金属防腐中缓蚀剂的运用研究

罗贯虹

摘 要：金属材料由于具有导电导热性高、延展性好、耐磨等工艺特性，在现代经济发展中被广泛应用。但是金属材料在腐蚀性条件下易发生变质劣化等状况，已经引起了社会大众的关注。就金属防腐中缓蚀剂的应用进行了分析，缓蚀剂可通过少量添加实现金属表面保护，从而实现其性能的持续控制，对现代工业、建筑业的意义不容忽视。

关键词：金属防腐；缓蚀剂；金属材料；设备清洗

中图分类号：TG174.42 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.20.113

文章编号：2095-6835（2016）20-0113-02

金属材料由于工艺性能优良、成本低廉，在工农业、建筑业、市政交通行业中均被广泛应用，但是材料与环境介质的接触容易导致功能受损，进而引起事故问题。因此，金属防腐的重要作用不容忽视。一般，金属防腐种类分为三种，分别是化学防腐、电化学腐蚀和微生物腐蚀。根据对应腐蚀类型、腐蚀原理等可进行腐蚀防护处理，例如缓蚀剂、金属涂层等方法，本文对缓蚀剂防腐的应用技术发展进行了深入分析。

1 缓蚀剂的工作原理及研究进展

缓蚀剂最初用于冶金、石油化工行业中。20世纪60年代，缓蚀剂技术得到了充分发展，对应缓蚀剂种类增长迅速。20世纪70年代后期，一种新型复合缓蚀剂被充分应用在油井酸化控制中，带动了缓蚀剂的快速变革，相应缓蚀剂应用更加广泛。

1.1 缓蚀剂的作用机理

一般情况下，缓蚀剂的作用机理分为两大类：①吸附原理。它以有机缓蚀剂分子中的基团或者吸附中心吸附在金属表面，形成连续的吸附层，从而将金属表面与腐蚀环境隔离开来，以保护金属。②电化学机理。发生电化学腐蚀时，在电解质溶液中会发生阳极和阴极过程，而缓蚀剂的加入能够阻滞任何一个或者同时阻滞两个电极过程的进行，降低腐蚀速度。

借助微量化学有机物或无机物的添加，可充分降低金属材料的腐蚀速度，保持金属的功能和物性，即称为缓蚀剂。一般情况下，对于抑制金属质量变化而无法进行金属物性控制的材料无法成为缓蚀剂，例如吡啶和α-吡咯在用量极其微小时都可降低碳钢在硫酸中的溶解速度，但它们却促进钢的氢脆，降低钢的强度；硫脲也能明显降低钢和铁在硫酸、盐酸和硝酸中的溶解速度，但也会促进钢的氢脆，因此不是钢在这些介质中的缓蚀剂。

1.2 缓蚀剂的研究进展

国内外对缓蚀剂的研究相对较多，已经取得了一定成果。Umit研究了吡啶缓蚀剂，得出其缓蚀效率高达92%，温度在24.85～54.85 ℃范围内，缓蚀剂的吸附符合郎格缪尔曲线规律；林薇薇等人合成了硫脲与二乙烯三胺缩聚物，作为一种混合型缓蚀剂，在亚硝酸钠中对钢筋的保护效果较好；此外，值得一提的是吴刚等人合成了咪唑类缓蚀剂，具有环保、稳定性高的优势，对盐酸的抗腐蚀效果良好，可充分抑制电化学反应的腐蚀效应，发展前景较为广阔。

1.3 缓蚀剂的主要特点

缓蚀剂操作一般具有使用便捷、设备简单、成本低、效果明显的优势，在现代工业制造业、石油化工、能源交通等方面的应用越来越广泛。缓蚀剂一般直接投入到系统中，可迅速起到保护金属材料的效果。在石油化工行业中，考虑到缓蚀剂的成本低，一般借助低成本材料代替成本较高的耐腐蚀材料，例如炼油过程中，受到HCl-H2S-CO2-H2O 腐蚀的影响，借助高效缓蚀剂，可用材料成本较低的碳钢材料制造设备，使用寿命满足对应设备的要求，应用广泛。

缓蚀剂具有流失性。将缓蚀剂添加到系统中，会随着流出物逐渐减少，使用中，需要加强对应缓蚀剂的有效时间、有效用量问题的研究。一般，缓蚀剂在循环、半循环系统中的应用较为广阔，高效缓蚀剂的用量相对较少，可在开放系统中进行实践应用，高效缓蚀剂用量一般为千分之几体积用量，最高为1%～2%的范围内。

对于缓蚀剂环保问题，缓蚀剂的选取需要注意对周边环境的危害、对微生物的毒害等负面影响，同时，加强对工艺操作、产品性能等方面的影响分析，例如缓蚀剂添加后产品的性能、质量指标等问题是否满足实际需求。

2 缓蚀剂的应用分析

缓蚀剂作为重要防腐技术，在国内的发展较为迅速，被保护材料包括合金、有色金属等物质，应用范围广，包括石油开采、化工储运、市政给水处理、防锈包装机石油开采等。本文对其中几项较为普及的应用进行了深入分析。

2.1 循环水冷却系统

在工业用水中，需要注意三大问题，分别是结垢、生物黏泥、腐蚀。为了保证水体稳定，满足工业运营需要，需要加入水质稳定剂，对应分为三方面，分别是灭藻剂（控制微生物影响）、阻垢剂和缓蚀剂。工业运营时间长会导致系统内部热交换元件上出现各种污垢，对换热效率影响较大，必须利用装置定期清洗处理，提高安全、稳定性。

在日常运行中，需要对钙离子、镁离子等进行监测，同时对循环水中的细菌、藻类等物质进行定期清理。根据操作规范要求，可补充药剂。不停车清洗时，在石化行业的循环水清洗处理中，流程为关闭排水阀→打开换热阀→加入油污剥离剂→保持不停车运行4 h后加入清洗剂（硅油消泡剂+硫酸+缓蚀剂JN-961）、三聚磷酸钠等进行处理。水质经处理后可达到相应指标。

2.2 化学设备的清洗

清洗化学设备的目的是节能，避免装置设备的水垢、热垢等影响工作效率。设备内表面污垢热阻的导热系数较小，容易导致换热效率的大幅度下降。其次是安全，结构导致换热效果差，导致炉管温度升高，降低了钢材的强度，常常发生爆管事故，影响了锅炉的安全运行。同时，结垢使流体的流通截面减少，增加了强制循环换热设备的动力消耗和设备的垢下腐蚀。实例证明，结垢会影响腐蚀的发生和发展，加剧腐蚀的进程，使换热设备的列管在短期内由于垢下腐蚀而报废，给安全运行带来了隐患。再者，具有节水效果的工业冷却水用量在工业用水量中占最大比例，其用量约占总用水量的67%，其中，石油、化工、钢铁工业最高，达总用水量的85%～90%.节约工业用水的重要途径是采用循环冷却水。

循环酸洗为除垢常用方法，基本流程如下：碱洗→水冲洗→酸洗→中和→水冲洗→钝化。缓蚀剂保护在现代工业中应用较为广泛，其成本低、效果好，在循环、封闭体系中的适用性较强，因此，根据实际需求进行相应金属防腐是金属防腐未来发展的主要形式。

参考文献

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