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. 水溶性緩蝕劑的(de)作用(yong)機(ji)理

水溶性緩蝕劑的作用機理是(shi)一般認為(wei)在金屬基體上生(sheng)成了(le)：

 ①.  致(zhi)密的氧化膜(mo)(mo)或吸(xi)附膜(mo)(mo)；

 ②.  難溶(rong)的金屬鹽(yan)類保護膜(mo)；

 ③.  難溶的絡(luo)合物覆蓋膜(mo)；

 ④.  其他的阻滯電極反應的物質。

  大多(duo)數不銹鋼管酸(suan)(suan)洗有(you)(you)(you)機緩蝕(shi)(shi)劑的(de)阻滯效(xiao)應(ying)只有(you)(you)(you)在(zai)(zai)酸(suan)(suan)性(xing)介(jie)質中(zhong)(zhong)才相當(dang)大，并且(qie)是(shi)由于(yu)(yu)特性(xing)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)或絡合效(xiao)應(ying)的(de)作用，改變(bian)了固(gu)－液相界面(mian)的(de)性(xing)質，即(ji)雙電(dian)層結構，增大了電(dian)極(ji)(ji)反(fan)應(ying)的(de)壁壘，從而在(zai)(zai)較大程度(du)上提高了金(jin)屬(shu)離子(zi)化(hua)(hua)(hua)(hua)的(de)活化(hua)(hua)(hua)(hua)能和(he)氫的(de)超電(dian)壓，對(dui)電(dian)極(ji)(ji)反(fan)應(ying)產生(sheng)了一定的(de)抑制作用。有(you)(you)(you)些有(you)(you)(you)機緩蝕(shi)(shi)劑大都(dou)是(shi)具有(you)(you)(you)電(dian)化(hua)(hua)(hua)(hua)學(xue)惰性(xing)及分子(zi)中(zhong)(zhong)含(han)有(you)(you)(you)極(ji)(ji)性(xing)基(ji)(ji)(ji)團(tuan)的(de)胺類(lei)(lei)、醛類(lei)(lei)、雜環(huan)化(hua)(hua)(hua)(hua)合物(wu)等(deng)有(you)(you)(you)機表(biao)(biao)面(mian)活性(xing)劑，它(ta)的(de)分子(zi)都(dou)具有(you)(you)(you)兩部分，一是(shi)非極(ji)(ji)性(xing)基(ji)(ji)(ji)團(tuan)即(ji)憎水基(ji)(ji)(ji)，一般為碳氫鏈部分；二是(shi)極(ji)(ji)性(xing)基(ji)(ji)(ji)團(tuan)即(ji)親水基(ji)(ji)(ji)，如(ru)羥(qian)基(ji)(ji)(ji)、羰基(ji)(ji)(ji)、磺酸(suan)(suan)基(ji)(ji)(ji)、氨(an)基(ji)(ji)(ji)、醚鍵等(deng)。緩蝕(shi)(shi)劑的(de)分子(zi)如(ru)果(guo)極(ji)(ji)性(xing)較弱，則(ze)(ze)主要產生(sheng)物(wu)理吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)，吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)力(li)小。如(ru)果(guo)分子(zi)極(ji)(ji)性(xing)較強，或含(han)有(you)(you)(you)多(duo)個極(ji)(ji)性(xing)基(ji)(ji)(ji)團(tuan)的(de)，則(ze)(ze)主要產生(sheng)化(hua)(hua)(hua)(hua)學(xue)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)，吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)力(li)大，如(ru)羧酸(suan)(suan)、磺酸(suan)(suan)鹽(yan)、含(han)氮化(hua)(hua)(hua)(hua)合物(wu)、雜環(huan)化(hua)(hua)(hua)(hua)合物(wu)等(deng)。在(zai)(zai)較高酸(suan)(suan)度(du)（pH<1)的(de)浸(jin)蝕(shi)(shi)液中(zhong)(zhong)，緩蝕(shi)(shi)劑在(zai)(zai)金(jin)屬(shu)氧化(hua)(hua)(hua)(hua)物(wu)上的(de)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)力(li)比它(ta)在(zai)(zai)金(jin)屬(shu)潔(jie)凈(jing)基(ji)(ji)(ji)體(ti)上的(de)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)力(li)要小得(de)多(duo)，同時還由于(yu)(yu)在(zai)(zai)氧化(hua)(hua)(hua)(hua)物(wu)（微(wei)觀陰極(ji)(ji)）上伴有(you)(you)(you)不析出氫的(de)氧化(hua)(hua)(hua)(hua)去極(ji)(ji)化(hua)(hua)(hua)(hua)作用，緩蝕(shi)(shi)劑對(dui)不銹鋼管表(biao)(biao)面(mian)的(de)氧化(hua)(hua)(hua)(hua)膜層的(de)溶解速(su)率(lv)無不利(li)影響(xiang)。

2. 緩蝕(shi)劑(ji)的作用效率(lv)

 緩蝕劑的作用效率取決(jue)于其化學性質、濃(nong)度和浸蝕液(ye)的組成(cheng)、酸度、溫度以及(ji)被浸蝕不銹鋼管的化學成(cheng)分和電極電位。

 a. 緩蝕劑的濃(nong)度(du)

 濃度(du)增(zeng)加，其(qi)緩(huan)(huan)(huan)(huan)蝕(shi)效率(lv)(lv)也有所增(zeng)大(da)，但(dan)過(guo)高濃度(du)時，緩(huan)(huan)(huan)(huan)蝕(shi)率(lv)(lv)會降低生產效率(lv)(lv)，對有機緩(huan)(huan)(huan)(huan)蝕(shi)劑(ji)來講，其(qi)含量在0.1%~0.2%之間。見(jian)圖(tu)2-2緩(huan)(huan)(huan)(huan)蝕(shi)劑(ji)濃度(du)與緩(huan)(huan)(huan)(huan)蝕(shi)率(lv)(lv)的(de)關系。圖(tu)中形象地表(biao)示：當緩(huan)(huan)(huan)(huan)蝕(shi)劑(ji)濃度(du)達(da)到0.005%時，緩(huan)(huan)(huan)(huan)蝕(shi)率(lv)(lv)將不再有所升高。

 b. 溫(wen)度的影響

   溫度(du)升高(gao)，使緩蝕(shi)劑的吸附力降(jiang)低(di)，并使形成的阻化(hua)膜(mo)的穩定性降(jiang)低(di)，因此(ci)，對不(bu)銹鋼管的浸蝕(shi)處理，工(gong)作溫度(du)不(bu)宜太(tai)高(gao)。

c. 酸液(ye)濃度對(dui)緩蝕率的(de)影響

 幾(ji)種(zhong)(zhong)緩(huan)蝕劑(ji)(ji)在不(bu)同濃度(du)的(de)(de)(de)鹽(yan)(yan)酸(suan)溶液中(zhong)的(de)(de)(de)緩(huan)蝕效果見表2-6, 幾(ji)種(zhong)(zhong)緩(huan)蝕劑(ji)(ji)在不(bu)同濃度(du)的(de)(de)(de)硫酸(suan)溶液中(zhong)的(de)(de)(de)緩(huan)蝕率見表2-7, 幾(ji)種(zhong)(zhong)緩(huan)蝕劑(ji)(ji)在鹽(yan)(yan)酸(suan)與氫氟酸(suan)混合酸(suan)中(zhong)的(de)(de)(de)緩(huan)蝕率見表2-8。

 d. 緩蝕劑分子中的親核性(xing)

  分子(zi)中含親(qin)核性很強的(de)氨氮(dan)、羧氧、羥(qian)氧等配體的(de)多(duo)元陽離(li)子(zi)、非(fei)離(li)子(zi)、兩性表(biao)面(mian)活性劑能(neng)發揮(hui)很好(hao)的(de)緩(huan)蝕(shi)和(he)(he)增光作用(yong)。由于(yu)不銹鋼管在(zai)浸蝕(shi)電解質(zhi)溶(rong)液中去除(chu)表(biao)面(mian)氧化層后帶(dai)的(de)是(shi)負(fu)電荷，易吸附陽離(li)子(zi)表(biao)面(mian)活性劑和(he)(he)在(zai)酸(suan)中呈陽離(li)子(zi)特性的(de)其(qi)他表(biao)面(mian)活性劑。其(qi)中如煙(yan)酸(suan)、喹啉、安替比(bi)林，苯并咪唑、烏(wu)洛托(tuo)品(pin)和(he)(he)甘油、三乙醇胺、聚(ju)乙二醇、聚(ju)乙烯亞胺、檸(ning)檬酸(suan)、磺基水楊酸(suan)、環氧－醇胺系縮聚(ju)物，如DE、DPE以及HEDP等應用(yong)較(jiao)多(duo)。而以含氮(dan)雜環陽離(li)子(zi)活性劑和(he)(he)能(neng)形成翁離(li)子(zi)的(de)高(gao)分子(zi)非(fei)離(li)子(zi)型活性劑為最好(hao)。

3. BMAT緩(huan)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2-9 中(zhong)可知，BMAT對上(shang)述(shu)不銹鋼管在(HCl)=5%的(de)溶液中(zhong)均有(you)抑制(zhi)作(zuo)用(yong)，還表面(mian)緩蝕(shi)劑(ji) BMAT 能有(you)效(xiao)抑制(zhi)局部(bu)微電池(chi)引(yin)起的(de)腐蝕(shi)。緩蝕(shi)劑(ji)隨(sui)合金中(zhong)含(han)碳量的(de)增加而(er)相應提高(gao)。

a. BMAT的添加量對緩蝕(shi)劑的影響(xiang)

 圖(tu)(tu)2-3、圖(tu)(tu)2-4、圖(tu)(tu)2-5三圖(tu)(tu)的(de)曲線(xian)表明，每一種(zhong)不(bu)銹鋼管當BMAT 用量超過一定濃(nong)度時，緩(huan)蝕劑(ji)隨 BMAT濃(nong)度的(de)變化趨(qu)于(yu)平緩(huan)。可選擇的(de)最佳(jia)濃(nong)度：對316L不(bu)銹鋼管為(wei) 3 mmol/L ,對304不(bu)銹鋼管為(wei)2 mmol/L，對2Cr13不(bu)銹鋼管為(wei)1 mmol/L。

b. 溫度對緩蝕率的(de)影響 

  表(biao)2-10 列出添加 BMAT 3 mmol/L 在不同溫(wen)度時的緩蝕率(lv)。從(cong)表(biao) 2-10 可見，隨著溫(wen)度的升高 ，BMAT在不銹鋼管(guan)上的緩蝕率(lv)呈增大(da)的趨(qu)勢，表(biao)明吸附反(fan)應(ying)為吸熱反(fan)應(ying)。

4. BMAT緩蝕劑對抑制酸洗(xi)應力腐蝕的(de)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(ping)定指(zhi)標分析，不(bu)論對何種鋼(gang)，與在空氣中相比，在(HCl)=5%中其斷裂(lie)時間和最(zui)大應(ying)(ying)變(bian)都(dou)大大降低，斷裂(lie)時間的(de)(de)縮短和最(zui)大應(ying)(ying)變(bian)的(de)(de)減(jian)少，必然(ran)是由于在w(HCl)=5%中，不(bu)銹鋼(gang)管發生了(le)嚴重(zhong)的(de)(de)應(ying)(ying)力(li)腐蝕(shi)開裂(lie)所致(zhi)，加入(ru)BMAT后，兩(liang)種不(bu)銹鋼(gang)的(de)(de)兩(liang)項評(ping)分指(zhi)標都(dou)明(ming)顯改善。這(zhe)說明(ming)BMAT對不(bu)銹鋼(gang)管的(de)(de)應(ying)(ying)力(li)腐蝕(shi)破裂(lie)有優(you)良(liang)的(de)(de)抑制作用。