缓蚀剂的分类与应用

　　缓蚀剂是一种在低浓度下能阻止或减缓金属在环境介质中腐蚀的物质。缓蚀剂又叫作阻蚀剂、阻化剂或腐蚀抑制剂等。     缓蚀剂保护技术已经发展为一项重要的防腐蚀技术，广泛用在石油、冶金、化工、机械制造、动力和运输等部门。   

一、缓蚀剂的分类    

　　缓蚀剂的品种繁多，常用的如亚硝酸钠、铬酸盐、磷酸盐、石油磺酸钡、亚硝酸二环已胺等，至今尚难以有统一的分类方法。常见到的分类方法有以下几种。  

1.按缓蚀剂作用的电化学理论分类    

     (1)阳极型缓蚀剂 通过抑制腐蚀的阳极过程而阻滞金属腐蚀的物质。这种缓蚀剂通常是由其阴离子向金属表面的阳极区迁移，氧化金属使之钝化，从而阻滞阳极过程。例如，中性介质中的铬酸盐与亚硝酸盐。一些非氧化型的缓蚀剂，例如苯甲酸盐、正磷酸盐、硅酸盐等在中性介质中，只有与溶解氧并存，才起到阳极抑制剂的作用。

     (2)阴极型缓蚀剂 通过抑制腐蚀的阴极过程而阻滞金属腐蚀的物质。这种缓蚀剂通常是由其阳离子向金属表面的阴极区迁移，或者被阴极还原，或者与阴离子反应而形成沉淀膜，使阴极过程受到阻滞。例如ZnSO4、Ca(HCO3)2、As3+、Sb3+可以分别和OH-生成Zn(OH)2、Ca(OH)2沉淀和被还原为As、Sb覆盖在阴极表面，以阻滞腐蚀。

     (3)混合型缓蚀剂 这种缓蚀剂既可抑制阳极过程，又可抑制阴级过程。例如含氮和含硫的有机化合物。

2.按化学成分分类   

    (1)无机缓蚀剂，如铬酸盐、亚硝酸盐、磷酸盐等。

    (2)有机缓蚀剂，如胺、硫脲、乌洛托品等。

3.按缓蚀剂所形成保护膜的特征分类  

    (1)氧化膜型缓蚀剂 通过使金属表面形成致密的、附着力强的氧化膜而阻滞金属腐蚀的物质。例如，铬酸盐、重铬酸盐、亚硝酸钠等。由于它们具有钝化作用，故又称为钝化剂。

    (2)沉淀膜型缓蚀剂 由于与介质中的有关离子反应并在金属表面生成有一定保护作用的沉淀膜，从而阻滞金属腐蚀的物质。例如在中性介质中的硫酸锌、聚磷酸钠、碳酸氢钙等。

    (3)吸附膜型缓蚀剂 能吸附在金属表面形成吸附膜从而阻滞金属腐蚀的物质。例如酸性介质中的许多有机化合物。

4.按缓蚀剂的用途分类

    可分为冷却水、油气井、酸洗、气相缓蚀剂等。

5.按缓蚀剂的溶解特性分类 

    可分为水溶性的，如亚硝酸盐、磷酸盐、苯甲酸盐等；油溶性的，如石油磺酸钡、十二烯茎丁二酸等。

6.按金属材料的品种分类

    分为黑色金属(如亚硝酸盐、钼酸盐、胺等)、铜(如苯并三氮唑、2-巯基苯并噻唑等)、铝(如硫脲、硅酸盐等)、不锈钢(如CdSO4、CaSO4等)缓蚀剂等。

7.按介质的酸碱性分类

    分为酸性介质、中性介质和碱性介质缓蚀剂。 

缓蚀剂的实际应用

1.在水系统中的应用

    缓蚀剂已用来保护工业循环冷却水系统、采暖设备与管道、饮用水系统、水冷却器等。

    所谓水质稳定技术是指通过添加具有缓蚀、消垢和杀菌灭藻作用的各种化学药剂以控制循环冷却水系统的腐蚀、结垢和生物繁殖，从而保证设备安全运转的技术。

    水质处理中常用的缓蚀剂有：有机磷酸盐、聚磷酸盐、硅酸盐、锌盐、铬酸盐和重铬酸盐等。

2.在酸系统中的应用

    生产中金属材料及设备和酸类的接触是难免的。例如为了除去钢铁表面上的铁鳞和铁锈要进行酸浸；工业设备除垢除锈要酸洗；油井为了提高出油的速度，要向地下油层内注入酸以溶解岩层；酸的贮运工具等。通常要采用酸性介质的缓蚀剂以保护与酸接触的金属材料。酸性介质的缓蚀剂可分为两大类：

    (1)无机缓蚀剂 如AS3+、Sb3r、Bi3+、Sn2+、Fe2+、Fe3+、Cu2+、Br-和I-等。

    (2)有机缓蚀剂 已研究作为酸性介质缓蚀剂的有机化合物有醛、炔醇、有机酸等含碳氢氧的化合物；吡啶、喹啉、钅 翁离子、胺、苯胺、哌啶、吡咯烷、嘧啶、硬脂酰胺等含氮的有机化合物；含硫的有机化合物；含磷的有机化合物等。许多酸性介质缓蚀剂采用无机物与有机物多组分的复合物。

3.在石油天然气开采中的应用

   在原油、天然气内含有H2S、CO2有机酸等造成采油采气的管道和设备的腐蚀，硫化氢中氢的存在使金属穿孔或形成层状剥落，更危险的是造成应力腐蚀破裂与氢损伤。抗硫化氢气体的缓蚀剂是研究最多的一类缓蚀剂，已有许多商品，如兰4-A、咪唑啉、粗喹啉、1014、氧化松香胺等。 

4.在炼油工业中的应用

   由于原油中含有无机盐、硫化物、环烷酸等，对炼油厂中的常压、减压设备、管线和油罐等造成严重腐蚀，广泛采用尼凡丁-18、Nacol 65 AC、4502等缓蚀剂加以控制。   

5.在化学工业中的应用

    由于缓蚀剂保护自身的局限性，它在化学工业过程中的应用还不多，但也有一些成功的实例。

    (1)熬碱锅的防护 烧碱溶液在铸铁制的熬碱锅中蒸发，造成熬碱锅的严重腐蚀和碱脆。以硝酸钠为缓蚀剂，不仅延长设备的使用寿命，而且减少碱中Fe3+的含量和提高了碱的质量。

    (2)碳化塔的防护 某些碳酸氢铵厂采用硫化钠溶液预膜的方法减缓碳化塔及冷却水箱的腐蚀。

    (3)醋酸生产中不锈钢设备的防护 在醋酸蒸发器内，加入H2O 1%作为缓蚀剂，可使不锈钢设备的腐蚀速度大大下降。

    (4)合成氨生产中苯菲尔脱碳系统的防护 脱碳系统中的K2CO2-KHCO3-CO2介质使碳钢设备及管道严重腐蚀，特别是吸收CO2以后的溶液腐蚀性更强。采用含1%KVO3的苯菲尔脱碳液运转一周，生成保护膜，再以0.6%KVO3的溶液维持生产。KVO3是阳极型缓蚀剂。