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以適當?shù)臐舛群托问酱嬖谟诃h(huán)境(介質(zhì))中時,可以防止或減緩材料腐蝕的化學物質(zhì)或復合物,因此緩蝕劑也可以稱為腐蝕抑制劑。它的用量很小(0.1%~1%),但效果顯著。這種保護金屬的方法稱緩蝕劑保護。緩蝕劑用于中性介質(zhì)(鍋爐用水、循環(huán)冷卻水)、酸性介質(zhì)(除鍋垢的鹽酸,電鍍前鍍件除銹用的酸浸溶液)和氣體介質(zhì)(氣相緩蝕劑)。 1.1 緩蝕劑的定義 在美國材料與試驗協(xié)會《關于腐蝕和腐蝕試驗術語的標準定義》中,緩蝕劑是“一種以適當?shù)臐舛群托问酱嬖谟诃h(huán)境(介質(zhì))中時,可以防止或減緩腐蝕的化學物質(zhì)或幾種化學物質(zhì)的混合物?!币话銇碚f,緩蝕劑是指那些用在金屬表面起防護作用的物質(zhì),加入微量或少量這類化學物質(zhì)可使金屬材料在該介質(zhì)中的腐蝕速度明顯降低直至為零。同時還能保持金屬材料原來的物理、力學性能不變。合理使用緩蝕劑是防止金屬及其合金在環(huán)境介質(zhì)中發(fā)生腐蝕的有效方法。緩蝕劑技術由于具有良好的效果和較高的經(jīng)濟效益,已成為防腐蝕技術中應用最廣泛的方法之一。尤其在石油產(chǎn)品的生產(chǎn)加工、化學清洗、大氣環(huán)境、工業(yè)用水、機器、儀表制造及石油化工生產(chǎn)過程中,緩蝕技術已成為主要的防腐蝕手段之一。 緩蝕劑的英文專業(yè)名稱:anti-corrosive.corrosion inhibitor.。也可以稱為腐蝕抑制劑。它的用量很小(0.1%~1%),但效果顯著。主要用于中性介質(zhì)(鍋爐用水、循環(huán)冷卻水)、酸性介質(zhì)(除鍋垢的鹽酸,電鍍前鍍件除銹用的酸浸溶液)和氣體介質(zhì)(氣相緩蝕劑)。緩蝕效率愈大,抑制腐蝕的效果愈好。有時較低劑量的幾種不同類緩蝕劑配合使用可獲得較好的緩蝕效果,這種作用稱為協(xié)同效應;相反地,若不同類型緩蝕劑共同使用時反而降低各自的緩蝕效率,則稱為拮抗效應。緩蝕劑可按作用機理或保護被膜特性進行分類。 1.2 工業(yè)生產(chǎn)對緩蝕劑的要求 雖然具有緩蝕作用的物質(zhì)很多,但真正能用于工業(yè)上的緩蝕劑品種是有限的,這樣首先是因為商品緩蝕劑需要具有較高的緩蝕劑效率,價格要合理,原料來源要廣泛。此外工業(yè)應用的不同環(huán)境和工藝也對緩蝕劑提出了許多具體要求。 具備工業(yè)使用價值的緩蝕劑應具有一下性能:投入腐蝕介質(zhì)后,能立即產(chǎn)生腐蝕效果;在腐蝕的環(huán)境中應具有良好的化學穩(wěn)定性,可以維持必要的使用壽命;在預處理濃度下形成的保護膜可被正常工藝條件下的低濃度緩蝕劑修復;不影響材料的物理,力學性能;具有良好的防止全面腐蝕和局部腐蝕效果;毒性低或無毒。 實際上工業(yè)應用的緩蝕劑,根據(jù)使用環(huán)境,還有更具體的要求和限制條件,這以為這緩蝕劑要經(jīng)過逐層篩選,只有那些符合要求的品種才是優(yōu)良腐蝕劑。 不同工業(yè)環(huán)境對其所用緩蝕劑的特定技術要求如下。 一,酸洗金屬時的緩蝕劑 1,不妨礙腐蝕產(chǎn)物和水垢的溶解。 2,緩蝕性能不因存在FE3+而降低。 3,被保護金屬不吸氫,不發(fā)生腐蝕破裂。 4,酸洗過程中出去氧化物時只能析出少量氫氣,有力于腐蝕產(chǎn)物慈寧宮經(jīng)書表面離開。 二,酸輸送和長期貯存用的緩蝕劑。 1,應完全保護金屬免受腐蝕破壞。 2,緩蝕效率應在使用溫度范圍和使用時間內(nèi)不降低。 3,在長時間內(nèi)不產(chǎn)生凝聚。 4,保持技術的物理化學性質(zhì)和力學性能不變。 三,防止大氣腐蝕用的緩蝕劑 對揮發(fā)性腐蝕劑有如下特定要求。 1,應有嚴格規(guī)定的蒸汽壓;常溫下一班為0.03-1.33PA。 2,熱穩(wěn)定性好,不會受熱分解,并且當溫度改變時代也不會破壞。 3,當空氣濕度怎增加腐蝕性能不改變。 4,對各種金屬和合金具有所要求的保護效果。 對接觸型緩蝕劑有如下特定要求 1,能瞬間產(chǎn)生鈍化膜貨其他保護膜。 2,對界面PH值有緩沖作用。 3,能阻止析氫反應并防止氫穿透金屬組織。 4,具有表面活性,能從金屬表面置換水分。 大氣腐蝕緩蝕劑除了上面提出的特定要求外,在實際使用時還應具有以下的性能。 1,將緩蝕劑加入液體中時,其濃度為0.001-0.1時對金屬既有保護作用。 2,在氣,液相溫度變化時,均能保持良好的緩蝕效果。 3,無論液體是靜止還是流動,都能保護金屬。 4,介質(zhì)化學性質(zhì)的年華對緩蝕劑影響較小。 四,工藝介質(zhì)系統(tǒng)的緩蝕劑,用于工藝系統(tǒng)緩蝕劑,對其要求比以上各類都要嚴格,對于某些特殊的生產(chǎn)過程還應有嚴格的實驗項目。一般性的補充要求有:1,不能降低或毒化工藝介質(zhì)系統(tǒng)催化劑的活性;2,不影響產(chǎn)品或中間產(chǎn)品的在加工性能。而對于石油煉化系統(tǒng)的緩蝕劑,必須通過一系列實驗后方能確定其可用性。實驗項目有成膜能力,表面國興,溶解度,熱穩(wěn)定性,防腐蝕性,水分離指數(shù),連續(xù)流動裝置試驗等。 總之,用于工業(yè)的緩蝕劑,具有良好的緩蝕性能只是滿足了最基本的要求,要得到實際應用,還應同事復合各種特定的要求。由此可知,緩蝕物質(zhì)雖多,但要找到能滿足工業(yè)實際應用的優(yōu)秀緩蝕劑仍屬不易。 1.3 緩蝕劑選擇范圍 那些物質(zhì)可以選作緩蝕劑,這個問題尚無定論。大量的無機和有機化合物都有成為緩蝕劑的可能性。尤其存在協(xié)同效應,一些單獨使用時并不具備緩蝕效果的物質(zhì),經(jīng)過合理的復配,也可能產(chǎn)生良好的緩蝕效果,這就呱嗒了緩蝕劑的選擇范圍。在緩蝕劑的選擇上,其范圍可能是無限的,認識到這一點對于人們不斷探求新的高效緩蝕劑是有益的。不過,人們從長期的研究和成產(chǎn)實踐中那些物質(zhì)最有可能用作緩蝕劑還是得到一些規(guī)律。 1.3.1 無機化合物 絕大多數(shù)的無機物可以歸入氧化物、酸、堿和鹽4大類。生物體中的無機物主要有水及一些無機離子,如Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Cl-、SO42-、等。參見“生物元素”條.人體 組織中幾乎含有自然界存在的各種元素,其中除碳、氫、氧和氮主要以有機化合物形式存在外,其余的統(tǒng)稱為無機物(礦物質(zhì)或灰分).所以,無機物主要是由:水和無機鹽組成的,其中水又可以分類為:結(jié)合水和自由水,結(jié)合水是細胞結(jié)構的重要組成成分,自由水是良好的溶劑,運輸物質(zhì),參與化學反應。無機鹽可分為:離子和化合物,離子是維護細胞正常的生命活動,化合物是細胞內(nèi)化合物的重要組成物分。 1.3.2 有機化合物 含碳化合物(一氧化碳、二氧化碳、碳酸、碳酸鹽、碳酸氫鹽、金屬碳化物、氰化物、硫氰化物等除外)或碳氫化合物及其衍生物的總稱。有機物是生命產(chǎn)生的物質(zhì)基礎。無機化合物通常指不含碳元素的化合物,但少數(shù)含碳元素的化合物,如二氧化碳、碳酸、一氧化碳、碳酸鹽等不具有有機物的性質(zhì),因此這類物質(zhì)也屬于無機物 有機化合物除含碳元素外,還可能含有氫、氧、氮、氯、磷和硫等元素。 總之,有機化合物都是含碳化合物,但是含碳化合物不一定是有機化合物。 1.4 緩蝕劑的分類 屬表面上形成一層密而實的膜,乃獲得緩蝕成功之關鍵。為了迅速,水中緩蝕劑的濃度應該足夠高,等膜形成后,再降至只對膜的破損起修補作用的濃度;為了密實,金屬表面應十分清潔,為此,成膜前對金屬表面進行化學清洗除油、除污和除垢,是必不可少的步驟。 上述各類緩蝕劑,除中和胺與膜胺主要用于鍋爐凝水處理、硅酸鹽用于飲用水處理外,其他各類則常用于冷卻水處理。若單就對碳鋼的緩蝕效果而言,鉻酸鹽,尤其是配合以聚磷酸鹽和鋅鹽的鉻酸鹽,至今仍然是循環(huán)冷卻水處理緩蝕劑中最為理想者。美國在相當程度上仍在應用著它。應用時,一般將水的pH值控制為微酸性,以阻抑致垢鹽結(jié)垢。但鉻酸鹽(六價的)有毒,雖然它對循環(huán)冷卻水中的菌、藻等有害微生物有殺滅作用,但對環(huán)境造成污染。因此,在世界范圍內(nèi)已逐漸為(聚)磷酸鹽所取代。這標志著循環(huán)冷卻水堿性處理時代的開始。這一概念就是對水的pH值不再著意控制,而是聽其自然。水中致垢鹽的結(jié)垢問題則依靠有機磷酸(鹽)和聚丙烯酸(鹽)等這些高效阻垢劑、分散劑來解決。但是,磷酸鹽是水中微生物的營養(yǎng)源,它的排放會造成水體富營養(yǎng)化,結(jié)果,從另一方面對環(huán)境造成污染。于是,在不允許使用鉻酸鹽和(聚)磷酸鹽的地方,其他幾類緩蝕劑得到了應用機會。但是,鉬酸鹽等應用成本高;亞硝酸鹽不宜作敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的緩蝕劑,除非有特效殺生劑有效在控制住能使它分解失效的微生物;硅酸鹽緩蝕效果差(由于成膜時間長,有時,在金屬表面形成一層較完整的膜,需2~3個星期),而且,一旦有垢產(chǎn)生,就很難去掉;鋅鹽中的鋅與鉻一樣,也是重金屬,也對水體中的生物造成威脅。因此,人們對含磷量較少的有機緩蝕劑的開發(fā)和應用,表現(xiàn)出濃厚的興趣,進而導致了“全有機配方”水處理劑的上市。不過,迄今為止,在緩蝕劑的開發(fā)和應用上,還沒有出現(xiàn)像過去由使用聚磷酸鹽轉(zhuǎn)為使用鉻酸鹽,或由使用鉻酸鹽復轉(zhuǎn)為使用聚磷酸鹽那樣的突破性的進展。用“全有機配方”緩蝕劑,水的腐蝕條件不能太苛刻,否則,必須以無機緩蝕劑予以補救。 1.5 緩蝕劑的選用原則 采用緩蝕劑防止金屬腐蝕,整個系統(tǒng)凡是能喝介質(zhì)接觸的設備,管道,閥門,儀表均可得到保護,這一點是其他任何防腐設【施所不可比擬的。緩蝕劑的緩蝕效果和許多因素都有關系,緩蝕劑的應用有嚴格的選擇性,一般說來,在選用緩蝕劑時應考慮已經(jīng)因素。
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