浙江至德鋼業有限公司技術人員通過長期跟蹤分析本工廠不銹鋼管酸洗工藝，發現用于不銹鋼管的浸蝕溶液，在其工作條件下，除具有浸蝕活性外，還必須對合金具有一定的鈍化性，一是保證不銹鋼管不受過腐蝕和大量滲氫；二是為了提供光亮浸蝕所必需的條件，使不銹鋼管微凸表面呈活化狀態而優先溶解，微凹表面呈鈍態被保護，在生產中是向溶液內添加緩蝕劑。
1. 水溶(rong)性(xing)緩蝕劑(ji)的作用機理(li)
水(shui)溶性緩蝕(shi)劑的(de)作用機理(li)是一般認(ren)為(wei)在金屬基體(ti)上生成了：
①. 致(zhi)密的氧化膜或吸附(fu)膜；
②. 難溶的金屬鹽類保護(hu)膜；
③. 難溶的(de)絡合(he)物覆蓋膜；
④. 其他的阻滯電極反應的物質。
大(da)多(duo)數(shu)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)管酸(suan)(suan)(suan)洗(xi)有(you)(you)機緩(huan)蝕劑(ji)(ji)的阻滯效(xiao)應只(zhi)有(you)(you)在(zai)酸(suan)(suan)(suan)性(xing)(xing)(xing)(xing)介質(zhi)中才相當大(da)，并且是由于特性(xing)(xing)(xing)(xing)吸(xi)附(fu)或絡(luo)合(he)效(xiao)應的作用(yong)，改變了固－液相界面的性(xing)(xing)(xing)(xing)質(zhi)，即雙電層(ceng)(ceng)結構，增(zeng)大(da)了電極(ji)(ji)(ji)反應的壁壘，從而在(zai)較(jiao)(jiao)大(da)程度上(shang)提(ti)高了金(jin)屬(shu)(shu)離子化(hua)(hua)(hua)的活(huo)化(hua)(hua)(hua)能和(he)氫(qing)的超電壓，對電極(ji)(ji)(ji)反應產生(sheng)了一(yi)(yi)定的抑制(zhi)作用(yong)。有(you)(you)些(xie)有(you)(you)機緩(huan)蝕劑(ji)(ji)大(da)都是具有(you)(you)電化(hua)(hua)(hua)學惰性(xing)(xing)(xing)(xing)及(ji)分(fen)子中含(han)有(you)(you)極(ji)(ji)(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)基(ji)(ji)(ji)團(tuan)(tuan)的胺類(lei)、醛類(lei)、雜(za)環(huan)化(hua)(hua)(hua)合(he)物(wu)等有(you)(you)機表面活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)劑(ji)(ji)，它的分(fen)子都具有(you)(you)兩(liang)部分(fen)，一(yi)(yi)是非極(ji)(ji)(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)基(ji)(ji)(ji)團(tuan)(tuan)即憎水(shui)基(ji)(ji)(ji)，一(yi)(yi)般(ban)為(wei)碳氫(qing)鏈部分(fen)；二(er)是極(ji)(ji)(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)基(ji)(ji)(ji)團(tuan)(tuan)即親水(shui)基(ji)(ji)(ji)，如(ru)羥基(ji)(ji)(ji)、羰基(ji)(ji)(ji)、磺酸(suan)(suan)(suan)基(ji)(ji)(ji)、氨基(ji)(ji)(ji)、醚鍵等。緩(huan)蝕劑(ji)(ji)的分(fen)子如(ru)果極(ji)(ji)(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)較(jiao)(jiao)弱，則(ze)主要產生(sheng)物(wu)理吸(xi)附(fu)，吸(xi)附(fu)力(li)小(xiao)(xiao)。如(ru)果分(fen)子極(ji)(ji)(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)較(jiao)(jiao)強，或含(han)有(you)(you)多(duo)個極(ji)(ji)(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)基(ji)(ji)(ji)團(tuan)(tuan)的，則(ze)主要產生(sheng)化(hua)(hua)(hua)學吸(xi)附(fu)，吸(xi)附(fu)力(li)大(da)，如(ru)羧酸(suan)(suan)(suan)、磺酸(suan)(suan)(suan)鹽、含(han)氮(dan)化(hua)(hua)(hua)合(he)物(wu)、雜(za)環(huan)化(hua)(hua)(hua)合(he)物(wu)等。在(zai)較(jiao)(jiao)高酸(suan)(suan)(suan)度（pH<1)的浸蝕液中，緩(huan)蝕劑(ji)(ji)在(zai)金(jin)屬(shu)(shu)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)物(wu)上(shang)的吸(xi)附(fu)力(li)比它在(zai)金(jin)屬(shu)(shu)潔凈基(ji)(ji)(ji)體上(shang)的吸(xi)附(fu)力(li)要小(xiao)(xiao)得多(duo)，同時(shi)還(huan)由于在(zai)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)物(wu)（微(wei)觀陰極(ji)(ji)(ji)）上(shang)伴有(you)(you)不(bu)析出(chu)氫(qing)的氧(yang)化(hua)(hua)(hua)去極(ji)(ji)(ji)化(hua)(hua)(hua)作用(yong)，緩(huan)蝕劑(ji)(ji)對不(bu)銹(xiu)鋼(gang)管表面的氧(yang)化(hua)(hua)(hua)膜層(ceng)(ceng)的溶(rong)解(jie)速(su)率無不(bu)利影(ying)響。
2. 緩(huan)蝕(shi)劑的作用(yong)效率
緩(huan)蝕劑的(de)作用效(xiao)率取決(jue)于其化(hua)學(xue)(xue)性質、濃度和(he)浸(jin)(jin)蝕液的(de)組(zu)成(cheng)、酸度、溫(wen)度以及被(bei)浸(jin)(jin)蝕不銹鋼(gang)管的(de)化(hua)學(xue)(xue)成(cheng)分(fen)和(he)電(dian)極電(dian)位(wei)。
a. 緩蝕劑的濃度(du)
濃(nong)度增加，其緩(huan)(huan)蝕(shi)效(xiao)率(lv)(lv)(lv)也(ye)有所增大，但過高濃(nong)度時(shi)，緩(huan)(huan)蝕(shi)率(lv)(lv)(lv)會降低生產效(xiao)率(lv)(lv)(lv)，對有機緩(huan)(huan)蝕(shi)劑來講，其含量在(zai)0.1%~0.2%之間。見(jian)圖(tu)2-2緩(huan)(huan)蝕(shi)劑濃(nong)度與緩(huan)(huan)蝕(shi)率(lv)(lv)(lv)的關系。圖(tu)中形象地表示：當(dang)緩(huan)(huan)蝕(shi)劑濃(nong)度達(da)到(dao)0.005%時(shi)，緩(huan)(huan)蝕(shi)率(lv)(lv)(lv)將不再有所升(sheng)高。
b. 溫度的影響
溫(wen)度(du)(du)升高，使(shi)緩蝕(shi)劑的吸(xi)附(fu)力(li)降低，并使(shi)形成的阻化(hua)膜的穩(wen)定(ding)性(xing)降低，因此(ci)，對不(bu)銹鋼管的浸蝕(shi)處理，工(gong)作溫(wen)度(du)(du)不(bu)宜太高。
c. 酸液濃度對緩蝕率的影響
幾(ji)種(zhong)緩蝕(shi)劑在不同濃(nong)度的(de)鹽酸溶液中的(de)緩蝕(shi)效果見表(biao)2-6, 幾(ji)種(zhong)緩蝕(shi)劑在不同濃(nong)度的(de)硫酸溶液中的(de)緩蝕(shi)率見表(biao)2-7, 幾(ji)種(zhong)緩蝕(shi)劑在鹽酸與氫氟酸混合酸中的(de)緩蝕(shi)率見表(biao)2-8。
d. 緩蝕劑(ji)分子中的親核性(xing)
分子(zi)(zi)中(zhong)含(han)親核性(xing)很強的(de)氨(an)氮、羧氧(yang)(yang)、羥氧(yang)(yang)等配體的(de)多元陽(yang)離(li)(li)(li)子(zi)(zi)、非離(li)(li)(li)子(zi)(zi)、兩性(xing)表(biao)面活(huo)性(xing)劑(ji)能發揮很好(hao)的(de)緩(huan)蝕(shi)(shi)和增光作用。由于不(bu)銹鋼管(guan)在浸蝕(shi)(shi)電解質溶(rong)液中(zhong)去除表(biao)面氧(yang)(yang)化層后帶的(de)是(shi)負(fu)電荷，易吸附陽(yang)離(li)(li)(li)子(zi)(zi)表(biao)面活(huo)性(xing)劑(ji)和在酸(suan)中(zhong)呈陽(yang)離(li)(li)(li)子(zi)(zi)特性(xing)的(de)其他表(biao)面活(huo)性(xing)劑(ji)。其中(zhong)如煙酸(suan)、喹(kui)啉、安(an)替比林，苯(ben)并咪唑、烏洛托品(pin)和甘油、三(san)乙醇胺(an)、聚乙二醇、聚乙烯亞胺(an)、檸檬酸(suan)、磺基水楊(yang)酸(suan)、環氧(yang)(yang)－醇胺(an)系縮聚物，如DE、DPE以(yi)及HEDP等應用較(jiao)多。而(er)以(yi)含(han)氮雜環陽(yang)離(li)(li)(li)子(zi)(zi)活(huo)性(xing)劑(ji)和能形成翁離(li)(li)(li)子(zi)(zi)的(de)高分子(zi)(zi)非離(li)(li)(li)子(zi)(zi)型活(huo)性(xing)劑(ji)為最好(hao)。
3. BMAT緩(huan)蝕劑(ji)
浙江至德鋼業有限公司介紹了一種新型緩蝕劑－苯并咪唑類化合物BMAT,抑制316L不銹鋼、304不銹鋼、1Cr13、2Cr13等不銹鋼在(HCl)=5%中均勻腐蝕的性能和機理。BMAT濃度為3mmol/L,t=40℃，各種不銹鋼管在(HCl)=5%和w(HCl)=5%、c(BMAT)=3mmol/L中不銹鋼的腐蝕速率和BMAT的緩蝕率見表2-9。
從表2-9 中可知，BMAT對(dui)上(shang)述不銹鋼(gang)管在(HCl)=5%的(de)溶液(ye)中均有抑制作用，還表面緩蝕劑(ji) BMAT 能有效抑制局(ju)部微電(dian)池引起的(de)腐蝕。緩蝕劑(ji)隨合金中含碳量的(de)增(zeng)加而相應提高。
a. BMAT的(de)添加量對緩蝕(shi)劑的(de)影響
圖(tu)(tu)2-3、圖(tu)(tu)2-4、圖(tu)(tu)2-5三圖(tu)(tu)的(de)(de)曲線表(biao)明(ming)，每(mei)一(yi)種(zhong)不銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼管當(dang)BMAT 用(yong)量超過(guo)一(yi)定濃度(du)(du)時(shi)，緩蝕劑隨 BMAT濃度(du)(du)的(de)(de)變化趨于平(ping)緩。可(ke)選(xuan)擇的(de)(de)最佳(jia)濃度(du)(du)：對(dui)316L不銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼管為 3 mmol/L ,對(dui)304不銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼管為2 mmol/L，對(dui)2Cr13不銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼管為1 mmol/L。
b. 溫(wen)度對緩蝕率的(de)影響
表(biao)(biao)(biao)2-10 列出添加 BMAT 3 mmol/L 在(zai)不(bu)(bu)同溫(wen)度時的(de)緩蝕(shi)率(lv)。從表(biao)(biao)(biao) 2-10 可見，隨著溫(wen)度的(de)升高 ，BMAT在(zai)不(bu)(bu)銹鋼管上的(de)緩蝕(shi)率(lv)呈增(zeng)大的(de)趨勢(shi)，表(biao)(biao)(biao)明(ming)吸附反(fan)應為(wei)吸熱反(fan)應。
4. BMAT緩蝕劑對(dui)抑制(zhi)酸洗應力(li)腐蝕的影響
鹽酸作為酸洗液，含有大量的氯離子,對不銹鋼管會產生應力腐蝕開裂。為此，浙江至德鋼業有限公司研究了BMAT在(HCl)=5%的溶液中對不銹鋼管的應力腐蝕開裂的抑制作用，見表2-11的負載－拉伸實驗結果。
從表2-11所(suo)(suo)列(lie)出(chu)的(de)(de)(de)評定指(zhi)標分(fen)析，不(bu)(bu)論對何種鋼(gang)，與(yu)在空氣中(zhong)(zhong)相比(bi)，在(HCl)=5%中(zhong)(zhong)其(qi)斷(duan)裂時間(jian)和最大(da)應(ying)變(bian)都大(da)大(da)降低(di)，斷(duan)裂時間(jian)的(de)(de)(de)縮(suo)短和最大(da)應(ying)變(bian)的(de)(de)(de)減少，必(bi)然(ran)是由(you)于在w(HCl)=5%中(zhong)(zhong)，不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)管發生了嚴(yan)重的(de)(de)(de)應(ying)力腐(fu)(fu)蝕開裂所(suo)(suo)致(zhi)，加(jia)入BMAT后，兩(liang)種不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)(de)(de)兩(liang)項評分(fen)指(zhi)標都明顯改善。這(zhe)說明BMAT對不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)管的(de)(de)(de)應(ying)力腐(fu)(fu)蝕破裂有(you)優良的(de)(de)(de)抑制作用。
