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機理

水溶(rong)性(xing)緩蝕劑的作(zuo)用(yong)機理是一般(ban)認為(wei)在金(jin)屬基體(ti)上生(sheng)成了：

 ①.  致密的(de)氧(yang)化膜(mo)或吸附(fu)膜(mo)；

 ②.  難溶的金(jin)屬鹽類保護(hu)膜(mo)；

 ③.  難溶的絡合物覆蓋膜；

 ④.  其他的阻滯電極反應的物質。

  大(da)多(duo)數(shu)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)管酸洗(xi)有(you)(you)機(ji)緩(huan)蝕(shi)(shi)(shi)劑(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)阻滯效應(ying)(ying)只有(you)(you)在(zai)酸性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)介質(zhi)中才相當大(da)，并且是(shi)由于特性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)吸(xi)(xi)附(fu)或絡合(he)(he)效應(ying)(ying)的(de)(de)(de)(de)作(zuo)用，改(gai)變了(le)(le)固－液相界面(mian)(mian)的(de)(de)(de)(de)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)質(zhi)，即(ji)雙電(dian)層結構(gou)，增(zeng)大(da)了(le)(le)電(dian)極(ji)(ji)反(fan)應(ying)(ying)的(de)(de)(de)(de)壁壘，從而在(zai)較大(da)程度上(shang)提高(gao)了(le)(le)金屬離子(zi)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)的(de)(de)(de)(de)活化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)能(neng)和(he)氫(qing)的(de)(de)(de)(de)超電(dian)壓，對電(dian)極(ji)(ji)反(fan)應(ying)(ying)產(chan)(chan)生了(le)(le)一(yi)定的(de)(de)(de)(de)抑制作(zuo)用。有(you)(you)些有(you)(you)機(ji)緩(huan)蝕(shi)(shi)(shi)劑(ji)(ji)大(da)都(dou)(dou)是(shi)具有(you)(you)電(dian)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)學(xue)惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)及(ji)分(fen)子(zi)中含有(you)(you)極(ji)(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)基(ji)(ji)(ji)(ji)團(tuan)的(de)(de)(de)(de)胺類(lei)、醛(quan)類(lei)、雜環化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)合(he)(he)物(wu)(wu)(wu)(wu)等(deng)有(you)(you)機(ji)表面(mian)(mian)活性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)劑(ji)(ji)，它的(de)(de)(de)(de)分(fen)子(zi)都(dou)(dou)具有(you)(you)兩部分(fen)，一(yi)是(shi)非極(ji)(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)基(ji)(ji)(ji)(ji)團(tuan)即(ji)憎水(shui)基(ji)(ji)(ji)(ji)，一(yi)般(ban)為碳氫(qing)鏈(lian)部分(fen)；二是(shi)極(ji)(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)基(ji)(ji)(ji)(ji)團(tuan)即(ji)親水(shui)基(ji)(ji)(ji)(ji)，如(ru)羥基(ji)(ji)(ji)(ji)、羰基(ji)(ji)(ji)(ji)、磺酸基(ji)(ji)(ji)(ji)、氨基(ji)(ji)(ji)(ji)、醚(mi)鍵等(deng)。緩(huan)蝕(shi)(shi)(shi)劑(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)分(fen)子(zi)如(ru)果極(ji)(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)較弱，則主要產(chan)(chan)生物(wu)(wu)(wu)(wu)理吸(xi)(xi)附(fu)，吸(xi)(xi)附(fu)力(li)(li)小。如(ru)果分(fen)子(zi)極(ji)(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)較強，或含有(you)(you)多(duo)個極(ji)(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)基(ji)(ji)(ji)(ji)團(tuan)的(de)(de)(de)(de)，則主要產(chan)(chan)生化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)學(xue)吸(xi)(xi)附(fu)，吸(xi)(xi)附(fu)力(li)(li)大(da)，如(ru)羧(suo)酸、磺酸鹽、含氮化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)合(he)(he)物(wu)(wu)(wu)(wu)、雜環化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)合(he)(he)物(wu)(wu)(wu)(wu)等(deng)。在(zai)較高(gao)酸度（pH<1)的(de)(de)(de)(de)浸蝕(shi)(shi)(shi)液中，緩(huan)蝕(shi)(shi)(shi)劑(ji)(ji)在(zai)金屬氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)物(wu)(wu)(wu)(wu)上(shang)的(de)(de)(de)(de)吸(xi)(xi)附(fu)力(li)(li)比它在(zai)金屬潔凈基(ji)(ji)(ji)(ji)體上(shang)的(de)(de)(de)(de)吸(xi)(xi)附(fu)力(li)(li)要小得多(duo)，同時還(huan)由于在(zai)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)物(wu)(wu)(wu)(wu)（微觀陰極(ji)(ji)）上(shang)伴有(you)(you)不(bu)(bu)析出(chu)氫(qing)的(de)(de)(de)(de)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)去(qu)極(ji)(ji)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)作(zuo)用，緩(huan)蝕(shi)(shi)(shi)劑(ji)(ji)對不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)管表面(mian)(mian)的(de)(de)(de)(de)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)膜層的(de)(de)(de)(de)溶(rong)解速率(lv)無不(bu)(bu)利(li)影響。

2. 緩蝕劑(ji)的(de)作(zuo)用效率

 緩蝕(shi)劑的作(zuo)用效(xiao)率取決于(yu)其(qi)化(hua)學性質、濃(nong)度(du)和浸蝕(shi)液的組成、酸度(du)、溫度(du)以及(ji)被浸蝕(shi)不銹鋼(gang)管(guan)的化(hua)學成分和電(dian)極電(dian)位。

 a. 緩蝕劑(ji)的(de)濃度

 濃(nong)度(du)(du)增加，其(qi)(qi)緩(huan)(huan)(huan)蝕效率也有(you)所增大，但過高濃(nong)度(du)(du)時，緩(huan)(huan)(huan)蝕率會降低生產效率，對有(you)機(ji)緩(huan)(huan)(huan)蝕劑來(lai)講，其(qi)(qi)含量(liang)在0.1%~0.2%之(zhi)間。見圖2-2緩(huan)(huan)(huan)蝕劑濃(nong)度(du)(du)與(yu)緩(huan)(huan)(huan)蝕率的(de)關系(xi)。圖中形象地表(biao)示：當(dang)緩(huan)(huan)(huan)蝕劑濃(nong)度(du)(du)達(da)到0.005%時，緩(huan)(huan)(huan)蝕率將不(bu)再有(you)所升高。

 b. 溫度的(de)影響

   溫(wen)度(du)升(sheng)高(gao)，使緩蝕劑的(de)(de)吸附力降低(di)(di)，并使形成的(de)(de)阻化膜的(de)(de)穩(wen)定性降低(di)(di)，因此，對不(bu)銹鋼管的(de)(de)浸蝕處(chu)理，工作溫(wen)度(du)不(bu)宜太高(gao)。

c. 酸液濃度對緩(huan)蝕率的(de)影響

 幾(ji)種緩(huan)蝕(shi)(shi)劑在不同濃度(du)的(de)(de)鹽酸(suan)溶液(ye)中的(de)(de)緩(huan)蝕(shi)(shi)效果見表(biao)2-6, 幾(ji)種緩(huan)蝕(shi)(shi)劑在不同濃度(du)的(de)(de)硫(liu)酸(suan)溶液(ye)中的(de)(de)緩(huan)蝕(shi)(shi)率(lv)見表(biao)2-7, 幾(ji)種緩(huan)蝕(shi)(shi)劑在鹽酸(suan)與氫氟酸(suan)混合酸(suan)中的(de)(de)緩(huan)蝕(shi)(shi)率(lv)見表(biao)2-8。

 d. 緩蝕(shi)劑分子中(zhong)的(de)親核性

  分子(zi)(zi)(zi)中(zhong)(zhong)含(han)親核(he)性(xing)很強的(de)氨氮、羧氧、羥氧等配體的(de)多(duo)元陽(yang)(yang)離(li)(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)、非離(li)(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)、兩性(xing)表(biao)(biao)面(mian)活(huo)性(xing)劑能發揮很好(hao)的(de)緩蝕(shi)和(he)(he)增光作用。由于(yu)不銹鋼管在浸蝕(shi)電解質溶液(ye)中(zhong)(zhong)去除表(biao)(biao)面(mian)氧化層后帶的(de)是負電荷(he)，易吸附陽(yang)(yang)離(li)(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)表(biao)(biao)面(mian)活(huo)性(xing)劑和(he)(he)在酸中(zhong)(zhong)呈陽(yang)(yang)離(li)(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)特(te)性(xing)的(de)其他表(biao)(biao)面(mian)活(huo)性(xing)劑。其中(zhong)(zhong)如煙酸、喹啉、安替比林，苯(ben)并咪唑、烏洛(luo)托(tuo)品和(he)(he)甘油、三乙(yi)醇(chun)(chun)胺(an)、聚(ju)乙(yi)二(er)醇(chun)(chun)、聚(ju)乙(yi)烯亞(ya)胺(an)、檸檬(meng)酸、磺基水楊酸、環氧－醇(chun)(chun)胺(an)系(xi)縮聚(ju)物，如DE、DPE以(yi)及HEDP等應用較多(duo)。而以(yi)含(han)氮雜環陽(yang)(yang)離(li)(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)活(huo)性(xing)劑和(he)(he)能形成翁離(li)(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)的(de)高(gao)分子(zi)(zi)(zi)非離(li)(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)型活(huo)性(xing)劑為最好(hao)。

3. BMAT緩蝕(shi)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(biao)2-9 中(zhong)(zhong)可知，BMAT對上(shang)述不(bu)銹鋼管在(HCl)=5%的溶液中(zhong)(zhong)均有(you)抑制(zhi)作用，還表(biao)面緩蝕(shi)劑(ji) BMAT 能有(you)效抑制(zhi)局部微電池(chi)引(yin)起的腐蝕(shi)。緩蝕(shi)劑(ji)隨合金中(zhong)(zhong)含碳量的增加而相(xiang)應(ying)提(ti)高。

a. BMAT的添加量對緩(huan)蝕劑的影響(xiang)

 圖(tu)(tu)2-3、圖(tu)(tu)2-4、圖(tu)(tu)2-5三圖(tu)(tu)的曲線表(biao)明，每(mei)一種不銹(xiu)鋼(gang)管當(dang)BMAT 用(yong)量(liang)超(chao)過(guo)一定(ding)濃度(du)時(shi)，緩蝕劑(ji)隨 BMAT濃度(du)的變化趨于平緩。可選擇(ze)的最(zui)佳濃度(du)：對(dui)316L不銹(xiu)鋼(gang)管為(wei) 3 mmol/L ,對(dui)304不銹(xiu)鋼(gang)管為(wei)2 mmol/L，對(dui)2Cr13不銹(xiu)鋼(gang)管為(wei)1 mmol/L。

b. 溫度對緩(huan)蝕率的影響 

  表2-10 列(lie)出添加 BMAT 3 mmol/L 在不(bu)同溫(wen)度時的(de)緩蝕率。從表 2-10 可(ke)見，隨著溫(wen)度的(de)升高 ，BMAT在不(bu)銹(xiu)鋼管上的(de)緩蝕率呈增大的(de)趨勢，表明吸附反應為吸熱(re)反應。

4. BMAT緩蝕劑對(dui)抑制酸洗應力腐蝕的影響

 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(chu)的評定指(zhi)標(biao)分(fen)(fen)析，不(bu)論對何種鋼(gang)(gang)，與(yu)在(zai)空(kong)氣中(zhong)相比，在(zai)(HCl)=5%中(zhong)其斷(duan)裂(lie)時間和最大應變都大大降低，斷(duan)裂(lie)時間的縮短和最大應變的減少(shao)，必然是(shi)由于在(zai)w(HCl)=5%中(zhong)，不(bu)銹鋼(gang)(gang)管發生(sheng)了嚴重的應力腐(fu)蝕開裂(lie)所致(zhi)，加入(ru)BMAT后，兩(liang)種不(bu)銹鋼(gang)(gang)的兩(liang)項評分(fen)(fen)指(zhi)標(biao)都明顯改善。這說明BMAT對不(bu)銹鋼(gang)(gang)管的應力腐(fu)蝕破裂(lie)有(you)優(you)良(liang)的抑制作用。