(yan)水中亞硝(xiao)酸(suan)鈉(na)添加量(liang)不(bu)(bu)足時(shi)，碳(tan)鋼的腐蝕(shi)(shi)速(su)率不(bu)(bu)僅(jin)加大(da)，而且(qie)還(huan)會(hui)發生(sheng)明顯的點(dian)腐蝕(shi)(shi)。因此，對于這(zhe)類(lei)緩蝕(shi)(shi)劑添加量(liang)太(tai)少就非常(chang)(chang)危險，必須十分注意。大(da)部分氧化劑也(ye)屬于這(zhe)類(lei)緩蝕(shi)(shi)劑，如(ru)鉻酸(suan)鹽(yan)、重鉻酸(suan)鹽(yan)、過氧化氫以及硅(gui)酸(suan)鈉(na)等。
2. 溫度(du)的影響(xiang)
金屬腐(fu)蝕(shi)(shi)一般隨著(zhu)溫(wen)(wen)度(du)(du)升高(gao)而(er)加快，尤其(qi)是(shi)在腐(fu)蝕(shi)(shi)過程有氫析(xi)出的介(jie)質中，如鋼(gang)在酸(suan)性介(jie)質中就是(shi)如此(ci)。如果腐(fu)蝕(shi)(shi)過程有氧(yang)參與(yu)陰極(ji)反(fan)應（即(ji)氧(yang)去極(ji)化(hua)），則由(you)于溫(wen)(wen)度(du)(du)升高(gao)時(shi)(shi)氧(yang)的溶(rong)解(jie)度(du)(du)降低，腐(fu)蝕(shi)(shi)速率(lv)與(yu)溫(wen)(wen)度(du)(du)的關(guan)系就比較(jiao)復雜。有可能溫(wen)(wen)度(du)(du)高(gao)時(shi)(shi)的腐(fu)蝕(shi)(shi)速率(lv)比溫(wen)(wen)度(du)(du)低時(shi)(shi)還小，加入緩蝕(shi)(shi)劑的情況也(ye)是(shi)同(tong)樣(yang)的情形。
①. 溫度升高，緩(huan)蝕率降低。大多數有機緩(huan)蝕劑及(ji)許多無機緩(huan)蝕劑都屬于(yu)這種(zhong)類型(xing)。
②. 在(zai)一定的溫度范圍內(nei)緩蝕(shi)率(lv)不隨(sui)溫度升高而(er)改(gai)變。例如苯甲(jia)酸(suan)鈉在(zai)20～80℃溫度范圍內(nei)，對碳(tan)鋼在(zai)水(shui)溶液中(zhong)(zhong)的腐蝕(shi)抑制(zhi)作用(yong)幾乎不隨(sui)溫度變化(hua)而(er)改(gai)變，但在(zai)沸騰的水(shui)中(zhong)(zhong)，苯甲(jia)酸(suan)鈉則不能(neng)抑制(zhi)鋼的腐蝕(shi)。
③. 溫(wen)度增高(gao)，緩(huan)蝕率(lv)也增高(gao)。有(you)些(xie)緩(huan)蝕作用特別強的(de)緩(huan)蝕劑(ji)，不(bu)僅(jin)能使腐(fu)蝕速率(lv)減小，而(er)且可以使腐(fu)蝕反應速率(lv)隨溫(wen)度升高(gao)而(er)增加的(de)變化(hua)率(lv)（即溫(wen)度系數）減小，從而(er)進一步提高(gao)了(le)緩(huan)蝕率(lv)。屬于這(zhe)類緩(huan)蝕劑(ji)的(de)有(you)：鹽酸溶(rong)液(ye)中的(de)7701、7801、含氮堿和(he)某些(xie)生物堿等。
3. 介質流動速率(lv)對(dui)緩蝕作(zuo)用的(de)影響
介質(zhi)(zhi)流(liu)動速率對緩蝕劑緩蝕作用(yong)的影(ying)響并不亞于(yu)溫(wen)度、壓(ya)力(li)、介質(zhi)(zhi)的組成(cheng)及其他(ta)因(yin)素(su)的影(ying)響，這(zhe)種影(ying)響大致有三種情(qing)況：
①. 流(liu)速(su)加(jia)快(kuai)，緩蝕率降(jiang)低。在大多數情況下，提高介質的流(liu)動速(su)率或對介質進行攪拌(ban)都會造成緩蝕效率的降(jiang)低。但有時由于流(liu)速(su)增大反(fan)而會加(jia)快(kuai)腐蝕。
②. 流速增加，緩(huan)蝕率(lv)提(ti)高。當(dang)緩(huan)蝕劑(ji)由于在介質中不能均勻分布(bu)而(er)影響(xiang)保護效果時，增加介質流動速率(lv)，有利于緩(huan)蝕劑(ji)均勻地擴散到金屬(shu)表(biao)面形成面膜，而(er)使緩(huan)蝕效率(lv)提(ti)高。
③. 介質流速對緩蝕效率的影響因緩蝕劑使用濃度不同而出現相反的結果。例如：采用四份六偏磷酸鈉和一份氯化鋅的混合物作循環冷卻水的緩蝕劑，當緩蝕劑的濃度為8×10-6以上時，緩蝕率隨介質流速增加而提高。當其濃度在8×10-6以下下時，緩蝕率隨流速增大而減小。
