一、緩蝕劑概述
在(zai)腐(fu)蝕(shi)性介(jie)質(zhi)(zhi)中(zhong)，加入少量的一種(zhong)或幾種(zhong)物(wu)質(zhi)(zhi)，能使金屬的腐(fu)蝕(shi)速率大大降低，這(zhe)種(zhong)物(wu)質(zhi)(zhi)或復合物(wu)質(zhi)(zhi)就(jiu)稱(cheng)為(wei)緩蝕(shi)劑。這(zhe)種(zhong)保(bao)護(hu)金屬的方法通稱(cheng)為(wei)緩蝕(shi)劑保(bao)護(hu)技術。
對(dui)于金屬(shu)管道來說，緩蝕(shi)劑保(bao)護技(ji)術屬(shu)工(gong)藝(yi)性防(fang)腐方法(fa)，緩蝕(shi)利的(de)(de)(de)(de)(de)添加(jia)是(shi)通過工(gong)藝(yi)操作來實現的(de)(de)(de)(de)(de)。緩蝕(shi)劑的(de)(de)(de)(de)(de)防(fang)腐機理一般(ban)認為是(shi)在金屬(shu)表面(mian)上生(sheng)成了連續的(de)(de)(de)(de)(de)起隔離作用(yong)的(de)(de)(de)(de)(de)吸附層保(bao)護膜(mo)，從而降低(di)金屬(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)腐蝕(shi)速率。工(gong)業上采(cai)用(yong)緩蝕(shi)劑保(bao)護金屬(shu)管道的(de)(de)(de)(de)(de)事例有：石油和(he)天(tian)然(ran)氣（特別(bie)是(shi)高含硫的(de)(de)(de)(de)(de)）的(de)(de)(de)(de)(de)采(cai)集、輸送系(xi)統(tong)；煉油裝置的(de)(de)(de)(de)(de)常(chang)減(jian)壓系(xi)統(tong)；乙烯裂解裝置的(de)(de)(de)(de)(de)工(gong)藝(yi)水系(xi)統(tong)；合成氨苯菲爾(er)法(fa)脫碳(tan)系(xi)統(tong)；工(gong)業冷卻水系(xi)統(tong)等。
二、緩蝕劑分(fen)類(lei)
1. 通(tong)常緩(huan)蝕(shi)劑有多種分(fen)類方法(fa)，按緩(huan)蝕(shi)劑的化學組成(cheng)分(fen)類可(ke)分(fen)為無機(ji)緩(huan)蝕(shi)劑和有機(ji)緩(huan)蝕(shi)劑。見圖8.2.1。
2. 按緩蝕劑對電極過(guo)(guo)程(cheng)的影響分類。金屬(shu)和電解質溶(rong)液接(jie)觸時，會(hui)發生電化學腐(fu)蝕。在此(ci)過(guo)(guo)程(cheng)中鐵以鐵離(li)子形式進入溶(rong)液，鐵受(shou)到了腐(fu)蝕，而溶(rong)液中的氫離(li)子則在電極表面的某些(xie)區域接(jie)受(shou)電子，成為氫分子逸出。這兩(liang)(liang)個(ge)過(guo)(guo)程(cheng)是共(gong)軛(e)過(guo)(guo)程(cheng)，如(ru)果由于在介質中添加了緩蝕劑，使其(qi)中的一個(ge)過(guo)(guo)程(cheng)或兩(liang)(liang)個(ge)過(guo)(guo)程(cheng)受(shou)到阻(zu)滯，腐(fu)蝕速(su)度就會(hui)減緩。
3. 根據(ju)緩蝕劑對腐蝕電(dian)化學過程的抑(yi)制作(zuo)用可將(jiang)緩蝕劑分(fen)為以下三類(lei)。
①. 陽極型(xing)緩蝕劑
這類緩(huan)(huan)蝕(shi)劑(ji)又稱陽極(ji)(ji)抑(yi)制(zhi)型緩(huan)(huan)蝕(shi)劑(ji)。例如：鉻酸(suan)鹽、硝酸(suan)鹽、正(zheng)磷(lin)酸(suan)鹽、硅酸(suan)鹽、苯甲酸(suan)鹽等(deng)。這類緩(huan)(huan)蝕(shi)劑(ji)，有(you)的(de)能(neng)阻止金屬(shu)表面陽極(ji)(ji)部分的(de)離子進入溶(rong)液，有(you)的(de)則是因能(neng)形成(cheng)保護膜（鈍化膜）從而起到緩(huan)(huan)蝕(shi)作(zuo)用(yong)。應(ying)注意的(de)是上述緩(huan)(huan)蝕(shi)劑(ji)中苯甲酸(suan)鹽系非氧(yang)化型的(de)，它只有(you)在(zai)介質(zhi)中存(cun)在(zai)溶(rong)解氧(yang)的(de)情況下，才能(neng)起到抑(yi)制(zhi)腐蝕(shi)作(zuo)用(yong)。
②. 陰極型(xing)緩蝕(shi)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(xing)緩蝕劑
它又(you)稱混(hun)合(he)抑制型緩(huan)蝕劑(ji)，這類(lei)緩(huan)蝕劑(ji)主要是一些(xie)有機化(hua)合(he)物，如含(han)(han)氮、含(han)(han)硫及既(ji)含(han)(han)氮又(you)含(han)(han)硫的(de)有機化(hua)合(he)物、瓊(qiong)脂、生物堿等。
4. 按緩蝕(shi)劑在金屬表面形成保護膜的特(te)征(zheng)分(fen)類，一般可將緩蝕(shi)劑分(fen)為如下三類：
①. 氧化(hua)膜(mo)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
這類緩(huan)蝕(shi)(shi)劑如六偏磷酸鈉、硫(liu)酸鋅、聚磷酸鈉等，它(ta)們(men)能與介(jie)質(zhi)中的有關(guan)離子反(fan)應，并在金屬表面上的陰極區(qu)形(xing)成抑制腐蝕(shi)(shi)的沉淀膜，這種沉淀膜一(yi)般要比氧(yang)化膜厚（約為(wei)幾(ji)十到(dao)100nm），但其致密性和附(fu)著力則(ze)比氧(yang)化膜差(cha)得多。因此，它(ta)們(men)的保(bao)護效果(guo)比氧(yang)化膜型(xing)緩(huan)蝕(shi)(shi)劑差(cha)一(yi)些。
③. 吸附膜型緩蝕劑
這類緩蝕(shi)劑一般都是有機化合物，它(ta)們能吸附在金屬(shu)表面，使介質不易(yi)與金屬(shu)接觸而減緩了腐(fu)蝕(shi)。根據吸附形式(shi)不同，它(ta)又可分為物理吸附和(he)化學吸附兩類。
5. 按(an)緩(huan)(huan)蝕(shi)(shi)劑(ji)(ji)(ji)使用范圍分(fen)(fen)類，可將(jiang)緩(huan)(huan)蝕(shi)(shi)劑(ji)(ji)(ji)分(fen)(fen)為酸洗緩(huan)(huan)蝕(shi)(shi)劑(ji)(ji)(ji)、冷凍水緩(huan)(huan)蝕(shi)(shi)劑(ji)(ji)(ji)、油氣井(jing)酸化(hua)緩(huan)(huan)蝕(shi)(shi)劑(ji)(ji)(ji)、石油化(hua)工工藝緩(huan)(huan)蝕(shi)(shi)劑(ji)(ji)(ji)、油田注水緩(huan)(huan)蝕(shi)(shi)劑(ji)(ji)(ji)、鍋爐用水緩(huan)(huan)蝕(shi)(shi)劑(ji)(ji)(ji)、循環(huan)冷卻用水緩(huan)(huan)蝕(shi)(shi)劑(ji)(ji)(ji)等。
三、影響緩蝕作用的因素
影響緩(huan)(huan)蝕(shi)劑(ji)(ji)緩(huan)(huan)蝕(shi)效果的(de)(de)因素(su)(su)很多，除了緩(huan)(huan)蝕(shi)劑(ji)(ji)的(de)(de)組分、結構(gou)、介質性質、金屬的(de)(de)種(zhong)類和(he)表(biao)面狀態諸因素(su)(su)外，還與緩(huan)(huan)蝕(shi)劑(ji)(ji)的(de)(de)用(yong)量(liang)、使用(yong)溫度(du)和(he)介質的(de)(de)運動速度(du)等因素(su)(su)有關。
1. 用量的影響
緩(huan)蝕劑用量（濃(nong)度(du)）對金屬腐(fu)蝕速(su)率的影(ying)響大致(zhi)有三種情況(kuang)：
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. 緩蝕劑的濃(nong)度(du)(du)與金屬腐蝕速率的關(guan)系(xi)有極限值。這類緩蝕劑當濃(nong)度(du)(du)增加到(dao)一定程度(du)(du)后，如再繼續增加緩蝕劑濃(nong)度(du)(du)，金屬的腐蝕速率不僅不下(xia)降，反而會升高。
③. 緩蝕(shi)(shi)劑(ji)用量(liang)不(bu)足(zu)會加速金屬(shu)腐(fu)蝕(shi)(shi)。例如，為減緩淡水和鹽(yan)水腐(fu)蝕(shi)(shi)性常(chang)用的(de)緩蝕(shi)(shi)劑(ji)亞硝酸(suan)鈉就屬(shu)于這類緩蝕(shi)(shi)劑(ji)，在鹽(yan)水中亞硝酸(suan)鈉添(tian)加量(liang)不(bu)足(zu)時(shi)，碳(tan)鋼的(de)腐(fu)蝕(shi)(shi)速率不(bu)僅加大(da)，而且還會發生明顯的(de)點腐(fu)蝕(shi)(shi)。因此，對于這類緩蝕(shi)(shi)劑(ji)添(tian)加量(liang)太少就非常(chang)危險，必須(xu)十分(fen)注(zhu)意。大(da)部(bu)分(fen)氧化劑(ji)也屬(shu)于這類緩蝕(shi)(shi)劑(ji)，如鉻酸(suan)鹽(yan)、重鉻酸(suan)鹽(yan)、過氧化氫以及硅酸(suan)鈉等。
2. 溫度的影響
金屬腐(fu)蝕(shi)(shi)一般隨著溫(wen)(wen)(wen)度(du)升(sheng)高(gao)而加快，尤其是(shi)在腐(fu)蝕(shi)(shi)過程(cheng)有(you)(you)氫析出的(de)(de)(de)介(jie)質中，如(ru)鋼(gang)在酸性介(jie)質中就(jiu)(jiu)是(shi)如(ru)此。如(ru)果腐(fu)蝕(shi)(shi)過程(cheng)有(you)(you)氧參與陰極反應（即(ji)氧去(qu)極化），則由于溫(wen)(wen)(wen)度(du)升(sheng)高(gao)時氧的(de)(de)(de)溶解(jie)度(du)降低(di)，腐(fu)蝕(shi)(shi)速(su)率與溫(wen)(wen)(wen)度(du)的(de)(de)(de)關系就(jiu)(jiu)比(bi)較復(fu)雜。有(you)(you)可能溫(wen)(wen)(wen)度(du)高(gao)時的(de)(de)(de)腐(fu)蝕(shi)(shi)速(su)率比(bi)溫(wen)(wen)(wen)度(du)低(di)時還(huan)小，加入緩蝕(shi)(shi)劑的(de)(de)(de)情(qing)況也(ye)是(shi)同樣的(de)(de)(de)情(qing)形(xing)。
①. 溫度升高，緩(huan)蝕率降(jiang)低(di)。大多數有(you)機(ji)緩(huan)蝕劑及許(xu)多無機(ji)緩(huan)蝕劑都屬于這種類型。
②. 在一定的溫度(du)范圍(wei)內緩蝕率不(bu)隨溫度(du)升(sheng)高而改變(bian)。例如苯甲(jia)酸鈉在20～80℃溫度(du)范圍(wei)內，對碳(tan)鋼在水(shui)溶液中(zhong)的腐蝕抑(yi)制作用幾(ji)乎(hu)不(bu)隨溫度(du)變(bian)化而改變(bian)，但在沸騰(teng)的水(shui)中(zhong)，苯甲(jia)酸鈉則(ze)不(bu)能抑(yi)制鋼的腐蝕。
③. 溫度(du)增(zeng)(zeng)(zeng)高(gao)，緩(huan)(huan)蝕(shi)(shi)率(lv)也(ye)增(zeng)(zeng)(zeng)高(gao)。有些緩(huan)(huan)蝕(shi)(shi)作用特別強的緩(huan)(huan)蝕(shi)(shi)劑，不僅能(neng)使腐蝕(shi)(shi)速率(lv)減小(xiao)，而且可以(yi)使腐蝕(shi)(shi)反(fan)應(ying)速率(lv)隨溫度(du)升高(gao)而增(zeng)(zeng)(zeng)加的變(bian)化率(lv)（即溫度(du)系數）減小(xiao)，從而進一步(bu)提高(gao)了緩(huan)(huan)蝕(shi)(shi)率(lv)。屬于(yu)這類緩(huan)(huan)蝕(shi)(shi)劑的有：鹽酸(suan)溶液中的7701、7801、含(han)氮堿和某些生(sheng)物堿等。
3. 介質流動速率對(dui)緩蝕作用(yong)的(de)影(ying)響
介質(zhi)(zhi)流動速率對(dui)緩蝕劑緩蝕作用的(de)影(ying)響并(bing)不亞于溫度(du)、壓力、介質(zhi)(zhi)的(de)組成及(ji)其(qi)他因素(su)的(de)影(ying)響，這(zhe)種影(ying)響大致有三(san)種情況(kuang)：
①. 流速(su)加(jia)(jia)快(kuai)，緩蝕(shi)率(lv)(lv)降(jiang)(jiang)低。在大多數(shu)情況下，提高介質(zhi)的(de)流動速(su)率(lv)(lv)或對介質(zhi)進行攪拌都會造成(cheng)緩蝕(shi)效率(lv)(lv)的(de)降(jiang)(jiang)低。但有時由于流速(su)增(zeng)大反而(er)會加(jia)(jia)快(kuai)腐蝕(shi)。
②. 流速(su)(su)增加，緩蝕(shi)(shi)率(lv)提高。當緩蝕(shi)(shi)劑由于(yu)(yu)在介質(zhi)中(zhong)不能均(jun)勻分布而影響保護效(xiao)果(guo)時，增加介質(zhi)流動(dong)速(su)(su)率(lv)，有利于(yu)(yu)緩蝕(shi)(shi)劑均(jun)勻地擴散(san)到(dao)金屬(shu)表面形成面膜，而使緩蝕(shi)(shi)效(xiao)率(lv)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。
