一、緩蝕劑(ji)概述
在腐蝕(shi)性介質(zhi)中(zhong)，加(jia)入少量的一種(zhong)或幾(ji)種(zhong)物(wu)質(zhi)，能使(shi)金屬(shu)的腐蝕(shi)速(su)率大(da)大(da)降低，這(zhe)種(zhong)物(wu)質(zhi)或復合物(wu)質(zhi)就稱(cheng)為緩蝕(shi)劑。這(zhe)種(zhong)保護(hu)金屬(shu)的方(fang)法通稱(cheng)為緩蝕(shi)劑保護(hu)技術。
對于金屬(shu)(shu)管道來說，緩蝕劑(ji)保(bao)護技術(shu)屬(shu)(shu)工(gong)藝(yi)性防(fang)腐方法，緩蝕利的(de)添加是(shi)通過工(gong)藝(yi)操作來實現的(de)。緩蝕劑(ji)的(de)防(fang)腐機理一般(ban)認為是(shi)在金屬(shu)(shu)表(biao)面(mian)上生成了連(lian)續的(de)起隔(ge)離作用(yong)的(de)吸附層保(bao)護膜(mo)，從而降低金屬(shu)(shu)的(de)腐蝕速率。工(gong)業上采用(yong)緩蝕劑(ji)保(bao)護金屬(shu)(shu)管道的(de)事例有：石油(you)和天然氣(qi)（特別是(shi)高(gao)含硫的(de)）的(de)采集、輸(shu)送(song)系(xi)統(tong)(tong)(tong)；煉油(you)裝置(zhi)的(de)常減壓系(xi)統(tong)(tong)(tong)；乙烯裂解裝置(zhi)的(de)工(gong)藝(yi)水系(xi)統(tong)(tong)(tong)；合(he)成氨苯菲(fei)爾法脫碳(tan)系(xi)統(tong)(tong)(tong)；工(gong)業冷卻(que)水系(xi)統(tong)(tong)(tong)等。
二、緩蝕劑分類
1. 通常緩(huan)(huan)蝕(shi)劑有多種分(fen)類(lei)方法，按緩(huan)(huan)蝕(shi)劑的化學組成分(fen)類(lei)可分(fen)為(wei)無機(ji)(ji)緩(huan)(huan)蝕(shi)劑和有機(ji)(ji)緩(huan)(huan)蝕(shi)劑。見圖8.2.1。
2. 按(an)緩(huan)蝕(shi)(shi)劑對(dui)電(dian)極(ji)過程(cheng)的影響分類。金(jin)屬和電(dian)解質(zhi)溶液接觸時，會發生電(dian)化學腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)。在此過程(cheng)中鐵以鐵離子形式進入溶液，鐵受(shou)到(dao)了(le)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)，而溶液中的氫(qing)離子則在電(dian)極(ji)表(biao)面的某些區(qu)域接受(shou)電(dian)子，成為氫(qing)分子逸出。這兩個過程(cheng)是(shi)共(gong)軛過程(cheng)，如果(guo)由于在介質(zhi)中添加(jia)了(le)緩(huan)蝕(shi)(shi)劑，使其中的一個過程(cheng)或兩個過程(cheng)受(shou)到(dao)阻(zu)滯，腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)速度就會減緩(huan)。
3. 根據緩(huan)蝕(shi)劑(ji)對腐蝕(shi)電(dian)化(hua)學過程的(de)抑(yi)制作用可將緩(huan)蝕(shi)劑(ji)分為以下三類。
①. 陽極(ji)型緩蝕劑
這類緩蝕(shi)(shi)劑(ji)又稱陽極抑制型緩蝕(shi)(shi)劑(ji)。例如：鉻(ge)酸(suan)(suan)鹽(yan)、硝酸(suan)(suan)鹽(yan)、正磷(lin)酸(suan)(suan)鹽(yan)、硅酸(suan)(suan)鹽(yan)、苯甲(jia)酸(suan)(suan)鹽(yan)等。這類緩蝕(shi)(shi)劑(ji)，有(you)的(de)能(neng)阻止金(jin)屬表面陽極部(bu)分的(de)離(li)子進入溶液(ye)，有(you)的(de)則是因能(neng)形成保護(hu)膜（鈍化膜）從而起到緩蝕(shi)(shi)作用。應注意的(de)是上述緩蝕(shi)(shi)劑(ji)中(zhong)苯甲(jia)酸(suan)(suan)鹽(yan)系非氧化型的(de)，它只有(you)在介質中(zhong)存在溶解氧的(de)情況(kuang)下，才能(neng)起到抑制腐蝕(shi)(shi)作用。
②. 陰極(ji)型(xing)緩蝕劑(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. 混合型緩蝕劑
它又稱混(hun)合抑制(zhi)型(xing)緩蝕(shi)劑(ji)，這類緩蝕(shi)劑(ji)主要是一些有機(ji)化合物，如含(han)氮、含(han)硫(liu)及既含(han)氮又含(han)硫(liu)的有機(ji)化合物、瓊脂、生物堿(jian)等。
4. 按緩(huan)(huan)蝕劑在金(jin)屬表面形成保護膜的特征分類，一般可將緩(huan)(huan)蝕劑分為如下三類：
①. 氧化膜型緩(huan)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. 沉淀(dian)膜型緩蝕(shi)劑
這類緩蝕(shi)劑如六偏(pian)磷酸(suan)(suan)鈉(na)、硫酸(suan)(suan)鋅、聚(ju)磷酸(suan)(suan)鈉(na)等，它們(men)能與(yu)介(jie)質中的(de)有關離子反(fan)應，并在金屬表面上(shang)的(de)陰極區形成抑(yi)制腐蝕(shi)的(de)沉(chen)淀(dian)膜，這種沉(chen)淀(dian)膜一般要比氧化膜厚（約為幾十到100nm），但其致密性和附著(zhu)力則比氧化膜差(cha)得多(duo)。因(yin)此(ci)，它們(men)的(de)保護(hu)效(xiao)果比氧化膜型(xing)緩蝕(shi)劑差(cha)一些。
③. 吸附膜型緩蝕劑
這類(lei)緩蝕(shi)劑一般都是有機化(hua)合物，它們能吸(xi)附(fu)在金屬表面，使介質(zhi)不(bu)易與金屬接觸(chu)而減緩了腐蝕(shi)。根據吸(xi)附(fu)形式(shi)不(bu)同，它又可分為物理(li)吸(xi)附(fu)和化(hua)學(xue)吸(xi)附(fu)兩類(lei)。
5. 按緩(huan)蝕(shi)(shi)劑使(shi)用范(fan)圍分(fen)類(lei)，可(ke)將緩(huan)蝕(shi)(shi)劑分(fen)為(wei)酸洗緩(huan)蝕(shi)(shi)劑、冷(leng)凍水(shui)緩(huan)蝕(shi)(shi)劑、油氣井(jing)酸化(hua)緩(huan)蝕(shi)(shi)劑、石(shi)油化(hua)工(gong)工(gong)藝緩(huan)蝕(shi)(shi)劑、油田(tian)注水(shui)緩(huan)蝕(shi)(shi)劑、鍋爐用水(shui)緩(huan)蝕(shi)(shi)劑、循(xun)環冷(leng)卻用水(shui)緩(huan)蝕(shi)(shi)劑等。
三、影響緩蝕作用的因素(su)
影響緩蝕劑(ji)(ji)緩蝕效果的因素(su)(su)很多(duo)，除了緩蝕劑(ji)(ji)的組分、結構(gou)、介質性質、金屬的種類和表面狀態諸因素(su)(su)外，還與緩蝕劑(ji)(ji)的用(yong)量、使用(yong)溫度和介質的運動速度等因素(su)(su)有關。
1. 用(yong)量的影響
緩蝕(shi)劑用量（濃度）對金(jin)屬(shu)腐蝕(shi)速率的影響(xiang)大致有三(san)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(huan)(huan)蝕(shi)(shi)劑的濃度(du)與金屬腐蝕(shi)(shi)速率的關系有極限值。這類緩(huan)(huan)蝕(shi)(shi)劑當(dang)濃度(du)增加(jia)(jia)到一定程(cheng)度(du)后，如(ru)再繼(ji)續增加(jia)(jia)緩(huan)(huan)蝕(shi)(shi)劑濃度(du)，金屬的腐蝕(shi)(shi)速率不僅不下降，反而會升(sheng)高。
③. 緩(huan)蝕劑(ji)(ji)(ji)用(yong)量不(bu)足會加速(su)金屬(shu)腐(fu)(fu)蝕。例如，為減(jian)緩(huan)淡(dan)水和(he)鹽(yan)水腐(fu)(fu)蝕性常用(yong)的(de)緩(huan)蝕劑(ji)(ji)(ji)亞硝酸(suan)鈉(na)就(jiu)屬(shu)于這類(lei)緩(huan)蝕劑(ji)(ji)(ji)，在鹽(yan)水中亞硝酸(suan)鈉(na)添加量不(bu)足時，碳鋼的(de)腐(fu)(fu)蝕速(su)率不(bu)僅加大(da)，而且還會發生明顯的(de)點腐(fu)(fu)蝕。因此，對于這類(lei)緩(huan)蝕劑(ji)(ji)(ji)添加量太(tai)少就(jiu)非(fei)常危(wei)險，必須十分(fen)注意。大(da)部分(fen)氧(yang)化劑(ji)(ji)(ji)也屬(shu)于這類(lei)緩(huan)蝕劑(ji)(ji)(ji)，如鉻(ge)酸(suan)鹽(yan)、重鉻(ge)酸(suan)鹽(yan)、過氧(yang)化氫以及(ji)硅酸(suan)鈉(na)等(deng)。
2. 溫度的(de)影響
金(jin)屬腐蝕(shi)一般隨著(zhu)溫(wen)度(du)升高(gao)(gao)(gao)而加(jia)快，尤其是(shi)在腐蝕(shi)過程有氫析出的(de)介質中，如(ru)鋼(gang)在酸性介質中就是(shi)如(ru)此(ci)。如(ru)果腐蝕(shi)過程有氧(yang)參與陰極反應（即氧(yang)去極化），則由(you)于溫(wen)度(du)升高(gao)(gao)(gao)時氧(yang)的(de)溶解度(du)降低，腐蝕(shi)速(su)率與溫(wen)度(du)的(de)關系就比(bi)較復(fu)雜。有可能(neng)溫(wen)度(du)高(gao)(gao)(gao)時的(de)腐蝕(shi)速(su)率比(bi)溫(wen)度(du)低時還小，加(jia)入緩蝕(shi)劑的(de)情(qing)況(kuang)也是(shi)同樣的(de)情(qing)形。
①. 溫度升高，緩(huan)蝕率降(jiang)低。大多數(shu)有機緩(huan)蝕劑(ji)(ji)及(ji)許多無機緩(huan)蝕劑(ji)(ji)都屬(shu)于這種類(lei)型。
②. 在一定的(de)溫度(du)(du)范(fan)圍(wei)內(nei)緩蝕(shi)率不(bu)(bu)隨溫度(du)(du)升高而改變(bian)。例如苯甲酸鈉在20～80℃溫度(du)(du)范(fan)圍(wei)內(nei)，對碳鋼在水溶液中的(de)腐蝕(shi)抑制(zhi)作用幾(ji)乎不(bu)(bu)隨溫度(du)(du)變(bian)化而改變(bian)，但在沸騰(teng)的(de)水中，苯甲酸鈉則不(bu)(bu)能抑制(zhi)鋼的(de)腐蝕(shi)。
③. 溫度(du)增(zeng)高，緩(huan)蝕率(lv)(lv)也增(zeng)高。有些緩(huan)蝕作用特別強的(de)緩(huan)蝕劑，不僅能使(shi)腐蝕速率(lv)(lv)減(jian)小，而且可以使(shi)腐蝕反應速率(lv)(lv)隨溫度(du)升高而增(zeng)加的(de)變化率(lv)(lv)（即溫度(du)系數）減(jian)小，從而進(jin)一步(bu)提高了(le)緩(huan)蝕率(lv)(lv)。屬于這類緩(huan)蝕劑的(de)有：鹽酸(suan)溶液中的(de)7701、7801、含氮堿和某些生物堿等(deng)。
3. 介質流動(dong)速率對緩蝕作用的(de)影響
介(jie)質流動速率對緩蝕劑(ji)緩蝕作用(yong)的(de)影(ying)響并不亞(ya)于溫度(du)、壓力、介(jie)質的(de)組(zu)成及其他(ta)因素(su)的(de)影(ying)響，這種影(ying)響大致有三種情況：
①. 流(liu)(liu)速加(jia)(jia)快，緩蝕率降(jiang)低。在大多數情(qing)況下，提(ti)高介質(zhi)的流(liu)(liu)動(dong)速率或對介質(zhi)進(jin)行攪拌都會造成緩蝕效率的降(jiang)低。但有時由于流(liu)(liu)速增(zeng)大反而會加(jia)(jia)快腐蝕。
②. 流速(su)增加，緩(huan)蝕率提高。當緩(huan)蝕劑(ji)由于(yu)在介質(zhi)中不能均勻分布而影(ying)響保護效果時，增加介質(zhi)流動速(su)率，有利于(yu)緩(huan)蝕劑(ji)均勻地擴散到(dao)金屬(shu)表面形成面膜(mo)，而使緩(huan)蝕效率提高。
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。
