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(rong)性緩蝕劑的(de)作用機(ji)理

水溶性(xing)緩蝕劑的作用機(ji)理是一般認為在金屬基體上生(sheng)成(cheng)了：

 ①.  致密的氧化膜(mo)或吸附膜(mo)；

 ②.  難溶的(de)金屬鹽(yan)類保護膜；

 ③.  難溶的(de)絡合(he)物覆(fu)蓋(gai)膜；

 ④.  其他的阻滯電極反應的物質。

  大多數不(bu)銹鋼管(guan)酸洗有(you)(you)機(ji)(ji)緩(huan)蝕劑的(de)(de)(de)(de)(de)阻(zu)滯(zhi)效應(ying)只有(you)(you)在酸性(xing)(xing)介質中才(cai)相當大，并(bing)且是(shi)(shi)由于特性(xing)(xing)吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)或絡合效應(ying)的(de)(de)(de)(de)(de)作(zuo)用(yong)，改變了(le)(le)(le)固－液相界面的(de)(de)(de)(de)(de)性(xing)(xing)質，即雙(shuang)電(dian)層結構，增大了(le)(le)(le)電(dian)極(ji)(ji)反應(ying)的(de)(de)(de)(de)(de)壁壘，從(cong)而在較(jiao)大程度(du)上(shang)提(ti)高了(le)(le)(le)金(jin)屬離子化(hua)的(de)(de)(de)(de)(de)活(huo)化(hua)能和氫的(de)(de)(de)(de)(de)超電(dian)壓，對電(dian)極(ji)(ji)反應(ying)產(chan)生(sheng)(sheng)了(le)(le)(le)一定(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)抑制作(zuo)用(yong)。有(you)(you)些有(you)(you)機(ji)(ji)緩(huan)蝕劑大都是(shi)(shi)具有(you)(you)電(dian)化(hua)學(xue)惰性(xing)(xing)及(ji)分(fen)子中含有(you)(you)極(ji)(ji)性(xing)(xing)基(ji)(ji)(ji)(ji)團的(de)(de)(de)(de)(de)胺類(lei)、醛類(lei)、雜環化(hua)合物(wu)等(deng)有(you)(you)機(ji)(ji)表(biao)面活(huo)性(xing)(xing)劑，它的(de)(de)(de)(de)(de)分(fen)子都具有(you)(you)兩部(bu)分(fen)，一是(shi)(shi)非(fei)極(ji)(ji)性(xing)(xing)基(ji)(ji)(ji)(ji)團即憎水基(ji)(ji)(ji)(ji)，一般(ban)為碳氫鏈部(bu)分(fen)；二是(shi)(shi)極(ji)(ji)性(xing)(xing)基(ji)(ji)(ji)(ji)團即親水基(ji)(ji)(ji)(ji)，如(ru)(ru)羥基(ji)(ji)(ji)(ji)、羰(tang)基(ji)(ji)(ji)(ji)、磺酸基(ji)(ji)(ji)(ji)、氨(an)基(ji)(ji)(ji)(ji)、醚鍵等(deng)。緩(huan)蝕劑的(de)(de)(de)(de)(de)分(fen)子如(ru)(ru)果(guo)(guo)極(ji)(ji)性(xing)(xing)較(jiao)弱，則主(zhu)要(yao)產(chan)生(sheng)(sheng)物(wu)理吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)，吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)力(li)小(xiao)。如(ru)(ru)果(guo)(guo)分(fen)子極(ji)(ji)性(xing)(xing)較(jiao)強，或含有(you)(you)多個極(ji)(ji)性(xing)(xing)基(ji)(ji)(ji)(ji)團的(de)(de)(de)(de)(de)，則主(zhu)要(yao)產(chan)生(sheng)(sheng)化(hua)學(xue)吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)，吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)力(li)大，如(ru)(ru)羧酸、磺酸鹽、含氮化(hua)合物(wu)、雜環化(hua)合物(wu)等(deng)。在較(jiao)高酸度(du)（pH<1)的(de)(de)(de)(de)(de)浸蝕液中，緩(huan)蝕劑在金(jin)屬氧化(hua)物(wu)上(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)力(li)比它在金(jin)屬潔凈基(ji)(ji)(ji)(ji)體上(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)力(li)要(yao)小(xiao)得多，同(tong)時(shi)還(huan)由于在氧化(hua)物(wu)（微觀陰極(ji)(ji)）上(shang)伴有(you)(you)不(bu)析出氫的(de)(de)(de)(de)(de)氧化(hua)去極(ji)(ji)化(hua)作(zuo)用(yong)，緩(huan)蝕劑對不(bu)銹鋼管(guan)表(biao)面的(de)(de)(de)(de)(de)氧化(hua)膜層的(de)(de)(de)(de)(de)溶解(jie)速率(lv)無不(bu)利影響。

2. 緩蝕劑的作用效率

 緩蝕劑的(de)(de)作(zuo)用效(xiao)率取決于其化學性(xing)質、濃度和(he)浸蝕液的(de)(de)組成、酸(suan)度、溫度以及被浸蝕不銹鋼管的(de)(de)化學成分和(he)電極電位(wei)。

 a. 緩蝕劑的濃(nong)度

 濃度(du)增加，其緩(huan)(huan)蝕(shi)(shi)(shi)效(xiao)率(lv)也(ye)有(you)所(suo)增大，但過高濃度(du)時，緩(huan)(huan)蝕(shi)(shi)(shi)率(lv)會降低生(sheng)產效(xiao)率(lv)，對有(you)機(ji)緩(huan)(huan)蝕(shi)(shi)(shi)劑來講，其含量(liang)在(zai)0.1%~0.2%之間。見圖2-2緩(huan)(huan)蝕(shi)(shi)(shi)劑濃度(du)與(yu)緩(huan)(huan)蝕(shi)(shi)(shi)率(lv)的關系。圖中形象地(di)表示：當(dang)緩(huan)(huan)蝕(shi)(shi)(shi)劑濃度(du)達到0.005%時，緩(huan)(huan)蝕(shi)(shi)(shi)率(lv)將不再有(you)所(suo)升高。

 b. 溫度(du)的影響

   溫度(du)升高(gao)，使緩蝕劑的(de)(de)吸附力降低，并使形(xing)成的(de)(de)阻化膜的(de)(de)穩定性(xing)降低，因此，對不銹鋼管(guan)的(de)(de)浸(jin)蝕處理，工作溫度(du)不宜太高(gao)。

c. 酸(suan)液濃度對(dui)緩(huan)蝕率的影(ying)響

 幾(ji)種緩(huan)(huan)蝕劑在不(bu)同(tong)濃度(du)的(de)鹽酸溶液中(zhong)(zhong)的(de)緩(huan)(huan)蝕效果見(jian)表(biao)2-6, 幾(ji)種緩(huan)(huan)蝕劑在不(bu)同(tong)濃度(du)的(de)硫酸溶液中(zhong)(zhong)的(de)緩(huan)(huan)蝕率(lv)見(jian)表(biao)2-7, 幾(ji)種緩(huan)(huan)蝕劑在鹽酸與氫氟(fu)酸混(hun)合酸中(zhong)(zhong)的(de)緩(huan)(huan)蝕率(lv)見(jian)表(biao)2-8。

 d. 緩蝕(shi)劑(ji)分子中(zhong)的親(qin)核(he)性

  分子(zi)中含親核性(xing)很強的(de)氨氮(dan)(dan)、羧氧、羥氧等配(pei)體的(de)多(duo)元陽離(li)子(zi)、非(fei)離(li)子(zi)、兩性(xing)表(biao)(biao)面(mian)(mian)活性(xing)劑(ji)能(neng)發揮(hui)很好(hao)的(de)緩(huan)蝕和(he)增(zeng)光作用(yong)。由(you)于不銹鋼管在(zai)浸蝕電解質溶液(ye)中去除表(biao)(biao)面(mian)(mian)氧化層后帶的(de)是負電荷，易吸附(fu)陽離(li)子(zi)表(biao)(biao)面(mian)(mian)活性(xing)劑(ji)和(he)在(zai)酸(suan)中呈陽離(li)子(zi)特性(xing)的(de)其(qi)(qi)他表(biao)(biao)面(mian)(mian)活性(xing)劑(ji)。其(qi)(qi)中如煙酸(suan)、喹啉(lin)、安替(ti)比(bi)林，苯并咪唑(zuo)、烏洛托品和(he)甘(gan)油、三乙醇胺(an)(an)、聚(ju)乙二醇、聚(ju)乙烯亞胺(an)(an)、檸檬酸(suan)、磺基水楊酸(suan)、環氧－醇胺(an)(an)系縮聚(ju)物，如DE、DPE以(yi)及(ji)HEDP等應(ying)用(yong)較多(duo)。而以(yi)含氮(dan)(dan)雜環陽離(li)子(zi)活性(xing)劑(ji)和(he)能(neng)形(xing)成翁離(li)子(zi)的(de)高(gao)分子(zi)非(fei)離(li)子(zi)型活性(xing)劑(ji)為最好(hao)。

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(cong)表2-9 中(zhong)可知，BMAT對上述不銹鋼管在(zai)(HCl)=5%的溶液中(zhong)均有(you)抑制作用，還表面緩(huan)蝕(shi)劑 BMAT 能有(you)效抑制局部微(wei)電池引起的腐蝕(shi)。緩(huan)蝕(shi)劑隨(sui)合金(jin)中(zhong)含碳量的增加而相應提高。

a. BMAT的(de)添加量(liang)對(dui)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(xian)表(biao)明(ming)，每一種不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)管(guan)當BMAT 用(yong)量超過(guo)一定濃度(du)時，緩(huan)蝕劑隨 BMAT濃度(du)的(de)變化趨于平緩(huan)。可選擇的(de)最(zui)佳(jia)濃度(du)：對316L不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)管(guan)為(wei) 3 mmol/L ,對304不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)管(guan)為(wei)2 mmol/L，對2Cr13不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)管(guan)為(wei)1 mmol/L。

b. 溫度對緩蝕率的影(ying)響 

  表(biao)2-10 列出添加 BMAT 3 mmol/L 在不同溫度時的(de)緩(huan)蝕率。從表(biao) 2-10 可見(jian)，隨著溫度的(de)升高 ，BMAT在不銹鋼(gang)管上的(de)緩(huan)蝕率呈增大的(de)趨勢，表(biao)明吸附反(fan)應(ying)為吸熱反(fan)應(ying)。

4. BMAT緩蝕劑對抑制酸洗應(ying)力(li)腐蝕的(de)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(biao)2-11所列出的(de)(de)評(ping)定指標(biao)分(fen)(fen)析，不論對何種鋼(gang)(gang)，與在空氣中相比，在(HCl)=5%中其(qi)斷裂時(shi)(shi)間(jian)(jian)和最大(da)(da)應(ying)變(bian)都大(da)(da)大(da)(da)降低，斷裂時(shi)(shi)間(jian)(jian)的(de)(de)縮短和最大(da)(da)應(ying)變(bian)的(de)(de)減少，必然是由于在w(HCl)=5%中，不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)管(guan)發生了嚴重的(de)(de)應(ying)力(li)腐(fu)(fu)蝕開裂所致，加入(ru)BMAT后，兩種不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)(de)兩項(xiang)評(ping)分(fen)(fen)指標(biao)都明顯(xian)改善。這(zhe)說明BMAT對不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)管(guan)的(de)(de)應(ying)力(li)腐(fu)(fu)蝕破裂有優良的(de)(de)抑制作用。