一、緩蝕劑(ji)概述(shu)
在腐(fu)蝕(shi)性介質(zhi)中，加入(ru)少量的(de)一種(zhong)(zhong)或幾種(zhong)(zhong)物質(zhi)，能使(shi)金屬的(de)腐(fu)蝕(shi)速率大大降低，這(zhe)種(zhong)(zhong)物質(zhi)或復合物質(zhi)就(jiu)稱(cheng)為緩(huan)蝕(shi)劑(ji)。這(zhe)種(zhong)(zhong)保護金屬的(de)方(fang)法通稱(cheng)為緩(huan)蝕(shi)劑(ji)保護技術(shu)。
對于金(jin)屬管(guan)道來(lai)說，緩(huan)蝕劑保(bao)護(hu)(hu)技術屬工藝性防腐方法(fa)，緩(huan)蝕利(li)的添加是通過工藝操作(zuo)來(lai)實現的。緩(huan)蝕劑的防腐機理一般認為是在(zai)金(jin)屬表面上生(sheng)成了連續的起隔離作(zuo)用(yong)(yong)的吸(xi)附層保(bao)護(hu)(hu)膜，從而(er)降低金(jin)屬的腐蝕速率(lv)。工業上采用(yong)(yong)緩(huan)蝕劑保(bao)護(hu)(hu)金(jin)屬管(guan)道的事例有：石油和天(tian)然(ran)氣（特別是高含硫的）的采集、輸送系(xi)統(tong)；煉(lian)油裝置(zhi)的常減壓系(xi)統(tong)；乙(yi)烯裂解裝置(zhi)的工藝水(shui)系(xi)統(tong)；合(he)成氨苯菲爾法(fa)脫碳系(xi)統(tong)；工業冷(leng)卻水(shui)系(xi)統(tong)等。
二、緩蝕劑分類(lei)
1. 通常(chang)緩(huan)蝕(shi)劑(ji)有多種分(fen)類方(fang)法，按緩(huan)蝕(shi)劑(ji)的化(hua)學組成(cheng)分(fen)類可分(fen)為無機(ji)緩(huan)蝕(shi)劑(ji)和有機(ji)緩(huan)蝕(shi)劑(ji)。見(jian)圖8.2.1。
2. 按緩(huan)蝕(shi)劑(ji)對電極(ji)過(guo)程(cheng)(cheng)(cheng)的(de)(de)影(ying)響分類(lei)。金屬和電解(jie)質溶(rong)(rong)液接(jie)觸時(shi)，會發生電化學腐(fu)蝕(shi)。在(zai)此(ci)過(guo)程(cheng)(cheng)(cheng)中(zhong)鐵(tie)以(yi)鐵(tie)離子(zi)(zi)形(xing)式進入溶(rong)(rong)液，鐵(tie)受到了腐(fu)蝕(shi)，而溶(rong)(rong)液中(zhong)的(de)(de)氫離子(zi)(zi)則在(zai)電極(ji)表面(mian)的(de)(de)某些區域接(jie)受電子(zi)(zi)，成為氫分子(zi)(zi)逸(yi)出。這兩個(ge)過(guo)程(cheng)(cheng)(cheng)是共軛(e)過(guo)程(cheng)(cheng)(cheng)，如果由(you)于(yu)在(zai)介(jie)質中(zhong)添(tian)加(jia)了緩(huan)蝕(shi)劑(ji)，使(shi)其中(zhong)的(de)(de)一個(ge)過(guo)程(cheng)(cheng)(cheng)或兩個(ge)過(guo)程(cheng)(cheng)(cheng)受到阻滯，腐(fu)蝕(shi)速度就會減緩(huan)。
3. 根(gen)據(ju)緩(huan)蝕(shi)劑(ji)對腐蝕(shi)電(dian)化學過(guo)程的抑(yi)制作用可將緩(huan)蝕(shi)劑(ji)分為以下三類。
①. 陽極(ji)型(xing)緩(huan)蝕(shi)劑
這類(lei)緩(huan)蝕(shi)劑(ji)又(you)稱陽(yang)極(ji)抑制(zhi)型緩(huan)蝕(shi)劑(ji)。例如(ru)：鉻酸(suan)鹽(yan)、硝(xiao)酸(suan)鹽(yan)、正(zheng)磷酸(suan)鹽(yan)、硅酸(suan)鹽(yan)、苯(ben)甲酸(suan)鹽(yan)等(deng)。這類(lei)緩(huan)蝕(shi)劑(ji)，有的(de)(de)能阻止金(jin)屬表面陽(yang)極(ji)部分的(de)(de)離子進入溶(rong)液，有的(de)(de)則(ze)是因能形(xing)成(cheng)保護膜（鈍化膜）從(cong)而起到緩(huan)蝕(shi)作(zuo)用。應(ying)注意的(de)(de)是上述緩(huan)蝕(shi)劑(ji)中苯(ben)甲酸(suan)鹽(yan)系非氧化型的(de)(de)，它(ta)只有在介質(zhi)中存在溶(rong)解氧的(de)(de)情況下，才能起到抑制(zhi)腐蝕(shi)作(zuo)用。
②. 陰極型(xing)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(huan)蝕劑
它(ta)又(you)稱(cheng)混合(he)(he)抑制型緩蝕劑，這類緩蝕劑主(zhu)要是一些有機(ji)化合(he)(he)物，如(ru)含(han)氮、含(han)硫及既含(han)氮又(you)含(han)硫的(de)有機(ji)化合(he)(he)物、瓊(qiong)脂、生物堿(jian)等。
4. 按(an)緩蝕劑(ji)在金屬表面(mian)形成保(bao)護(hu)膜的特征分(fen)類，一般可將緩蝕劑(ji)分(fen)為如下三類：
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. 沉淀膜型緩蝕劑
這(zhe)類(lei)緩蝕(shi)劑如六偏磷酸(suan)(suan)鈉、硫酸(suan)(suan)鋅、聚磷酸(suan)(suan)鈉等，它們能(neng)與介質中(zhong)的有關離(li)子反應(ying)，并在金屬表面上的陰(yin)極(ji)區形成抑制(zhi)腐蝕(shi)的沉淀膜(mo)，這(zhe)種沉淀膜(mo)一般(ban)要比氧(yang)化(hua)膜(mo)厚(hou)（約為幾十到100nm），但(dan)其致(zhi)密性和(he)附著力則比氧(yang)化(hua)膜(mo)差(cha)得多。因此(ci)，它們的保(bao)護效(xiao)果比氧(yang)化(hua)膜(mo)型緩蝕(shi)劑差(cha)一些。
③. 吸附膜(mo)型緩蝕(shi)劑
這類(lei)緩蝕劑一般都是(shi)有機(ji)化(hua)合(he)物，它們能(neng)吸(xi)附在金屬表面(mian)，使介質不易與金屬接觸而減緩了(le)腐蝕。根(gen)據吸(xi)附形(xing)式不同，它又(you)可(ke)分為物理(li)吸(xi)附和(he)化(hua)學吸(xi)附兩類(lei)。
5. 按緩蝕(shi)(shi)劑(ji)(ji)(ji)使用范(fan)圍(wei)分類，可(ke)將緩蝕(shi)(shi)劑(ji)(ji)(ji)分為酸洗緩蝕(shi)(shi)劑(ji)(ji)(ji)、冷(leng)凍水緩蝕(shi)(shi)劑(ji)(ji)(ji)、油氣(qi)井酸化緩蝕(shi)(shi)劑(ji)(ji)(ji)、石(shi)油化工(gong)(gong)工(gong)(gong)藝緩蝕(shi)(shi)劑(ji)(ji)(ji)、油田(tian)注水緩蝕(shi)(shi)劑(ji)(ji)(ji)、鍋爐(lu)用水緩蝕(shi)(shi)劑(ji)(ji)(ji)、循環冷(leng)卻用水緩蝕(shi)(shi)劑(ji)(ji)(ji)等。
三、影響(xiang)緩蝕作用(yong)的因素
影響(xiang)緩(huan)蝕劑緩(huan)蝕效果的(de)因(yin)素很多，除了緩(huan)蝕劑的(de)組分(fen)、結構(gou)、介(jie)(jie)質性(xing)質、金(jin)屬的(de)種(zhong)類和(he)表面狀態(tai)諸因(yin)素外，還與緩(huan)蝕劑的(de)用(yong)量、使(shi)用(yong)溫度(du)和(he)介(jie)(jie)質的(de)運動速度(du)等因(yin)素有(you)關。
1. 用量的影響(xiang)
緩蝕(shi)(shi)劑用量（濃(nong)度）對金屬腐蝕(shi)(shi)速率的影響大致(zhi)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)濃度(du)(du)與金屬腐蝕(shi)(shi)速率(lv)的(de)關系有極(ji)限值。這(zhe)類緩(huan)蝕(shi)(shi)劑(ji)當濃度(du)(du)增加(jia)到一(yi)定程(cheng)度(du)(du)后(hou)，如再繼續增加(jia)緩(huan)蝕(shi)(shi)劑(ji)濃度(du)(du)，金屬的(de)腐蝕(shi)(shi)速率(lv)不僅不下降，反而會(hui)升高。
③. 緩(huan)蝕(shi)劑(ji)(ji)用量(liang)不足會加(jia)(jia)速金(jin)屬腐蝕(shi)。例如，為(wei)減緩(huan)淡水和鹽(yan)水腐蝕(shi)性常用的(de)緩(huan)蝕(shi)劑(ji)(ji)亞硝酸鈉(na)(na)就屬于(yu)這類(lei)緩(huan)蝕(shi)劑(ji)(ji)，在(zai)鹽(yan)水中亞硝酸鈉(na)(na)添(tian)加(jia)(jia)量(liang)不足時，碳鋼(gang)的(de)腐蝕(shi)速率不僅加(jia)(jia)大，而且還會發生(sheng)明顯的(de)點腐蝕(shi)。因此，對于(yu)這類(lei)緩(huan)蝕(shi)劑(ji)(ji)添(tian)加(jia)(jia)量(liang)太少就非常危險，必須十分注意。大部分氧化劑(ji)(ji)也(ye)屬于(yu)這類(lei)緩(huan)蝕(shi)劑(ji)(ji)，如鉻(ge)酸鹽(yan)、重鉻(ge)酸鹽(yan)、過氧化氫以及硅酸鈉(na)(na)等。
2. 溫度的(de)影(ying)響
金屬(shu)腐(fu)蝕(shi)一般隨著溫(wen)度(du)升(sheng)高而(er)加(jia)快，尤其(qi)是(shi)在(zai)腐(fu)蝕(shi)過程有(you)(you)氫(qing)析出的介質中，如(ru)鋼在(zai)酸性(xing)介質中就(jiu)是(shi)如(ru)此。如(ru)果腐(fu)蝕(shi)過程有(you)(you)氧參與陰(yin)極反應（即氧去極化(hua)），則由于溫(wen)度(du)升(sheng)高時氧的溶解度(du)降低(di)，腐(fu)蝕(shi)速率(lv)與溫(wen)度(du)的關系就(jiu)比較復雜。有(you)(you)可能溫(wen)度(du)高時的腐(fu)蝕(shi)速率(lv)比溫(wen)度(du)低(di)時還小，加(jia)入(ru)緩蝕(shi)劑的情況(kuang)也是(shi)同樣的情形。
①. 溫度升高(gao)，緩蝕率降低。大多數有(you)機緩蝕劑及許多無機緩蝕劑都屬于這種類型(xing)。
②. 在(zai)(zai)一(yi)定的(de)溫度(du)范(fan)圍(wei)內(nei)緩蝕(shi)率不隨(sui)溫度(du)升高(gao)而改(gai)變。例如苯甲酸鈉在(zai)(zai)20～80℃溫度(du)范(fan)圍(wei)內(nei)，對碳鋼(gang)在(zai)(zai)水溶液中的(de)腐蝕(shi)抑(yi)制作用幾乎不隨(sui)溫度(du)變化而改(gai)變，但在(zai)(zai)沸騰的(de)水中，苯甲酸鈉則不能(neng)抑(yi)制鋼(gang)的(de)腐蝕(shi)。
③. 溫度(du)增(zeng)高，緩(huan)(huan)蝕(shi)率也增(zeng)高。有(you)些(xie)緩(huan)(huan)蝕(shi)作用特別強(qiang)的緩(huan)(huan)蝕(shi)劑，不僅能使腐蝕(shi)速率減(jian)小(xiao)，而(er)且可以使腐蝕(shi)反應速率隨溫度(du)升高而(er)增(zeng)加的變化率（即溫度(du)系數）減(jian)小(xiao)，從而(er)進一步(bu)提高了緩(huan)(huan)蝕(shi)率。屬于這類緩(huan)(huan)蝕(shi)劑的有(you)：鹽酸溶(rong)液(ye)中的7701、7801、含氮(dan)堿(jian)和(he)某些(xie)生物堿(jian)等。
3. 介質流動速率(lv)對緩蝕(shi)作用的影(ying)響
介(jie)質流動(dong)速率對緩(huan)蝕劑緩(huan)蝕作用的影(ying)響(xiang)(xiang)并不(bu)亞于溫(wen)度、壓力、介(jie)質的組成及其他因素(su)的影(ying)響(xiang)(xiang)，這種影(ying)響(xiang)(xiang)大致(zhi)有(you)三種情(qing)況：
①. 流(liu)速(su)加(jia)快(kuai)，緩(huan)(huan)蝕率(lv)降(jiang)低(di)。在大(da)(da)多數(shu)情況下，提(ti)高介質的(de)流(liu)動速(su)率(lv)或對介質進行攪拌都會造成緩(huan)(huan)蝕效率(lv)的(de)降(jiang)低(di)。但有時(shi)由于流(liu)速(su)增大(da)(da)反(fan)而(er)會加(jia)快(kuai)腐(fu)蝕。
②. 流速增加，緩(huan)蝕(shi)率提(ti)高。當緩(huan)蝕(shi)劑由于在介質(zhi)中不能均勻分布而(er)影響保護效果時(shi)，增加介質(zhi)流動速率，有利于緩(huan)蝕(shi)劑均勻地擴散到(dao)金(jin)屬表面形成面膜，而(er)使緩(huan)蝕(shi)效率提(ti)高。
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。
