一、緩蝕劑概述
在腐蝕(shi)性介質(zhi)中，加入少(shao)量的一種或幾種物質(zhi)，能使金屬(shu)的腐蝕(shi)速(su)率大大降低(di)，這種物質(zhi)或復合物質(zhi)就稱為(wei)緩蝕(shi)劑。這種保(bao)護(hu)金屬(shu)的方法通稱為(wei)緩蝕(shi)劑保(bao)護(hu)技術。
對于(yu)金(jin)屬(shu)(shu)管(guan)道來說，緩蝕(shi)(shi)劑保(bao)護技術屬(shu)(shu)工藝(yi)性防腐(fu)方法(fa)，緩蝕(shi)(shi)利的(de)(de)添加是(shi)(shi)通過工藝(yi)操作來實現的(de)(de)。緩蝕(shi)(shi)劑的(de)(de)防腐(fu)機理一般認為是(shi)(shi)在金(jin)屬(shu)(shu)表(biao)面上生成了連續(xu)的(de)(de)起(qi)隔離作用(yong)的(de)(de)吸附層保(bao)護膜，從而降低金(jin)屬(shu)(shu)的(de)(de)腐(fu)蝕(shi)(shi)速率。工業(ye)上采用(yong)緩蝕(shi)(shi)劑保(bao)護金(jin)屬(shu)(shu)管(guan)道的(de)(de)事例有：石油和(he)天(tian)然氣（特(te)別是(shi)(shi)高含硫的(de)(de)）的(de)(de)采集(ji)、輸(shu)送系(xi)統(tong)(tong)(tong)；煉油裝置的(de)(de)常減壓系(xi)統(tong)(tong)(tong)；乙烯裂(lie)解裝置的(de)(de)工藝(yi)水系(xi)統(tong)(tong)(tong)；合成氨(an)苯菲爾法(fa)脫碳系(xi)統(tong)(tong)(tong)；工業(ye)冷卻水系(xi)統(tong)(tong)(tong)等。
二、緩蝕(shi)劑(ji)分類
1. 通(tong)常緩(huan)蝕劑(ji)有多種分(fen)(fen)類(lei)方法，按緩(huan)蝕劑(ji)的(de)化學組成分(fen)(fen)類(lei)可分(fen)(fen)為無機緩(huan)蝕劑(ji)和有機緩(huan)蝕劑(ji)。見(jian)圖8.2.1。
2. 按緩蝕(shi)劑(ji)(ji)對電(dian)(dian)極過(guo)程(cheng)的(de)影響分(fen)(fen)類。金(jin)屬和(he)電(dian)(dian)解質溶液接觸(chu)時，會(hui)發生電(dian)(dian)化學腐蝕(shi)。在(zai)(zai)此(ci)過(guo)程(cheng)中鐵以鐵離(li)子(zi)形式進入溶液，鐵受到了腐蝕(shi)，而溶液中的(de)氫(qing)離(li)子(zi)則在(zai)(zai)電(dian)(dian)極表(biao)面(mian)的(de)某些(xie)區(qu)域(yu)接受電(dian)(dian)子(zi)，成為(wei)氫(qing)分(fen)(fen)子(zi)逸出。這兩(liang)個(ge)過(guo)程(cheng)是(shi)共軛過(guo)程(cheng)，如果由于在(zai)(zai)介(jie)質中添加了緩蝕(shi)劑(ji)(ji)，使(shi)其中的(de)一個(ge)過(guo)程(cheng)或兩(liang)個(ge)過(guo)程(cheng)受到阻滯，腐蝕(shi)速度就(jiu)會(hui)減(jian)緩。
3. 根據緩蝕(shi)劑對腐蝕(shi)電(dian)化(hua)學過程的抑制作用可將緩蝕(shi)劑分為以下三(san)類。
①. 陽(yang)極(ji)型緩蝕劑
這(zhe)類緩(huan)蝕(shi)(shi)劑(ji)又稱(cheng)陽極抑制型緩(huan)蝕(shi)(shi)劑(ji)。例如：鉻酸(suan)(suan)(suan)(suan)鹽(yan)、硝酸(suan)(suan)(suan)(suan)鹽(yan)、正磷酸(suan)(suan)(suan)(suan)鹽(yan)、硅酸(suan)(suan)(suan)(suan)鹽(yan)、苯(ben)甲酸(suan)(suan)(suan)(suan)鹽(yan)等。這(zhe)類緩(huan)蝕(shi)(shi)劑(ji)，有的能(neng)(neng)阻止金屬表面陽極部分的離子進入溶液，有的則是因能(neng)(neng)形(xing)成保護膜(mo)（鈍化膜(mo)）從而起(qi)到緩(huan)蝕(shi)(shi)作用。應(ying)注意的是上述緩(huan)蝕(shi)(shi)劑(ji)中苯(ben)甲酸(suan)(suan)(suan)(suan)鹽(yan)系非氧化型的，它只有在(zai)介質中存在(zai)溶解氧的情(qing)況下，才能(neng)(neng)起(qi)到抑制腐蝕(shi)(shi)作用。
②. 陰(yin)極型緩蝕(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(he)型緩蝕劑(ji)
它又(you)稱混合(he)(he)抑制型緩蝕劑，這(zhe)類(lei)緩蝕劑主要是一些有(you)機化合(he)(he)物(wu)，如含氮、含硫及(ji)既含氮又(you)含硫的有(you)機化合(he)(he)物(wu)、瓊脂、生物(wu)堿等。
4. 按緩(huan)蝕(shi)劑在金(jin)屬表(biao)面形成(cheng)保護膜的特(te)征分類(lei)，一(yi)般可將緩(huan)蝕(shi)劑分為(wei)如(ru)下三類(lei)：
①. 氧化膜型(xing)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(chen)淀膜型緩蝕(shi)劑
這類緩(huan)蝕劑(ji)如六偏磷酸鈉、硫酸鋅、聚(ju)磷酸鈉等(deng)，它們(men)(men)能與介質中的(de)有關離子(zi)反應，并在金(jin)屬表面上的(de)陰極區形成抑制腐蝕的(de)沉(chen)淀(dian)膜，這種沉(chen)淀(dian)膜一(yi)般(ban)要比氧化膜厚(hou)（約為幾十到100nm），但其致(zhi)密性和附(fu)著(zhu)力(li)則(ze)比氧化膜差得多。因(yin)此(ci)，它們(men)(men)的(de)保(bao)護效(xiao)果(guo)比氧化膜型緩(huan)蝕劑(ji)差一(yi)些。
③. 吸(xi)附(fu)膜型緩蝕(shi)劑
這類(lei)緩(huan)蝕(shi)劑(ji)一般(ban)都是有機(ji)化合物，它們能吸(xi)附(fu)(fu)在(zai)金屬表面，使介質不(bu)易與(yu)金屬接觸(chu)而減緩(huan)了腐蝕(shi)。根據(ju)吸(xi)附(fu)(fu)形(xing)式(shi)不(bu)同(tong)，它又可分為物理吸(xi)附(fu)(fu)和化學吸(xi)附(fu)(fu)兩類(lei)。
5. 按(an)緩(huan)蝕(shi)(shi)劑(ji)(ji)使用范圍分(fen)類，可將(jiang)緩(huan)蝕(shi)(shi)劑(ji)(ji)分(fen)為酸洗緩(huan)蝕(shi)(shi)劑(ji)(ji)、冷(leng)(leng)凍水緩(huan)蝕(shi)(shi)劑(ji)(ji)、油氣井酸化緩(huan)蝕(shi)(shi)劑(ji)(ji)、石油化工(gong)工(gong)藝緩(huan)蝕(shi)(shi)劑(ji)(ji)、油田(tian)注水緩(huan)蝕(shi)(shi)劑(ji)(ji)、鍋(guo)爐用水緩(huan)蝕(shi)(shi)劑(ji)(ji)、循環(huan)冷(leng)(leng)卻(que)用水緩(huan)蝕(shi)(shi)劑(ji)(ji)等。
三、影響緩(huan)蝕作用的因素(su)
影響(xiang)緩(huan)蝕(shi)(shi)劑(ji)(ji)緩(huan)蝕(shi)(shi)效果的(de)因(yin)素(su)很多，除了(le)緩(huan)蝕(shi)(shi)劑(ji)(ji)的(de)組(zu)分、結構、介質性質、金屬的(de)種類(lei)和(he)(he)表面狀態(tai)諸因(yin)素(su)外，還與緩(huan)蝕(shi)(shi)劑(ji)(ji)的(de)用(yong)量、使用(yong)溫度(du)和(he)(he)介質的(de)運動速度(du)等(deng)因(yin)素(su)有關。
1. 用(yong)量的影響(xiang)
緩蝕劑用量（濃度(du)）對金屬(shu)腐蝕速率的影響大致(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(ji)的濃度(du)與金(jin)屬腐蝕速(su)率(lv)的關系有極限(xian)值。這類緩蝕劑(ji)當濃度(du)增加(jia)到一定程度(du)后，如再(zai)繼(ji)續增加(jia)緩蝕劑(ji)濃度(du)，金(jin)屬的腐蝕速(su)率(lv)不(bu)僅不(bu)下降，反而(er)會升高。
③. 緩蝕劑(ji)(ji)用量(liang)不(bu)足(zu)會加(jia)速(su)金屬腐(fu)蝕。例(li)如，為減(jian)緩淡水和鹽(yan)(yan)水腐(fu)蝕性(xing)常(chang)(chang)用的(de)(de)緩蝕劑(ji)(ji)亞(ya)硝酸(suan)(suan)鈉(na)就屬于這(zhe)類(lei)緩蝕劑(ji)(ji)，在(zai)鹽(yan)(yan)水中亞(ya)硝酸(suan)(suan)鈉(na)添加(jia)量(liang)不(bu)足(zu)時，碳鋼的(de)(de)腐(fu)蝕速(su)率不(bu)僅加(jia)大(da)(da)，而且還會發生明顯的(de)(de)點腐(fu)蝕。因此，對于這(zhe)類(lei)緩蝕劑(ji)(ji)添加(jia)量(liang)太(tai)少就非(fei)常(chang)(chang)危險(xian)，必須十分注(zhu)意(yi)。大(da)(da)部(bu)分氧(yang)化(hua)劑(ji)(ji)也屬于這(zhe)類(lei)緩蝕劑(ji)(ji)，如鉻(ge)酸(suan)(suan)鹽(yan)(yan)、重鉻(ge)酸(suan)(suan)鹽(yan)(yan)、過氧(yang)化(hua)氫以及硅酸(suan)(suan)鈉(na)等。
2. 溫度的影響
金(jin)屬腐(fu)蝕一般(ban)隨著溫(wen)(wen)度(du)(du)升高(gao)而(er)加快，尤(you)其是(shi)在腐(fu)蝕過程有(you)氫析出的(de)(de)介質(zhi)中，如鋼在酸性介質(zhi)中就是(shi)如此。如果腐(fu)蝕過程有(you)氧參與陰(yin)極反(fan)應（即氧去極化(hua)），則由于溫(wen)(wen)度(du)(du)升高(gao)時氧的(de)(de)溶解度(du)(du)降(jiang)低(di)，腐(fu)蝕速(su)率(lv)與溫(wen)(wen)度(du)(du)的(de)(de)關系就比較復雜。有(you)可能溫(wen)(wen)度(du)(du)高(gao)時的(de)(de)腐(fu)蝕速(su)率(lv)比溫(wen)(wen)度(du)(du)低(di)時還小(xiao)，加入緩蝕劑的(de)(de)情況也(ye)是(shi)同(tong)樣的(de)(de)情形(xing)。
①. 溫(wen)度升(sheng)高，緩蝕(shi)率降低。大(da)多數有機緩蝕(shi)劑(ji)及許多無機緩蝕(shi)劑(ji)都(dou)屬于這種類(lei)型。
②. 在一定(ding)的(de)(de)溫(wen)度(du)范(fan)圍內(nei)緩蝕(shi)率不(bu)隨(sui)溫(wen)度(du)升高(gao)而(er)改(gai)變(bian)。例如苯(ben)甲(jia)酸鈉(na)在20～80℃溫(wen)度(du)范(fan)圍內(nei)，對碳鋼(gang)在水溶液中的(de)(de)腐(fu)蝕(shi)抑(yi)制作用幾乎不(bu)隨(sui)溫(wen)度(du)變(bian)化而(er)改(gai)變(bian)，但在沸(fei)騰的(de)(de)水中，苯(ben)甲(jia)酸鈉(na)則不(bu)能抑(yi)制鋼(gang)的(de)(de)腐(fu)蝕(shi)。
③. 溫度增高(gao)，緩蝕(shi)(shi)率也增高(gao)。有些緩蝕(shi)(shi)作(zuo)用(yong)特別強的緩蝕(shi)(shi)劑，不(bu)僅能(neng)使腐(fu)蝕(shi)(shi)速率減小，而(er)且可(ke)以使腐(fu)蝕(shi)(shi)反應速率隨(sui)溫度升(sheng)高(gao)而(er)增加的變化率（即溫度系數）減小，從而(er)進一步提(ti)高(gao)了緩蝕(shi)(shi)率。屬于這類(lei)緩蝕(shi)(shi)劑的有：鹽酸溶液(ye)中的7701、7801、含氮堿(jian)和某些生物堿(jian)等。
3. 介質流動(dong)速率(lv)對(dui)緩蝕作(zuo)用的影響(xiang)
介質流(liu)動速率對緩蝕劑(ji)緩蝕作(zuo)用的(de)影響并不亞于溫度、壓(ya)力(li)、介質的(de)組(zu)成及(ji)其他(ta)因素(su)的(de)影響，這(zhe)種(zhong)影響大致有三種(zhong)情況：
①. 流(liu)速(su)(su)加(jia)快，緩(huan)蝕率(lv)降低。在大多數情況下，提高介質(zhi)的流(liu)動(dong)速(su)(su)率(lv)或對介質(zhi)進行(xing)攪(jiao)拌都會造成(cheng)緩(huan)蝕效率(lv)的降低。但有(you)時(shi)由于流(liu)速(su)(su)增大反而會加(jia)快腐蝕。
②. 流速增加(jia)(jia)，緩(huan)蝕(shi)率(lv)提高。當(dang)緩(huan)蝕(shi)劑(ji)由于在(zai)介質(zhi)中不能(neng)均勻分(fen)布而影響保(bao)護效果時，增加(jia)(jia)介質(zhi)流動(dong)速率(lv)，有利(li)于緩(huan)蝕(shi)劑(ji)均勻地(di)擴散到(dao)金屬表面形成面膜，而使緩(huan)蝕(shi)效率(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。
