一、緩蝕(shi)劑概述
在(zai)腐蝕性介(jie)質中(zhong)，加入少量的一種(zhong)(zhong)或幾種(zhong)(zhong)物(wu)質，能使金(jin)(jin)屬的腐蝕速率大大降低(di)，這(zhe)種(zhong)(zhong)物(wu)質或復合(he)物(wu)質就稱為緩蝕劑。這(zhe)種(zhong)(zhong)保護(hu)金(jin)(jin)屬的方法(fa)通稱為緩蝕劑保護(hu)技術。
對(dui)于(yu)金(jin)(jin)屬管(guan)道(dao)來(lai)說，緩(huan)(huan)蝕(shi)劑保(bao)護(hu)技(ji)術屬工藝性(xing)防腐方法，緩(huan)(huan)蝕(shi)利的(de)(de)添加(jia)是(shi)通過(guo)工藝操作(zuo)來(lai)實(shi)現的(de)(de)。緩(huan)(huan)蝕(shi)劑的(de)(de)防腐機理一(yi)般認為是(shi)在金(jin)(jin)屬表面上生成(cheng)了連(lian)續的(de)(de)起隔離作(zuo)用的(de)(de)吸附層保(bao)護(hu)膜，從而降低(di)金(jin)(jin)屬的(de)(de)腐蝕(shi)速(su)率(lv)。工業上采(cai)用緩(huan)(huan)蝕(shi)劑保(bao)護(hu)金(jin)(jin)屬管(guan)道(dao)的(de)(de)事例(li)有：石油(you)和天然氣（特別是(shi)高含硫的(de)(de)）的(de)(de)采(cai)集、輸送(song)系統(tong)；煉油(you)裝置的(de)(de)常減壓系統(tong)；乙(yi)烯裂(lie)解裝置的(de)(de)工藝水系統(tong)；合成(cheng)氨(an)苯菲爾法脫碳系統(tong)；工業冷卻水系統(tong)等。
二、緩蝕劑分類
1. 通常緩(huan)蝕劑(ji)有多種分類(lei)方法，按緩(huan)蝕劑(ji)的化學組(zu)成分類(lei)可分為(wei)無機緩(huan)蝕劑(ji)和有機緩(huan)蝕劑(ji)。見圖8.2.1。
2. 按緩(huan)蝕(shi)劑(ji)對電(dian)(dian)極過(guo)程(cheng)的影響分(fen)類。金屬(shu)和電(dian)(dian)解質(zhi)溶(rong)液接(jie)觸時，會發生(sheng)電(dian)(dian)化學腐(fu)蝕(shi)。在(zai)此(ci)過(guo)程(cheng)中鐵以鐵離子(zi)形式進入溶(rong)液，鐵受到了腐(fu)蝕(shi)，而溶(rong)液中的氫(qing)離子(zi)則在(zai)電(dian)(dian)極表(biao)面的某(mou)些(xie)區域接(jie)受電(dian)(dian)子(zi)，成為(wei)氫(qing)分(fen)子(zi)逸出(chu)。這兩(liang)(liang)個過(guo)程(cheng)是共軛過(guo)程(cheng)，如果由于在(zai)介質(zhi)中添加了緩(huan)蝕(shi)劑(ji)，使其中的一個過(guo)程(cheng)或兩(liang)(liang)個過(guo)程(cheng)受到阻滯，腐(fu)蝕(shi)速度就會減(jian)緩(huan)。
3. 根(gen)據緩蝕劑對腐蝕電化(hua)學過程的抑制作用可將緩蝕劑分為以下三類(lei)。
①. 陽極型緩蝕(shi)劑
這類緩(huan)(huan)蝕(shi)(shi)劑(ji)又稱陽極抑制型(xing)緩(huan)(huan)蝕(shi)(shi)劑(ji)。例(li)如：鉻酸(suan)鹽(yan)(yan)、硝酸(suan)鹽(yan)(yan)、正磷酸(suan)鹽(yan)(yan)、硅酸(suan)鹽(yan)(yan)、苯甲(jia)(jia)酸(suan)鹽(yan)(yan)等。這類緩(huan)(huan)蝕(shi)(shi)劑(ji)，有(you)的(de)(de)能阻止(zhi)金屬表面陽極部分的(de)(de)離子進入溶(rong)液，有(you)的(de)(de)則(ze)是因能形成保(bao)護(hu)膜（鈍化膜）從而起到緩(huan)(huan)蝕(shi)(shi)作用(yong)。應(ying)注意的(de)(de)是上述緩(huan)(huan)蝕(shi)(shi)劑(ji)中苯甲(jia)(jia)酸(suan)鹽(yan)(yan)系非氧化型(xing)的(de)(de)，它只有(you)在介(jie)質中存(cun)在溶(rong)解氧的(de)(de)情況下，才(cai)能起到抑制腐蝕(shi)(shi)作用(yong)。
②. 陰極型緩蝕劑
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. 混合型緩蝕劑(ji)
它又(you)稱混合抑制型緩蝕(shi)劑(ji)，這類緩蝕(shi)劑(ji)主要是一(yi)些有機(ji)化合物(wu)，如(ru)含(han)氮(dan)(dan)、含(han)硫(liu)及既含(han)氮(dan)(dan)又(you)含(han)硫(liu)的(de)有機(ji)化合物(wu)、瓊脂、生(sheng)物(wu)堿(jian)等。
4. 按緩蝕劑(ji)在金屬表面形成保護膜的特征分類，一般可將緩蝕劑(ji)分為如(ru)下三(san)類：
①. 氧(yang)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)緩蝕劑如六偏磷酸鈉、硫(liu)酸鋅、聚磷酸鈉等，它(ta)們能與(yu)介質中的(de)有關離子反(fan)應，并(bing)在金屬表面上的(de)陰極區形成抑制(zhi)腐蝕的(de)沉(chen)淀膜，這(zhe)種沉(chen)淀膜一般要比氧(yang)化膜厚（約(yue)為(wei)幾(ji)十到100nm），但其致(zhi)密性和(he)附著力(li)則比氧(yang)化膜差(cha)得多。因(yin)此(ci)，它(ta)們的(de)保護(hu)效果(guo)比氧(yang)化膜型(xing)緩蝕劑差(cha)一些。
③. 吸(xi)附膜型(xing)緩(huan)蝕劑
這(zhe)類緩蝕劑一般都(dou)是有機化合物(wu)，它們能(neng)吸(xi)附在金屬表面，使介質不易(yi)與(yu)金屬接觸(chu)而減緩了腐蝕。根(gen)據(ju)吸(xi)附形式不同，它又可分為物(wu)理吸(xi)附和化學吸(xi)附兩類。
5. 按緩(huan)(huan)蝕(shi)劑(ji)(ji)(ji)使用(yong)范(fan)圍分類，可將緩(huan)(huan)蝕(shi)劑(ji)(ji)(ji)分為酸(suan)洗緩(huan)(huan)蝕(shi)劑(ji)(ji)(ji)、冷凍水緩(huan)(huan)蝕(shi)劑(ji)(ji)(ji)、油(you)(you)氣井酸(suan)化(hua)(hua)緩(huan)(huan)蝕(shi)劑(ji)(ji)(ji)、石油(you)(you)化(hua)(hua)工工藝(yi)緩(huan)(huan)蝕(shi)劑(ji)(ji)(ji)、油(you)(you)田注水緩(huan)(huan)蝕(shi)劑(ji)(ji)(ji)、鍋爐用(yong)水緩(huan)(huan)蝕(shi)劑(ji)(ji)(ji)、循環冷卻用(yong)水緩(huan)(huan)蝕(shi)劑(ji)(ji)(ji)等。
三、影(ying)響緩(huan)蝕(shi)作用的(de)因(yin)素
影響緩(huan)蝕劑(ji)緩(huan)蝕效果的(de)(de)因(yin)(yin)素(su)很(hen)多(duo)，除了緩(huan)蝕劑(ji)的(de)(de)組分、結構(gou)、介(jie)質性(xing)質、金屬的(de)(de)種類和表面(mian)狀態諸(zhu)因(yin)(yin)素(su)外，還與緩(huan)蝕劑(ji)的(de)(de)用(yong)量、使用(yong)溫度和介(jie)質的(de)(de)運動速度等因(yin)(yin)素(su)有關(guan)。
1. 用(yong)量的影響(xiang)
緩蝕劑(ji)用量（濃度）對(dui)金屬腐蝕速率的影響大致有三(san)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)(shi)劑(ji)的(de)(de)濃(nong)度(du)(du)與金屬腐蝕(shi)(shi)(shi)速率(lv)(lv)的(de)(de)關系有極限(xian)值(zhi)。這類緩(huan)蝕(shi)(shi)(shi)劑(ji)當濃(nong)度(du)(du)增(zeng)加到(dao)一定程度(du)(du)后，如(ru)再繼續增(zeng)加緩(huan)蝕(shi)(shi)(shi)劑(ji)濃(nong)度(du)(du)，金屬的(de)(de)腐蝕(shi)(shi)(shi)速率(lv)(lv)不(bu)僅不(bu)下降，反而(er)會升高。
③. 緩(huan)(huan)蝕劑(ji)(ji)(ji)用(yong)量不足會加(jia)速金屬(shu)腐蝕。例如(ru)(ru)，為減緩(huan)(huan)淡(dan)水和鹽水腐蝕性常用(yong)的緩(huan)(huan)蝕劑(ji)(ji)(ji)亞(ya)硝(xiao)酸(suan)鈉就屬(shu)于這(zhe)類(lei)緩(huan)(huan)蝕劑(ji)(ji)(ji)，在鹽水中亞(ya)硝(xiao)酸(suan)鈉添加(jia)量不足時，碳(tan)鋼的腐蝕速率不僅加(jia)大(da)，而(er)且(qie)還會發生明顯的點腐蝕。因此，對于這(zhe)類(lei)緩(huan)(huan)蝕劑(ji)(ji)(ji)添加(jia)量太少就非常危險，必(bi)須十(shi)分注意(yi)。大(da)部分氧(yang)化(hua)劑(ji)(ji)(ji)也屬(shu)于這(zhe)類(lei)緩(huan)(huan)蝕劑(ji)(ji)(ji)，如(ru)(ru)鉻酸(suan)鹽、重鉻酸(suan)鹽、過氧(yang)化(hua)氫(qing)以及硅酸(suan)鈉等。
2. 溫(wen)度的(de)影響
金屬腐(fu)(fu)蝕(shi)一般隨著溫度(du)(du)(du)(du)升高(gao)而加(jia)(jia)快，尤其(qi)是(shi)在(zai)(zai)腐(fu)(fu)蝕(shi)過程有氫析(xi)出的(de)(de)(de)介質(zhi)中，如(ru)(ru)鋼在(zai)(zai)酸性介質(zhi)中就是(shi)如(ru)(ru)此(ci)。如(ru)(ru)果(guo)腐(fu)(fu)蝕(shi)過程有氧(yang)(yang)參與(yu)陰極(ji)反應（即氧(yang)(yang)去(qu)極(ji)化），則由(you)于溫度(du)(du)(du)(du)升高(gao)時氧(yang)(yang)的(de)(de)(de)溶解度(du)(du)(du)(du)降低，腐(fu)(fu)蝕(shi)速率與(yu)溫度(du)(du)(du)(du)的(de)(de)(de)關(guan)系就比較復雜。有可能溫度(du)(du)(du)(du)高(gao)時的(de)(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)速率比溫度(du)(du)(du)(du)低時還小，加(jia)(jia)入緩蝕(shi)劑的(de)(de)(de)情況也是(shi)同樣(yang)的(de)(de)(de)情形。
①. 溫度升高，緩蝕(shi)率降(jiang)低。大多數(shu)有機(ji)緩蝕(shi)劑(ji)及許多無機(ji)緩蝕(shi)劑(ji)都屬(shu)于這(zhe)種(zhong)類型。
②. 在(zai)一定的(de)(de)溫(wen)度范(fan)(fan)圍內緩蝕(shi)率不隨(sui)溫(wen)度升高而改(gai)變。例(li)如(ru)苯甲酸鈉(na)在(zai)20～80℃溫(wen)度范(fan)(fan)圍內，對(dui)碳鋼在(zai)水溶液(ye)中(zhong)的(de)(de)腐(fu)蝕(shi)抑(yi)制(zhi)作用幾乎不隨(sui)溫(wen)度變化而改(gai)變，但在(zai)沸(fei)騰的(de)(de)水中(zhong)，苯甲酸鈉(na)則不能抑(yi)制(zhi)鋼的(de)(de)腐(fu)蝕(shi)。
③. 溫度增高，緩(huan)蝕(shi)(shi)率(lv)(lv)也(ye)增高。有(you)些(xie)緩(huan)蝕(shi)(shi)作用(yong)特別強(qiang)的(de)(de)緩(huan)蝕(shi)(shi)劑，不僅能使腐蝕(shi)(shi)速率(lv)(lv)減小，而且(qie)可以使腐蝕(shi)(shi)反應(ying)速率(lv)(lv)隨溫度升(sheng)高而增加的(de)(de)變化率(lv)(lv)（即(ji)溫度系數）減小，從而進(jin)一步(bu)提高了緩(huan)蝕(shi)(shi)率(lv)(lv)。屬于這類緩(huan)蝕(shi)(shi)劑的(de)(de)有(you)：鹽(yan)酸溶液中(zhong)的(de)(de)7701、7801、含氮堿(jian)和某(mou)些(xie)生(sheng)物堿(jian)等。
3. 介質流動速率對(dui)緩蝕作用的影響
介(jie)(jie)質流動(dong)速率(lv)對(dui)緩蝕劑緩蝕作用的(de)影(ying)(ying)響(xiang)(xiang)并不(bu)亞于溫度、壓力、介(jie)(jie)質的(de)組成及其他(ta)因素的(de)影(ying)(ying)響(xiang)(xiang)，這種(zhong)(zhong)影(ying)(ying)響(xiang)(xiang)大(da)致有三種(zhong)(zhong)情況：
①. 流(liu)速(su)加(jia)快，緩(huan)蝕(shi)率(lv)降低。在大多數(shu)情況下，提高(gao)介質的流(liu)動(dong)速(su)率(lv)或(huo)對介質進(jin)行(xing)攪(jiao)拌都會造成緩(huan)蝕(shi)效率(lv)的降低。但有時由于流(liu)速(su)增(zeng)大反(fan)而會加(jia)快腐蝕(shi)。
②. 流速增(zeng)加(jia)，緩(huan)(huan)蝕率提高。當緩(huan)(huan)蝕劑(ji)由于(yu)在介(jie)質(zhi)中不能均(jun)勻分布(bu)而(er)影響保護效(xiao)果時，增(zeng)加(jia)介(jie)質(zhi)流動速率，有利于(yu)緩(huan)(huan)蝕劑(ji)均(jun)勻地擴散到金屬表面形(xing)成面膜(mo)，而(er)使緩(huan)(huan)蝕效(xiao)率提高。
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。
