一、緩蝕(shi)劑(ji)概述(shu)
在腐蝕性介質中(zhong)，加入少量的一種(zhong)或(huo)(huo)幾種(zhong)物(wu)(wu)質，能使(shi)金(jin)屬(shu)的腐蝕速率大(da)大(da)降低，這種(zhong)物(wu)(wu)質或(huo)(huo)復合物(wu)(wu)質就稱為緩蝕劑。這種(zhong)保(bao)護(hu)金(jin)屬(shu)的方(fang)法通稱為緩蝕劑保(bao)護(hu)技術(shu)。
對于(yu)金屬管道(dao)來說，緩(huan)蝕(shi)劑保護技術屬工藝(yi)(yi)性(xing)防腐方法，緩(huan)蝕(shi)利的(de)(de)(de)添加(jia)是通過工藝(yi)(yi)操作來實現(xian)的(de)(de)(de)。緩(huan)蝕(shi)劑的(de)(de)(de)防腐機理一(yi)般認為(wei)是在金屬表(biao)面上生成(cheng)了連續的(de)(de)(de)起隔離作用(yong)的(de)(de)(de)吸附層(ceng)保護膜，從(cong)而降(jiang)低金屬的(de)(de)(de)腐蝕(shi)速率。工業(ye)上采(cai)(cai)用(yong)緩(huan)蝕(shi)劑保護金屬管道(dao)的(de)(de)(de)事例有：石(shi)油(you)和天然氣(qi)（特別是高(gao)含硫(liu)的(de)(de)(de)）的(de)(de)(de)采(cai)(cai)集(ji)、輸(shu)送系(xi)統(tong)；煉油(you)裝置(zhi)的(de)(de)(de)常減壓系(xi)統(tong)；乙烯(xi)裂解裝置(zhi)的(de)(de)(de)工藝(yi)(yi)水系(xi)統(tong)；合成(cheng)氨(an)苯菲(fei)爾(er)法脫碳系(xi)統(tong)；工業(ye)冷卻水系(xi)統(tong)等。
二、緩蝕劑分類
1. 通常緩蝕(shi)劑有(you)多種分(fen)類(lei)方法(fa)，按緩蝕(shi)劑的(de)化學組成分(fen)類(lei)可分(fen)為無機緩蝕(shi)劑和有(you)機緩蝕(shi)劑。見圖(tu)8.2.1。
2. 按緩蝕(shi)劑對(dui)電(dian)極過(guo)程的影(ying)響分類(lei)。金屬和電(dian)解(jie)質溶液接觸時，會發生電(dian)化學(xue)腐(fu)蝕(shi)。在此過(guo)程中鐵(tie)以鐵(tie)離(li)子形式進入溶液，鐵(tie)受到了腐(fu)蝕(shi)，而溶液中的氫離(li)子則在電(dian)極表面的某些區域接受電(dian)子，成為氫分子逸出。這兩個過(guo)程是(shi)共軛過(guo)程，如果由于在介質中添加了緩蝕(shi)劑，使其中的一(yi)個過(guo)程或兩個過(guo)程受到阻滯，腐(fu)蝕(shi)速(su)度就(jiu)會減緩。
3. 根據(ju)緩(huan)蝕(shi)(shi)劑(ji)對腐蝕(shi)(shi)電化學過(guo)程的抑(yi)制(zhi)作用可將緩(huan)蝕(shi)(shi)劑(ji)分為以下三類。
①. 陽(yang)極(ji)型緩蝕劑
這類緩(huan)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)劑(ji)(ji)又(you)稱陽極(ji)抑制型緩(huan)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)劑(ji)(ji)。例(li)如(ru)：鉻酸(suan)鹽、硝酸(suan)鹽、正磷(lin)酸(suan)鹽、硅酸(suan)鹽、苯甲酸(suan)鹽等。這類緩(huan)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)劑(ji)(ji)，有的能阻止(zhi)金(jin)屬(shu)表面陽極(ji)部分的離子(zi)進入溶液(ye)，有的則是因(yin)能形成保護膜（鈍化(hua)膜）從而起到緩(huan)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)作用。應注意的是上述(shu)緩(huan)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)劑(ji)(ji)中(zhong)苯甲酸(suan)鹽系非氧化(hua)型的，它只有在(zai)介(jie)質(zhi)中(zhong)存在(zai)溶解氧的情況下，才能起到抑制腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)作用。
②. 陰極(ji)型緩(huan)蝕(shi)劑
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(huan)蝕(shi)劑
它又(you)稱混合(he)抑制型(xing)緩蝕劑(ji)，這(zhe)類緩蝕劑(ji)主(zhu)要是一些(xie)有機化(hua)合(he)物(wu)，如含(han)(han)氮、含(han)(han)硫(liu)及既含(han)(han)氮又(you)含(han)(han)硫(liu)的有機化(hua)合(he)物(wu)、瓊脂、生物(wu)堿等。
4. 按緩(huan)蝕(shi)劑在金(jin)屬表面形成(cheng)保護膜的特征分(fen)類，一(yi)般可(ke)將(jiang)緩(huan)蝕(shi)劑分(fen)為如下三(san)類：
①. 氧化膜型緩蝕劑
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. 沉淀膜(mo)型緩(huan)蝕劑
這類緩(huan)蝕劑(ji)如六偏磷(lin)酸鈉、硫(liu)酸鋅、聚(ju)磷(lin)酸鈉等，它們能與介質中的(de)(de)有關離子反應(ying)，并在(zai)金(jin)屬表面上的(de)(de)陰(yin)極區形成抑制腐蝕的(de)(de)沉淀膜，這種沉淀膜一般要(yao)比(bi)氧(yang)化膜厚(hou)（約為(wei)幾十到100nm），但其致密性和(he)附(fu)著力則比(bi)氧(yang)化膜差得多。因(yin)此，它們的(de)(de)保護(hu)效果(guo)比(bi)氧(yang)化膜型緩(huan)蝕劑(ji)差一些。
③. 吸附膜型緩蝕劑
這類(lei)緩蝕劑(ji)一般都是有機化(hua)合物，它們能吸附在金屬表(biao)面，使介(jie)質不(bu)易與金屬接觸而減緩了(le)腐(fu)蝕。根據吸附形式(shi)不(bu)同，它又可分為物理吸附和化(hua)學吸附兩類(lei)。
5. 按緩(huan)(huan)(huan)蝕(shi)劑(ji)使用范圍分類，可將緩(huan)(huan)(huan)蝕(shi)劑(ji)分為酸(suan)洗緩(huan)(huan)(huan)蝕(shi)劑(ji)、冷凍水(shui)(shui)緩(huan)(huan)(huan)蝕(shi)劑(ji)、油(you)(you)氣(qi)井酸(suan)化緩(huan)(huan)(huan)蝕(shi)劑(ji)、石油(you)(you)化工工藝緩(huan)(huan)(huan)蝕(shi)劑(ji)、油(you)(you)田(tian)注水(shui)(shui)緩(huan)(huan)(huan)蝕(shi)劑(ji)、鍋(guo)爐用水(shui)(shui)緩(huan)(huan)(huan)蝕(shi)劑(ji)、循環(huan)冷卻用水(shui)(shui)緩(huan)(huan)(huan)蝕(shi)劑(ji)等。
三(san)、影響(xiang)緩蝕(shi)作用的因(yin)素
影響(xiang)緩蝕(shi)(shi)劑緩蝕(shi)(shi)效(xiao)果(guo)的(de)(de)因素(su)很多，除(chu)了緩蝕(shi)(shi)劑的(de)(de)組分、結(jie)構、介質(zhi)(zhi)性質(zhi)(zhi)、金屬的(de)(de)種類(lei)和(he)表面狀(zhuang)態諸因素(su)外，還與緩蝕(shi)(shi)劑的(de)(de)用量、使用溫度和(he)介質(zhi)(zhi)的(de)(de)運動(dong)速度等(deng)因素(su)有(you)關。
1. 用(yong)量的影響
緩蝕(shi)劑用量（濃度）對金屬(shu)腐(fu)蝕(shi)速率的(de)影響大致有三種情況：
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. 緩蝕(shi)劑的濃度與金(jin)屬(shu)腐蝕(shi)速(su)率的關(guan)系有極(ji)限值。這類緩蝕(shi)劑當濃度增加到一定程度后，如再(zai)繼續增加緩蝕(shi)劑濃度，金(jin)屬(shu)的腐蝕(shi)速(su)率不僅(jin)不下降(jiang)，反而會升高。
③. 緩(huan)蝕劑(ji)(ji)用(yong)量不(bu)足(zu)(zu)會(hui)加(jia)速金屬(shu)腐(fu)(fu)蝕。例(li)如(ru)，為減緩(huan)淡水(shui)和鹽(yan)(yan)水(shui)腐(fu)(fu)蝕性常用(yong)的緩(huan)蝕劑(ji)(ji)亞硝(xiao)酸鈉(na)(na)就屬(shu)于(yu)這類緩(huan)蝕劑(ji)(ji)，在鹽(yan)(yan)水(shui)中亞硝(xiao)酸鈉(na)(na)添加(jia)量不(bu)足(zu)(zu)時，碳鋼的腐(fu)(fu)蝕速率不(bu)僅加(jia)大，而且還(huan)會(hui)發(fa)生(sheng)明顯的點腐(fu)(fu)蝕。因此，對于(yu)這類緩(huan)蝕劑(ji)(ji)添加(jia)量太少就非常危(wei)險，必須(xu)十分注(zhu)意(yi)。大部分氧(yang)化劑(ji)(ji)也屬(shu)于(yu)這類緩(huan)蝕劑(ji)(ji)，如(ru)鉻(ge)酸鹽(yan)(yan)、重鉻(ge)酸鹽(yan)(yan)、過氧(yang)化氫以及硅酸鈉(na)(na)等。
2. 溫(wen)度的影響
金屬腐蝕一(yi)般隨(sui)著溫度(du)升高而(er)加快(kuai)，尤其是(shi)在腐蝕過(guo)程有(you)(you)氫(qing)析出(chu)的介質中，如鋼在酸性介質中就(jiu)是(shi)如此(ci)。如果腐蝕過(guo)程有(you)(you)氧(yang)參(can)與陰極反應(ying)（即氧(yang)去(qu)極化），則由于溫度(du)升高時(shi)氧(yang)的溶解度(du)降低(di)(di)，腐蝕速率與溫度(du)的關系(xi)就(jiu)比(bi)較(jiao)復雜(za)。有(you)(you)可能溫度(du)高時(shi)的腐蝕速率比(bi)溫度(du)低(di)(di)時(shi)還小，加入緩蝕劑的情(qing)(qing)況也是(shi)同(tong)樣的情(qing)(qing)形。
①. 溫度(du)升高，緩蝕(shi)(shi)率降低。大多(duo)數有機緩蝕(shi)(shi)劑及許多(duo)無機緩蝕(shi)(shi)劑都(dou)屬(shu)于這(zhe)種類型。
②. 在一定的溫(wen)度范圍(wei)內緩蝕(shi)(shi)率不隨溫(wen)度升高(gao)而(er)改變。例如苯(ben)甲酸(suan)鈉(na)在20～80℃溫(wen)度范圍(wei)內，對(dui)碳鋼在水溶液中(zhong)的腐(fu)蝕(shi)(shi)抑制作用幾乎不隨溫(wen)度變化而(er)改變，但在沸騰(teng)的水中(zhong)，苯(ben)甲酸(suan)鈉(na)則不能抑制鋼的腐(fu)蝕(shi)(shi)。
③. 溫度(du)增高，緩蝕(shi)(shi)(shi)率也增高。有些(xie)(xie)緩蝕(shi)(shi)(shi)作用特別強的緩蝕(shi)(shi)(shi)劑，不僅能(neng)使(shi)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)速率減(jian)小，而且可(ke)以使(shi)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)反應速率隨溫度(du)升高而增加的變化率（即(ji)溫度(du)系數）減(jian)小，從而進一(yi)步(bu)提高了緩蝕(shi)(shi)(shi)率。屬于這(zhe)類緩蝕(shi)(shi)(shi)劑的有：鹽酸溶(rong)液(ye)中(zhong)的7701、7801、含氮(dan)堿(jian)和某些(xie)(xie)生(sheng)物(wu)堿(jian)等(deng)。
3. 介質流動速率對緩蝕(shi)作(zuo)用(yong)的(de)影響
介質流動速(su)率對緩蝕(shi)劑緩蝕(shi)作用的影(ying)響并不亞于溫度、壓力(li)、介質的組(zu)成及其(qi)他因素的影(ying)響，這種(zhong)影(ying)響大致(zhi)有三種(zhong)情況：
①. 流速加(jia)快，緩蝕率(lv)降(jiang)低(di)。在大多(duo)數(shu)情況下，提高(gao)介(jie)(jie)質的流動(dong)速率(lv)或對(dui)介(jie)(jie)質進(jin)行攪拌都會造成(cheng)緩蝕效(xiao)率(lv)的降(jiang)低(di)。但有時由(you)于流速增(zeng)大反而會加(jia)快腐蝕。
②. 流(liu)速(su)增加，緩蝕(shi)率(lv)提高(gao)(gao)。當緩蝕(shi)劑由于(yu)在介(jie)質(zhi)中不能(neng)均(jun)勻分布而影響保護效果時，增加介(jie)質(zhi)流(liu)動速(su)率(lv)，有利于(yu)緩蝕(shi)劑均(jun)勻地擴散到金屬表面形(xing)成(cheng)面膜，而使緩蝕(shi)效率(lv)提高(gao)(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。
