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. 水溶(rong)性緩蝕(shi)劑的作(zuo)用(yong)機理
水溶性(xing)緩(huan)蝕劑的作用機理是一般認為(wei)在(zai)金屬基體上生成了：
①. 致(zhi)密的氧化膜或(huo)吸附膜；
②. 難溶(rong)的金屬鹽類保護膜；
③. 難溶的絡合(he)物覆蓋膜(mo)；
④. 其他的阻滯電極反應的物質。
大多(duo)數不(bu)銹鋼管酸洗有(you)機緩(huan)(huan)蝕(shi)劑(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)阻滯效應(ying)(ying)只有(you)在(zai)酸性(xing)(xing)(xing)介質中才相當大，并且是(shi)由(you)于(yu)(yu)特性(xing)(xing)(xing)吸(xi)(xi)附(fu)或(huo)絡合效應(ying)(ying)的(de)(de)(de)(de)(de)作(zuo)用(yong)，改變了(le)固(gu)－液相界(jie)面的(de)(de)(de)(de)(de)性(xing)(xing)(xing)質，即雙電(dian)層結構，增大了(le)電(dian)極(ji)(ji)(ji)反應(ying)(ying)的(de)(de)(de)(de)(de)壁壘，從(cong)而(er)在(zai)較大程度上(shang)(shang)提高了(le)金屬離(li)子(zi)(zi)(zi)化(hua)的(de)(de)(de)(de)(de)活化(hua)能和氫(qing)(qing)的(de)(de)(de)(de)(de)超電(dian)壓，對電(dian)極(ji)(ji)(ji)反應(ying)(ying)產生了(le)一定的(de)(de)(de)(de)(de)抑制作(zuo)用(yong)。有(you)些有(you)機緩(huan)(huan)蝕(shi)劑(ji)大都是(shi)具有(you)電(dian)化(hua)學(xue)惰性(xing)(xing)(xing)及(ji)分(fen)子(zi)(zi)(zi)中含有(you)極(ji)(ji)(ji)性(xing)(xing)(xing)基(ji)(ji)(ji)團(tuan)的(de)(de)(de)(de)(de)胺類(lei)、醛類(lei)、雜(za)環化(hua)合物等有(you)機表面活性(xing)(xing)(xing)劑(ji)，它的(de)(de)(de)(de)(de)分(fen)子(zi)(zi)(zi)都具有(you)兩部(bu)分(fen)，一是(shi)非極(ji)(ji)(ji)性(xing)(xing)(xing)基(ji)(ji)(ji)團(tuan)即憎(zeng)水基(ji)(ji)(ji)，一般為碳氫(qing)(qing)鏈部(bu)分(fen)；二是(shi)極(ji)(ji)(ji)性(xing)(xing)(xing)基(ji)(ji)(ji)團(tuan)即親水基(ji)(ji)(ji)，如(ru)羥(qian)基(ji)(ji)(ji)、羰基(ji)(ji)(ji)、磺酸基(ji)(ji)(ji)、氨基(ji)(ji)(ji)、醚鍵等。緩(huan)(huan)蝕(shi)劑(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)分(fen)子(zi)(zi)(zi)如(ru)果極(ji)(ji)(ji)性(xing)(xing)(xing)較弱(ruo)，則主(zhu)要(yao)(yao)產生物理吸(xi)(xi)附(fu)，吸(xi)(xi)附(fu)力小。如(ru)果分(fen)子(zi)(zi)(zi)極(ji)(ji)(ji)性(xing)(xing)(xing)較強，或(huo)含有(you)多(duo)個(ge)極(ji)(ji)(ji)性(xing)(xing)(xing)基(ji)(ji)(ji)團(tuan)的(de)(de)(de)(de)(de)，則主(zhu)要(yao)(yao)產生化(hua)學(xue)吸(xi)(xi)附(fu)，吸(xi)(xi)附(fu)力大，如(ru)羧酸、磺酸鹽、含氮化(hua)合物、雜(za)環化(hua)合物等。在(zai)較高酸度（pH<1)的(de)(de)(de)(de)(de)浸蝕(shi)液中，緩(huan)(huan)蝕(shi)劑(ji)在(zai)金屬氧(yang)化(hua)物上(shang)(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)吸(xi)(xi)附(fu)力比它在(zai)金屬潔凈基(ji)(ji)(ji)體(ti)上(shang)(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)吸(xi)(xi)附(fu)力要(yao)(yao)小得(de)多(duo)，同(tong)時還由(you)于(yu)(yu)在(zai)氧(yang)化(hua)物（微觀陰極(ji)(ji)(ji)）上(shang)(shang)伴有(you)不(bu)析出氫(qing)(qing)的(de)(de)(de)(de)(de)氧(yang)化(hua)去(qu)極(ji)(ji)(ji)化(hua)作(zuo)用(yong)，緩(huan)(huan)蝕(shi)劑(ji)對不(bu)銹鋼管表面的(de)(de)(de)(de)(de)氧(yang)化(hua)膜層的(de)(de)(de)(de)(de)溶解(jie)速率無不(bu)利(li)影響。
2. 緩蝕劑的作用效率
緩蝕劑的作用效率取決于其化(hua)學(xue)性質、濃度和(he)浸(jin)蝕液的組成(cheng)、酸度、溫度以及(ji)被浸(jin)蝕不銹鋼管的化(hua)學(xue)成(cheng)分和(he)電極電位。
a. 緩蝕劑的濃度
濃(nong)(nong)度(du)增(zeng)加，其緩(huan)(huan)蝕(shi)效(xiao)率(lv)也(ye)有所增(zeng)大，但過高濃(nong)(nong)度(du)時，緩(huan)(huan)蝕(shi)率(lv)會降低生產效(xiao)率(lv)，對有機緩(huan)(huan)蝕(shi)劑(ji)(ji)來講，其含(han)量在(zai)0.1%~0.2%之間。見圖2-2緩(huan)(huan)蝕(shi)劑(ji)(ji)濃(nong)(nong)度(du)與緩(huan)(huan)蝕(shi)率(lv)的關系。圖中形象地表(biao)示：當緩(huan)(huan)蝕(shi)劑(ji)(ji)濃(nong)(nong)度(du)達(da)到0.005%時，緩(huan)(huan)蝕(shi)率(lv)將不再有所升高。
b. 溫度的影響
溫度(du)升(sheng)高(gao)，使緩(huan)蝕(shi)劑的(de)(de)吸附(fu)力降低，并使形成(cheng)的(de)(de)阻化膜的(de)(de)穩定性降低，因此，對不(bu)銹鋼管的(de)(de)浸蝕(shi)處(chu)理，工作溫度(du)不(bu)宜太高(gao)。
c. 酸液濃度對緩蝕率的影響(xiang)
幾(ji)種(zhong)緩蝕劑(ji)在不(bu)同(tong)濃度的(de)鹽酸(suan)溶(rong)液(ye)中的(de)緩蝕效(xiao)果見表(biao)2-6, 幾(ji)種(zhong)緩蝕劑(ji)在不(bu)同(tong)濃度的(de)硫酸(suan)溶(rong)液(ye)中的(de)緩蝕率(lv)見表(biao)2-7, 幾(ji)種(zhong)緩蝕劑(ji)在鹽酸(suan)與氫氟酸(suan)混合酸(suan)中的(de)緩蝕率(lv)見表(biao)2-8。
d. 緩蝕劑(ji)分子中(zhong)的(de)親核性
分子(zi)(zi)中(zhong)(zhong)含親(qin)核性(xing)很強的(de)氨(an)氮、羧氧、羥氧等配體的(de)多(duo)元(yuan)陽(yang)離(li)(li)(li)子(zi)(zi)、非離(li)(li)(li)子(zi)(zi)、兩性(xing)表面活(huo)(huo)(huo)性(xing)劑能發揮很好的(de)緩蝕(shi)和增光(guang)作用。由于不銹鋼(gang)管在浸(jin)蝕(shi)電(dian)解質溶液中(zhong)(zhong)去(qu)除(chu)表面氧化(hua)層后帶的(de)是(shi)負電(dian)荷，易吸附陽(yang)離(li)(li)(li)子(zi)(zi)表面活(huo)(huo)(huo)性(xing)劑和在酸(suan)中(zhong)(zhong)呈(cheng)陽(yang)離(li)(li)(li)子(zi)(zi)特性(xing)的(de)其(qi)他表面活(huo)(huo)(huo)性(xing)劑。其(qi)中(zhong)(zhong)如煙酸(suan)、喹啉、安替比林，苯并咪唑、烏洛托品和甘油、三乙(yi)(yi)醇胺(an)、聚乙(yi)(yi)二醇、聚乙(yi)(yi)烯亞胺(an)、檸檬(meng)酸(suan)、磺(huang)基水楊(yang)酸(suan)、環氧－醇胺(an)系(xi)縮(suo)聚物，如DE、DPE以及(ji)HEDP等應(ying)用較多(duo)。而以含氮雜環陽(yang)離(li)(li)(li)子(zi)(zi)活(huo)(huo)(huo)性(xing)劑和能形成翁離(li)(li)(li)子(zi)(zi)的(de)高分子(zi)(zi)非離(li)(li)(li)子(zi)(zi)型(xing)活(huo)(huo)(huo)性(xing)劑為最好。
3. BMAT緩(huan)蝕(shi)劑(ji)
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2-9 中可知，BMAT對上述(shu)不銹鋼管在(zai)(HCl)=5%的溶液中均(jun)有(you)抑(yi)制(zhi)作(zuo)用，還表面緩(huan)蝕(shi)劑 BMAT 能有(you)效抑(yi)制(zhi)局部微(wei)電池引(yin)起的腐蝕(shi)。緩(huan)蝕(shi)劑隨(sui)合金中含碳量的增(zeng)加而相應提(ti)高。
a. BMAT的添加量(liang)對緩蝕劑的影響
圖(tu)2-3、圖(tu)2-4、圖(tu)2-5三圖(tu)的(de)曲線表明(ming)，每(mei)一種不(bu)(bu)銹鋼(gang)管(guan)當BMAT 用量超過(guo)一定(ding)濃(nong)度(du)(du)時(shi)，緩蝕劑(ji)隨(sui) BMAT濃(nong)度(du)(du)的(de)變化(hua)趨于平緩。可(ke)選擇的(de)最佳濃(nong)度(du)(du)：對(dui)316L不(bu)(bu)銹鋼(gang)管(guan)為 3 mmol/L ,對(dui)304不(bu)(bu)銹鋼(gang)管(guan)為2 mmol/L，對(dui)2Cr13不(bu)(bu)銹鋼(gang)管(guan)為1 mmol/L。
b. 溫(wen)度對緩(huan)蝕率的影(ying)響
表(biao)2-10 列出添加(jia) BMAT 3 mmol/L 在不同溫度時(shi)的(de)(de)(de)緩蝕率。從表(biao) 2-10 可見，隨(sui)著(zhu)溫度的(de)(de)(de)升高 ，BMAT在不銹(xiu)鋼管上的(de)(de)(de)緩蝕率呈增大的(de)(de)(de)趨勢，表(biao)明吸(xi)附反應為吸(xi)熱反應。
4. BMAT緩蝕(shi)劑對抑制酸洗應力腐(fu)蝕(shi)的影響
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(de)(de)評定指(zhi)標分(fen)(fen)析，不(bu)(bu)論對(dui)何種鋼(gang)，與在空氣(qi)中(zhong)相比，在(HCl)=5%中(zhong)其斷(duan)裂時間(jian)和最(zui)大(da)(da)應變都(dou)大(da)(da)大(da)(da)降低，斷(duan)裂時間(jian)的(de)(de)縮短和最(zui)大(da)(da)應變的(de)(de)減少，必然是由(you)于(yu)在w(HCl)=5%中(zhong)，不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)管(guan)發(fa)生(sheng)了嚴(yan)重的(de)(de)應力腐蝕(shi)開裂所致，加入BMAT后，兩種不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)(de)兩項評分(fen)(fen)指(zhi)標都(dou)明顯改善。這說明BMAT對(dui)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)管(guan)的(de)(de)應力腐蝕(shi)破裂有優(you)良的(de)(de)抑制作用。
