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. 水溶性緩蝕劑的作用(yong)機理(li)

水溶性緩蝕劑(ji)的作用機理是一般認為在金屬基體上生成了：

 ①.  致密(mi)的氧(yang)化膜(mo)或吸附膜(mo)；

 ②.  難溶(rong)的金屬鹽類(lei)保(bao)護膜；

 ③.  難溶的絡合(he)物(wu)覆蓋膜；

 ④.  其他的阻滯電極反應的物質。

  大多(duo)(duo)(duo)數不(bu)(bu)銹鋼管(guan)酸(suan)洗(xi)有(you)(you)機緩(huan)(huan)蝕(shi)劑(ji)的(de)(de)(de)阻滯(zhi)效(xiao)應(ying)只(zhi)有(you)(you)在(zai)酸(suan)性(xing)介(jie)質中才相當大，并且是(shi)由于特性(xing)吸(xi)(xi)附(fu)或(huo)絡合效(xiao)應(ying)的(de)(de)(de)作(zuo)(zuo)用，改變了(le)(le)固－液相界面的(de)(de)(de)性(xing)質，即(ji)(ji)雙電(dian)層結構，增大了(le)(le)電(dian)極(ji)反應(ying)的(de)(de)(de)壁(bi)壘，從(cong)而在(zai)較大程度(du)上(shang)提高了(le)(le)金(jin)屬離(li)子化(hua)(hua)(hua)的(de)(de)(de)活(huo)(huo)化(hua)(hua)(hua)能和氫(qing)(qing)的(de)(de)(de)超電(dian)壓，對電(dian)極(ji)反應(ying)產生了(le)(le)一定(ding)的(de)(de)(de)抑制作(zuo)(zuo)用。有(you)(you)些有(you)(you)機緩(huan)(huan)蝕(shi)劑(ji)大都是(shi)具(ju)有(you)(you)電(dian)化(hua)(hua)(hua)學惰性(xing)及(ji)分(fen)(fen)子中含有(you)(you)極(ji)性(xing)基(ji)(ji)(ji)(ji)團(tuan)(tuan)的(de)(de)(de)胺(an)類(lei)、醛類(lei)、雜環(huan)(huan)化(hua)(hua)(hua)合物(wu)等(deng)有(you)(you)機表(biao)面活(huo)(huo)性(xing)劑(ji)，它的(de)(de)(de)分(fen)(fen)子都具(ju)有(you)(you)兩部分(fen)(fen)，一是(shi)非(fei)極(ji)性(xing)基(ji)(ji)(ji)(ji)團(tuan)(tuan)即(ji)(ji)憎(zeng)水(shui)(shui)基(ji)(ji)(ji)(ji)，一般為碳氫(qing)(qing)鏈部分(fen)(fen)；二(er)是(shi)極(ji)性(xing)基(ji)(ji)(ji)(ji)團(tuan)(tuan)即(ji)(ji)親水(shui)(shui)基(ji)(ji)(ji)(ji)，如羥基(ji)(ji)(ji)(ji)、羰基(ji)(ji)(ji)(ji)、磺(huang)酸(suan)基(ji)(ji)(ji)(ji)、氨基(ji)(ji)(ji)(ji)、醚(mi)鍵(jian)等(deng)。緩(huan)(huan)蝕(shi)劑(ji)的(de)(de)(de)分(fen)(fen)子如果(guo)極(ji)性(xing)較弱，則主要產生物(wu)理吸(xi)(xi)附(fu)，吸(xi)(xi)附(fu)力(li)小(xiao)。如果(guo)分(fen)(fen)子極(ji)性(xing)較強(qiang)，或(huo)含有(you)(you)多(duo)(duo)(duo)個極(ji)性(xing)基(ji)(ji)(ji)(ji)團(tuan)(tuan)的(de)(de)(de)，則主要產生化(hua)(hua)(hua)學吸(xi)(xi)附(fu)，吸(xi)(xi)附(fu)力(li)大，如羧(suo)酸(suan)、磺(huang)酸(suan)鹽、含氮化(hua)(hua)(hua)合物(wu)、雜環(huan)(huan)化(hua)(hua)(hua)合物(wu)等(deng)。在(zai)較高酸(suan)度(du)（pH<1)的(de)(de)(de)浸(jin)蝕(shi)液中，緩(huan)(huan)蝕(shi)劑(ji)在(zai)金(jin)屬氧化(hua)(hua)(hua)物(wu)上(shang)的(de)(de)(de)吸(xi)(xi)附(fu)力(li)比它在(zai)金(jin)屬潔凈基(ji)(ji)(ji)(ji)體(ti)上(shang)的(de)(de)(de)吸(xi)(xi)附(fu)力(li)要小(xiao)得多(duo)(duo)(duo)，同時還由于在(zai)氧化(hua)(hua)(hua)物(wu)（微觀陰極(ji)）上(shang)伴有(you)(you)不(bu)(bu)析出(chu)氫(qing)(qing)的(de)(de)(de)氧化(hua)(hua)(hua)去極(ji)化(hua)(hua)(hua)作(zuo)(zuo)用，緩(huan)(huan)蝕(shi)劑(ji)對不(bu)(bu)銹鋼管(guan)表(biao)面的(de)(de)(de)氧化(hua)(hua)(hua)膜層的(de)(de)(de)溶解(jie)速率無不(bu)(bu)利影響。

2. 緩蝕劑(ji)的作用效率(lv)

 緩蝕(shi)劑的(de)作用效率取決(jue)于其化學(xue)性質、濃度(du)和(he)浸蝕(shi)液(ye)的(de)組(zu)成、酸度(du)、溫(wen)度(du)以及被浸蝕(shi)不銹鋼管的(de)化學(xue)成分和(he)電極電位。

 a. 緩(huan)蝕劑的濃(nong)度

 濃度增(zeng)加，其(qi)(qi)緩(huan)蝕(shi)效(xiao)率(lv)(lv)也有(you)所增(zeng)大，但過(guo)高(gao)(gao)濃度時，緩(huan)蝕(shi)率(lv)(lv)會降低(di)生產效(xiao)率(lv)(lv)，對(dui)有(you)機緩(huan)蝕(shi)劑(ji)來講(jiang)，其(qi)(qi)含(han)量在0.1%~0.2%之(zhi)間。見(jian)圖2-2緩(huan)蝕(shi)劑(ji)濃度與緩(huan)蝕(shi)率(lv)(lv)的關系。圖中(zhong)形象地表示：當緩(huan)蝕(shi)劑(ji)濃度達到(dao)0.005%時，緩(huan)蝕(shi)率(lv)(lv)將不(bu)再有(you)所升高(gao)(gao)。

 b. 溫度(du)的影響

   溫(wen)度升高，使緩蝕(shi)劑(ji)的(de)吸(xi)附力降低，并使形成的(de)阻(zu)化(hua)膜的(de)穩定性降低，因此(ci)，對不銹(xiu)鋼(gang)管(guan)的(de)浸(jin)蝕(shi)處理(li)，工作溫(wen)度不宜太(tai)高。

c. 酸液濃度對緩蝕率的影(ying)響

 幾種緩(huan)(huan)(huan)蝕(shi)(shi)劑(ji)在(zai)不同濃(nong)度的(de)鹽(yan)酸(suan)溶液中(zhong)的(de)緩(huan)(huan)(huan)蝕(shi)(shi)效果見表(biao)2-6, 幾種緩(huan)(huan)(huan)蝕(shi)(shi)劑(ji)在(zai)不同濃(nong)度的(de)硫酸(suan)溶液中(zhong)的(de)緩(huan)(huan)(huan)蝕(shi)(shi)率見表(biao)2-7, 幾種緩(huan)(huan)(huan)蝕(shi)(shi)劑(ji)在(zai)鹽(yan)酸(suan)與(yu)氫氟酸(suan)混合酸(suan)中(zhong)的(de)緩(huan)(huan)(huan)蝕(shi)(shi)率見表(biao)2-8。

 d. 緩(huan)蝕劑分子中的親核性

  分(fen)子(zi)(zi)(zi)中(zhong)含親(qin)核性(xing)很強的(de)(de)氨氮、羧氧、羥氧等配體的(de)(de)多元陽離(li)子(zi)(zi)(zi)、非(fei)離(li)子(zi)(zi)(zi)、兩(liang)性(xing)表面(mian)活性(xing)劑能發揮(hui)很好的(de)(de)緩蝕和增光作用。由于不銹(xiu)鋼管在浸蝕電解質溶液中(zhong)去除表面(mian)氧化層后帶的(de)(de)是負電荷，易吸附陽離(li)子(zi)(zi)(zi)表面(mian)活性(xing)劑和在酸中(zhong)呈陽離(li)子(zi)(zi)(zi)特性(xing)的(de)(de)其他表面(mian)活性(xing)劑。其中(zhong)如煙(yan)酸、喹啉、安替(ti)比林，苯并咪(mi)唑、烏(wu)洛托品和甘油(you)、三(san)乙(yi)醇(chun)胺、聚(ju)乙(yi)二(er)醇(chun)、聚(ju)乙(yi)烯亞(ya)胺、檸(ning)檬酸、磺基水楊酸、環氧－醇(chun)胺系縮聚(ju)物，如DE、DPE以及HEDP等應用較多。而以含氮雜環陽離(li)子(zi)(zi)(zi)活性(xing)劑和能形成翁離(li)子(zi)(zi)(zi)的(de)(de)高分(fen)子(zi)(zi)(zi)非(fei)離(li)子(zi)(zi)(zi)型活性(xing)劑為最好。

3. BMAT緩蝕劑

 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 中可知，BMAT對上述不銹鋼管在(zai)(HCl)=5%的(de)溶液中均有(you)抑制作用，還表面緩(huan)蝕(shi)劑(ji) BMAT 能有(you)效抑制局部微電池引起的(de)腐蝕(shi)。緩(huan)蝕(shi)劑(ji)隨合(he)金(jin)中含碳(tan)量(liang)的(de)增加而相應提高(gao)。

a. BMAT的添加量對緩蝕劑的影響

 圖2-3、圖2-4、圖2-5三圖的曲線表明，每一種不銹(xiu)鋼(gang)(gang)管(guan)當BMAT 用量超過一定濃度(du)時(shi)，緩蝕劑隨 BMAT濃度(du)的變化趨于(yu)平緩。可選擇的最(zui)佳濃度(du)：對(dui)(dui)316L不銹(xiu)鋼(gang)(gang)管(guan)為(wei)(wei) 3 mmol/L ,對(dui)(dui)304不銹(xiu)鋼(gang)(gang)管(guan)為(wei)(wei)2 mmol/L，對(dui)(dui)2Cr13不銹(xiu)鋼(gang)(gang)管(guan)為(wei)(wei)1 mmol/L。

b. 溫度對緩蝕率(lv)的影(ying)響 

  表2-10 列出添加 BMAT 3 mmol/L 在不同溫度(du)時的緩(huan)(huan)蝕率。從表 2-10 可見，隨(sui)著溫度(du)的升(sheng)高 ，BMAT在不銹鋼管上的緩(huan)(huan)蝕率呈增大的趨勢，表明(ming)吸附(fu)反應為吸熱反應。

4. BMAT緩蝕(shi)劑(ji)對(dui)抑制酸洗應(ying)力(li)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)(de)評定指(zhi)標(biao)(biao)分(fen)析，不(bu)(bu)(bu)(bu)論對何種(zhong)鋼(gang)，與在(zai)空氣中相比(bi)，在(zai)(HCl)=5%中其斷裂(lie)(lie)時間和最大(da)應(ying)變(bian)都大(da)大(da)降低，斷裂(lie)(lie)時間的(de)(de)(de)縮(suo)短和最大(da)應(ying)變(bian)的(de)(de)(de)減少(shao)，必(bi)然是由(you)于在(zai)w(HCl)=5%中，不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)管發生了嚴重的(de)(de)(de)應(ying)力(li)腐蝕(shi)開(kai)裂(lie)(lie)所致，加入BMAT后，兩種(zhong)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)(de)(de)兩項(xiang)評分(fen)指(zhi)標(biao)(biao)都明(ming)顯改善。這(zhe)說明(ming)BMAT對不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)管的(de)(de)(de)應(ying)力(li)腐蝕(shi)破裂(lie)(lie)有優良的(de)(de)(de)抑制作用。