一(yi)、緩(huan)蝕劑概(gai)述
在腐(fu)蝕(shi)性(xing)介(jie)質中，加(jia)入(ru)少量(liang)的一種(zhong)或幾種(zhong)物質，能使金屬(shu)(shu)的腐(fu)蝕(shi)速率大大降低，這種(zhong)物質或復合物質就稱為緩(huan)蝕(shi)劑(ji)(ji)。這種(zhong)保護金屬(shu)(shu)的方(fang)法通(tong)稱為緩(huan)蝕(shi)劑(ji)(ji)保護技(ji)術。
對于金屬管道來說，緩蝕劑保護技術屬工(gong)(gong)藝(yi)性防(fang)腐(fu)(fu)方法，緩蝕利的(de)(de)(de)(de)添加是通(tong)過工(gong)(gong)藝(yi)操作(zuo)來實現的(de)(de)(de)(de)。緩蝕劑的(de)(de)(de)(de)防(fang)腐(fu)(fu)機理(li)一(yi)般認為是在(zai)金屬表面(mian)上(shang)生成了連續的(de)(de)(de)(de)起隔離(li)作(zuo)用的(de)(de)(de)(de)吸(xi)附(fu)層保護膜，從而降(jiang)低金屬的(de)(de)(de)(de)腐(fu)(fu)蝕速率(lv)。工(gong)(gong)業(ye)上(shang)采用緩蝕劑保護金屬管道的(de)(de)(de)(de)事例有：石油和(he)天然(ran)氣（特別是高含硫的(de)(de)(de)(de)）的(de)(de)(de)(de)采集、輸(shu)送系(xi)統(tong)(tong)；煉油裝置的(de)(de)(de)(de)常(chang)減(jian)壓系(xi)統(tong)(tong)；乙烯裂解裝置的(de)(de)(de)(de)工(gong)(gong)藝(yi)水系(xi)統(tong)(tong)；合(he)成氨苯菲爾法脫碳系(xi)統(tong)(tong)；工(gong)(gong)業(ye)冷卻水系(xi)統(tong)(tong)等。
二(er)、緩蝕劑分類
1. 通常緩蝕(shi)劑(ji)有多種分(fen)(fen)類方法，按緩蝕(shi)劑(ji)的化(hua)學組成分(fen)(fen)類可分(fen)(fen)為無機(ji)緩蝕(shi)劑(ji)和有機(ji)緩蝕(shi)劑(ji)。見圖8.2.1。
2. 按緩(huan)蝕(shi)劑(ji)對電(dian)極(ji)過(guo)程(cheng)的(de)(de)影響分類。金屬和電(dian)解(jie)質溶液接(jie)觸時，會(hui)發(fa)生電(dian)化學腐(fu)蝕(shi)。在(zai)此過(guo)程(cheng)中鐵以鐵離子(zi)形式進入溶液，鐵受到了腐(fu)蝕(shi)，而溶液中的(de)(de)氫離子(zi)則在(zai)電(dian)極(ji)表面的(de)(de)某些區域接(jie)受電(dian)子(zi)，成為氫分子(zi)逸出(chu)。這兩個過(guo)程(cheng)是共軛過(guo)程(cheng)，如果由于在(zai)介質中添加(jia)了緩(huan)蝕(shi)劑(ji)，使其中的(de)(de)一個過(guo)程(cheng)或兩個過(guo)程(cheng)受到阻滯，腐(fu)蝕(shi)速(su)度就會(hui)減緩(huan)。
3. 根據緩(huan)蝕劑對(dui)腐蝕電化學過程的(de)抑制作用可將緩(huan)蝕劑分為以下三類。
①. 陽(yang)極型(xing)緩蝕劑(ji)
這類緩蝕劑又稱陽極抑(yi)制(zhi)型(xing)緩蝕劑。例(li)如(ru)：鉻酸(suan)鹽(yan)(yan)(yan)、硝酸(suan)鹽(yan)(yan)(yan)、正(zheng)磷酸(suan)鹽(yan)(yan)(yan)、硅酸(suan)鹽(yan)(yan)(yan)、苯甲酸(suan)鹽(yan)(yan)(yan)等。這類緩蝕劑，有(you)的(de)(de)(de)能阻止金屬表面陽極部分的(de)(de)(de)離子進(jin)入溶液，有(you)的(de)(de)(de)則是因能形成保護膜（鈍化膜）從(cong)而起(qi)到緩蝕作(zuo)(zuo)用。應注意的(de)(de)(de)是上述(shu)緩蝕劑中苯甲酸(suan)鹽(yan)(yan)(yan)系(xi)非氧化型(xing)的(de)(de)(de)，它只(zhi)有(you)在介質中存在溶解氧的(de)(de)(de)情況下，才(cai)能起(qi)到抑(yi)制(zhi)腐蝕作(zuo)(zuo)用。
②. 陰極型緩蝕劑
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(hun)合型緩蝕劑
它又稱混合抑制型緩蝕劑，這類緩蝕劑主要(yao)是一些有機(ji)化(hua)合物(wu)，如含(han)氮、含(han)硫(liu)及(ji)既含(han)氮又含(han)硫(liu)的有機(ji)化(hua)合物(wu)、瓊脂、生物(wu)堿等。
4. 按緩蝕劑在金屬表面形(xing)成保護膜的特征分類，一般可(ke)將緩蝕劑分為如下(xia)三類：
①. 氧化膜型緩蝕劑
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. 沉淀膜型(xing)緩(huan)蝕(shi)劑
這(zhe)類緩(huan)蝕劑如六偏磷(lin)酸鈉、硫酸鋅(xin)、聚(ju)磷(lin)酸鈉等，它們(men)能與介質(zhi)中的有關離子反應，并在(zai)金屬表面上的陰極(ji)區形(xing)成抑(yi)制腐蝕的沉淀膜，這(zhe)種沉淀膜一般要比(bi)氧(yang)化(hua)膜厚（約為幾十到100nm），但其致密(mi)性和附著力則比(bi)氧(yang)化(hua)膜差得(de)多(duo)。因此，它們(men)的保護(hu)效果比(bi)氧(yang)化(hua)膜型緩(huan)蝕劑差一些。
③. 吸附(fu)膜(mo)型緩蝕劑
這類(lei)(lei)緩蝕劑(ji)一般都是有機化合物，它們(men)能吸(xi)附(fu)在金屬表面，使介質(zhi)不易與(yu)金屬接(jie)觸而減緩了(le)腐蝕。根(gen)據吸(xi)附(fu)形式不同，它又可分為物理吸(xi)附(fu)和化學吸(xi)附(fu)兩類(lei)(lei)。
5. 按緩(huan)蝕劑(ji)(ji)使用(yong)范圍(wei)分(fen)類，可將緩(huan)蝕劑(ji)(ji)分(fen)為酸(suan)洗(xi)緩(huan)蝕劑(ji)(ji)、冷(leng)凍水緩(huan)蝕劑(ji)(ji)、油(you)氣(qi)井酸(suan)化(hua)緩(huan)蝕劑(ji)(ji)、石油(you)化(hua)工工藝緩(huan)蝕劑(ji)(ji)、油(you)田注(zhu)水緩(huan)蝕劑(ji)(ji)、鍋爐用(yong)水緩(huan)蝕劑(ji)(ji)、循環(huan)冷(leng)卻用(yong)水緩(huan)蝕劑(ji)(ji)等。
三、影響緩蝕作用的因(yin)素(su)
影響(xiang)緩(huan)蝕(shi)(shi)劑緩(huan)蝕(shi)(shi)效果的(de)(de)因(yin)素(su)很(hen)多(duo)，除了緩(huan)蝕(shi)(shi)劑的(de)(de)組分、結構、介質(zhi)性質(zhi)、金(jin)屬的(de)(de)種類(lei)和表(biao)面狀態諸(zhu)因(yin)素(su)外，還(huan)與緩(huan)蝕(shi)(shi)劑的(de)(de)用量、使用溫度(du)和介質(zhi)的(de)(de)運動速度(du)等因(yin)素(su)有關。
1. 用量的影響
緩(huan)蝕(shi)劑(ji)用量（濃度）對金屬(shu)腐(fu)蝕(shi)速率的影(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(huan)蝕(shi)(shi)劑(ji)的(de)濃(nong)(nong)度(du)(du)與金屬(shu)腐(fu)蝕(shi)(shi)速(su)率(lv)的(de)關系有極限值。這類緩(huan)蝕(shi)(shi)劑(ji)當濃(nong)(nong)度(du)(du)增(zeng)加到一定(ding)程度(du)(du)后，如再繼續增(zeng)加緩(huan)蝕(shi)(shi)劑(ji)濃(nong)(nong)度(du)(du)，金屬(shu)的(de)腐(fu)蝕(shi)(shi)速(su)率(lv)不僅(jin)不下降，反而會升高。
③. 緩(huan)蝕(shi)(shi)劑(ji)(ji)用量(liang)不(bu)(bu)足(zu)會加(jia)速金(jin)屬腐蝕(shi)(shi)。例(li)如，為減緩(huan)淡水(shui)和鹽水(shui)腐蝕(shi)(shi)性(xing)常(chang)用的緩(huan)蝕(shi)(shi)劑(ji)(ji)亞硝酸鈉就屬于(yu)這(zhe)類緩(huan)蝕(shi)(shi)劑(ji)(ji)，在鹽水(shui)中亞硝酸鈉添(tian)加(jia)量(liang)不(bu)(bu)足(zu)時，碳鋼(gang)的腐蝕(shi)(shi)速率不(bu)(bu)僅加(jia)大，而(er)且還會發生(sheng)明(ming)顯的點腐蝕(shi)(shi)。因此(ci)，對于(yu)這(zhe)類緩(huan)蝕(shi)(shi)劑(ji)(ji)添(tian)加(jia)量(liang)太少就非常(chang)危險，必須十分注意。大部分氧化(hua)劑(ji)(ji)也(ye)屬于(yu)這(zhe)類緩(huan)蝕(shi)(shi)劑(ji)(ji)，如鉻酸鹽、重鉻酸鹽、過(guo)氧化(hua)氫以及硅酸鈉等。
2. 溫度的影響
金屬(shu)腐蝕(shi)(shi)一般隨著溫(wen)度升高而加快，尤其是在腐蝕(shi)(shi)過(guo)程有(you)氫析出(chu)的介(jie)(jie)質(zhi)(zhi)中，如鋼在酸性介(jie)(jie)質(zhi)(zhi)中就是如此。如果腐蝕(shi)(shi)過(guo)程有(you)氧參與(yu)陰(yin)極(ji)反應（即氧去極(ji)化），則由于溫(wen)度升高時氧的溶解度降(jiang)低(di)，腐蝕(shi)(shi)速率與(yu)溫(wen)度的關系就比(bi)較復(fu)雜。有(you)可能溫(wen)度高時的腐蝕(shi)(shi)速率比(bi)溫(wen)度低(di)時還(huan)小，加入緩蝕(shi)(shi)劑的情(qing)況也是同(tong)樣的情(qing)形。
①. 溫度升高(gao)，緩蝕(shi)(shi)率降低(di)。大(da)多數有(you)機緩蝕(shi)(shi)劑(ji)及許(xu)多無(wu)機緩蝕(shi)(shi)劑(ji)都屬于(yu)這種類(lei)型(xing)。
②. 在(zai)(zai)一定的溫度范(fan)圍內(nei)緩蝕率不(bu)(bu)隨溫度升(sheng)高而(er)改變。例如苯甲(jia)酸鈉(na)在(zai)(zai)20～80℃溫度范(fan)圍內(nei)，對碳鋼在(zai)(zai)水溶(rong)液中(zhong)的腐(fu)蝕抑制作用幾乎不(bu)(bu)隨溫度變化而(er)改變，但在(zai)(zai)沸騰的水中(zhong)，苯甲(jia)酸鈉(na)則不(bu)(bu)能抑制鋼的腐(fu)蝕。
③. 溫(wen)度增(zeng)高(gao)(gao)，緩(huan)蝕率也(ye)增(zeng)高(gao)(gao)。有(you)些(xie)緩(huan)蝕作用特(te)別強的(de)(de)(de)緩(huan)蝕劑，不僅能使腐蝕速(su)率減小(xiao)，而(er)(er)且可以(yi)使腐蝕反應速(su)率隨溫(wen)度升(sheng)高(gao)(gao)而(er)(er)增(zeng)加(jia)的(de)(de)(de)變化率（即溫(wen)度系數(shu)）減小(xiao)，從而(er)(er)進一步(bu)提高(gao)(gao)了(le)緩(huan)蝕率。屬于這類緩(huan)蝕劑的(de)(de)(de)有(you)：鹽酸溶液中的(de)(de)(de)7701、7801、含氮堿(jian)和(he)某(mou)些(xie)生物堿(jian)等。
3. 介質流動速率(lv)對緩蝕作用的影(ying)響
介質(zhi)流動速率對緩(huan)蝕(shi)劑(ji)緩(huan)蝕(shi)作(zuo)用的(de)影響(xiang)并(bing)不(bu)亞于溫度、壓力、介質(zhi)的(de)組(zu)成(cheng)及其(qi)他因素的(de)影響(xiang)，這種(zhong)(zhong)影響(xiang)大致有三種(zhong)(zhong)情(qing)況：
①. 流速加快(kuai)，緩(huan)蝕率(lv)(lv)降低。在大(da)多數情況(kuang)下，提(ti)高(gao)介質的流動速率(lv)(lv)或(huo)對介質進行攪拌都會(hui)造成緩(huan)蝕效(xiao)率(lv)(lv)的降低。但有時由于流速增大(da)反而會(hui)加快(kuai)腐蝕。
②. 流速增加，緩蝕率提(ti)高(gao)。當緩蝕劑由于在介質中不(bu)能均(jun)(jun)勻(yun)分布而影響保護效(xiao)果時，增加介質流動(dong)速率，有利于緩蝕劑均(jun)(jun)勻(yun)地(di)擴散(san)到(dao)金屬表面形成面膜，而使緩蝕效(xiao)率提(ti)高(gao)。
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。
