一、緩蝕劑概(gai)述
在(zai)腐蝕(shi)性介質(zhi)中，加入少量的(de)一種或幾種物(wu)質(zhi)，能使(shi)金屬的(de)腐蝕(shi)速率大大降低，這種物(wu)質(zhi)或復合物(wu)質(zhi)就稱為緩(huan)(huan)蝕(shi)劑。這種保護金屬的(de)方法通稱為緩(huan)(huan)蝕(shi)劑保護技術(shu)。
對于金(jin)(jin)屬管道來說，緩(huan)(huan)蝕劑(ji)保(bao)護技(ji)術屬工藝(yi)性(xing)防(fang)腐(fu)(fu)方法，緩(huan)(huan)蝕利的(de)(de)(de)(de)添加是通過工藝(yi)操作來實現的(de)(de)(de)(de)。緩(huan)(huan)蝕劑(ji)的(de)(de)(de)(de)防(fang)腐(fu)(fu)機理一(yi)般(ban)認為是在金(jin)(jin)屬表(biao)面上生成了(le)連(lian)續的(de)(de)(de)(de)起隔離(li)作用的(de)(de)(de)(de)吸附層保(bao)護膜，從而降低金(jin)(jin)屬的(de)(de)(de)(de)腐(fu)(fu)蝕速(su)率。工業(ye)上采用緩(huan)(huan)蝕劑(ji)保(bao)護金(jin)(jin)屬管道的(de)(de)(de)(de)事例(li)有(you)：石(shi)油(you)和天然氣（特別是高含硫(liu)的(de)(de)(de)(de)）的(de)(de)(de)(de)采集、輸(shu)送系(xi)(xi)統(tong)；煉油(you)裝置的(de)(de)(de)(de)常減壓系(xi)(xi)統(tong)；乙烯裂解(jie)裝置的(de)(de)(de)(de)工藝(yi)水系(xi)(xi)統(tong)；合成氨苯菲爾法脫碳系(xi)(xi)統(tong)；工業(ye)冷(leng)卻水系(xi)(xi)統(tong)等。
二(er)、緩蝕劑(ji)分類(lei)
1. 通常緩蝕(shi)(shi)劑(ji)有(you)多(duo)種分類方法，按緩蝕(shi)(shi)劑(ji)的化學組成(cheng)分類可分為(wei)無機緩蝕(shi)(shi)劑(ji)和有(you)機緩蝕(shi)(shi)劑(ji)。見圖8.2.1。
2. 按(an)緩蝕劑對電(dian)極過(guo)程(cheng)的(de)影響分類。金屬和電(dian)解質溶液(ye)接觸時，會發生電(dian)化(hua)學腐蝕。在此(ci)過(guo)程(cheng)中(zhong)鐵(tie)以鐵(tie)離子(zi)形式進(jin)入溶液(ye)，鐵(tie)受(shou)(shou)到(dao)了(le)腐蝕，而溶液(ye)中(zhong)的(de)氫離子(zi)則在電(dian)極表面的(de)某些區(qu)域接受(shou)(shou)電(dian)子(zi)，成(cheng)為氫分子(zi)逸(yi)出(chu)。這兩個(ge)過(guo)程(cheng)是共軛過(guo)程(cheng)，如果由于在介質中(zhong)添(tian)加了(le)緩蝕劑，使其(qi)中(zhong)的(de)一個(ge)過(guo)程(cheng)或兩個(ge)過(guo)程(cheng)受(shou)(shou)到(dao)阻滯，腐蝕速度就(jiu)會減緩。
3. 根據緩蝕(shi)劑對腐蝕(shi)電化學(xue)過程的抑制(zhi)作用可將(jiang)緩蝕(shi)劑分為以下三(san)類。
①. 陽極型(xing)緩(huan)蝕劑
這(zhe)類緩(huan)(huan)蝕(shi)劑(ji)又(you)稱陽極抑(yi)制型(xing)緩(huan)(huan)蝕(shi)劑(ji)。例如：鉻酸(suan)鹽(yan)、硝酸(suan)鹽(yan)、正磷(lin)酸(suan)鹽(yan)、硅酸(suan)鹽(yan)、苯甲(jia)酸(suan)鹽(yan)等。這(zhe)類緩(huan)(huan)蝕(shi)劑(ji)，有的(de)(de)能(neng)阻止金屬表面陽極部分的(de)(de)離子進入溶液，有的(de)(de)則是因能(neng)形成保護膜(mo)（鈍化膜(mo)）從(cong)而起到(dao)緩(huan)(huan)蝕(shi)作用(yong)。應注意的(de)(de)是上述緩(huan)(huan)蝕(shi)劑(ji)中苯甲(jia)酸(suan)鹽(yan)系非氧(yang)化型(xing)的(de)(de)，它(ta)只有在介(jie)質中存(cun)在溶解(jie)氧(yang)的(de)(de)情況下(xia)，才能(neng)起到(dao)抑(yi)制腐蝕(shi)作用(yong)。
②. 陰極型緩蝕(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(he)型(xing)緩蝕劑
它又(you)(you)稱(cheng)混(hun)合抑(yi)制(zhi)型(xing)緩蝕(shi)(shi)劑(ji)(ji)，這類(lei)緩蝕(shi)(shi)劑(ji)(ji)主要是一些有機化合物(wu)，如(ru)含(han)氮(dan)、含(han)硫(liu)及(ji)既含(han)氮(dan)又(you)(you)含(han)硫(liu)的有機化合物(wu)、瓊脂、生物(wu)堿(jian)等。
4. 按(an)緩蝕劑(ji)在金屬表(biao)面形成保護膜的特(te)征分類，一般(ban)可將緩蝕劑(ji)分為如下三類：
①. 氧化膜型緩蝕劑(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. 沉淀膜型緩蝕劑(ji)
這類(lei)緩蝕劑(ji)如六偏(pian)磷(lin)(lin)酸鈉(na)(na)、硫酸鋅(xin)、聚磷(lin)(lin)酸鈉(na)(na)等，它(ta)們能(neng)與(yu)介質中的有關離子反(fan)應，并在金(jin)屬(shu)表面上(shang)的陰極區形成抑制(zhi)腐蝕的沉(chen)淀膜(mo)，這種沉(chen)淀膜(mo)一般要比氧化膜(mo)厚（約為幾十(shi)到(dao)100nm），但其致密性和附著力則比氧化膜(mo)差得多(duo)。因此，它(ta)們的保護效(xiao)果比氧化膜(mo)型緩蝕劑(ji)差一些。
③. 吸附膜型緩蝕劑
這類緩(huan)蝕(shi)劑一(yi)般都是有機化合(he)物，它(ta)們能吸(xi)附(fu)(fu)在金屬表面，使介質不易與金屬接觸而減緩(huan)了(le)腐(fu)蝕(shi)。根據吸(xi)附(fu)(fu)形式不同，它(ta)又(you)可分為(wei)物理吸(xi)附(fu)(fu)和(he)化學吸(xi)附(fu)(fu)兩(liang)類。
5. 按緩(huan)蝕(shi)劑(ji)使用范(fan)圍分類，可將緩(huan)蝕(shi)劑(ji)分為(wei)酸洗緩(huan)蝕(shi)劑(ji)、冷凍水(shui)緩(huan)蝕(shi)劑(ji)、油氣井(jing)酸化緩(huan)蝕(shi)劑(ji)、石油化工(gong)工(gong)藝緩(huan)蝕(shi)劑(ji)、油田注水(shui)緩(huan)蝕(shi)劑(ji)、鍋爐用水(shui)緩(huan)蝕(shi)劑(ji)、循環冷卻用水(shui)緩(huan)蝕(shi)劑(ji)等。
三、影響緩蝕作用(yong)的(de)因素(su)
影(ying)響緩(huan)蝕(shi)劑緩(huan)蝕(shi)效果的因素很多，除了緩(huan)蝕(shi)劑的組分、結(jie)構、介質(zhi)性質(zhi)、金屬的種類和(he)表面狀態諸因素外，還與緩(huan)蝕(shi)劑的用量、使用溫度和(he)介質(zhi)的運動速度等因素有(you)關(guan)。
1. 用量的(de)影響(xiang)
緩蝕劑用量（濃度）對金屬腐蝕速(su)率的影響大致有三種情況(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(shi)劑的(de)濃度(du)(du)與金(jin)屬(shu)腐(fu)蝕(shi)速(su)率(lv)的(de)關系(xi)有(you)極限值。這類緩蝕(shi)劑當濃度(du)(du)增加(jia)到一定程度(du)(du)后，如再繼續增加(jia)緩蝕(shi)劑濃度(du)(du)，金(jin)屬(shu)的(de)腐(fu)蝕(shi)速(su)率(lv)不僅不下降，反(fan)而會升高。
③. 緩(huan)蝕(shi)(shi)劑(ji)用量不足(zu)會加速(su)金屬(shu)腐蝕(shi)(shi)。例如，為減緩(huan)淡水(shui)(shui)和(he)鹽水(shui)(shui)腐蝕(shi)(shi)性常(chang)用的(de)緩(huan)蝕(shi)(shi)劑(ji)亞硝(xiao)酸(suan)(suan)鈉(na)就(jiu)屬(shu)于(yu)這類(lei)緩(huan)蝕(shi)(shi)劑(ji)，在鹽水(shui)(shui)中(zhong)亞硝(xiao)酸(suan)(suan)鈉(na)添加量不足(zu)時(shi)，碳鋼的(de)腐蝕(shi)(shi)速(su)率不僅加大(da)(da)，而且(qie)還會發生(sheng)明顯的(de)點(dian)腐蝕(shi)(shi)。因(yin)此(ci)，對(dui)于(yu)這類(lei)緩(huan)蝕(shi)(shi)劑(ji)添加量太少就(jiu)非常(chang)危險，必須(xu)十分注(zhu)意。大(da)(da)部分氧(yang)化劑(ji)也屬(shu)于(yu)這類(lei)緩(huan)蝕(shi)(shi)劑(ji)，如鉻(ge)酸(suan)(suan)鹽、重鉻(ge)酸(suan)(suan)鹽、過(guo)氧(yang)化氫以及(ji)硅(gui)酸(suan)(suan)鈉(na)等(deng)。
2. 溫(wen)度的影響
金屬腐(fu)蝕一般(ban)隨著溫(wen)(wen)度(du)(du)升(sheng)高(gao)(gao)而加(jia)快(kuai)，尤其(qi)是在腐(fu)蝕過程(cheng)有(you)氫析出(chu)的(de)介質(zhi)中，如鋼在酸性介質(zhi)中就是如此(ci)。如果腐(fu)蝕過程(cheng)有(you)氧(yang)(yang)參與陰極反應（即氧(yang)(yang)去極化(hua)），則由(you)于溫(wen)(wen)度(du)(du)升(sheng)高(gao)(gao)時氧(yang)(yang)的(de)溶解度(du)(du)降低，腐(fu)蝕速率與溫(wen)(wen)度(du)(du)的(de)關系就比較復雜。有(you)可能溫(wen)(wen)度(du)(du)高(gao)(gao)時的(de)腐(fu)蝕速率比溫(wen)(wen)度(du)(du)低時還小，加(jia)入緩蝕劑(ji)的(de)情(qing)(qing)況也是同樣的(de)情(qing)(qing)形。
①. 溫度升高，緩蝕率降(jiang)低。大多數有機緩蝕劑及許多無(wu)機緩蝕劑都(dou)屬于這種(zhong)類型。
②. 在(zai)一定的溫(wen)度范圍內緩蝕率不隨(sui)溫(wen)度升高而(er)改(gai)變。例如苯甲酸鈉在(zai)20～80℃溫(wen)度范圍內，對(dui)碳鋼在(zai)水(shui)(shui)溶液(ye)中(zhong)的腐(fu)蝕抑制作用幾乎(hu)不隨(sui)溫(wen)度變化而(er)改(gai)變，但(dan)在(zai)沸騰的水(shui)(shui)中(zhong)，苯甲酸鈉則不能(neng)抑制鋼的腐(fu)蝕。
③. 溫度(du)增(zeng)高(gao)，緩(huan)蝕(shi)(shi)率也增(zeng)高(gao)。有(you)些(xie)緩(huan)蝕(shi)(shi)作用特別(bie)強的(de)緩(huan)蝕(shi)(shi)劑(ji)，不僅能使(shi)腐蝕(shi)(shi)速率減小，而(er)且可以使(shi)腐蝕(shi)(shi)反應速率隨(sui)溫度(du)升高(gao)而(er)增(zeng)加的(de)變化率（即溫度(du)系數）減小，從而(er)進一步提(ti)高(gao)了緩(huan)蝕(shi)(shi)率。屬于這類(lei)緩(huan)蝕(shi)(shi)劑(ji)的(de)有(you)：鹽酸溶(rong)液中(zhong)的(de)7701、7801、含氮堿和某些(xie)生物堿等(deng)。
3. 介(jie)質流動速率(lv)對緩蝕(shi)作用(yong)的(de)影響
介質流動速(su)率對緩蝕(shi)劑緩蝕(shi)作用(yong)的(de)影響并不亞(ya)于溫(wen)度、壓力、介質的(de)組成及(ji)其他因素的(de)影響，這(zhe)種影響大(da)致有三(san)種情(qing)況：
①. 流(liu)(liu)速加(jia)快(kuai)，緩蝕率(lv)降低。在大多數情(qing)況下，提高(gao)介(jie)(jie)質的流(liu)(liu)動速率(lv)或對介(jie)(jie)質進行攪拌都會(hui)造成緩蝕效率(lv)的降低。但有時由于流(liu)(liu)速增大反而會(hui)加(jia)快(kuai)腐蝕。
②. 流速(su)增加(jia)，緩(huan)蝕率提(ti)高(gao)。當緩(huan)蝕劑由于在介質中不能均勻分布(bu)而(er)影響(xiang)保護效果時，增加(jia)介質流動速(su)率，有利于緩(huan)蝕劑均勻地擴(kuo)散到(dao)金屬表(biao)面形成面膜(mo)，而(er)使緩(huan)蝕效率提(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。
