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. 水溶性緩蝕劑(ji)的作用機理

水溶性(xing)緩蝕劑的作用(yong)機理是一般(ban)認(ren)為在金屬基體上生成了：

 ①.  致(zhi)密的(de)氧(yang)化(hua)膜或吸附膜；

 ②.  難溶的金(jin)屬(shu)鹽類(lei)保護膜(mo)；

 ③.  難溶的絡合物(wu)覆蓋(gai)膜；

 ④.  其他的阻滯電極反應的物質。

  大(da)多(duo)(duo)數(shu)不(bu)銹鋼管酸(suan)(suan)洗有(you)機緩(huan)(huan)蝕劑(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)阻滯效應只(zhi)有(you)在酸(suan)(suan)性(xing)(xing)(xing)(xing)介質(zhi)中(zhong)(zhong)才相當大(da)，并且是由(you)于特性(xing)(xing)(xing)(xing)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)或絡合效應的(de)(de)(de)(de)作(zuo)(zuo)用(yong)，改(gai)變了(le)固(gu)－液(ye)相界面(mian)的(de)(de)(de)(de)性(xing)(xing)(xing)(xing)質(zhi)，即雙電(dian)層(ceng)結(jie)構(gou)，增大(da)了(le)電(dian)極(ji)(ji)(ji)反(fan)應的(de)(de)(de)(de)壁壘，從(cong)而(er)在較(jiao)(jiao)大(da)程度上提(ti)高(gao)了(le)金屬(shu)離子化(hua)(hua)(hua)的(de)(de)(de)(de)活化(hua)(hua)(hua)能和(he)氫(qing)的(de)(de)(de)(de)超電(dian)壓，對電(dian)極(ji)(ji)(ji)反(fan)應產(chan)生(sheng)(sheng)了(le)一(yi)(yi)定(ding)的(de)(de)(de)(de)抑(yi)制作(zuo)(zuo)用(yong)。有(you)些有(you)機緩(huan)(huan)蝕劑(ji)(ji)大(da)都是具有(you)電(dian)化(hua)(hua)(hua)學(xue)惰性(xing)(xing)(xing)(xing)及分(fen)(fen)子中(zhong)(zhong)含有(you)極(ji)(ji)(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)基(ji)(ji)(ji)(ji)團的(de)(de)(de)(de)胺類(lei)、醛(quan)類(lei)、雜(za)環化(hua)(hua)(hua)合物等有(you)機表面(mian)活性(xing)(xing)(xing)(xing)劑(ji)(ji)，它的(de)(de)(de)(de)分(fen)(fen)子都具有(you)兩部分(fen)(fen)，一(yi)(yi)是非極(ji)(ji)(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)基(ji)(ji)(ji)(ji)團即憎水基(ji)(ji)(ji)(ji)，一(yi)(yi)般(ban)為(wei)碳氫(qing)鏈(lian)部分(fen)(fen)；二是極(ji)(ji)(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)基(ji)(ji)(ji)(ji)團即親(qin)水基(ji)(ji)(ji)(ji)，如(ru)羥基(ji)(ji)(ji)(ji)、羰基(ji)(ji)(ji)(ji)、磺酸(suan)(suan)基(ji)(ji)(ji)(ji)、氨(an)基(ji)(ji)(ji)(ji)、醚(mi)鍵等。緩(huan)(huan)蝕劑(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)分(fen)(fen)子如(ru)果(guo)極(ji)(ji)(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)較(jiao)(jiao)弱，則(ze)主(zhu)(zhu)要(yao)產(chan)生(sheng)(sheng)物理(li)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)，吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)力小。如(ru)果(guo)分(fen)(fen)子極(ji)(ji)(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)較(jiao)(jiao)強(qiang)，或含有(you)多(duo)(duo)個(ge)極(ji)(ji)(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)基(ji)(ji)(ji)(ji)團的(de)(de)(de)(de)，則(ze)主(zhu)(zhu)要(yao)產(chan)生(sheng)(sheng)化(hua)(hua)(hua)學(xue)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)，吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)力大(da)，如(ru)羧酸(suan)(suan)、磺酸(suan)(suan)鹽、含氮化(hua)(hua)(hua)合物、雜(za)環化(hua)(hua)(hua)合物等。在較(jiao)(jiao)高(gao)酸(suan)(suan)度（pH<1)的(de)(de)(de)(de)浸蝕液(ye)中(zhong)(zhong)，緩(huan)(huan)蝕劑(ji)(ji)在金屬(shu)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)物上的(de)(de)(de)(de)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)力比它在金屬(shu)潔凈基(ji)(ji)(ji)(ji)體上的(de)(de)(de)(de)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)力要(yao)小得多(duo)(duo)，同(tong)時還由(you)于在氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)物（微觀陰極(ji)(ji)(ji)）上伴有(you)不(bu)析出氫(qing)的(de)(de)(de)(de)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)去極(ji)(ji)(ji)化(hua)(hua)(hua)作(zuo)(zuo)用(yong)，緩(huan)(huan)蝕劑(ji)(ji)對不(bu)銹鋼管表面(mian)的(de)(de)(de)(de)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)膜(mo)層(ceng)的(de)(de)(de)(de)溶解速(su)率無不(bu)利(li)影響。

2. 緩蝕劑的作用效率

 緩(huan)蝕(shi)劑(ji)的(de)作用效率(lv)取決于其化學性(xing)質(zhi)、濃(nong)度和浸(jin)蝕(shi)液(ye)的(de)組成(cheng)、酸度、溫度以及被(bei)浸(jin)蝕(shi)不銹(xiu)鋼管(guan)的(de)化學成(cheng)分和電極電位。

 a. 緩蝕劑的濃度

 濃(nong)(nong)度增(zeng)(zeng)加，其緩(huan)蝕(shi)(shi)效(xiao)率(lv)也有所增(zeng)(zeng)大(da)，但過(guo)高(gao)濃(nong)(nong)度時，緩(huan)蝕(shi)(shi)率(lv)會降(jiang)低生產效(xiao)率(lv)，對有機緩(huan)蝕(shi)(shi)劑來講(jiang)，其含量在0.1%~0.2%之(zhi)間。見圖2-2緩(huan)蝕(shi)(shi)劑濃(nong)(nong)度與緩(huan)蝕(shi)(shi)率(lv)的關(guan)系。圖中(zhong)形(xing)象地表示(shi)：當緩(huan)蝕(shi)(shi)劑濃(nong)(nong)度達到0.005%時，緩(huan)蝕(shi)(shi)率(lv)將不再有所升高(gao)。

 b. 溫度(du)的影響(xiang)

   溫(wen)度(du)升高，使(shi)(shi)緩蝕劑的吸附力(li)降低，并使(shi)(shi)形成的阻化(hua)膜的穩定性降低，因(yin)此，對不銹鋼管的浸蝕處理，工作(zuo)溫(wen)度(du)不宜太(tai)高。

c. 酸液濃(nong)度對(dui)緩蝕率的影響(xiang)

 幾種緩(huan)蝕(shi)劑在不(bu)同濃度的(de)鹽酸(suan)(suan)溶液(ye)中(zhong)的(de)緩(huan)蝕(shi)效(xiao)果見表(biao)(biao)2-6, 幾種緩(huan)蝕(shi)劑在不(bu)同濃度的(de)硫酸(suan)(suan)溶液(ye)中(zhong)的(de)緩(huan)蝕(shi)率見表(biao)(biao)2-7, 幾種緩(huan)蝕(shi)劑在鹽酸(suan)(suan)與氫(qing)氟酸(suan)(suan)混(hun)合酸(suan)(suan)中(zhong)的(de)緩(huan)蝕(shi)率見表(biao)(biao)2-8。

 d. 緩蝕劑(ji)分子中(zhong)的親核(he)性

  分子(zi)(zi)(zi)中含親核性(xing)(xing)(xing)很(hen)(hen)強(qiang)的(de)氨氮、羧氧(yang)(yang)、羥氧(yang)(yang)等配體的(de)多元陽(yang)離子(zi)(zi)(zi)、非離子(zi)(zi)(zi)、兩性(xing)(xing)(xing)表面活(huo)性(xing)(xing)(xing)劑(ji)能發揮很(hen)(hen)好(hao)的(de)緩(huan)蝕(shi)和增(zeng)光(guang)作用(yong)。由于不銹鋼(gang)管在(zai)浸(jin)蝕(shi)電解質溶(rong)液中去(qu)除(chu)表面氧(yang)(yang)化層后(hou)帶的(de)是負電荷(he)，易吸附陽(yang)離子(zi)(zi)(zi)表面活(huo)性(xing)(xing)(xing)劑(ji)和在(zai)酸(suan)中呈陽(yang)離子(zi)(zi)(zi)特性(xing)(xing)(xing)的(de)其他表面活(huo)性(xing)(xing)(xing)劑(ji)。其中如煙酸(suan)、喹啉、安替比林，苯(ben)并咪(mi)唑、烏洛托品和甘油、三乙醇(chun)(chun)胺(an)、聚乙二醇(chun)(chun)、聚乙烯亞胺(an)、檸檬酸(suan)、磺基水楊酸(suan)、環氧(yang)(yang)－醇(chun)(chun)胺(an)系縮聚物，如DE、DPE以及HEDP等應用(yong)較多。而以含氮雜環陽(yang)離子(zi)(zi)(zi)活(huo)性(xing)(xing)(xing)劑(ji)和能形(xing)成翁離子(zi)(zi)(zi)的(de)高(gao)分子(zi)(zi)(zi)非離子(zi)(zi)(zi)型活(huo)性(xing)(xing)(xing)劑(ji)為最好(hao)。

3. BMAT緩蝕劑(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(ke)知，BMAT對上述不銹(xiu)鋼管在(HCl)=5%的(de)(de)溶液(ye)中均有(you)抑制(zhi)作用，還表面緩蝕(shi)劑 BMAT 能有(you)效抑制(zhi)局部微電(dian)池引起的(de)(de)腐(fu)蝕(shi)。緩蝕(shi)劑隨合金中含碳量的(de)(de)增加而相應提(ti)高(gao)。

a. BMAT的添(tian)加量對緩蝕劑的影響

 圖2-3、圖2-4、圖2-5三圖的曲線表明，每一種不銹(xiu)鋼(gang)(gang)管當BMAT 用量超過一定濃(nong)度(du)時(shi)，緩蝕劑隨 BMAT濃(nong)度(du)的變化趨于平緩。可選擇的最佳濃(nong)度(du)：對316L不銹(xiu)鋼(gang)(gang)管為(wei) 3 mmol/L ,對304不銹(xiu)鋼(gang)(gang)管為(wei)2 mmol/L，對2Cr13不銹(xiu)鋼(gang)(gang)管為(wei)1 mmol/L。

b. 溫(wen)度對緩蝕率的影響 

  表2-10 列(lie)出添(tian)加 BMAT 3 mmol/L 在不(bu)同溫(wen)度(du)時的緩(huan)蝕率。從(cong)表 2-10 可見，隨(sui)著(zhu)溫(wen)度(du)的升高 ，BMAT在不(bu)銹鋼(gang)管上的緩(huan)蝕率呈增大的趨勢，表明吸附反(fan)應為吸熱反(fan)應。

4. BMAT緩蝕劑對抑(yi)制酸洗應力腐蝕的影響

 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所列出的(de)評定指標分(fen)析，不(bu)論對(dui)何(he)種鋼(gang)(gang)，與在(zai)(zai)空氣中相比，在(zai)(zai)(HCl)=5%中其斷裂(lie)(lie)(lie)時(shi)間和最大應(ying)變都(dou)大大降低(di)，斷裂(lie)(lie)(lie)時(shi)間的(de)縮(suo)短和最大應(ying)變的(de)減少，必然是(shi)由(you)于(yu)在(zai)(zai)w(HCl)=5%中，不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)管(guan)發生了(le)嚴重的(de)應(ying)力腐(fu)蝕(shi)開裂(lie)(lie)(lie)所致(zhi)，加(jia)入BMAT后，兩種不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)兩項評分(fen)指標都(dou)明(ming)顯改善。這說明(ming)BMAT對(dui)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)管(guan)的(de)應(ying)力腐(fu)蝕(shi)破裂(lie)(lie)(lie)有(you)優良的(de)抑制作用。