一、緩蝕劑概(gai)述(shu)
在(zai)腐(fu)蝕性(xing)介(jie)質(zhi)(zhi)中，加(jia)入少量(liang)的(de)(de)一種(zhong)或(huo)幾種(zhong)物質(zhi)(zhi)，能使金(jin)屬的(de)(de)腐(fu)蝕速率大大降低(di)，這種(zhong)物質(zhi)(zhi)或(huo)復合物質(zhi)(zhi)就稱為緩(huan)蝕劑。這種(zhong)保護金(jin)屬的(de)(de)方法(fa)通(tong)稱為緩(huan)蝕劑保護技術(shu)。
對于金(jin)(jin)屬(shu)管道來(lai)說(shuo)，緩(huan)(huan)蝕(shi)劑(ji)(ji)保護技術屬(shu)工藝性防腐(fu)方(fang)法，緩(huan)(huan)蝕(shi)利的(de)(de)添加(jia)是(shi)通(tong)過工藝操(cao)作來(lai)實現的(de)(de)。緩(huan)(huan)蝕(shi)劑(ji)(ji)的(de)(de)防腐(fu)機理一般(ban)認為是(shi)在金(jin)(jin)屬(shu)表面上生(sheng)成了連(lian)續的(de)(de)起(qi)隔(ge)離作用的(de)(de)吸附層(ceng)保護膜，從而降低金(jin)(jin)屬(shu)的(de)(de)腐(fu)蝕(shi)速率(lv)。工業上采(cai)用緩(huan)(huan)蝕(shi)劑(ji)(ji)保護金(jin)(jin)屬(shu)管道的(de)(de)事(shi)例有：石油和天然氣(qi)（特別是(shi)高含硫(liu)的(de)(de)）的(de)(de)采(cai)集(ji)、輸(shu)送(song)系(xi)統(tong)(tong)(tong)；煉油裝(zhuang)置的(de)(de)常減壓系(xi)統(tong)(tong)(tong)；乙烯裂解裝(zhuang)置的(de)(de)工藝水系(xi)統(tong)(tong)(tong)；合成氨苯菲爾法脫碳系(xi)統(tong)(tong)(tong)；工業冷(leng)卻水系(xi)統(tong)(tong)(tong)等。
二、緩(huan)蝕劑分(fen)類
1. 通常緩蝕劑有多種分(fen)類方法，按(an)緩蝕劑的化(hua)學(xue)組成(cheng)分(fen)類可(ke)分(fen)為無機(ji)(ji)緩蝕劑和有機(ji)(ji)緩蝕劑。見圖8.2.1。
2. 按緩(huan)蝕(shi)劑(ji)對電(dian)(dian)極(ji)過(guo)程(cheng)的影(ying)響(xiang)分類。金屬和(he)電(dian)(dian)解質溶液接(jie)(jie)觸(chu)時，會發(fa)生(sheng)電(dian)(dian)化學腐蝕(shi)。在(zai)此過(guo)程(cheng)中(zhong)鐵以鐵離子形式進入溶液，鐵受(shou)到了腐蝕(shi)，而溶液中(zhong)的氫離子則(ze)在(zai)電(dian)(dian)極(ji)表面的某些區(qu)域接(jie)(jie)受(shou)電(dian)(dian)子，成(cheng)為氫分子逸出。這兩個過(guo)程(cheng)是共軛過(guo)程(cheng)，如果由于在(zai)介質中(zhong)添(tian)加了緩(huan)蝕(shi)劑(ji)，使其中(zhong)的一個過(guo)程(cheng)或兩個過(guo)程(cheng)受(shou)到阻(zu)滯(zhi)，腐蝕(shi)速度(du)就會減(jian)緩(huan)。
3. 根據(ju)緩蝕(shi)劑對腐蝕(shi)電化(hua)學過(guo)程的抑制作(zuo)用可將緩蝕(shi)劑分為以下三(san)類。
①. 陽(yang)極型緩蝕劑
這類緩蝕(shi)劑(ji)(ji)又(you)稱(cheng)陽(yang)極(ji)抑制型緩蝕(shi)劑(ji)(ji)。例如(ru)：鉻酸(suan)鹽、硝酸(suan)鹽、正磷酸(suan)鹽、硅(gui)酸(suan)鹽、苯(ben)甲(jia)酸(suan)鹽等。這類緩蝕(shi)劑(ji)(ji)，有(you)的(de)(de)能(neng)(neng)(neng)阻止(zhi)金(jin)屬(shu)表面陽(yang)極(ji)部分的(de)(de)離子(zi)進入溶(rong)液，有(you)的(de)(de)則是因能(neng)(neng)(neng)形成保(bao)護膜(mo)(mo)（鈍化膜(mo)(mo)）從而(er)起到(dao)緩蝕(shi)作(zuo)用(yong)。應注(zhu)意的(de)(de)是上(shang)述緩蝕(shi)劑(ji)(ji)中苯(ben)甲(jia)酸(suan)鹽系非氧(yang)化型的(de)(de)，它只(zhi)有(you)在介質中存在溶(rong)解氧(yang)的(de)(de)情況下，才能(neng)(neng)(neng)起到(dao)抑制腐(fu)蝕(shi)作(zuo)用(yong)。
②. 陰極型緩(huan)蝕劑(ji)
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. 混合型緩(huan)蝕劑
它又稱混合(he)(he)抑制型緩蝕(shi)劑，這類緩蝕(shi)劑主要是一些有機化合(he)(he)物，如含(han)氮(dan)、含(han)硫及(ji)既(ji)含(han)氮(dan)又含(han)硫的有機化合(he)(he)物、瓊脂、生(sheng)物堿等。
4. 按緩蝕(shi)劑在金屬表(biao)面形(xing)成保護膜的特征分(fen)類(lei)，一般可(ke)將(jiang)緩蝕(shi)劑分(fen)為如下三(san)類(lei)：
①. 氧化膜型緩蝕劑(ji)
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(chen)淀(dian)膜型緩蝕劑
這類緩蝕劑如(ru)六偏磷酸鈉、硫酸鋅、聚磷酸鈉等(deng)，它們(men)能與介質中(zhong)的(de)(de)有(you)關離子反應(ying)，并(bing)在金(jin)屬表面上(shang)的(de)(de)陰極區(qu)形成抑制腐蝕的(de)(de)沉淀膜(mo)，這種沉淀膜(mo)一般(ban)要(yao)比(bi)氧(yang)化(hua)膜(mo)厚（約為幾(ji)十到100nm），但(dan)其致(zhi)密性和附著力則(ze)比(bi)氧(yang)化(hua)膜(mo)差得多。因此(ci)，它們(men)的(de)(de)保(bao)護(hu)效果比(bi)氧(yang)化(hua)膜(mo)型(xing)緩蝕劑差一些。
③. 吸(xi)附膜型(xing)緩蝕劑
這類緩蝕(shi)劑一般(ban)都是有機化合物(wu)，它(ta)(ta)們能(neng)吸附(fu)在金(jin)屬表(biao)面，使介質(zhi)不(bu)易與金(jin)屬接觸(chu)而(er)減緩了腐蝕(shi)。根據吸附(fu)形式不(bu)同，它(ta)(ta)又可分為(wei)物(wu)理(li)吸附(fu)和化學吸附(fu)兩類。
5. 按(an)緩(huan)蝕(shi)劑使用(yong)范圍分(fen)類，可將緩(huan)蝕(shi)劑分(fen)為酸(suan)(suan)洗(xi)緩(huan)蝕(shi)劑、冷凍水(shui)緩(huan)蝕(shi)劑、油氣井酸(suan)(suan)化(hua)緩(huan)蝕(shi)劑、石油化(hua)工工藝(yi)緩(huan)蝕(shi)劑、油田注水(shui)緩(huan)蝕(shi)劑、鍋(guo)爐用(yong)水(shui)緩(huan)蝕(shi)劑、循(xun)環冷卻(que)用(yong)水(shui)緩(huan)蝕(shi)劑等(deng)。
三、影(ying)響緩蝕(shi)作用的因素
影響緩(huan)蝕(shi)(shi)劑(ji)緩(huan)蝕(shi)(shi)效(xiao)果的(de)因(yin)(yin)素很(hen)多，除了緩(huan)蝕(shi)(shi)劑(ji)的(de)組分(fen)、結(jie)構、介質(zhi)性質(zhi)、金(jin)屬的(de)種類和(he)表面狀態(tai)諸因(yin)(yin)素外，還與緩(huan)蝕(shi)(shi)劑(ji)的(de)用量、使用溫度(du)(du)和(he)介質(zhi)的(de)運(yun)動速度(du)(du)等因(yin)(yin)素有關(guan)。
1. 用量的影響
緩蝕(shi)劑用量（濃(nong)度）對金屬腐蝕(shi)速(su)率的影響(xiang)大致有三種(zhong)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)(shi)劑的(de)濃(nong)度(du)與(yu)金屬腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)速率的(de)關系(xi)有極限值(zhi)。這類緩(huan)蝕(shi)(shi)(shi)劑當濃(nong)度(du)增(zeng)加到一定程(cheng)度(du)后，如再繼(ji)續(xu)增(zeng)加緩(huan)蝕(shi)(shi)(shi)劑濃(nong)度(du)，金屬的(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)速率不(bu)僅不(bu)下(xia)降，反(fan)而會升高(gao)。
③. 緩蝕(shi)劑用(yong)量不足會加(jia)(jia)速金屬(shu)(shu)腐(fu)蝕(shi)。例如，為減緩淡水和鹽水腐(fu)蝕(shi)性常用(yong)的(de)緩蝕(shi)劑亞硝(xiao)酸鈉(na)就(jiu)屬(shu)(shu)于這(zhe)類緩蝕(shi)劑，在鹽水中亞硝(xiao)酸鈉(na)添加(jia)(jia)量不足時(shi)，碳鋼(gang)的(de)腐(fu)蝕(shi)速率(lv)不僅(jin)加(jia)(jia)大(da)，而且還會發生明顯的(de)點(dian)腐(fu)蝕(shi)。因此，對于這(zhe)類緩蝕(shi)劑添加(jia)(jia)量太少就(jiu)非常危險(xian)，必須十(shi)分注意。大(da)部分氧化劑也(ye)屬(shu)(shu)于這(zhe)類緩蝕(shi)劑，如鉻(ge)酸鹽、重鉻(ge)酸鹽、過(guo)氧化氫以及硅(gui)酸鈉(na)等。
2. 溫度的影響
金屬腐(fu)蝕一般(ban)隨著溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)升高(gao)而加快，尤其(qi)是在腐(fu)蝕過(guo)程(cheng)(cheng)有氫析(xi)出的(de)介質中，如(ru)鋼在酸性介質中就是如(ru)此。如(ru)果(guo)腐(fu)蝕過(guo)程(cheng)(cheng)有氧參(can)與陰極反應（即氧去(qu)極化），則由于溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)升高(gao)時(shi)氧的(de)溶解度(du)(du)(du)(du)降低，腐(fu)蝕速率與溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)的(de)關系就比較(jiao)復雜(za)。有可能溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)高(gao)時(shi)的(de)腐(fu)蝕速率比溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)低時(shi)還小，加入(ru)緩蝕劑(ji)的(de)情(qing)況也是同(tong)樣的(de)情(qing)形。
①. 溫度升高(gao)，緩蝕(shi)(shi)率降低(di)。大多(duo)數(shu)有機緩蝕(shi)(shi)劑(ji)及(ji)許多(duo)無(wu)機緩蝕(shi)(shi)劑(ji)都(dou)屬于這種類型。
②. 在(zai)(zai)一定的(de)溫(wen)度(du)范圍(wei)內(nei)緩蝕率不(bu)隨溫(wen)度(du)升高而(er)改變(bian)(bian)。例如苯甲酸鈉在(zai)(zai)20～80℃溫(wen)度(du)范圍(wei)內(nei)，對碳(tan)鋼在(zai)(zai)水(shui)溶液中(zhong)的(de)腐蝕抑制作(zuo)用幾乎不(bu)隨溫(wen)度(du)變(bian)(bian)化(hua)而(er)改變(bian)(bian)，但在(zai)(zai)沸騰的(de)水(shui)中(zhong)，苯甲酸鈉則不(bu)能(neng)抑制鋼的(de)腐蝕。
③. 溫(wen)(wen)度增高，緩(huan)蝕率(lv)也(ye)增高。有些緩(huan)蝕作用特別強的(de)(de)緩(huan)蝕劑，不僅能(neng)使腐蝕速率(lv)減(jian)小，而且可以使腐蝕反應(ying)速率(lv)隨溫(wen)(wen)度升高而增加的(de)(de)變化率(lv)（即溫(wen)(wen)度系數）減(jian)小，從而進一步提高了緩(huan)蝕率(lv)。屬于這類緩(huan)蝕劑的(de)(de)有：鹽酸溶液中的(de)(de)7701、7801、含氮堿和(he)某些生物堿等(deng)。
3. 介質(zhi)流動速率對緩蝕作用的影(ying)響
介質流動速率對緩蝕(shi)劑(ji)緩蝕(shi)作用的影(ying)響并不(bu)亞于(yu)溫度、壓力、介質的組(zu)成及(ji)其他因素的影(ying)響，這(zhe)種影(ying)響大致有三種情況：
①. 流速(su)加(jia)快(kuai)，緩蝕(shi)率降(jiang)低。在大(da)多數情況(kuang)下(xia)，提高介質的流動速(su)率或對介質進行攪拌都會造成緩蝕(shi)效率的降(jiang)低。但有(you)時由于流速(su)增大(da)反(fan)而(er)會加(jia)快(kuai)腐蝕(shi)。
②. 流(liu)速(su)增加，緩(huan)(huan)蝕率提(ti)高(gao)。當緩(huan)(huan)蝕劑由于(yu)在(zai)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(liu)動速(su)率，有利(li)于(yu)緩(huan)(huan)蝕劑均勻地(di)擴散到金屬(shu)表面形成面膜，而(er)使緩(huan)(huan)蝕效率提(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。
