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(shui)溶性緩蝕(shi)劑的作用(yong)機理

水溶性緩蝕劑(ji)的作用機(ji)理是一般認為在(zai)金屬(shu)基體(ti)上生(sheng)成了：

 ①.  致密的氧化膜或吸附膜；

 ②.  難溶的金屬鹽(yan)類保護(hu)膜；

 ③.  難溶的絡(luo)合物覆蓋(gai)膜；

 ④.  其他的阻滯電極反應的物質。

  大(da)(da)(da)多數不(bu)銹(xiu)鋼管酸(suan)洗有(you)(you)(you)機(ji)緩蝕(shi)(shi)劑的(de)(de)(de)阻滯效應(ying)只有(you)(you)(you)在(zai)(zai)酸(suan)性(xing)(xing)介質(zhi)中才相當大(da)(da)(da)，并(bing)且是(shi)(shi)(shi)由(you)于(yu)(yu)特性(xing)(xing)吸附或絡合(he)效應(ying)的(de)(de)(de)作用(yong)(yong)，改變了(le)(le)固－液相界面的(de)(de)(de)性(xing)(xing)質(zhi)，即(ji)雙電(dian)層結構，增大(da)(da)(da)了(le)(le)電(dian)極(ji)(ji)(ji)反應(ying)的(de)(de)(de)壁壘，從而(er)在(zai)(zai)較(jiao)大(da)(da)(da)程度上提(ti)高了(le)(le)金(jin)(jin)屬離子(zi)化的(de)(de)(de)活化能和氫(qing)的(de)(de)(de)超電(dian)壓，對電(dian)極(ji)(ji)(ji)反應(ying)產(chan)生了(le)(le)一定(ding)的(de)(de)(de)抑制(zhi)作用(yong)(yong)。有(you)(you)(you)些有(you)(you)(you)機(ji)緩蝕(shi)(shi)劑大(da)(da)(da)都是(shi)(shi)(shi)具(ju)有(you)(you)(you)電(dian)化學惰性(xing)(xing)及分(fen)子(zi)中含有(you)(you)(you)極(ji)(ji)(ji)性(xing)(xing)基團(tuan)的(de)(de)(de)胺(an)類、醛類、雜環化合(he)物(wu)(wu)等有(you)(you)(you)機(ji)表面活性(xing)(xing)劑，它的(de)(de)(de)分(fen)子(zi)都具(ju)有(you)(you)(you)兩部(bu)分(fen)，一是(shi)(shi)(shi)非(fei)極(ji)(ji)(ji)性(xing)(xing)基團(tuan)即(ji)憎水(shui)基，一般(ban)為碳氫(qing)鏈部(bu)分(fen)；二是(shi)(shi)(shi)極(ji)(ji)(ji)性(xing)(xing)基團(tuan)即(ji)親水(shui)基，如羥基、羰基、磺酸(suan)基、氨基、醚鍵等。緩蝕(shi)(shi)劑的(de)(de)(de)分(fen)子(zi)如果極(ji)(ji)(ji)性(xing)(xing)較(jiao)弱，則主要(yao)產(chan)生物(wu)(wu)理吸附，吸附力小。如果分(fen)子(zi)極(ji)(ji)(ji)性(xing)(xing)較(jiao)強，或含有(you)(you)(you)多個極(ji)(ji)(ji)性(xing)(xing)基團(tuan)的(de)(de)(de)，則主要(yao)產(chan)生化學吸附，吸附力大(da)(da)(da)，如羧酸(suan)、磺酸(suan)鹽、含氮(dan)化合(he)物(wu)(wu)、雜環化合(he)物(wu)(wu)等。在(zai)(zai)較(jiao)高酸(suan)度（pH<1)的(de)(de)(de)浸(jin)蝕(shi)(shi)液中，緩蝕(shi)(shi)劑在(zai)(zai)金(jin)(jin)屬氧化物(wu)(wu)上的(de)(de)(de)吸附力比它在(zai)(zai)金(jin)(jin)屬潔凈基體上的(de)(de)(de)吸附力要(yao)小得多，同時還由(you)于(yu)(yu)在(zai)(zai)氧化物(wu)(wu)（微(wei)觀陰極(ji)(ji)(ji)）上伴有(you)(you)(you)不(bu)析出氫(qing)的(de)(de)(de)氧化去極(ji)(ji)(ji)化作用(yong)(yong)，緩蝕(shi)(shi)劑對不(bu)銹(xiu)鋼管表面的(de)(de)(de)氧化膜層的(de)(de)(de)溶解速率無不(bu)利(li)影(ying)響。

2. 緩蝕劑的(de)作用(yong)效率

 緩蝕(shi)(shi)劑的作用效率取(qu)決于其(qi)化(hua)學(xue)性(xing)質、濃度(du)(du)和浸蝕(shi)(shi)液(ye)的組成、酸度(du)(du)、溫(wen)度(du)(du)以及(ji)被浸蝕(shi)(shi)不銹鋼管(guan)的化(hua)學(xue)成分和電極(ji)電位。

 a. 緩蝕劑的濃度

 濃(nong)度(du)增(zeng)加，其緩(huan)蝕效率(lv)也有所(suo)增(zeng)大，但過高濃(nong)度(du)時，緩(huan)蝕率(lv)會降低生(sheng)產效率(lv)，對有機緩(huan)蝕劑(ji)來(lai)講，其含量在(zai)0.1%~0.2%之(zhi)間。見圖2-2緩(huan)蝕劑(ji)濃(nong)度(du)與緩(huan)蝕率(lv)的關(guan)系。圖中(zhong)形象地表示：當緩(huan)蝕劑(ji)濃(nong)度(du)達到0.005%時，緩(huan)蝕率(lv)將(jiang)不再有所(suo)升高。

 b. 溫度(du)的(de)影響(xiang)

   溫(wen)度升高，使緩蝕劑的(de)吸(xi)附力降(jiang)(jiang)低，并使形成的(de)阻化(hua)膜的(de)穩定性(xing)降(jiang)(jiang)低，因此(ci)，對不銹鋼管的(de)浸蝕處理，工作溫(wen)度不宜太高。

c. 酸液(ye)濃度對緩蝕率的影響

 幾(ji)種(zhong)緩(huan)蝕(shi)劑在不同(tong)濃度(du)的鹽酸(suan)溶液中的緩(huan)蝕(shi)效果見表(biao)(biao)2-6, 幾(ji)種(zhong)緩(huan)蝕(shi)劑在不同(tong)濃度(du)的硫酸(suan)溶液中的緩(huan)蝕(shi)率見表(biao)(biao)2-7, 幾(ji)種(zhong)緩(huan)蝕(shi)劑在鹽酸(suan)與氫氟酸(suan)混(hun)合酸(suan)中的緩(huan)蝕(shi)率見表(biao)(biao)2-8。

 d. 緩蝕劑(ji)分子中的親核性

  分(fen)子(zi)(zi)(zi)中(zhong)含親核性(xing)(xing)(xing)(xing)很(hen)強的(de)(de)氨氮、羧氧(yang)、羥(qian)氧(yang)等(deng)配體的(de)(de)多元(yuan)陽(yang)離(li)子(zi)(zi)(zi)、非(fei)離(li)子(zi)(zi)(zi)、兩性(xing)(xing)(xing)(xing)表面(mian)(mian)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)劑(ji)能發揮很(hen)好的(de)(de)緩蝕和增光作用(yong)。由于不銹鋼管在(zai)浸蝕電解質(zhi)溶液(ye)中(zhong)去除表面(mian)(mian)氧(yang)化層(ceng)后帶的(de)(de)是負電荷，易吸附陽(yang)離(li)子(zi)(zi)(zi)表面(mian)(mian)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)劑(ji)和在(zai)酸(suan)中(zhong)呈陽(yang)離(li)子(zi)(zi)(zi)特性(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)其他(ta)表面(mian)(mian)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)劑(ji)。其中(zhong)如(ru)煙酸(suan)、喹啉、安替比(bi)林，苯(ben)并咪唑(zuo)、烏洛(luo)托品(pin)和甘油、三乙(yi)醇(chun)(chun)胺(an)(an)、聚乙(yi)二醇(chun)(chun)、聚乙(yi)烯亞(ya)胺(an)(an)、檸檬酸(suan)、磺基水楊酸(suan)、環(huan)氧(yang)－醇(chun)(chun)胺(an)(an)系縮聚物，如(ru)DE、DPE以(yi)及HEDP等(deng)應用(yong)較多。而以(yi)含氮雜環(huan)陽(yang)離(li)子(zi)(zi)(zi)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)劑(ji)和能形成(cheng)翁(weng)離(li)子(zi)(zi)(zi)的(de)(de)高分(fen)子(zi)(zi)(zi)非(fei)離(li)子(zi)(zi)(zi)型(xing)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)劑(ji)為最好。

3. BMAT緩蝕劑

 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(biao)2-9 中(zhong)可知，BMAT對上述不銹(xiu)鋼管在(HCl)=5%的溶液中(zhong)均有抑制(zhi)作(zuo)用，還表(biao)面緩蝕(shi)劑 BMAT 能有效抑制(zhi)局(ju)部微電池(chi)引起的腐蝕(shi)。緩蝕(shi)劑隨合金中(zhong)含碳量的增加(jia)而相應(ying)提高。

a. BMAT的(de)添加(jia)量對緩蝕劑的(de)影響

 圖(tu)2-3、圖(tu)2-4、圖(tu)2-5三圖(tu)的(de)曲(qu)線表明，每(mei)一種不(bu)(bu)銹(xiu)鋼管(guan)當BMAT 用量超過一定濃(nong)度時，緩(huan)蝕劑隨 BMAT濃(nong)度的(de)變(bian)化趨于平緩(huan)。可選(xuan)擇(ze)的(de)最(zui)佳濃(nong)度：對316L不(bu)(bu)銹(xiu)鋼管(guan)為(wei)(wei)(wei) 3 mmol/L ,對304不(bu)(bu)銹(xiu)鋼管(guan)為(wei)(wei)(wei)2 mmol/L，對2Cr13不(bu)(bu)銹(xiu)鋼管(guan)為(wei)(wei)(wei)1 mmol/L。

b. 溫(wen)度對(dui)緩蝕率的影響(xiang) 

  表2-10 列出添加 BMAT 3 mmol/L 在(zai)不同溫度時的(de)(de)(de)緩蝕(shi)率。從表 2-10 可見(jian)，隨著溫度的(de)(de)(de)升高(gao) ，BMAT在(zai)不銹鋼管上的(de)(de)(de)緩蝕(shi)率呈增大(da)的(de)(de)(de)趨勢，表明(ming)吸附(fu)反(fan)應(ying)為吸熱反(fan)應(ying)。

4. BMAT緩蝕(shi)劑對(dui)抑制酸洗應力腐蝕(shi)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(cong)表2-11所(suo)列出的評定指標分(fen)(fen)析，不(bu)(bu)論對何種鋼(gang)，與(yu)在空氣中相比，在(HCl)=5%中其(qi)斷裂(lie)(lie)時(shi)間和(he)最大應(ying)變都(dou)(dou)大大降低，斷裂(lie)(lie)時(shi)間的縮短和(he)最大應(ying)變的減少(shao)，必(bi)然是(shi)由(you)于在w(HCl)=5%中，不(bu)(bu)銹鋼(gang)管發生了嚴重的應(ying)力腐(fu)蝕(shi)開裂(lie)(lie)所(suo)致(zhi)，加入BMAT后，兩(liang)種不(bu)(bu)銹鋼(gang)的兩(liang)項評分(fen)(fen)指標都(dou)(dou)明(ming)顯改善。這說(shuo)明(ming)BMAT對不(bu)(bu)銹鋼(gang)管的應(ying)力腐(fu)蝕(shi)破(po)裂(lie)(lie)有優良的抑(yi)制作(zuo)用。