一、緩蝕劑概述
在腐(fu)蝕性介(jie)質中，加入少量的一種(zhong)或(huo)幾種(zhong)物(wu)質，能使金屬的腐(fu)蝕速率大大降低，這種(zhong)物(wu)質或(huo)復合物(wu)質就稱為緩蝕劑。這種(zhong)保(bao)護金屬的方法通稱為緩蝕劑保(bao)護技術。
對于(yu)金(jin)屬管道來(lai)說，緩(huan)蝕(shi)(shi)劑保(bao)(bao)護技術屬工(gong)藝(yi)(yi)性防腐(fu)方法(fa)，緩(huan)蝕(shi)(shi)利的(de)(de)(de)添加(jia)是(shi)(shi)通過工(gong)藝(yi)(yi)操作來(lai)實(shi)現的(de)(de)(de)。緩(huan)蝕(shi)(shi)劑的(de)(de)(de)防腐(fu)機理一般(ban)認為(wei)是(shi)(shi)在(zai)金(jin)屬表(biao)面上(shang)生(sheng)成了連續的(de)(de)(de)起(qi)隔離(li)作用(yong)的(de)(de)(de)吸附層保(bao)(bao)護膜，從而(er)降低金(jin)屬的(de)(de)(de)腐(fu)蝕(shi)(shi)速率。工(gong)業上(shang)采用(yong)緩(huan)蝕(shi)(shi)劑保(bao)(bao)護金(jin)屬管道的(de)(de)(de)事(shi)例有(you)：石油和天然氣（特別是(shi)(shi)高(gao)含(han)硫的(de)(de)(de)）的(de)(de)(de)采集、輸送系(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)；煉油裝置(zhi)的(de)(de)(de)常(chang)減壓系(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)；乙烯裂解(jie)裝置(zhi)的(de)(de)(de)工(gong)藝(yi)(yi)水系(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)；合成氨苯菲(fei)爾法(fa)脫碳系(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)；工(gong)業冷卻(que)水系(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)等。
二、緩蝕劑分類
1. 通(tong)常緩(huan)蝕(shi)劑(ji)有多種分(fen)類(lei)方法，按緩(huan)蝕(shi)劑(ji)的化學(xue)組成分(fen)類(lei)可分(fen)為無機(ji)緩(huan)蝕(shi)劑(ji)和有機(ji)緩(huan)蝕(shi)劑(ji)。見圖8.2.1。
2. 按緩蝕劑對電極過(guo)(guo)程(cheng)的(de)(de)影響分類。金(jin)屬和(he)電解(jie)質(zhi)溶(rong)液接(jie)觸時，會發生電化學腐蝕。在(zai)此過(guo)(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong)鐵(tie)以鐵(tie)離子(zi)形式進入溶(rong)液，鐵(tie)受(shou)(shou)到(dao)(dao)了腐蝕，而溶(rong)液中(zhong)(zhong)的(de)(de)氫離子(zi)則在(zai)電極表(biao)面(mian)的(de)(de)某些區域接(jie)受(shou)(shou)電子(zi)，成為氫分子(zi)逸出。這(zhe)兩(liang)(liang)個(ge)過(guo)(guo)程(cheng)是共(gong)軛(e)過(guo)(guo)程(cheng)，如果由于在(zai)介(jie)質(zhi)中(zhong)(zhong)添加了緩蝕劑，使其(qi)中(zhong)(zhong)的(de)(de)一個(ge)過(guo)(guo)程(cheng)或兩(liang)(liang)個(ge)過(guo)(guo)程(cheng)受(shou)(shou)到(dao)(dao)阻滯，腐蝕速度就會減(jian)緩。
3. 根據(ju)緩(huan)蝕(shi)(shi)劑對腐蝕(shi)(shi)電(dian)化學過程的(de)抑制作用(yong)可將(jiang)緩(huan)蝕(shi)(shi)劑分為以下三類。
①. 陽極(ji)型緩蝕劑
這(zhe)類(lei)緩(huan)(huan)蝕劑(ji)(ji)又稱陽(yang)極抑(yi)制型(xing)緩(huan)(huan)蝕劑(ji)(ji)。例如：鉻(ge)酸(suan)鹽(yan)(yan)、硝酸(suan)鹽(yan)(yan)、正磷酸(suan)鹽(yan)(yan)、硅酸(suan)鹽(yan)(yan)、苯甲酸(suan)鹽(yan)(yan)等。這(zhe)類(lei)緩(huan)(huan)蝕劑(ji)(ji)，有的(de)能(neng)(neng)阻止金屬表面(mian)陽(yang)極部分的(de)離子進入溶液，有的(de)則是(shi)因能(neng)(neng)形成保護(hu)膜（鈍(dun)化膜）從而起到緩(huan)(huan)蝕作用。應注(zhu)意的(de)是(shi)上述緩(huan)(huan)蝕劑(ji)(ji)中(zhong)苯甲酸(suan)鹽(yan)(yan)系非氧化型(xing)的(de)，它(ta)只有在介質中(zhong)存在溶解氧的(de)情況下(xia)，才能(neng)(neng)起到抑(yi)制腐蝕作用。
②. 陰極型緩蝕劑(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. 混合型緩蝕(shi)劑
它(ta)又(you)稱混(hun)合(he)抑制型緩蝕(shi)劑，這類(lei)緩蝕(shi)劑主要是一些有機(ji)化合(he)物，如含(han)氮(dan)、含(han)硫及既含(han)氮(dan)又(you)含(han)硫的有機(ji)化合(he)物、瓊脂、生(sheng)物堿等。
4. 按緩蝕劑在金屬表(biao)面形成保護膜的(de)特征分類，一般(ban)可(ke)將緩蝕劑分為如下三類：
①. 氧(yang)化膜型緩蝕(shi)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(mo)型緩蝕劑
這(zhe)類緩蝕劑如六偏(pian)磷酸鈉、硫酸鋅、聚磷酸鈉等，它(ta)們能與(yu)介質中的(de)有關離子反應，并(bing)在金(jin)屬表面上的(de)陰(yin)極區(qu)形成(cheng)抑制腐(fu)蝕的(de)沉淀(dian)膜，這(zhe)種(zhong)沉淀(dian)膜一般要(yao)比(bi)氧化(hua)膜厚（約為(wei)幾十到100nm），但其致密性和附著力則比(bi)氧化(hua)膜差得(de)多。因此，它(ta)們的(de)保護效果比(bi)氧化(hua)膜型緩蝕劑差一些。
③. 吸附膜型緩蝕劑
這類緩(huan)蝕劑一般都是(shi)有機化(hua)合物(wu)，它們(men)能吸附在金(jin)屬(shu)表面，使介質不(bu)易與金(jin)屬(shu)接(jie)觸而減緩(huan)了腐(fu)蝕。根據吸附形式不(bu)同，它又可分為物(wu)理吸附和化(hua)學(xue)吸附兩類。
5. 按緩(huan)蝕劑使(shi)用(yong)(yong)范圍(wei)分類，可將緩(huan)蝕劑分為酸(suan)(suan)洗緩(huan)蝕劑、冷凍(dong)水(shui)緩(huan)蝕劑、油氣(qi)井酸(suan)(suan)化緩(huan)蝕劑、石油化工工藝緩(huan)蝕劑、油田注水(shui)緩(huan)蝕劑、鍋爐(lu)用(yong)(yong)水(shui)緩(huan)蝕劑、循環冷卻用(yong)(yong)水(shui)緩(huan)蝕劑等(deng)。
三、影(ying)響緩蝕作用的因(yin)素
影響緩蝕劑緩蝕效果(guo)的因素(su)很多，除(chu)了(le)緩蝕劑的組分、結構、介質性質、金屬的種類和(he)表面狀態諸因素(su)外，還與緩蝕劑的用量、使用溫(wen)度和(he)介質的運動(dong)速度等(deng)因素(su)有關。
1. 用量的影響
緩(huan)蝕(shi)劑(ji)用量（濃度）對金屬腐蝕(shi)速率的影響大致有三(san)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)劑(ji)的濃(nong)度(du)與金屬(shu)腐蝕(shi)速(su)率(lv)的關系(xi)有(you)極限(xian)值。這類緩(huan)蝕(shi)劑(ji)當(dang)濃(nong)度(du)增(zeng)加(jia)到一定程度(du)后，如再繼續增(zeng)加(jia)緩(huan)蝕(shi)劑(ji)濃(nong)度(du)，金屬(shu)的腐蝕(shi)速(su)率(lv)不(bu)(bu)僅不(bu)(bu)下(xia)降，反(fan)而會(hui)升高。
③. 緩蝕(shi)(shi)劑用量不足會加(jia)(jia)速(su)金屬腐蝕(shi)(shi)。例如，為減緩淡水和(he)鹽(yan)水腐蝕(shi)(shi)性常用的(de)緩蝕(shi)(shi)劑亞硝酸鈉就(jiu)屬于這(zhe)類緩蝕(shi)(shi)劑，在鹽(yan)水中亞硝酸鈉添加(jia)(jia)量不足時，碳(tan)鋼的(de)腐蝕(shi)(shi)速(su)率不僅加(jia)(jia)大(da)，而且(qie)還會發生明顯的(de)點(dian)腐蝕(shi)(shi)。因此，對于這(zhe)類緩蝕(shi)(shi)劑添加(jia)(jia)量太少(shao)就(jiu)非常危險(xian)，必須十(shi)分注意。大(da)部分氧(yang)化(hua)劑也屬于這(zhe)類緩蝕(shi)(shi)劑，如鉻酸鹽(yan)、重鉻酸鹽(yan)、過氧(yang)化(hua)氫以及硅酸鈉等。
2. 溫度的(de)影響(xiang)
金屬腐(fu)蝕(shi)(shi)一般隨(sui)著溫(wen)(wen)度(du)升高(gao)而(er)加(jia)快(kuai)，尤其是(shi)在(zai)腐(fu)蝕(shi)(shi)過(guo)程有氫析出的(de)介(jie)質中，如(ru)鋼在(zai)酸(suan)性(xing)介(jie)質中就是(shi)如(ru)此。如(ru)果腐(fu)蝕(shi)(shi)過(guo)程有氧參與(yu)陰極(ji)反應（即(ji)氧去極(ji)化），則由于溫(wen)(wen)度(du)升高(gao)時(shi)氧的(de)溶解度(du)降低，腐(fu)蝕(shi)(shi)速率與(yu)溫(wen)(wen)度(du)的(de)關系(xi)就比較復雜(za)。有可(ke)能(neng)溫(wen)(wen)度(du)高(gao)時(shi)的(de)腐(fu)蝕(shi)(shi)速率比溫(wen)(wen)度(du)低時(shi)還(huan)小，加(jia)入緩蝕(shi)(shi)劑的(de)情況(kuang)也是(shi)同(tong)樣的(de)情形。
①. 溫度升高，緩蝕率降低。大(da)多(duo)數有機(ji)(ji)緩蝕劑及許多(duo)無機(ji)(ji)緩蝕劑都屬(shu)于這種類型。
②. 在(zai)一定(ding)的溫度(du)范圍內緩蝕(shi)(shi)率不隨溫度(du)升(sheng)高而改變。例如(ru)苯甲酸(suan)鈉(na)在(zai)20～80℃溫度(du)范圍內，對碳鋼在(zai)水溶液中(zhong)的腐(fu)蝕(shi)(shi)抑(yi)制作用幾乎(hu)不隨溫度(du)變化而改變，但在(zai)沸騰的水中(zhong)，苯甲酸(suan)鈉(na)則不能抑(yi)制鋼的腐(fu)蝕(shi)(shi)。
③. 溫(wen)(wen)度增(zeng)高，緩(huan)蝕(shi)(shi)率也增(zeng)高。有些緩(huan)蝕(shi)(shi)作用特別強的緩(huan)蝕(shi)(shi)劑，不僅能(neng)使(shi)(shi)腐蝕(shi)(shi)速率減小，而(er)且(qie)可以使(shi)(shi)腐蝕(shi)(shi)反(fan)應速率隨溫(wen)(wen)度升高而(er)增(zeng)加的變化率（即溫(wen)(wen)度系數(shu)）減小，從(cong)而(er)進一步提高了(le)緩(huan)蝕(shi)(shi)率。屬于這類緩(huan)蝕(shi)(shi)劑的有：鹽(yan)酸溶液中的7701、7801、含氮堿和某些生物堿等。
3. 介質流動速率(lv)對緩(huan)蝕作(zuo)用的影響
介(jie)質流動速率對緩蝕(shi)劑緩蝕(shi)作用的影響(xiang)并不(bu)亞于溫度(du)、壓(ya)力、介(jie)質的組成及(ji)其(qi)他因素的影響(xiang)，這(zhe)種影響(xiang)大致(zhi)有三種情況：
①. 流速加(jia)快，緩(huan)蝕(shi)率(lv)降低。在大多數(shu)情況下，提高介(jie)質的流動速率(lv)或對介(jie)質進行攪拌都會造成緩(huan)蝕(shi)效(xiao)率(lv)的降低。但有(you)時由(you)于流速增大反(fan)而會加(jia)快腐蝕(shi)。
②. 流速(su)增(zeng)加，緩(huan)蝕(shi)率提高(gao)。當緩(huan)蝕(shi)劑由于(yu)在介(jie)質中(zhong)不能均勻(yun)分(fen)布而影響保護效果時，增(zeng)加介(jie)質流動速(su)率，有(you)利于(yu)緩(huan)蝕(shi)劑均勻(yun)地(di)擴散(san)到金(jin)屬(shu)表面形(xing)成(cheng)面膜，而使緩(huan)蝕(shi)效率提高(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。
