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(shi)劑的作用機(ji)理(li)

水溶性緩蝕劑的作用機(ji)理是一(yi)般認為(wei)在金屬基體上(shang)生(sheng)成了：

 ①.  致(zhi)密(mi)的(de)氧化膜(mo)或吸附膜(mo)；

 ②.  難溶的金屬鹽類保(bao)護膜；

 ③.  難溶的絡合物覆蓋膜；

 ④.  其他的阻滯電極反應的物質。

  大多(duo)數不(bu)(bu)銹鋼(gang)管酸(suan)(suan)洗有(you)機緩(huan)蝕(shi)(shi)(shi)劑(ji)的(de)(de)(de)(de)阻(zu)滯效(xiao)應(ying)只有(you)在(zai)酸(suan)(suan)性(xing)(xing)介質(zhi)中才相當大，并且是(shi)由(you)于特性(xing)(xing)吸(xi)(xi)附(fu)或(huo)絡(luo)合效(xiao)應(ying)的(de)(de)(de)(de)作用(yong)，改(gai)變了固－液相界面(mian)的(de)(de)(de)(de)性(xing)(xing)質(zhi)，即(ji)雙電層(ceng)結(jie)構，增大了電極(ji)(ji)反(fan)應(ying)的(de)(de)(de)(de)壁壘(lei)，從而(er)在(zai)較大程度上(shang)提高(gao)(gao)了金屬(shu)離子(zi)(zi)化(hua)(hua)(hua)(hua)的(de)(de)(de)(de)活化(hua)(hua)(hua)(hua)能(neng)和氫(qing)的(de)(de)(de)(de)超(chao)電壓，對電極(ji)(ji)反(fan)應(ying)產(chan)生(sheng)了一定的(de)(de)(de)(de)抑制作用(yong)。有(you)些有(you)機緩(huan)蝕(shi)(shi)(shi)劑(ji)大都是(shi)具有(you)電化(hua)(hua)(hua)(hua)學惰性(xing)(xing)及分(fen)(fen)子(zi)(zi)中含(han)有(you)極(ji)(ji)性(xing)(xing)基(ji)團(tuan)的(de)(de)(de)(de)胺(an)類(lei)(lei)、醛(quan)類(lei)(lei)、雜環(huan)化(hua)(hua)(hua)(hua)合物等有(you)機表面(mian)活性(xing)(xing)劑(ji)，它的(de)(de)(de)(de)分(fen)(fen)子(zi)(zi)都具有(you)兩部分(fen)(fen)，一是(shi)非極(ji)(ji)性(xing)(xing)基(ji)團(tuan)即(ji)憎水基(ji)，一般為碳氫(qing)鏈部分(fen)(fen)；二是(shi)極(ji)(ji)性(xing)(xing)基(ji)團(tuan)即(ji)親水基(ji)，如(ru)(ru)(ru)羥基(ji)、羰基(ji)、磺酸(suan)(suan)基(ji)、氨基(ji)、醚鍵等。緩(huan)蝕(shi)(shi)(shi)劑(ji)的(de)(de)(de)(de)分(fen)(fen)子(zi)(zi)如(ru)(ru)(ru)果(guo)極(ji)(ji)性(xing)(xing)較弱，則主(zhu)要(yao)產(chan)生(sheng)物理吸(xi)(xi)附(fu)，吸(xi)(xi)附(fu)力小。如(ru)(ru)(ru)果(guo)分(fen)(fen)子(zi)(zi)極(ji)(ji)性(xing)(xing)較強(qiang)，或(huo)含(han)有(you)多(duo)個極(ji)(ji)性(xing)(xing)基(ji)團(tuan)的(de)(de)(de)(de)，則主(zhu)要(yao)產(chan)生(sheng)化(hua)(hua)(hua)(hua)學吸(xi)(xi)附(fu)，吸(xi)(xi)附(fu)力大，如(ru)(ru)(ru)羧(suo)酸(suan)(suan)、磺酸(suan)(suan)鹽、含(han)氮化(hua)(hua)(hua)(hua)合物、雜環(huan)化(hua)(hua)(hua)(hua)合物等。在(zai)較高(gao)(gao)酸(suan)(suan)度（pH<1)的(de)(de)(de)(de)浸蝕(shi)(shi)(shi)液中，緩(huan)蝕(shi)(shi)(shi)劑(ji)在(zai)金屬(shu)氧化(hua)(hua)(hua)(hua)物上(shang)的(de)(de)(de)(de)吸(xi)(xi)附(fu)力比它在(zai)金屬(shu)潔凈基(ji)體上(shang)的(de)(de)(de)(de)吸(xi)(xi)附(fu)力要(yao)小得多(duo)，同(tong)時(shi)還(huan)由(you)于在(zai)氧化(hua)(hua)(hua)(hua)物（微觀(guan)陰極(ji)(ji)）上(shang)伴有(you)不(bu)(bu)析(xi)出(chu)氫(qing)的(de)(de)(de)(de)氧化(hua)(hua)(hua)(hua)去(qu)極(ji)(ji)化(hua)(hua)(hua)(hua)作用(yong)，緩(huan)蝕(shi)(shi)(shi)劑(ji)對不(bu)(bu)銹鋼(gang)管表面(mian)的(de)(de)(de)(de)氧化(hua)(hua)(hua)(hua)膜層(ceng)的(de)(de)(de)(de)溶解速率(lv)無不(bu)(bu)利影(ying)響。

2. 緩蝕劑的作(zuo)用(yong)效率

 緩蝕(shi)劑的作用(yong)效率取(qu)決于其化學性(xing)質、濃(nong)度和浸蝕(shi)液的組成(cheng)、酸度、溫度以及被(bei)浸蝕(shi)不銹鋼管的化學成(cheng)分和電極電位(wei)。

 a. 緩蝕劑的濃度

 濃度(du)(du)增加，其(qi)緩(huan)(huan)(huan)蝕(shi)(shi)效率(lv)也有(you)(you)(you)所增大，但過高濃度(du)(du)時(shi)，緩(huan)(huan)(huan)蝕(shi)(shi)率(lv)會降低生產效率(lv)，對(dui)有(you)(you)(you)機緩(huan)(huan)(huan)蝕(shi)(shi)劑來講，其(qi)含量在0.1%~0.2%之間。見圖(tu)2-2緩(huan)(huan)(huan)蝕(shi)(shi)劑濃度(du)(du)與(yu)緩(huan)(huan)(huan)蝕(shi)(shi)率(lv)的關系(xi)。圖(tu)中(zhong)形象地(di)表示：當緩(huan)(huan)(huan)蝕(shi)(shi)劑濃度(du)(du)達到0.005%時(shi)，緩(huan)(huan)(huan)蝕(shi)(shi)率(lv)將不再有(you)(you)(you)所升(sheng)高。

 b. 溫(wen)度的影響

   溫度(du)升高(gao)，使緩蝕劑的吸附力降(jiang)低，并使形成的阻化膜的穩定(ding)性降(jiang)低，因此，對不銹鋼管的浸蝕處理，工(gong)作溫度(du)不宜(yi)太高(gao)。

c. 酸液濃度對緩(huan)蝕率的影響

 幾(ji)(ji)種緩(huan)蝕劑在(zai)不(bu)(bu)同(tong)濃度的(de)(de)(de)鹽酸溶(rong)液中的(de)(de)(de)緩(huan)蝕效果(guo)見表(biao)2-6, 幾(ji)(ji)種緩(huan)蝕劑在(zai)不(bu)(bu)同(tong)濃度的(de)(de)(de)硫酸溶(rong)液中的(de)(de)(de)緩(huan)蝕率(lv)見表(biao)2-7, 幾(ji)(ji)種緩(huan)蝕劑在(zai)鹽酸與氫氟酸混合(he)酸中的(de)(de)(de)緩(huan)蝕率(lv)見表(biao)2-8。

 d. 緩蝕(shi)劑分子中的(de)親核(he)性

  分子(zi)中(zhong)(zhong)含親核性(xing)很強(qiang)的氨氮、羧氧(yang)、羥(qian)氧(yang)等配體的多元(yuan)陽離(li)子(zi)、非離(li)子(zi)、兩性(xing)表面(mian)活性(xing)劑(ji)(ji)能(neng)發(fa)揮很好的緩(huan)蝕(shi)和(he)增光作用。由于不銹(xiu)鋼管在(zai)浸蝕(shi)電解質(zhi)溶液中(zhong)(zhong)去除表面(mian)氧(yang)化層(ceng)后帶(dai)的是負電荷(he)，易吸附陽離(li)子(zi)表面(mian)活性(xing)劑(ji)(ji)和(he)在(zai)酸(suan)中(zhong)(zhong)呈陽離(li)子(zi)特(te)性(xing)的其他表面(mian)活性(xing)劑(ji)(ji)。其中(zhong)(zhong)如(ru)煙酸(suan)、喹啉、安替比林，苯并咪唑、烏洛托品和(he)甘(gan)油(you)、三乙醇(chun)胺(an)、聚乙二醇(chun)、聚乙烯(xi)亞胺(an)、檸(ning)檬酸(suan)、磺基水(shui)楊酸(suan)、環氧(yang)－醇(chun)胺(an)系縮聚物(wu)，如(ru)DE、DPE以(yi)及(ji)HEDP等應用較多。而以(yi)含氮雜環陽離(li)子(zi)活性(xing)劑(ji)(ji)和(he)能(neng)形成(cheng)翁離(li)子(zi)的高分子(zi)非離(li)子(zi)型活性(xing)劑(ji)(ji)為最好。

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。

 從表2-9 中(zhong)(zhong)可知，BMAT對(dui)上(shang)述不(bu)銹鋼(gang)管(guan)在(HCl)=5%的溶(rong)液中(zhong)(zhong)均有(you)抑(yi)制作(zuo)用，還表面緩蝕(shi)劑(ji) BMAT 能有(you)效抑(yi)制局部微電池(chi)引起的腐蝕(shi)。緩蝕(shi)劑(ji)隨(sui)合金(jin)中(zhong)(zhong)含碳量的增加而相(xiang)應提高(gao)。

a. BMAT的添加量對(dui)緩蝕劑(ji)的影響

 圖(tu)2-3、圖(tu)2-4、圖(tu)2-5三圖(tu)的(de)曲線表明(ming)，每一(yi)種不銹(xiu)鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)當(dang)BMAT 用(yong)量超(chao)過一(yi)定濃度時，緩(huan)蝕劑隨 BMAT濃度的(de)變(bian)化趨于平緩(huan)。可選擇的(de)最(zui)佳濃度：對(dui)316L不銹(xiu)鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)為(wei) 3 mmol/L ,對(dui)304不銹(xiu)鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)為(wei)2 mmol/L，對(dui)2Cr13不銹(xiu)鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)為(wei)1 mmol/L。

b. 溫度對緩蝕率的影響 

  表2-10 列出(chu)添(tian)加 BMAT 3 mmol/L 在(zai)不同溫(wen)度時的緩蝕率(lv)。從表 2-10 可見，隨著溫(wen)度的升(sheng)高 ，BMAT在(zai)不銹(xiu)鋼管上(shang)的緩蝕率(lv)呈增(zeng)大的趨勢，表明吸附反應(ying)為吸熱反應(ying)。

4. BMAT緩蝕(shi)劑對抑制(zhi)酸洗應力腐蝕(shi)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2-11所列出的(de)評定指標分(fen)析，不(bu)論對何(he)種(zhong)鋼，與在空氣中(zhong)相比，在(HCl)=5%中(zhong)其(qi)斷(duan)(duan)裂時間和最大(da)應(ying)(ying)變(bian)都大(da)大(da)降低，斷(duan)(duan)裂時間的(de)縮短和最大(da)應(ying)(ying)變(bian)的(de)減少，必然是由于在w(HCl)=5%中(zhong)，不(bu)銹(xiu)鋼管發生(sheng)了(le)嚴重的(de)應(ying)(ying)力(li)腐(fu)蝕(shi)開裂所致，加(jia)入BMAT后，兩種(zhong)不(bu)銹(xiu)鋼的(de)兩項評分(fen)指標都明(ming)顯(xian)改善。這說明(ming)BMAT對不(bu)銹(xiu)鋼管的(de)應(ying)(ying)力(li)腐(fu)蝕(shi)破裂有優良的(de)抑制作(zuo)用。