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. 水溶性緩蝕劑的作用機理(li)

水溶性緩蝕劑的作用機理是一般認為在金(jin)屬基體(ti)上生(sheng)成了：

 ①.  致密的氧化膜(mo)或(huo)吸附(fu)膜(mo)；

 ②.  難溶的金屬鹽類保(bao)護膜；

 ③.  難溶(rong)的(de)絡(luo)合(he)物覆蓋膜；

 ④.  其他的阻滯電極反應的物質。

  大(da)多(duo)數不(bu)(bu)銹鋼管(guan)(guan)酸(suan)洗(xi)有(you)(you)(you)機緩(huan)蝕(shi)(shi)劑(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)阻滯效(xiao)應只有(you)(you)(you)在(zai)酸(suan)性(xing)(xing)(xing)(xing)介質中(zhong)才相當(dang)大(da)，并且是(shi)由(you)于特(te)性(xing)(xing)(xing)(xing)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)或(huo)絡(luo)合(he)(he)(he)效(xiao)應的(de)(de)(de)(de)(de)作(zuo)用，改(gai)變了(le)固－液相界面(mian)的(de)(de)(de)(de)(de)性(xing)(xing)(xing)(xing)質，即(ji)雙電(dian)(dian)層(ceng)結(jie)構，增大(da)了(le)電(dian)(dian)極(ji)反(fan)應的(de)(de)(de)(de)(de)壁壘，從而在(zai)較(jiao)(jiao)(jiao)大(da)程度上(shang)提(ti)高了(le)金屬(shu)離子(zi)(zi)化的(de)(de)(de)(de)(de)活(huo)化能和氫(qing)的(de)(de)(de)(de)(de)超電(dian)(dian)壓，對電(dian)(dian)極(ji)反(fan)應產(chan)生(sheng)了(le)一(yi)定的(de)(de)(de)(de)(de)抑制作(zuo)用。有(you)(you)(you)些有(you)(you)(you)機緩(huan)蝕(shi)(shi)劑(ji)大(da)都是(shi)具有(you)(you)(you)電(dian)(dian)化學(xue)惰性(xing)(xing)(xing)(xing)及(ji)分子(zi)(zi)中(zhong)含(han)(han)有(you)(you)(you)極(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)基(ji)(ji)(ji)團的(de)(de)(de)(de)(de)胺類、醛類、雜(za)(za)環化合(he)(he)(he)物(wu)等(deng)有(you)(you)(you)機表(biao)(biao)面(mian)活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)劑(ji)，它的(de)(de)(de)(de)(de)分子(zi)(zi)都具有(you)(you)(you)兩部分，一(yi)是(shi)非極(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)基(ji)(ji)(ji)團即(ji)憎水基(ji)(ji)(ji)，一(yi)般為碳氫(qing)鏈(lian)部分；二是(shi)極(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)基(ji)(ji)(ji)團即(ji)親水基(ji)(ji)(ji)，如(ru)羥基(ji)(ji)(ji)、羰基(ji)(ji)(ji)、磺酸(suan)基(ji)(ji)(ji)、氨基(ji)(ji)(ji)、醚鍵等(deng)。緩(huan)蝕(shi)(shi)劑(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)分子(zi)(zi)如(ru)果(guo)極(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)較(jiao)(jiao)(jiao)弱，則主要產(chan)生(sheng)物(wu)理吸(xi)附(fu)(fu)(fu)，吸(xi)附(fu)(fu)(fu)力(li)小。如(ru)果(guo)分子(zi)(zi)極(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)較(jiao)(jiao)(jiao)強，或(huo)含(han)(han)有(you)(you)(you)多(duo)個極(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)基(ji)(ji)(ji)團的(de)(de)(de)(de)(de)，則主要產(chan)生(sheng)化學(xue)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)，吸(xi)附(fu)(fu)(fu)力(li)大(da)，如(ru)羧酸(suan)、磺酸(suan)鹽、含(han)(han)氮化合(he)(he)(he)物(wu)、雜(za)(za)環化合(he)(he)(he)物(wu)等(deng)。在(zai)較(jiao)(jiao)(jiao)高酸(suan)度（pH<1)的(de)(de)(de)(de)(de)浸(jin)蝕(shi)(shi)液中(zhong)，緩(huan)蝕(shi)(shi)劑(ji)在(zai)金屬(shu)氧化物(wu)上(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)力(li)比它在(zai)金屬(shu)潔凈基(ji)(ji)(ji)體上(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)力(li)要小得多(duo)，同時還(huan)由(you)于在(zai)氧化物(wu)（微觀(guan)陰極(ji)）上(shang)伴有(you)(you)(you)不(bu)(bu)析出(chu)氫(qing)的(de)(de)(de)(de)(de)氧化去極(ji)化作(zuo)用，緩(huan)蝕(shi)(shi)劑(ji)對不(bu)(bu)銹鋼管(guan)(guan)表(biao)(biao)面(mian)的(de)(de)(de)(de)(de)氧化膜層(ceng)的(de)(de)(de)(de)(de)溶解速率無不(bu)(bu)利影響(xiang)。

2. 緩蝕(shi)劑的作用效率

 緩(huan)蝕(shi)劑的作(zuo)用效率取(qu)決于(yu)其化學性質、濃(nong)度(du)和(he)浸(jin)(jin)蝕(shi)液的組成、酸度(du)、溫度(du)以及被(bei)浸(jin)(jin)蝕(shi)不銹鋼(gang)管的化學成分和(he)電極電位。

 a. 緩蝕劑(ji)的濃度

 濃度(du)增(zeng)加(jia)，其(qi)緩(huan)(huan)蝕(shi)(shi)效(xiao)率(lv)(lv)也有(you)所增(zeng)大(da)，但(dan)過(guo)高濃度(du)時，緩(huan)(huan)蝕(shi)(shi)率(lv)(lv)會(hui)降低生產效(xiao)率(lv)(lv)，對有(you)機緩(huan)(huan)蝕(shi)(shi)劑來講(jiang)，其(qi)含量在0.1%~0.2%之間。見(jian)圖2-2緩(huan)(huan)蝕(shi)(shi)劑濃度(du)與緩(huan)(huan)蝕(shi)(shi)率(lv)(lv)的關系。圖中形(xing)象地(di)表(biao)示：當緩(huan)(huan)蝕(shi)(shi)劑濃度(du)達到0.005%時，緩(huan)(huan)蝕(shi)(shi)率(lv)(lv)將不(bu)再有(you)所升(sheng)高。

 b. 溫(wen)度的影響

   溫度(du)升高，使(shi)緩蝕劑的(de)吸附力降(jiang)低(di)，并使(shi)形成的(de)阻(zu)化膜的(de)穩定性降(jiang)低(di)，因此(ci)，對不(bu)銹鋼管的(de)浸蝕處理，工作溫度(du)不(bu)宜(yi)太(tai)高。

c. 酸液濃度對緩蝕率的影響

 幾種緩(huan)蝕(shi)(shi)(shi)劑(ji)在不同(tong)濃(nong)度(du)的(de)鹽酸溶液中(zhong)的(de)緩(huan)蝕(shi)(shi)(shi)效(xiao)果見(jian)表(biao)2-6, 幾種緩(huan)蝕(shi)(shi)(shi)劑(ji)在不同(tong)濃(nong)度(du)的(de)硫酸溶液中(zhong)的(de)緩(huan)蝕(shi)(shi)(shi)率(lv)見(jian)表(biao)2-7, 幾種緩(huan)蝕(shi)(shi)(shi)劑(ji)在鹽酸與氫氟(fu)酸混合(he)酸中(zhong)的(de)緩(huan)蝕(shi)(shi)(shi)率(lv)見(jian)表(biao)2-8。

 d. 緩蝕(shi)劑(ji)分子中(zhong)的親核性

  分子(zi)(zi)(zi)中(zhong)(zhong)(zhong)含親核性(xing)很強的(de)氨氮、羧(suo)氧(yang)、羥(qian)氧(yang)等(deng)配體的(de)多元陽離(li)(li)子(zi)(zi)(zi)、非離(li)(li)子(zi)(zi)(zi)、兩性(xing)表面(mian)活(huo)性(xing)劑(ji)能發(fa)揮(hui)很好(hao)的(de)緩蝕和增光作(zuo)用(yong)。由于不(bu)銹鋼管(guan)在(zai)浸蝕電解(jie)質(zhi)溶液中(zhong)(zhong)(zhong)去除表面(mian)氧(yang)化層后帶的(de)是負電荷，易(yi)吸附陽離(li)(li)子(zi)(zi)(zi)表面(mian)活(huo)性(xing)劑(ji)和在(zai)酸中(zhong)(zhong)(zhong)呈(cheng)陽離(li)(li)子(zi)(zi)(zi)特性(xing)的(de)其他表面(mian)活(huo)性(xing)劑(ji)。其中(zhong)(zhong)(zhong)如煙酸、喹啉、安替(ti)比林(lin)，苯并咪唑、烏洛托品和甘油、三乙(yi)醇(chun)(chun)胺(an)、聚(ju)乙(yi)二(er)醇(chun)(chun)、聚(ju)乙(yi)烯亞(ya)胺(an)、檸(ning)檬酸、磺基水楊酸、環(huan)氧(yang)－醇(chun)(chun)胺(an)系縮聚(ju)物(wu)，如DE、DPE以及(ji)HEDP等(deng)應用(yong)較(jiao)多。而以含氮雜環(huan)陽離(li)(li)子(zi)(zi)(zi)活(huo)性(xing)劑(ji)和能形成翁(weng)離(li)(li)子(zi)(zi)(zi)的(de)高分子(zi)(zi)(zi)非離(li)(li)子(zi)(zi)(zi)型(xing)活(huo)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(biao)2-9 中可知(zhi)，BMAT對上述不銹鋼管在(HCl)=5%的溶液中均有抑制作用，還表(biao)面緩(huan)蝕劑 BMAT 能有效抑制局部微電池(chi)引(yin)起(qi)的腐蝕。緩(huan)蝕劑隨合金中含碳(tan)量的增加而相應提高。

a. BMAT的(de)添加(jia)量對緩蝕劑的(de)影響

 圖2-3、圖2-4、圖2-5三(san)圖的曲(qu)線表(biao)明，每一種(zhong)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)管當BMAT 用量超過一定濃度時，緩(huan)蝕劑隨 BMAT濃度的變化趨于平緩(huan)。可選擇的最佳(jia)濃度：對316L不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)管為 3 mmol/L ,對304不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)管為2 mmol/L，對2Cr13不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)管為1 mmol/L。

b. 溫度(du)對緩蝕率的(de)影響 

  表2-10 列出添加 BMAT 3 mmol/L 在不(bu)(bu)同溫度(du)時的緩(huan)蝕(shi)率。從表 2-10 可見，隨著溫度(du)的升(sheng)高 ，BMAT在不(bu)(bu)銹鋼管(guan)上(shang)的緩(huan)蝕(shi)率呈(cheng)增大(da)的趨勢，表明(ming)吸附(fu)反應(ying)為(wei)吸熱(re)反應(ying)。

4. BMAT緩蝕劑(ji)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(cong)表(biao)2-11所列(lie)出的(de)評定指標分析(xi)，不(bu)論對(dui)何種鋼，與在空氣中(zhong)(zhong)相比，在(HCl)=5%中(zhong)(zhong)其斷裂時間和最大(da)應變(bian)都大(da)大(da)降低，斷裂時間的(de)縮短和最大(da)應變(bian)的(de)減(jian)少，必然是由于在w(HCl)=5%中(zhong)(zhong)，不(bu)銹(xiu)鋼管(guan)發生了嚴重的(de)應力腐(fu)蝕(shi)(shi)開(kai)裂所致，加入BMAT后，兩種不(bu)銹(xiu)鋼的(de)兩項(xiang)評分指標都明顯改善。這(zhe)說明BMAT對(dui)不(bu)銹(xiu)鋼管(guan)的(de)應力腐(fu)蝕(shi)(shi)破裂有優良的(de)抑制作用。