一、緩(huan)蝕劑概述
在(zai)腐蝕(shi)(shi)性(xing)介質中，加入少(shao)量(liang)的一種(zhong)或幾(ji)種(zhong)物(wu)質，能使金屬的腐蝕(shi)(shi)速(su)率大大降低，這種(zhong)物(wu)質或復合(he)物(wu)質就稱為緩蝕(shi)(shi)劑。這種(zhong)保護金屬的方法(fa)通稱為緩蝕(shi)(shi)劑保護技術。
對于金屬(shu)管(guan)道來說，緩(huan)蝕(shi)(shi)劑保(bao)護技(ji)術屬(shu)工藝性防(fang)腐(fu)(fu)方(fang)法，緩(huan)蝕(shi)(shi)利的(de)(de)添加是(shi)通過(guo)工藝操作來實(shi)現(xian)的(de)(de)。緩(huan)蝕(shi)(shi)劑的(de)(de)防(fang)腐(fu)(fu)機理一般(ban)認(ren)為(wei)是(shi)在(zai)金屬(shu)表(biao)面上生成(cheng)了連續(xu)的(de)(de)起隔離作用的(de)(de)吸附層保(bao)護膜，從而(er)降低金屬(shu)的(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)速率。工業上采用緩(huan)蝕(shi)(shi)劑保(bao)護金屬(shu)管(guan)道的(de)(de)事(shi)例有：石油和天然氣(qi)（特別是(shi)高含硫的(de)(de)）的(de)(de)采集、輸送系統(tong)；煉(lian)油裝置的(de)(de)常減(jian)壓系統(tong)；乙烯(xi)裂(lie)解(jie)裝置的(de)(de)工藝水(shui)系統(tong)；合(he)成(cheng)氨苯(ben)菲爾法脫碳(tan)系統(tong)；工業冷卻水(shui)系統(tong)等(deng)。
二、緩(huan)蝕(shi)劑分類
1. 通常緩(huan)蝕(shi)劑(ji)(ji)有多種分(fen)類方(fang)法，按(an)緩(huan)蝕(shi)劑(ji)(ji)的化(hua)學(xue)組成分(fen)類可分(fen)為(wei)無機緩(huan)蝕(shi)劑(ji)(ji)和有機緩(huan)蝕(shi)劑(ji)(ji)。見圖(tu)8.2.1。
2. 按緩(huan)蝕劑(ji)對電(dian)極過(guo)程的影響分(fen)類。金屬和電(dian)解質溶(rong)液接觸時(shi)，會(hui)發生電(dian)化學腐蝕。在(zai)此過(guo)程中(zhong)鐵(tie)(tie)以(yi)鐵(tie)(tie)離子形(xing)式進入溶(rong)液，鐵(tie)(tie)受到(dao)了(le)腐蝕，而(er)溶(rong)液中(zhong)的氫離子則在(zai)電(dian)極表(biao)面的某些(xie)區域接受電(dian)子，成為氫分(fen)子逸出。這兩個過(guo)程是共軛過(guo)程，如果(guo)由于在(zai)介質中(zhong)添加了(le)緩(huan)蝕劑(ji)，使其(qi)中(zhong)的一個過(guo)程或兩個過(guo)程受到(dao)阻滯，腐蝕速度就會(hui)減緩(huan)。
3. 根據緩蝕劑對腐蝕電化學過程的抑制(zhi)作用可將緩蝕劑分為以(yi)下(xia)三類。
①. 陽極型緩蝕(shi)劑(ji)
這(zhe)類緩蝕(shi)(shi)(shi)劑(ji)又稱陽極(ji)抑制(zhi)型緩蝕(shi)(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)、硅酸(suan)鹽(yan)(yan)、苯(ben)甲酸(suan)鹽(yan)(yan)等。這(zhe)類緩蝕(shi)(shi)(shi)劑(ji)，有的(de)能阻止金屬表面(mian)陽極(ji)部(bu)分(fen)的(de)離子進入(ru)溶(rong)液，有的(de)則是(shi)因能形成保護膜（鈍化(hua)膜）從而起到緩蝕(shi)(shi)(shi)作用。應注(zhu)意的(de)是(shi)上(shang)述緩蝕(shi)(shi)(shi)劑(ji)中苯(ben)甲酸(suan)鹽(yan)(yan)系(xi)非氧(yang)化(hua)型的(de)，它只有在(zai)介質(zhi)中存在(zai)溶(rong)解(jie)氧(yang)的(de)情況下，才能起到抑制(zhi)腐蝕(shi)(shi)(shi)作用。
②. 陰極(ji)型(xing)緩蝕(shi)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(xing)緩蝕劑(ji)
它又(you)(you)稱混合(he)抑制型(xing)緩蝕劑，這類(lei)緩蝕劑主要是一些有(you)(you)機(ji)化合(he)物(wu)(wu)，如(ru)含氮(dan)、含硫及既含氮(dan)又(you)(you)含硫的有(you)(you)機(ji)化合(he)物(wu)(wu)、瓊(qiong)脂、生物(wu)(wu)堿等。
4. 按緩蝕劑在金屬表面形成保護膜(mo)的(de)特征分(fen)類，一般可將緩蝕劑分(fen)為如下(xia)三類：
①. 氧化膜型(xing)緩蝕(shi)劑(ji)
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(mo)型緩蝕劑
這類緩(huan)蝕(shi)劑如六偏磷酸(suan)(suan)鈉、硫(liu)酸(suan)(suan)鋅、聚(ju)磷酸(suan)(suan)鈉等(deng)，它們能(neng)與介質(zhi)中的(de)(de)有關離子反應(ying)，并在(zai)金(jin)屬表面(mian)上的(de)(de)陰極區形成抑制腐蝕(shi)的(de)(de)沉(chen)(chen)淀(dian)膜(mo)(mo)，這種沉(chen)(chen)淀(dian)膜(mo)(mo)一(yi)般要(yao)比氧(yang)化(hua)膜(mo)(mo)厚(hou)（約為幾十(shi)到100nm），但(dan)其致密(mi)性和附著力則(ze)比氧(yang)化(hua)膜(mo)(mo)差得(de)多。因此(ci)，它們的(de)(de)保護(hu)效果比氧(yang)化(hua)膜(mo)(mo)型緩(huan)蝕(shi)劑差一(yi)些。
③. 吸附(fu)膜型緩蝕劑
這類(lei)緩(huan)蝕(shi)劑一(yi)般都是有機化合(he)物(wu)，它們(men)能(neng)吸(xi)(xi)附(fu)在(zai)金屬表(biao)面，使介質不易與金屬接觸(chu)而減緩(huan)了(le)腐蝕(shi)。根據吸(xi)(xi)附(fu)形(xing)式(shi)不同，它又可分為物(wu)理吸(xi)(xi)附(fu)和化學吸(xi)(xi)附(fu)兩類(lei)。
5. 按(an)緩蝕(shi)(shi)劑(ji)(ji)使用范圍分類，可將緩蝕(shi)(shi)劑(ji)(ji)分為酸洗緩蝕(shi)(shi)劑(ji)(ji)、冷(leng)凍水緩蝕(shi)(shi)劑(ji)(ji)、油(you)氣井酸化緩蝕(shi)(shi)劑(ji)(ji)、石油(you)化工工藝緩蝕(shi)(shi)劑(ji)(ji)、油(you)田注水緩蝕(shi)(shi)劑(ji)(ji)、鍋爐用水緩蝕(shi)(shi)劑(ji)(ji)、循環(huan)冷(leng)卻用水緩蝕(shi)(shi)劑(ji)(ji)等。
三、影響緩蝕作(zuo)用(yong)的(de)因素
影響(xiang)緩蝕(shi)(shi)劑緩蝕(shi)(shi)效果(guo)的因(yin)素(su)很(hen)多，除了緩蝕(shi)(shi)劑的組分、結構(gou)、介質(zhi)性(xing)質(zhi)、金屬的種類和(he)表(biao)面狀態(tai)諸(zhu)因(yin)素(su)外(wai)，還與緩蝕(shi)(shi)劑的用(yong)(yong)量、使用(yong)(yong)溫度和(he)介質(zhi)的運動速度等因(yin)素(su)有(you)關。
1. 用(yong)量(liang)的影(ying)響
緩蝕劑用(yong)量(liang)（濃度）對(dui)金屬腐蝕速(su)率的影(ying)響大致有(you)三種情況：
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)劑的濃度(du)與金(jin)屬(shu)腐(fu)蝕(shi)速(su)率的關系(xi)有極(ji)限值。這(zhe)類緩蝕(shi)劑當濃度(du)增加(jia)到一(yi)定程度(du)后，如再(zai)繼續增加(jia)緩蝕(shi)劑濃度(du)，金(jin)屬(shu)的腐(fu)蝕(shi)速(su)率不僅不下降，反(fan)而會升(sheng)高。
③. 緩(huan)(huan)(huan)蝕(shi)(shi)劑(ji)(ji)用量(liang)(liang)不足會加(jia)(jia)速金屬(shu)腐蝕(shi)(shi)。例(li)如，為減緩(huan)(huan)(huan)淡水和鹽(yan)水腐蝕(shi)(shi)性常用的(de)緩(huan)(huan)(huan)蝕(shi)(shi)劑(ji)(ji)亞硝(xiao)酸(suan)鈉(na)就(jiu)屬(shu)于(yu)這(zhe)(zhe)(zhe)類緩(huan)(huan)(huan)蝕(shi)(shi)劑(ji)(ji)，在鹽(yan)水中亞硝(xiao)酸(suan)鈉(na)添加(jia)(jia)量(liang)(liang)不足時，碳鋼的(de)腐蝕(shi)(shi)速率不僅加(jia)(jia)大，而(er)且還會發生明顯(xian)的(de)點腐蝕(shi)(shi)。因此(ci)，對于(yu)這(zhe)(zhe)(zhe)類緩(huan)(huan)(huan)蝕(shi)(shi)劑(ji)(ji)添加(jia)(jia)量(liang)(liang)太少(shao)就(jiu)非常危險，必須十分注意。大部(bu)分氧化(hua)(hua)劑(ji)(ji)也(ye)屬(shu)于(yu)這(zhe)(zhe)(zhe)類緩(huan)(huan)(huan)蝕(shi)(shi)劑(ji)(ji)，如鉻(ge)酸(suan)鹽(yan)、重鉻(ge)酸(suan)鹽(yan)、過氧化(hua)(hua)氫以及硅(gui)酸(suan)鈉(na)等(deng)。
2. 溫(wen)度的影響
金屬(shu)腐蝕(shi)一般(ban)隨著溫(wen)(wen)度(du)(du)升高而加快，尤(you)其是在(zai)腐蝕(shi)過程有(you)氫析出(chu)的(de)(de)(de)介質中，如(ru)(ru)(ru)鋼在(zai)酸(suan)性介質中就(jiu)是如(ru)(ru)(ru)此。如(ru)(ru)(ru)果腐蝕(shi)過程有(you)氧參與陰極反應（即氧去極化），則(ze)由于溫(wen)(wen)度(du)(du)升高時(shi)(shi)氧的(de)(de)(de)溶解(jie)度(du)(du)降低，腐蝕(shi)速率與溫(wen)(wen)度(du)(du)的(de)(de)(de)關系就(jiu)比較復雜。有(you)可能(neng)溫(wen)(wen)度(du)(du)高時(shi)(shi)的(de)(de)(de)腐蝕(shi)速率比溫(wen)(wen)度(du)(du)低時(shi)(shi)還小，加入(ru)緩蝕(shi)劑的(de)(de)(de)情(qing)況也是同樣的(de)(de)(de)情(qing)形。
①. 溫度升高(gao)，緩(huan)蝕率降低。大多數有機(ji)緩(huan)蝕劑及許多無機(ji)緩(huan)蝕劑都屬(shu)于這種類型。
②. 在一定(ding)的(de)溫度范(fan)圍內(nei)緩(huan)蝕率(lv)不隨溫度升(sheng)高而改(gai)變(bian)。例如苯(ben)甲酸鈉(na)在20～80℃溫度范(fan)圍內(nei)，對碳(tan)鋼(gang)在水溶液(ye)中的(de)腐蝕抑(yi)制(zhi)作用幾乎不隨溫度變(bian)化而改(gai)變(bian)，但在沸騰的(de)水中，苯(ben)甲酸鈉(na)則不能抑(yi)制(zhi)鋼(gang)的(de)腐蝕。
③. 溫度增(zeng)高(gao)，緩(huan)(huan)(huan)(huan)蝕(shi)率也增(zeng)高(gao)。有些緩(huan)(huan)(huan)(huan)蝕(shi)作用(yong)特(te)別強的(de)緩(huan)(huan)(huan)(huan)蝕(shi)劑，不僅(jin)能使腐(fu)蝕(shi)速(su)率減小，而(er)且可以使腐(fu)蝕(shi)反應(ying)速(su)率隨溫度升高(gao)而(er)增(zeng)加的(de)變化(hua)率（即溫度系數(shu)）減小，從而(er)進一步提高(gao)了緩(huan)(huan)(huan)(huan)蝕(shi)率。屬于這(zhe)類緩(huan)(huan)(huan)(huan)蝕(shi)劑的(de)有：鹽酸(suan)溶液中(zhong)的(de)7701、7801、含(han)氮(dan)堿(jian)和(he)某些生物堿(jian)等。
3. 介質(zhi)流動速率(lv)對(dui)緩蝕作(zuo)用的(de)影響
介質(zhi)流動速率對緩蝕(shi)(shi)劑緩蝕(shi)(shi)作用的影(ying)響并(bing)不亞于溫度、壓(ya)力、介質(zhi)的組(zu)成及(ji)其(qi)他因素(su)的影(ying)響，這(zhe)種影(ying)響大致有(you)三種情(qing)況(kuang)：
①. 流速(su)加(jia)快(kuai)(kuai)，緩蝕率(lv)(lv)(lv)降低。在大多數情況下，提高介質的流動速(su)率(lv)(lv)(lv)或對介質進行攪拌都會造成緩蝕效率(lv)(lv)(lv)的降低。但(dan)有時由于流速(su)增大反而會加(jia)快(kuai)(kuai)腐蝕。
②. 流速增(zeng)加，緩蝕率(lv)提(ti)高(gao)。當緩蝕劑(ji)由于(yu)在(zai)介質中不能均(jun)勻分布而影(ying)響保護效果時(shi)，增(zeng)加介質流動速率(lv)，有利(li)于(yu)緩蝕劑(ji)均(jun)勻地(di)擴散到(dao)金屬表面(mian)形成面(mian)膜，而使緩蝕效率(lv)提(ti)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。
