一、緩蝕(shi)劑概述
在(zai)腐蝕(shi)性介質中，加入少量的(de)(de)一種或幾種物質，能使(shi)金屬(shu)的(de)(de)腐蝕(shi)速率大大降(jiang)低，這種物質或復合物質就稱(cheng)為緩(huan)蝕(shi)劑。這種保護金屬(shu)的(de)(de)方(fang)法通稱(cheng)為緩(huan)蝕(shi)劑保護技術(shu)。
對于金屬(shu)(shu)管(guan)道來(lai)(lai)說，緩(huan)(huan)蝕(shi)劑保護(hu)(hu)(hu)技術屬(shu)(shu)工(gong)藝性防(fang)腐(fu)(fu)方法(fa)，緩(huan)(huan)蝕(shi)利的(de)(de)(de)(de)(de)添加是通過工(gong)藝操作(zuo)來(lai)(lai)實現的(de)(de)(de)(de)(de)。緩(huan)(huan)蝕(shi)劑的(de)(de)(de)(de)(de)防(fang)腐(fu)(fu)機(ji)理一般認(ren)為(wei)是在金屬(shu)(shu)表面(mian)上生成了連續的(de)(de)(de)(de)(de)起(qi)隔離(li)作(zuo)用的(de)(de)(de)(de)(de)吸附層保護(hu)(hu)(hu)膜，從而(er)降低金屬(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)速率。工(gong)業上采用緩(huan)(huan)蝕(shi)劑保護(hu)(hu)(hu)金屬(shu)(shu)管(guan)道的(de)(de)(de)(de)(de)事(shi)例有：石油和天然(ran)氣（特(te)別是高含(han)硫的(de)(de)(de)(de)(de)）的(de)(de)(de)(de)(de)采集、輸送系(xi)統(tong)；煉(lian)油裝(zhuang)置的(de)(de)(de)(de)(de)常(chang)減壓系(xi)統(tong)；乙烯裂解裝(zhuang)置的(de)(de)(de)(de)(de)工(gong)藝水系(xi)統(tong)；合成氨苯菲(fei)爾法(fa)脫碳(tan)系(xi)統(tong)；工(gong)業冷卻水系(xi)統(tong)等(deng)。
二(er)、緩(huan)蝕劑分類
1. 通常緩(huan)(huan)蝕劑有多種分類方法(fa)，按緩(huan)(huan)蝕劑的化學組(zu)成分類可分為無機緩(huan)(huan)蝕劑和有機緩(huan)(huan)蝕劑。見圖8.2.1。
2. 按緩蝕劑(ji)對電極過程(cheng)的影響分類。金屬和電解質溶(rong)液(ye)接觸時(shi)，會發(fa)生電化學(xue)腐(fu)蝕。在(zai)此(ci)過程(cheng)中(zhong)(zhong)鐵以鐵離(li)子(zi)形式(shi)進(jin)入溶(rong)液(ye)，鐵受到(dao)了(le)腐(fu)蝕，而溶(rong)液(ye)中(zhong)(zhong)的氫離(li)子(zi)則在(zai)電極表面的某些區(qu)域(yu)接受電子(zi)，成為氫分子(zi)逸(yi)出。這(zhe)兩(liang)個(ge)(ge)過程(cheng)是共軛過程(cheng)，如果由于(yu)在(zai)介質中(zhong)(zhong)添加了(le)緩蝕劑(ji)，使其中(zhong)(zhong)的一(yi)個(ge)(ge)過程(cheng)或(huo)兩(liang)個(ge)(ge)過程(cheng)受到(dao)阻(zu)滯，腐(fu)蝕速度就(jiu)會減(jian)緩。
3. 根(gen)據(ju)緩蝕(shi)劑對腐蝕(shi)電化學過程的抑制作用(yong)可將(jiang)緩蝕(shi)劑分為以下三(san)類(lei)。
①. 陽(yang)極型緩(huan)蝕劑(ji)
這(zhe)類緩(huan)蝕劑(ji)又稱陽極抑制型緩(huan)蝕劑(ji)。例如：鉻酸(suan)(suan)鹽(yan)、硝酸(suan)(suan)鹽(yan)、正磷酸(suan)(suan)鹽(yan)、硅(gui)酸(suan)(suan)鹽(yan)、苯甲酸(suan)(suan)鹽(yan)等。這(zhe)類緩(huan)蝕劑(ji)，有(you)(you)的(de)(de)(de)能(neng)阻止金屬(shu)表面陽極部分(fen)的(de)(de)(de)離子進入溶(rong)液(ye)，有(you)(you)的(de)(de)(de)則是因能(neng)形成保(bao)護膜（鈍(dun)化膜）從而起到(dao)緩(huan)蝕作(zuo)用。應注意的(de)(de)(de)是上述緩(huan)蝕劑(ji)中苯甲酸(suan)(suan)鹽(yan)系非(fei)氧化型的(de)(de)(de)，它只有(you)(you)在(zai)(zai)介質中存(cun)在(zai)(zai)溶(rong)解(jie)氧的(de)(de)(de)情況(kuang)下，才(cai)能(neng)起到(dao)抑制腐蝕作(zuo)用。
②. 陰極型緩(huan)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)稱混合抑制型緩(huan)蝕劑，這類緩(huan)蝕劑主要是一些(xie)有機化(hua)合物，如含(han)氮、含(han)硫及既含(han)氮又(you)含(han)硫的有機化(hua)合物、瓊脂、生物堿等。
4. 按緩(huan)蝕(shi)劑(ji)(ji)在金(jin)屬表面形成保護膜的特(te)征分類(lei)，一般(ban)可將緩(huan)蝕(shi)劑(ji)(ji)分為如下(xia)三類(lei)：
①. 氧化(hua)膜型(xing)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. 沉淀膜型緩蝕劑
這(zhe)(zhe)類緩蝕劑如(ru)六偏磷(lin)酸鈉、硫(liu)酸鋅、聚磷(lin)酸鈉等(deng)，它(ta)們(men)(men)能與介質中的(de)(de)(de)有關(guan)離子反應，并在金屬表面上的(de)(de)(de)陰極區(qu)形成抑制腐蝕的(de)(de)(de)沉淀(dian)膜(mo)(mo)，這(zhe)(zhe)種沉淀(dian)膜(mo)(mo)一(yi)般(ban)要比氧化膜(mo)(mo)厚（約為幾十到100nm），但其致密性和附著力則(ze)比氧化膜(mo)(mo)差得多。因此(ci)，它(ta)們(men)(men)的(de)(de)(de)保護效(xiao)果比氧化膜(mo)(mo)型緩蝕劑差一(yi)些(xie)。
③. 吸附膜(mo)型(xing)緩(huan)蝕劑
這類緩(huan)蝕劑一般都是有機化(hua)合物(wu)(wu)，它們能吸附(fu)在金屬(shu)表(biao)面(mian)，使介質不(bu)易(yi)與金屬(shu)接觸而減(jian)緩(huan)了腐蝕。根據(ju)吸附(fu)形式不(bu)同(tong)，它又可分為物(wu)(wu)理吸附(fu)和化(hua)學(xue)吸附(fu)兩類。
5. 按緩(huan)(huan)(huan)蝕(shi)(shi)劑使用(yong)范圍(wei)分類，可將緩(huan)(huan)(huan)蝕(shi)(shi)劑分為酸洗緩(huan)(huan)(huan)蝕(shi)(shi)劑、冷(leng)凍水(shui)緩(huan)(huan)(huan)蝕(shi)(shi)劑、油氣井酸化緩(huan)(huan)(huan)蝕(shi)(shi)劑、石油化工(gong)(gong)工(gong)(gong)藝緩(huan)(huan)(huan)蝕(shi)(shi)劑、油田(tian)注水(shui)緩(huan)(huan)(huan)蝕(shi)(shi)劑、鍋爐用(yong)水(shui)緩(huan)(huan)(huan)蝕(shi)(shi)劑、循環(huan)冷(leng)卻用(yong)水(shui)緩(huan)(huan)(huan)蝕(shi)(shi)劑等。
三(san)、影響緩蝕作用的因素
影響緩(huan)(huan)蝕(shi)劑緩(huan)(huan)蝕(shi)效果(guo)的(de)因(yin)素(su)很(hen)多，除了緩(huan)(huan)蝕(shi)劑的(de)組分、結構、介(jie)質性質、金屬的(de)種類和表面(mian)狀態諸因(yin)素(su)外，還與緩(huan)(huan)蝕(shi)劑的(de)用量、使用溫度(du)和介(jie)質的(de)運動速度(du)等因(yin)素(su)有關。
1. 用量的影(ying)響
緩蝕劑用量（濃(nong)度）對金(jin)屬腐(fu)蝕速率的(de)影響大(da)致有(you)三種(zhong)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. 緩蝕劑的(de)濃度(du)與(yu)金屬腐(fu)蝕速率的(de)關系有極限值(zhi)。這類緩蝕劑當濃度(du)增加到一定程度(du)后，如再繼續(xu)增加緩蝕劑濃度(du)，金屬的(de)腐(fu)蝕速率不僅不下降(jiang)，反(fan)而會升高。
③. 緩(huan)蝕(shi)(shi)(shi)劑(ji)用(yong)量不(bu)足會(hui)加(jia)速金屬(shu)(shu)腐蝕(shi)(shi)(shi)。例如，為減緩(huan)淡水(shui)和鹽(yan)水(shui)腐蝕(shi)(shi)(shi)性常(chang)用(yong)的緩(huan)蝕(shi)(shi)(shi)劑(ji)亞硝(xiao)酸(suan)鈉(na)就屬(shu)(shu)于(yu)這類(lei)緩(huan)蝕(shi)(shi)(shi)劑(ji)，在鹽(yan)水(shui)中亞硝(xiao)酸(suan)鈉(na)添加(jia)量不(bu)足時，碳鋼(gang)的腐蝕(shi)(shi)(shi)速率不(bu)僅加(jia)大，而且還會(hui)發生明顯的點(dian)腐蝕(shi)(shi)(shi)。因此，對于(yu)這類(lei)緩(huan)蝕(shi)(shi)(shi)劑(ji)添加(jia)量太少就非常(chang)危險，必須十(shi)分(fen)注意。大部分(fen)氧化(hua)劑(ji)也屬(shu)(shu)于(yu)這類(lei)緩(huan)蝕(shi)(shi)(shi)劑(ji)，如鉻(ge)酸(suan)鹽(yan)、重鉻(ge)酸(suan)鹽(yan)、過(guo)氧化(hua)氫以(yi)及硅(gui)酸(suan)鈉(na)等(deng)。
2. 溫度的影響
金屬腐(fu)蝕一般隨著溫(wen)度升(sheng)(sheng)高而加(jia)(jia)快(kuai)，尤其是在(zai)腐(fu)蝕過(guo)程(cheng)有氫析出(chu)的(de)(de)介質中，如(ru)鋼在(zai)酸性介質中就是如(ru)此。如(ru)果腐(fu)蝕過(guo)程(cheng)有氧參與(yu)陰極(ji)(ji)反應（即氧去極(ji)(ji)化），則(ze)由于溫(wen)度升(sheng)(sheng)高時氧的(de)(de)溶(rong)解度降低，腐(fu)蝕速(su)率與(yu)溫(wen)度的(de)(de)關(guan)系(xi)就比(bi)較復(fu)雜。有可能(neng)溫(wen)度高時的(de)(de)腐(fu)蝕速(su)率比(bi)溫(wen)度低時還小，加(jia)(jia)入緩蝕劑(ji)的(de)(de)情況也是同樣(yang)的(de)(de)情形。
①. 溫度升(sheng)高，緩(huan)蝕(shi)率降低。大多數(shu)有機(ji)緩(huan)蝕(shi)劑及許多無機(ji)緩(huan)蝕(shi)劑都屬于這(zhe)種類型。
②. 在(zai)一定的(de)(de)溫(wen)度(du)范圍內緩蝕率不隨溫(wen)度(du)升高而(er)改變(bian)。例如苯甲酸(suan)鈉(na)在(zai)20～80℃溫(wen)度(du)范圍內，對碳鋼(gang)在(zai)水(shui)(shui)溶液中(zhong)(zhong)的(de)(de)腐蝕抑制作用幾乎不隨溫(wen)度(du)變(bian)化而(er)改變(bian)，但(dan)在(zai)沸騰(teng)的(de)(de)水(shui)(shui)中(zhong)(zhong)，苯甲酸(suan)鈉(na)則(ze)不能(neng)抑制鋼(gang)的(de)(de)腐蝕。
③. 溫(wen)度增(zeng)高，緩(huan)蝕(shi)(shi)率(lv)也(ye)增(zeng)高。有些緩(huan)蝕(shi)(shi)作用特(te)別強的緩(huan)蝕(shi)(shi)劑，不僅能使腐(fu)蝕(shi)(shi)速率(lv)減小(xiao)，而且可以(yi)使腐(fu)蝕(shi)(shi)反應速率(lv)隨(sui)溫(wen)度升高而增(zeng)加(jia)的變化率(lv)（即(ji)溫(wen)度系數）減小(xiao)，從(cong)而進一步提高了緩(huan)蝕(shi)(shi)率(lv)。屬于這類緩(huan)蝕(shi)(shi)劑的有：鹽酸溶液中的7701、7801、含氮堿和某些生(sheng)物堿等。
3. 介質(zhi)流動(dong)速率對緩(huan)蝕作用的影響
介質流(liu)動速率對緩蝕(shi)(shi)劑緩蝕(shi)(shi)作用的(de)影響(xiang)(xiang)并不亞于溫度、壓力、介質的(de)組(zu)成及(ji)其他因(yin)素的(de)影響(xiang)(xiang)，這種影響(xiang)(xiang)大致有三種情(qing)況：
①. 流(liu)速(su)(su)加快(kuai)，緩(huan)蝕率降低。在大多數情(qing)況下，提高介(jie)質的流(liu)動速(su)(su)率或(huo)對介(jie)質進行(xing)攪拌都會(hui)(hui)造成緩(huan)蝕效率的降低。但有時由于(yu)流(liu)速(su)(su)增大反而會(hui)(hui)加快(kuai)腐(fu)蝕。
②. 流(liu)速增加(jia)，緩(huan)蝕率提高(gao)。當緩(huan)蝕劑(ji)由于(yu)在介(jie)質中(zhong)不能均(jun)勻(yun)分(fen)布而影響保護效果時，增加(jia)介(jie)質流(liu)動(dong)速率，有利于(yu)緩(huan)蝕劑(ji)均(jun)勻(yun)地(di)擴散(san)到(dao)金屬表面(mian)形(xing)成面(mian)膜，而使緩(huan)蝕效率提高(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。
