腐蝕防護(緩蝕劑)

第九章緩蝕劑在腐蝕環(huán)境中以適當濃度和形式(一般是很少的量)添加某種物質，能使金屬的腐蝕速度大大降低，這種物質就叫緩蝕劑(即腐蝕抑制劑)。*緩蝕劑可以是單組分物質，也可以是多組分的復合物質。*緩蝕劑保護方法使用方便，投資少。緩蝕劑的性能緩蝕率不僅與緩蝕劑的種類有關，而且與緩蝕劑的加入量和使用條件密切相關;緩蝕劑停加以后，緩蝕率隨時間逐漸下降，最后完全喪失。這段時間稱為緩蝕劑的后效時間，表示緩蝕劑保護作用的持久性。緩蝕劑的分類按化學組成，可分為無機緩蝕劑、有機緩蝕劑。按照保護膜的性質可將緩蝕劑分為氧化膜型、沉淀膜型、吸附膜型。按照電化學理論:緩蝕劑分為陽極型(主要抑制陽極反應)、陰極型(主要抑制陰極反應)、混合型(對陽極反應和陰極反應都有抑制)；在中性介質中使用的無機緩蝕劑有硅酸鹽、

K2Cr2O7、Na3PO4等；在堿性介質中使用的

NaNO2、NaOH、Na2CO3、Ca(HCO3)2等。無機緩蝕劑Ca(HCO3)2在堿性介質中發(fā)生如下反應：Ca2++2HCO3-+2OH-＝CaCO3(s)+CO32-+2H2O生成的難溶碳酸鹽覆蓋于陽極表面，成為具有保護性的薄膜，阻滯了陽極反應，降低了金屬的腐蝕速率。有機緩蝕劑在酸性介質中，通常使用有機緩蝕劑。如瓊脂、糊精、動物膠、六次甲基四胺以及含氮、硫的有機物等。作用原理:

金屬將緩蝕劑的離子或分子吸附在表面上，形成一層難溶而腐蝕性介質又難透過的保護膜，阻礙了H+得電子的陰極反應，因而減慢了腐蝕。瓊脂糖是瓊脂的主要組分，它是由D—吡喃半乳糖和3，6—脫水—L—吡喃半乳糖兩個單位交替組成的線性鏈。不溶于冷水而溶于熱水。糊精是淀粉水解中間產物的總稱，其化學式為（C6H10O5）n·XH2O，其水溶物約為80%，在冷水中溶解較慢，較易溶于熱水，不溶于乙醇動物膠是一種硬朊類蛋白質，是從動物骨、皮等生膠質中制取的。分為骨膠、皮膠、明膠(精制品)等。緩蝕劑緩蝕劑類型保護膜示意圖膜的保護性能氧化膜型薄而至密，與金屬結合牢固，保護效果好沉淀膜型厚而多孔，與金屬結合較差，保護效果不好。吸附膜型在酸性介質中保護效果好，要求金屬表面潔凈緩蝕類型緩蝕劑保護膜特征鈍化膜型（氧化膜型）鉻酸鹽、鉬酸鹽、鎢酸鹽等致密、膜較薄與金屬結合緊密沉淀膜型水中離子型聚磷酸鹽、鋅鹽與金屬結合不緊密金屬離子型巰基苯駢噻唑較致密、膜較薄吸附膜型有機胺、硫醇類、木質素等在非清潔表面吸附差鈍化型緩蝕劑屬于陽極型緩蝕劑，能促使金屬表面轉變?yōu)殁g態(tài)，生成保護性的氧化物膜，使金屬腐蝕速度大大降低。鈍化劑本身就具有氧化性，如鉻酸鹽、亞硝酸鹽,氧也是一種鈍化劑。鈍化劑的緩蝕率很高，用量必須足夠。評價鈍化劑性能的一個重要指標是“臨界致鈍濃度”，即在給定體系中使金屬鈍化所需的鈍化劑最低濃度。臨界致鈍濃度愈小，鈍化劑性能愈好。沉淀型緩蝕劑指通過金屬表面形成沉淀膜來發(fā)揮作用的一類緩蝕劑。在沉淀型緩蝕劑中，聚磷酸鹽是重要的一類。目前應用較多的三聚磷酸鈉

(Na5P3O10)、六偏磷酸鈉(Na6P6O18)。吸附膜的緩蝕作用機制有機緩蝕劑都含有極性基團和非極性基團。極性基團通過物理吸附或化學吸附作用吸附在金屬表面上，改變了金屬表面的電荷狀態(tài)和界面性質，使能量狀態(tài)穩(wěn)定化，從而降低了腐蝕反應傾向(能量障礙)。同時，非極性基團形成一層疏水性的保護膜，阻礙腐蝕性物質向金屬表面移動(移動障礙)。疏水基親水基移動障礙能量障礙吸附型緩蝕劑在金屬表面形成的吸附膜模型緩蝕劑I[陰極型緩蝕劑]I[混合極型緩蝕劑]陰極極化率、陽極極化率都增大I[陽極型緩蝕劑]陽極極化率增大EEE陰極極率增大12.04.06.08.01.0鉬酸銨對碳鋼在碳化液中陽極行為的影響引自＜催化電化＞1.濃氨水2.濃氨水＋0.5克鉬酸銨3.濃氨水＋1.0克鉬酸銨4.濃氨水＋1.5克鉬酸銨電流電＋1200位

＋800＋400

0－400－800－1200234緩蝕機理主要有兩種類型1、幾何復蓋效應：指吸附膜將金屬表面與酸溶液隔離開，在覆蓋了緩蝕劑吸附膜的金屬表面部分，電極反應不能進行；而未覆蓋表面部分電極反應按原來的歷程進行。2、負催化效應：指緩蝕劑覆蓋了金屬表面的活性位置，使電極反應的活化能位壘升高，電極反應速度降低。緩蝕劑的協(xié)同效應幾種物質分別單獨加入介質中時效果不大，甚至沒有緩蝕作用，而將它們按某種

配方復合加入，則可能產生很高的緩蝕效率。這種現(xiàn)象稱為緩蝕劑的協(xié)同效應(或協(xié)同作用)。相反，復合加入時緩蝕效果反而降低，稱為負協(xié)同效應。協(xié)同效應不是簡單的加和，而是相互促進。100500重鉻酸鈉和鋅鹽的比例對復合緩蝕劑緩蝕效果的影響試驗條件：鋼，氧飽和循環(huán)冷卻水(ph=6.5,35°c)5天，未加緩蝕劑時腐蝕速度189引自?CorrosionInhibitors鋅鹽%050100失重150腐蝕速100度

50

0重鉻酸鈉％緩蝕劑應用的幾個問題要根據(jù)腐蝕體系的具體情況選擇有效的緩蝕劑，因為緩蝕劑的保護效果具有選擇性；要通過試驗確定緩蝕劑的最佳投效劑量和最佳使用條件；緩蝕劑對生產過程可能有不利影響，如：起泡，形成乳狀液；使銹皮疏松脫落而導致管線阻塞；造成新的腐蝕問題；結垢而影響傳熱。NaNO?濃度克/100亳升亞硝酸鈉濃度對碳鋼在氯化鈉溶液中腐蝕速度的影響重200量損失150Mg1005000.050.150.250.35溶液7.5g/lNacl試樣面積50cm2時間21晝夜引用自?金屬的緩蝕劑?15?c30°C腐4蝕速3度

21緩蝕劑濃度對碳鋼腐蝕速度的影響碳鋼－5MHCe硫化二乙二醇濃度（mM/L）00.20.40.60.81.01.2

若丁濃度（g/L)1

10

100

1000腐20蝕速15度

5碳鋼－20%H?SC?室溫緩蝕劑應用的幾個問題緩蝕劑對設備材質是否會造成損害；緩蝕劑的毒性和環(huán)境污染是一個重要問題；在實際生產系統(tǒng)中緩蝕劑的流失是造成失效的常見原因；為了保證緩蝕劑使用有效而經濟，應對保護效果進行監(jiān)測，避免緩蝕劑濃度不足達不到保護效果，或者緩蝕劑加入過多造成浪費。緩蝕劑應用實例-----酸洗酸洗除銹和除垢是一種常用的金屬表面清凈

處理，其原理是利用酸溶液對金屬表面銹層

和垢層的溶解能力，以及析氫所產生的機械

剝離作用。*除銹(或除垢)速度快；*對基體金屬腐蝕??；*酸洗液需加入高效緩蝕劑；*抑制酸霧能力強；*不會對金屬材料機械性能造成不利影響。

部分國產酸洗緩蝕劑緩蝕劑的蒸汽壓、溫度名稱主要成分緩蝕劑溫度

蒸汽壓(Pa)天津若丁(新）沈－D二鄰甲苯硫脲，食鹽，淀粉，甲醛縮合物工讀－3蘭4－A苯胺，烏格托品縮合物，苯胺