一(yi)、緩蝕(shi)劑概述
在腐蝕(shi)性介(jie)質中，加入少量的(de)(de)一(yi)種或(huo)幾(ji)種物(wu)(wu)質，能使(shi)金屬(shu)的(de)(de)腐蝕(shi)速率大大降低，這(zhe)種物(wu)(wu)質或(huo)復(fu)合物(wu)(wu)質就稱為(wei)緩蝕(shi)劑。這(zhe)種保(bao)護(hu)金屬(shu)的(de)(de)方法通稱為(wei)緩蝕(shi)劑保(bao)護(hu)技術。
對于(yu)金(jin)屬管道來說，緩蝕劑(ji)保(bao)護技術(shu)屬工(gong)藝(yi)性防腐(fu)方(fang)法(fa)，緩蝕利(li)的(de)(de)(de)(de)添(tian)加是通過工(gong)藝(yi)操作(zuo)來實現的(de)(de)(de)(de)。緩蝕劑(ji)的(de)(de)(de)(de)防腐(fu)機理一般認為是在金(jin)屬表(biao)面上(shang)生成了連續的(de)(de)(de)(de)起隔離作(zuo)用的(de)(de)(de)(de)吸附(fu)層(ceng)保(bao)護膜，從而降(jiang)低金(jin)屬的(de)(de)(de)(de)腐(fu)蝕速率(lv)。工(gong)業上(shang)采(cai)用緩蝕劑(ji)保(bao)護金(jin)屬管道的(de)(de)(de)(de)事例有(you)：石油和(he)天然氣（特(te)別是高含(han)硫的(de)(de)(de)(de)）的(de)(de)(de)(de)采(cai)集、輸(shu)送系統(tong)；煉油裝置(zhi)的(de)(de)(de)(de)常(chang)減壓系統(tong)；乙(yi)烯裂解(jie)裝置(zhi)的(de)(de)(de)(de)工(gong)藝(yi)水(shui)系統(tong)；合成氨(an)苯菲爾法(fa)脫碳系統(tong)；工(gong)業冷卻水(shui)系統(tong)等。
二、緩蝕劑分類(lei)
1. 通常(chang)緩(huan)(huan)(huan)蝕劑(ji)有多(duo)種分類方法，按緩(huan)(huan)(huan)蝕劑(ji)的(de)化學組成分類可(ke)分為無機緩(huan)(huan)(huan)蝕劑(ji)和有機緩(huan)(huan)(huan)蝕劑(ji)。見圖8.2.1。
2. 按緩(huan)蝕(shi)劑對(dui)電(dian)極過(guo)(guo)程(cheng)(cheng)的(de)影響(xiang)分類(lei)。金(jin)屬(shu)和(he)電(dian)解質溶液(ye)(ye)接(jie)觸時，會(hui)發生電(dian)化學腐(fu)蝕(shi)。在(zai)此過(guo)(guo)程(cheng)(cheng)中鐵(tie)以鐵(tie)離子(zi)(zi)(zi)形式進入(ru)溶液(ye)(ye)，鐵(tie)受(shou)到(dao)了腐(fu)蝕(shi)，而溶液(ye)(ye)中的(de)氫(qing)(qing)離子(zi)(zi)(zi)則在(zai)電(dian)極表面(mian)的(de)某些區域接(jie)受(shou)電(dian)子(zi)(zi)(zi)，成(cheng)為(wei)氫(qing)(qing)分子(zi)(zi)(zi)逸(yi)出。這兩個過(guo)(guo)程(cheng)(cheng)是共軛過(guo)(guo)程(cheng)(cheng)，如果由于(yu)在(zai)介質中添加(jia)了緩(huan)蝕(shi)劑，使其中的(de)一個過(guo)(guo)程(cheng)(cheng)或兩個過(guo)(guo)程(cheng)(cheng)受(shou)到(dao)阻(zu)滯(zhi)，腐(fu)蝕(shi)速(su)度(du)就會(hui)減緩(huan)。
3. 根據(ju)緩蝕(shi)劑對腐(fu)蝕(shi)電化學(xue)過程的抑制(zhi)作(zuo)用可將緩蝕(shi)劑分為以(yi)下(xia)三(san)類。
①. 陽極型緩蝕劑
這(zhe)類緩蝕(shi)(shi)劑(ji)又稱陽極抑制(zhi)型(xing)緩蝕(shi)(shi)劑(ji)。例(li)如(ru)：鉻酸(suan)(suan)鹽(yan)(yan)、硝(xiao)酸(suan)(suan)鹽(yan)(yan)、正(zheng)磷酸(suan)(suan)鹽(yan)(yan)、硅酸(suan)(suan)鹽(yan)(yan)、苯甲酸(suan)(suan)鹽(yan)(yan)等(deng)。這(zhe)類緩蝕(shi)(shi)劑(ji)，有(you)的能(neng)阻止金(jin)屬表面陽極部分(fen)的離子進(jin)入溶(rong)液，有(you)的則是因能(neng)形(xing)成(cheng)保護膜（鈍化(hua)膜）從而起到緩蝕(shi)(shi)作用。應注(zhu)意的是上述緩蝕(shi)(shi)劑(ji)中苯甲酸(suan)(suan)鹽(yan)(yan)系非氧(yang)化(hua)型(xing)的，它只(zhi)有(you)在(zai)介質中存在(zai)溶(rong)解氧(yang)的情況下(xia)，才(cai)能(neng)起到抑制(zhi)腐蝕(shi)(shi)作用。
②. 陰(yin)極型緩蝕劑
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. 混合型緩蝕劑
它(ta)又稱混合(he)抑制(zhi)型緩蝕劑(ji)(ji)，這類緩蝕劑(ji)(ji)主要是(shi)一些有機(ji)化合(he)物，如含(han)(han)氮(dan)、含(han)(han)硫及既含(han)(han)氮(dan)又含(han)(han)硫的有機(ji)化合(he)物、瓊(qiong)脂、生物堿等。
4. 按緩蝕劑在(zai)金屬表面形成保護膜的特征分(fen)類，一般可將緩蝕劑分(fen)為如下(xia)三(san)類：
①. 氧化膜型緩蝕(shi)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. 沉淀膜型緩蝕劑
這類緩蝕劑(ji)如六偏磷酸鈉(na)、硫(liu)酸鋅、聚磷酸鈉(na)等，它(ta)(ta)們(men)能與介質中的有關離(li)子反應，并在金屬表面上的陰(yin)極區形成抑制(zhi)腐蝕的沉(chen)淀膜，這種沉(chen)淀膜一般要比(bi)氧(yang)化(hua)膜厚（約為幾十到100nm），但其致密性和附著力則比(bi)氧(yang)化(hua)膜差得多(duo)。因此，它(ta)(ta)們(men)的保護效果比(bi)氧(yang)化(hua)膜型緩蝕劑(ji)差一些。
③. 吸附(fu)膜型緩蝕劑(ji)
這類緩蝕劑一(yi)般都(dou)是有機化合物，它們能吸附(fu)在金屬表(biao)面，使介質不易與金屬接觸(chu)而減緩了腐蝕。根據吸附(fu)形式不同，它又可分(fen)為物理吸附(fu)和化學吸附(fu)兩類。
5. 按緩(huan)蝕(shi)(shi)劑(ji)使用(yong)(yong)范(fan)圍分類，可(ke)將緩(huan)蝕(shi)(shi)劑(ji)分為酸洗緩(huan)蝕(shi)(shi)劑(ji)、冷凍水緩(huan)蝕(shi)(shi)劑(ji)、油(you)氣井酸化緩(huan)蝕(shi)(shi)劑(ji)、石油(you)化工工藝緩(huan)蝕(shi)(shi)劑(ji)、油(you)田注水緩(huan)蝕(shi)(shi)劑(ji)、鍋爐(lu)用(yong)(yong)水緩(huan)蝕(shi)(shi)劑(ji)、循(xun)環冷卻用(yong)(yong)水緩(huan)蝕(shi)(shi)劑(ji)等(deng)。
三、影(ying)響緩蝕作用(yong)的因素
影響(xiang)緩蝕(shi)(shi)劑(ji)緩蝕(shi)(shi)效果的因素很多(duo)，除了緩蝕(shi)(shi)劑(ji)的組分、結(jie)構、介(jie)質(zhi)性質(zhi)、金(jin)屬的種類(lei)和表面狀態諸因素外，還與緩蝕(shi)(shi)劑(ji)的用(yong)量、使用(yong)溫度(du)和介(jie)質(zhi)的運動速度(du)等因素有關。
1. 用量(liang)的影響(xiang)
緩蝕劑(ji)用量（濃度）對金屬腐蝕速率(lv)的影(ying)響大致有三種情況：
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)(shi)劑的濃度(du)與金屬腐(fu)蝕(shi)(shi)速率(lv)的關系有極限值。這類(lei)緩蝕(shi)(shi)劑當濃度(du)增加(jia)到一(yi)定程度(du)后，如(ru)再繼續(xu)增加(jia)緩蝕(shi)(shi)劑濃度(du)，金屬的腐(fu)蝕(shi)(shi)速率(lv)不(bu)僅不(bu)下降，反而會升高。
③. 緩(huan)(huan)蝕(shi)(shi)劑(ji)用量(liang)不(bu)(bu)足會加(jia)(jia)速金屬腐(fu)蝕(shi)(shi)。例如(ru)，為(wei)減緩(huan)(huan)淡水(shui)和(he)鹽(yan)水(shui)腐(fu)蝕(shi)(shi)性常用的緩(huan)(huan)蝕(shi)(shi)劑(ji)亞硝(xiao)酸(suan)鈉就屬于(yu)這(zhe)類(lei)(lei)緩(huan)(huan)蝕(shi)(shi)劑(ji)，在(zai)鹽(yan)水(shui)中亞硝(xiao)酸(suan)鈉添加(jia)(jia)量(liang)不(bu)(bu)足時，碳鋼的腐(fu)蝕(shi)(shi)速率不(bu)(bu)僅加(jia)(jia)大，而且還(huan)會發生明顯的點腐(fu)蝕(shi)(shi)。因此，對(dui)于(yu)這(zhe)類(lei)(lei)緩(huan)(huan)蝕(shi)(shi)劑(ji)添加(jia)(jia)量(liang)太少就非常危(wei)險，必須十分注意。大部分氧(yang)化劑(ji)也(ye)屬于(yu)這(zhe)類(lei)(lei)緩(huan)(huan)蝕(shi)(shi)劑(ji)，如(ru)鉻酸(suan)鹽(yan)、重鉻酸(suan)鹽(yan)、過氧(yang)化氫以及硅酸(suan)鈉等。
2. 溫度的影響
金屬腐(fu)蝕(shi)一般(ban)隨著溫(wen)度升(sheng)(sheng)高而(er)加快，尤其是(shi)在(zai)腐(fu)蝕(shi)過程有(you)氫析(xi)出的(de)介(jie)質中，如(ru)鋼在(zai)酸(suan)性介(jie)質中就(jiu)是(shi)如(ru)此。如(ru)果腐(fu)蝕(shi)過程有(you)氧參與陰極(ji)反應(ying)（即氧去極(ji)化(hua)），則由于溫(wen)度升(sheng)(sheng)高時氧的(de)溶解度降低，腐(fu)蝕(shi)速(su)率與溫(wen)度的(de)關系就(jiu)比(bi)(bi)較復雜。有(you)可能溫(wen)度高時的(de)腐(fu)蝕(shi)速(su)率比(bi)(bi)溫(wen)度低時還小，加入緩(huan)蝕(shi)劑的(de)情況也是(shi)同樣(yang)的(de)情形(xing)。
①. 溫度升高，緩蝕(shi)率降低。大多數有機(ji)緩蝕(shi)劑(ji)及許多無機(ji)緩蝕(shi)劑(ji)都屬于這(zhe)種類型。
②. 在(zai)一定的溫度范圍內(nei)緩蝕率(lv)不(bu)(bu)隨溫度升(sheng)高而改變。例(li)如(ru)苯甲酸鈉(na)(na)在(zai)20～80℃溫度范圍內(nei)，對碳鋼在(zai)水(shui)(shui)溶液中(zhong)的腐蝕抑(yi)制作用幾乎不(bu)(bu)隨溫度變化而改變，但在(zai)沸騰(teng)的水(shui)(shui)中(zhong)，苯甲酸鈉(na)(na)則不(bu)(bu)能抑(yi)制鋼的腐蝕。
③. 溫度(du)增(zeng)高(gao)，緩(huan)蝕(shi)(shi)率(lv)也增(zeng)高(gao)。有(you)些緩(huan)蝕(shi)(shi)作用特別強的緩(huan)蝕(shi)(shi)劑，不(bu)僅能(neng)使腐蝕(shi)(shi)速(su)(su)率(lv)減小，而且可以使腐蝕(shi)(shi)反應速(su)(su)率(lv)隨溫度(du)升高(gao)而增(zeng)加的變化率(lv)（即溫度(du)系數）減小，從而進一步提(ti)高(gao)了(le)緩(huan)蝕(shi)(shi)率(lv)。屬于這類緩(huan)蝕(shi)(shi)劑的有(you)：鹽酸溶液中的7701、7801、含氮(dan)堿和某些生物堿等(deng)。
3. 介質流動速率對緩蝕作(zuo)用(yong)的影(ying)響
介質流動速(su)率對緩(huan)蝕(shi)劑緩(huan)蝕(shi)作用的(de)影(ying)響并不亞于溫度、壓力、介質的(de)組成及其他(ta)因(yin)素的(de)影(ying)響，這種(zhong)影(ying)響大(da)致(zhi)有三種(zhong)情(qing)況(kuang)：
①. 流速加快，緩蝕率降低(di)。在大(da)多(duo)數情況下，提高介(jie)質(zhi)的流動速率或對介(jie)質(zhi)進(jin)行攪拌都會(hui)(hui)造成緩蝕效率的降低(di)。但(dan)有時由(you)于流速增大(da)反而會(hui)(hui)加快腐蝕。
②. 流速增加，緩(huan)蝕率提高。當緩(huan)蝕劑由于在(zai)介質中不能均(jun)勻分(fen)布而影響保護(hu)效果時，增加介質流動速率，有利于緩(huan)蝕劑均(jun)勻地擴散到金(jin)屬表面形成(cheng)面膜，而使緩(huan)蝕效率提高。
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。
