一、緩蝕劑概述
在腐(fu)蝕(shi)性介質中，加(jia)入少量(liang)的(de)(de)一種或(huo)(huo)幾種物(wu)質，能(neng)使金(jin)屬的(de)(de)腐(fu)蝕(shi)速率大大降低(di)，這種物(wu)質或(huo)(huo)復合物(wu)質就稱(cheng)為緩(huan)蝕(shi)劑。這種保護(hu)金(jin)屬的(de)(de)方(fang)法通稱(cheng)為緩(huan)蝕(shi)劑保護(hu)技術(shu)。
對于金(jin)屬(shu)管道來說，緩(huan)蝕(shi)劑(ji)(ji)保(bao)護(hu)技術(shu)屬(shu)工藝性防腐(fu)方法(fa)，緩(huan)蝕(shi)利的(de)(de)添加是通過工藝操作來實(shi)現的(de)(de)。緩(huan)蝕(shi)劑(ji)(ji)的(de)(de)防腐(fu)機理一(yi)般認為(wei)是在金(jin)屬(shu)表面上生成了連續的(de)(de)起隔離作用的(de)(de)吸附層(ceng)保(bao)護(hu)膜，從而降低(di)金(jin)屬(shu)的(de)(de)腐(fu)蝕(shi)速率。工業上采(cai)用緩(huan)蝕(shi)劑(ji)(ji)保(bao)護(hu)金(jin)屬(shu)管道的(de)(de)事例有：石油和(he)天(tian)然氣（特(te)別(bie)是高含硫(liu)的(de)(de)）的(de)(de)采(cai)集、輸(shu)送系統(tong)；煉油裝(zhuang)置(zhi)的(de)(de)常減壓系統(tong)；乙烯裂(lie)解裝(zhuang)置(zhi)的(de)(de)工藝水系統(tong)；合成氨(an)苯菲爾法(fa)脫(tuo)碳(tan)系統(tong)；工業冷卻(que)水系統(tong)等。
二、緩蝕劑(ji)分類(lei)
1. 通常(chang)緩蝕劑(ji)有多種分類(lei)方法，按緩蝕劑(ji)的(de)化學組成分類(lei)可(ke)分為無機緩蝕劑(ji)和有機緩蝕劑(ji)。見圖8.2.1。
2. 按緩(huan)(huan)蝕(shi)劑對電(dian)(dian)極過(guo)(guo)(guo)程(cheng)(cheng)的影響分(fen)類。金屬和電(dian)(dian)解質溶液接(jie)觸(chu)時，會(hui)發生電(dian)(dian)化學腐(fu)蝕(shi)。在(zai)此過(guo)(guo)(guo)程(cheng)(cheng)中鐵以鐵離(li)子(zi)形式(shi)進入溶液，鐵受到了腐(fu)蝕(shi)，而溶液中的氫離(li)子(zi)則在(zai)電(dian)(dian)極表面的某些區(qu)域接(jie)受電(dian)(dian)子(zi)，成(cheng)為氫分(fen)子(zi)逸(yi)出(chu)。這兩個過(guo)(guo)(guo)程(cheng)(cheng)是共軛過(guo)(guo)(guo)程(cheng)(cheng)，如果由(you)于在(zai)介(jie)質中添加(jia)了緩(huan)(huan)蝕(shi)劑，使其中的一個過(guo)(guo)(guo)程(cheng)(cheng)或兩個過(guo)(guo)(guo)程(cheng)(cheng)受到阻滯，腐(fu)蝕(shi)速度就(jiu)會(hui)減緩(huan)(huan)。
3. 根據緩(huan)蝕(shi)劑(ji)對腐蝕(shi)電(dian)化(hua)學過程的抑(yi)制(zhi)作用可將(jiang)緩(huan)蝕(shi)劑(ji)分(fen)為以下(xia)三類。
①. 陽極型(xing)緩蝕劑
這(zhe)(zhe)類(lei)(lei)緩蝕(shi)(shi)劑(ji)(ji)又稱陽(yang)極(ji)抑制型緩蝕(shi)(shi)劑(ji)(ji)。例如：鉻酸鹽(yan)(yan)(yan)、硝酸鹽(yan)(yan)(yan)、正磷酸鹽(yan)(yan)(yan)、硅酸鹽(yan)(yan)(yan)、苯甲酸鹽(yan)(yan)(yan)等(deng)。這(zhe)(zhe)類(lei)(lei)緩蝕(shi)(shi)劑(ji)(ji)，有的(de)(de)(de)能(neng)阻止(zhi)金屬表(biao)面陽(yang)極(ji)部分的(de)(de)(de)離子進入溶(rong)液，有的(de)(de)(de)則是(shi)因能(neng)形成保護膜（鈍化(hua)(hua)膜）從而起到緩蝕(shi)(shi)作(zuo)用。應注(zhu)意(yi)的(de)(de)(de)是(shi)上(shang)述緩蝕(shi)(shi)劑(ji)(ji)中(zhong)苯甲酸鹽(yan)(yan)(yan)系非氧化(hua)(hua)型的(de)(de)(de)，它只有在(zai)介質(zhi)中(zhong)存在(zai)溶(rong)解氧的(de)(de)(de)情況下(xia)，才能(neng)起到抑制腐蝕(shi)(shi)作(zuo)用。
②. 陰(yin)極型緩蝕劑
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. 混合型緩蝕劑
它又(you)稱混合抑(yi)制(zhi)型緩蝕(shi)劑，這類緩蝕(shi)劑主要是一些有機(ji)(ji)化合物(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(ji)(ji)化合物(wu)、瓊(qiong)脂、生物(wu)堿等。
4. 按(an)緩(huan)蝕(shi)(shi)劑在(zai)金屬表面形(xing)成保(bao)護(hu)膜的特征分類，一(yi)般可將緩(huan)蝕(shi)(shi)劑分為(wei)如下三類：
①. 氧(yang)化膜型緩蝕劑(ji)
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)型緩蝕劑
這類緩(huan)(huan)蝕劑如六偏磷酸鈉、硫酸鋅(xin)、聚磷酸鈉等，它(ta)們(men)能與介質中(zhong)的(de)有關離子反應，并在金屬(shu)表面上的(de)陰極區形成抑制腐(fu)蝕的(de)沉淀(dian)膜(mo)，這種沉淀(dian)膜(mo)一般(ban)要比(bi)氧化膜(mo)厚（約(yue)為幾(ji)十到100nm），但(dan)其致(zhi)密性和附著力則比(bi)氧化膜(mo)差得多。因(yin)此，它(ta)們(men)的(de)保護(hu)效果比(bi)氧化膜(mo)型(xing)緩(huan)(huan)蝕劑差一些。
③. 吸(xi)附膜型(xing)緩蝕劑
這類緩(huan)蝕劑一般都是有機化合物(wu)，它(ta)們能吸(xi)附在金屬表面，使介質(zhi)不易與(yu)金屬接觸而減緩(huan)了腐蝕。根據吸(xi)附形式不同，它(ta)又可分為物(wu)理吸(xi)附和化學吸(xi)附兩類。
5. 按緩(huan)(huan)(huan)蝕(shi)(shi)劑(ji)(ji)使(shi)用范圍分(fen)(fen)類，可(ke)將緩(huan)(huan)(huan)蝕(shi)(shi)劑(ji)(ji)分(fen)(fen)為(wei)酸洗(xi)緩(huan)(huan)(huan)蝕(shi)(shi)劑(ji)(ji)、冷(leng)凍水(shui)緩(huan)(huan)(huan)蝕(shi)(shi)劑(ji)(ji)、油氣井酸化(hua)緩(huan)(huan)(huan)蝕(shi)(shi)劑(ji)(ji)、石(shi)油化(hua)工(gong)工(gong)藝緩(huan)(huan)(huan)蝕(shi)(shi)劑(ji)(ji)、油田注水(shui)緩(huan)(huan)(huan)蝕(shi)(shi)劑(ji)(ji)、鍋爐用水(shui)緩(huan)(huan)(huan)蝕(shi)(shi)劑(ji)(ji)、循環冷(leng)卻用水(shui)緩(huan)(huan)(huan)蝕(shi)(shi)劑(ji)(ji)等(deng)。
三、影(ying)響緩蝕作用的因素(su)
影響緩(huan)蝕劑緩(huan)蝕效果的因(yin)素很多，除了緩(huan)蝕劑的組分、結構、介質性質、金屬的種類和(he)表面狀態諸因(yin)素外，還(huan)與緩(huan)蝕劑的用量、使用溫度(du)和(he)介質的運動速度(du)等因(yin)素有關(guan)。
1. 用量(liang)的(de)影響
緩蝕劑用量（濃(nong)度(du)）對金屬腐蝕速率的(de)影響(xiang)大(da)致(zhi)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(huan)(huan)蝕劑的(de)濃度與金屬腐蝕速率的(de)關系有極限(xian)值。這類緩(huan)(huan)蝕劑當濃度增(zeng)(zeng)加(jia)到一定程(cheng)度后，如(ru)再(zai)繼續增(zeng)(zeng)加(jia)緩(huan)(huan)蝕劑濃度，金屬的(de)腐蝕速率不(bu)僅不(bu)下(xia)降，反而會升高。
③. 緩(huan)(huan)(huan)蝕(shi)(shi)(shi)劑用量不足(zu)會加(jia)速金屬(shu)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)。例如，為減緩(huan)(huan)(huan)淡水(shui)和鹽(yan)水(shui)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)性(xing)常用的(de)(de)緩(huan)(huan)(huan)蝕(shi)(shi)(shi)劑亞硝酸鈉就屬(shu)于(yu)這(zhe)類(lei)(lei)緩(huan)(huan)(huan)蝕(shi)(shi)(shi)劑，在鹽(yan)水(shui)中亞硝酸鈉添加(jia)量不足(zu)時，碳鋼(gang)的(de)(de)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)速率不僅加(jia)大，而(er)且還會發生(sheng)明顯(xian)的(de)(de)點(dian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)。因此，對于(yu)這(zhe)類(lei)(lei)緩(huan)(huan)(huan)蝕(shi)(shi)(shi)劑添加(jia)量太少就非常危險，必須十分(fen)注意(yi)。大部分(fen)氧(yang)化劑也屬(shu)于(yu)這(zhe)類(lei)(lei)緩(huan)(huan)(huan)蝕(shi)(shi)(shi)劑，如鉻酸鹽(yan)、重鉻酸鹽(yan)、過(guo)氧(yang)化氫以(yi)及硅酸鈉等。
2. 溫度(du)的影響(xiang)
金屬腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)一般隨著溫(wen)度(du)升(sheng)高而加快，尤(you)其是在腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)過(guo)程(cheng)有氫析(xi)出的(de)(de)介(jie)質(zhi)中，如(ru)鋼在酸性介(jie)質(zhi)中就是如(ru)此(ci)。如(ru)果腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)過(guo)程(cheng)有氧(yang)(yang)參與陰極(ji)反應（即氧(yang)(yang)去極(ji)化(hua)），則由于溫(wen)度(du)升(sheng)高時(shi)氧(yang)(yang)的(de)(de)溶解度(du)降低，腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)速(su)率(lv)與溫(wen)度(du)的(de)(de)關(guan)系就比較復(fu)雜。有可能溫(wen)度(du)高時(shi)的(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)速(su)率(lv)比溫(wen)度(du)低時(shi)還小，加入緩蝕(shi)(shi)劑的(de)(de)情況(kuang)也是同樣的(de)(de)情形。
①. 溫度升(sheng)高(gao)，緩(huan)蝕率降低。大多數有機(ji)(ji)緩(huan)蝕劑(ji)及許多無機(ji)(ji)緩(huan)蝕劑(ji)都屬于這種類型。
②. 在(zai)(zai)一定的溫(wen)度(du)(du)范(fan)圍內(nei)(nei)緩(huan)蝕率不隨(sui)溫(wen)度(du)(du)升高而(er)改(gai)變。例如苯甲(jia)酸鈉在(zai)(zai)20～80℃溫(wen)度(du)(du)范(fan)圍內(nei)(nei)，對碳鋼(gang)在(zai)(zai)水(shui)溶液中的腐(fu)蝕抑(yi)制作用(yong)幾乎不隨(sui)溫(wen)度(du)(du)變化而(er)改(gai)變，但在(zai)(zai)沸騰的水(shui)中，苯甲(jia)酸鈉則不能抑(yi)制鋼(gang)的腐(fu)蝕。
③. 溫度(du)增高，緩蝕(shi)率(lv)也增高。有些(xie)緩蝕(shi)作用特(te)別(bie)強的緩蝕(shi)劑(ji)，不僅(jin)能使腐(fu)蝕(shi)速(su)率(lv)減(jian)小(xiao)，而(er)且(qie)可以(yi)使腐(fu)蝕(shi)反應速(su)率(lv)隨溫度(du)升(sheng)高而(er)增加(jia)的變(bian)化率(lv)（即溫度(du)系數）減(jian)小(xiao)，從而(er)進一步提高了緩蝕(shi)率(lv)。屬于(yu)這類緩蝕(shi)劑(ji)的有：鹽酸溶液(ye)中(zhong)的7701、7801、含氮堿和某(mou)些(xie)生物堿等。
3. 介質流動速率對(dui)緩蝕作用的影響
介質流動(dong)速率對緩蝕劑緩蝕作用的(de)影(ying)響(xiang)并不亞于溫度、壓力(li)、介質的(de)組成及(ji)其他因素(su)的(de)影(ying)響(xiang)，這種(zhong)(zhong)影(ying)響(xiang)大致有三種(zhong)(zhong)情況：
①. 流速(su)加(jia)快，緩蝕率降低。在大多數情況下，提高介質(zhi)的流動速(su)率或(huo)對介質(zhi)進(jin)行攪拌都會造成(cheng)緩蝕效率的降低。但(dan)有時由(you)于流速(su)增大反而會加(jia)快腐蝕。
②. 流(liu)速(su)增(zeng)加(jia)，緩(huan)蝕率提高(gao)。當緩(huan)蝕劑由于在介質中(zhong)不能均(jun)勻分(fen)布(bu)而(er)影響保護效(xiao)(xiao)果時，增(zeng)加(jia)介質流(liu)動速(su)率，有利(li)于緩(huan)蝕劑均(jun)勻地擴散到金屬表(biao)面形成面膜，而(er)使(shi)緩(huan)蝕效(xiao)(xiao)率提高(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。
