一、緩蝕(shi)劑概述
在腐(fu)(fu)蝕(shi)性介質中，加入(ru)少(shao)量的(de)(de)一種或(huo)幾(ji)種物質，能使金屬的(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)速率大大降低(di)，這(zhe)種物質或(huo)復合物質就(jiu)稱為緩蝕(shi)劑(ji)。這(zhe)種保(bao)護金屬的(de)(de)方法通稱為緩蝕(shi)劑(ji)保(bao)護技術。
對于金(jin)(jin)屬(shu)管(guan)道來說，緩(huan)蝕劑保護技術屬(shu)工(gong)(gong)(gong)藝(yi)性防腐方(fang)法(fa)，緩(huan)蝕利的(de)(de)添(tian)加是(shi)(shi)通過工(gong)(gong)(gong)藝(yi)操作(zuo)來實現的(de)(de)。緩(huan)蝕劑的(de)(de)防腐機理(li)一(yi)般認(ren)為(wei)是(shi)(shi)在金(jin)(jin)屬(shu)表面上生(sheng)成了連續的(de)(de)起隔離(li)作(zuo)用的(de)(de)吸附層保護膜，從而降低(di)金(jin)(jin)屬(shu)的(de)(de)腐蝕速率。工(gong)(gong)(gong)業(ye)上采(cai)用緩(huan)蝕劑保護金(jin)(jin)屬(shu)管(guan)道的(de)(de)事例有：石油和天然氣（特別是(shi)(shi)高含硫(liu)的(de)(de)）的(de)(de)采(cai)集、輸送(song)系統(tong)；煉油裝(zhuang)置的(de)(de)常減(jian)壓系統(tong)；乙(yi)烯裂解(jie)裝(zhuang)置的(de)(de)工(gong)(gong)(gong)藝(yi)水系統(tong)；合成氨(an)苯菲(fei)爾法(fa)脫碳系統(tong)；工(gong)(gong)(gong)業(ye)冷卻水系統(tong)等。
二(er)、緩蝕劑分(fen)類
1. 通常緩蝕劑有多種(zhong)分(fen)類方法，按(an)緩蝕劑的(de)化學(xue)組成分(fen)類可(ke)分(fen)為無機(ji)緩蝕劑和(he)有機(ji)緩蝕劑。見(jian)圖8.2.1。
2. 按緩(huan)蝕(shi)劑(ji)對電(dian)極過(guo)程的(de)(de)(de)影響分(fen)類。金屬和電(dian)解質(zhi)溶(rong)液接觸時，會發生電(dian)化(hua)學腐蝕(shi)。在此過(guo)程中(zhong)鐵(tie)以鐵(tie)離子(zi)形式進入溶(rong)液，鐵(tie)受到了(le)腐蝕(shi)，而溶(rong)液中(zhong)的(de)(de)(de)氫離子(zi)則(ze)在電(dian)極表面的(de)(de)(de)某些區域接受電(dian)子(zi)，成(cheng)為氫分(fen)子(zi)逸出。這兩個(ge)過(guo)程是共軛過(guo)程，如果由于在介質(zhi)中(zhong)添加了(le)緩(huan)蝕(shi)劑(ji)，使其中(zhong)的(de)(de)(de)一個(ge)過(guo)程或兩個(ge)過(guo)程受到阻滯(zhi)，腐蝕(shi)速(su)度就會減緩(huan)。
3. 根據緩蝕劑(ji)對腐蝕電化學過程的抑制作(zuo)用可將緩蝕劑(ji)分為以下三類。
①. 陽(yang)極型緩蝕劑
這類緩(huan)蝕(shi)(shi)劑(ji)又稱(cheng)陽極抑(yi)制(zhi)型緩(huan)蝕(shi)(shi)劑(ji)。例如：鉻酸(suan)鹽(yan)(yan)、硝酸(suan)鹽(yan)(yan)、正磷酸(suan)鹽(yan)(yan)、硅(gui)酸(suan)鹽(yan)(yan)、苯甲酸(suan)鹽(yan)(yan)等。這類緩(huan)蝕(shi)(shi)劑(ji)，有的(de)能阻止金屬表面陽極部分的(de)離(li)子進入溶液(ye)，有的(de)則(ze)是(shi)因能形成保(bao)護膜(mo)（鈍化膜(mo)）從而(er)起(qi)到(dao)緩(huan)蝕(shi)(shi)作用(yong)。應注意的(de)是(shi)上述緩(huan)蝕(shi)(shi)劑(ji)中苯甲酸(suan)鹽(yan)(yan)系非(fei)氧化型的(de)，它只有在介質中存在溶解氧的(de)情(qing)況下，才(cai)能起(qi)到(dao)抑(yi)制(zhi)腐(fu)蝕(shi)(shi)作用(yong)。
②. 陰極(ji)型緩(huan)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(huan)蝕劑
它又稱混合抑制(zhi)型(xing)緩蝕劑，這類(lei)緩蝕劑主要是一些有(you)機(ji)化合物，如含(han)氮(dan)、含(han)硫及既含(han)氮(dan)又含(han)硫的有(you)機(ji)化合物、瓊脂、生(sheng)物堿(jian)等。
4. 按緩(huan)蝕劑在金屬表面形成保護(hu)膜的特征分類(lei)，一般可(ke)將緩(huan)蝕劑分為如下(xia)三(san)類(lei)：
①. 氧化(hua)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(huan)蝕(shi)劑如六偏磷(lin)酸(suan)鈉、硫酸(suan)鋅、聚(ju)磷(lin)酸(suan)鈉等，它們能與(yu)介質(zhi)中的有關(guan)離子反應，并在金屬表(biao)面上的陰(yin)極(ji)區形(xing)成(cheng)抑制腐(fu)蝕(shi)的沉淀膜(mo)(mo)，這(zhe)種沉淀膜(mo)(mo)一(yi)般要(yao)比(bi)氧化(hua)膜(mo)(mo)厚（約(yue)為幾(ji)十到100nm），但(dan)其致密性和附著(zhu)力則(ze)比(bi)氧化(hua)膜(mo)(mo)差得多。因此，它們的保護效果比(bi)氧化(hua)膜(mo)(mo)型緩(huan)蝕(shi)劑差一(yi)些。
③. 吸附膜(mo)型緩(huan)蝕(shi)劑
這類緩蝕劑一般都(dou)是有機化(hua)合物，它們(men)能吸附(fu)在金屬表面，使介質不易與金屬接觸而減緩了腐(fu)蝕。根據吸附(fu)形(xing)式不同(tong)，它又可分(fen)為物理(li)吸附(fu)和化(hua)學吸附(fu)兩類。
5. 按緩(huan)(huan)(huan)蝕(shi)(shi)劑(ji)(ji)(ji)使用(yong)范圍分(fen)(fen)類，可將緩(huan)(huan)(huan)蝕(shi)(shi)劑(ji)(ji)(ji)分(fen)(fen)為酸洗緩(huan)(huan)(huan)蝕(shi)(shi)劑(ji)(ji)(ji)、冷(leng)凍水(shui)緩(huan)(huan)(huan)蝕(shi)(shi)劑(ji)(ji)(ji)、油氣井酸化緩(huan)(huan)(huan)蝕(shi)(shi)劑(ji)(ji)(ji)、石油化工工藝緩(huan)(huan)(huan)蝕(shi)(shi)劑(ji)(ji)(ji)、油田注(zhu)水(shui)緩(huan)(huan)(huan)蝕(shi)(shi)劑(ji)(ji)(ji)、鍋爐用(yong)水(shui)緩(huan)(huan)(huan)蝕(shi)(shi)劑(ji)(ji)(ji)、循環冷(leng)卻用(yong)水(shui)緩(huan)(huan)(huan)蝕(shi)(shi)劑(ji)(ji)(ji)等。
三、影響緩蝕作用(yong)的(de)因素
影響緩蝕劑緩蝕效果(guo)的因(yin)素很多，除了緩蝕劑的組(zu)分、結構、介(jie)質性質、金屬(shu)的種類和表面狀態諸(zhu)因(yin)素外，還(huan)與緩蝕劑的用量(liang)、使用溫度和介(jie)質的運動速度等(deng)因(yin)素有關。
1. 用量(liang)的影響(xiang)
緩(huan)蝕劑用量（濃(nong)度）對金屬腐(fu)蝕速率的影響大(da)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. 緩蝕(shi)劑的濃(nong)度(du)(du)與金屬(shu)腐(fu)蝕(shi)速率的關(guan)系有極(ji)限值。這類緩蝕(shi)劑當濃(nong)度(du)(du)增(zeng)(zeng)加到一定(ding)程度(du)(du)后，如再繼續(xu)增(zeng)(zeng)加緩蝕(shi)劑濃(nong)度(du)(du)，金屬(shu)的腐(fu)蝕(shi)速率不僅不下降，反(fan)而會升高。
③. 緩(huan)蝕(shi)(shi)劑(ji)(ji)(ji)用量不(bu)足會(hui)加速(su)金屬腐(fu)蝕(shi)(shi)。例如(ru)，為減緩(huan)淡水(shui)和鹽(yan)水(shui)腐(fu)蝕(shi)(shi)性常(chang)(chang)用的緩(huan)蝕(shi)(shi)劑(ji)(ji)(ji)亞(ya)(ya)硝(xiao)酸(suan)(suan)鈉就屬于(yu)這類緩(huan)蝕(shi)(shi)劑(ji)(ji)(ji)，在鹽(yan)水(shui)中亞(ya)(ya)硝(xiao)酸(suan)(suan)鈉添加量不(bu)足時，碳鋼的腐(fu)蝕(shi)(shi)速(su)率不(bu)僅加大(da)(da)，而且還會(hui)發生明顯的點腐(fu)蝕(shi)(shi)。因此，對(dui)于(yu)這類緩(huan)蝕(shi)(shi)劑(ji)(ji)(ji)添加量太少就非常(chang)(chang)危險，必須十分注意。大(da)(da)部分氧化(hua)劑(ji)(ji)(ji)也(ye)屬于(yu)這類緩(huan)蝕(shi)(shi)劑(ji)(ji)(ji)，如(ru)鉻酸(suan)(suan)鹽(yan)、重鉻酸(suan)(suan)鹽(yan)、過氧化(hua)氫以(yi)及硅酸(suan)(suan)鈉等。
2. 溫度(du)的(de)影響
金屬腐(fu)(fu)(fu)蝕一般隨著溫(wen)度升高而加(jia)快，尤其是(shi)(shi)在腐(fu)(fu)(fu)蝕過程(cheng)有(you)氫析出的(de)介質(zhi)中(zhong)，如鋼在酸性介質(zhi)中(zhong)就是(shi)(shi)如此。如果腐(fu)(fu)(fu)蝕過程(cheng)有(you)氧(yang)參與陰極反應(ying)（即氧(yang)去極化(hua)），則由于溫(wen)度升高時氧(yang)的(de)溶(rong)解(jie)度降低，腐(fu)(fu)(fu)蝕速率(lv)與溫(wen)度的(de)關系就比(bi)較復(fu)雜(za)。有(you)可能溫(wen)度高時的(de)腐(fu)(fu)(fu)蝕速率(lv)比(bi)溫(wen)度低時還小，加(jia)入(ru)緩(huan)蝕劑的(de)情況(kuang)也是(shi)(shi)同樣的(de)情形。
①. 溫(wen)度升高，緩蝕(shi)率降(jiang)低。大多數有機緩蝕(shi)劑及許(xu)多無機緩蝕(shi)劑都屬于這種類型(xing)。
②. 在(zai)(zai)一(yi)定的(de)溫(wen)度范圍內緩(huan)蝕率不(bu)(bu)隨溫(wen)度升高(gao)而(er)改變(bian)(bian)。例如苯甲(jia)酸鈉(na)在(zai)(zai)20～80℃溫(wen)度范圍內，對碳鋼在(zai)(zai)水溶液(ye)中的(de)腐(fu)蝕抑制作用幾乎不(bu)(bu)隨溫(wen)度變(bian)(bian)化而(er)改變(bian)(bian)，但在(zai)(zai)沸(fei)騰的(de)水中，苯甲(jia)酸鈉(na)則不(bu)(bu)能(neng)抑制鋼的(de)腐(fu)蝕。
③. 溫度增高(gao)，緩(huan)蝕(shi)率(lv)也增高(gao)。有(you)些緩(huan)蝕(shi)作(zuo)用(yong)特別強的(de)緩(huan)蝕(shi)劑(ji)，不(bu)僅能使(shi)(shi)腐(fu)蝕(shi)速率(lv)減(jian)小(xiao)，而(er)(er)且(qie)可以使(shi)(shi)腐(fu)蝕(shi)反(fan)應(ying)速率(lv)隨溫度升高(gao)而(er)(er)增加的(de)變(bian)化率(lv)（即溫度系(xi)數）減(jian)小(xiao)，從而(er)(er)進一步提(ti)高(gao)了緩(huan)蝕(shi)率(lv)。屬于這類緩(huan)蝕(shi)劑(ji)的(de)有(you)：鹽酸溶液(ye)中(zhong)的(de)7701、7801、含氮堿(jian)和某些生(sheng)物(wu)堿(jian)等。
3. 介質(zhi)流(liu)動速率對緩蝕作(zuo)用的(de)影響
介質流動速率對緩蝕劑緩蝕作用的(de)影響并不亞于(yu)溫度、壓力(li)、介質的(de)組成及其他因素(su)的(de)影響，這種影響大致有(you)三種情(qing)況(kuang)：
①. 流速加(jia)快，緩蝕率(lv)降(jiang)低(di)。在大多(duo)數情況下，提高(gao)介質(zhi)的流動速率(lv)或(huo)對介質(zhi)進行攪拌都(dou)會(hui)造成緩蝕效率(lv)的降(jiang)低(di)。但有(you)時由于流速增大反而會(hui)加(jia)快腐蝕。
②. 流(liu)速(su)(su)增(zeng)加，緩(huan)蝕率提高。當(dang)緩(huan)蝕劑(ji)由于在介(jie)質(zhi)中不能均勻分(fen)布而影(ying)響保護效果時(shi)，增(zeng)加介(jie)質(zhi)流(liu)動速(su)(su)率，有利(li)于緩(huan)蝕劑(ji)均勻地擴散到金屬表面(mian)形成面(mian)膜，而使緩(huan)蝕效率提高。
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。
