金屬防腐中緩蝕劑的運用研究

羅貫虹

摘 要：金屬材料由于具有導電導熱性高、延展性好、耐磨等工藝特性，在現(xiàn)代經(jīng)濟發(fā)展中被廣泛應用。但是金屬材料在腐蝕性條件下易發(fā)生變質劣化等狀況，已經(jīng)引起了社會大眾的關注。就金屬防腐中緩蝕劑的應用進行了分析，緩蝕劑可通過少量添加實現(xiàn)金屬表面保護，從而實現(xiàn)其性能的持續(xù)控制，對現(xiàn)代工業(yè)、建筑業(yè)的意義不容忽視。

關鍵詞：金屬防腐；緩蝕劑；金屬材料；設備清洗

中圖分類號：TG174.42 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.20.113

文章編號：2095-6835（2016）20-0113-02

金屬材料由于工藝性能優(yōu)良、成本低廉，在工農(nóng)業(yè)、建筑業(yè)、市政交通行業(yè)中均被廣泛應用，但是材料與環(huán)境介質的接觸容易導致功能受損，進而引起事故問題。因此，金屬防腐的重要作用不容忽視。一般，金屬防腐種類分為三種，分別是化學防腐、電化學腐蝕和微生物腐蝕。根據(jù)對應腐蝕類型、腐蝕原理等可進行腐蝕防護處理，例如緩蝕劑、金屬涂層等方法，本文對緩蝕劑防腐的應用技術發(fā)展進行了深入分析。

1 緩蝕劑的工作原理及研究進展

緩蝕劑最初用于冶金、石油化工行業(yè)中。20世紀60年代，緩蝕劑技術得到了充分發(fā)展，對應緩蝕劑種類增長迅速。20世紀70年代后期，一種新型復合緩蝕劑被充分應用在油井酸化控制中，帶動了緩蝕劑的快速變革，相應緩蝕劑應用更加廣泛。

1.1 緩蝕劑的作用機理

一般情況下，緩蝕劑的作用機理分為兩大類：①吸附原理。它以有機緩蝕劑分子中的基團或者吸附中心吸附在金屬表面，形成連續(xù)的吸附層，從而將金屬表面與腐蝕環(huán)境隔離開來，以保護金屬。②電化學機理。發(fā)生電化學腐蝕時，在電解質溶液中會發(fā)生陽極和陰極過程，而緩蝕劑的加入能夠阻滯任何一個或者同時阻滯兩個電極過程的進行，降低腐蝕速度。

借助微量化學有機物或無機物的添加，可充分降低金屬材料的腐蝕速度，保持金屬的功能和物性，即稱為緩蝕劑。一般情況下，對于抑制金屬質量變化而無法進行金屬物性控制的材料無法成為緩蝕劑，例如吡啶和α-吡咯在用量極其微小時都可降低碳鋼在硫酸中的溶解速度，但它們卻促進鋼的氫脆，降低鋼的強度；硫脲也能明顯降低鋼和鐵在硫酸、鹽酸和硝酸中的溶解速度，但也會促進鋼的氫脆，因此不是鋼在這些介質中的緩蝕劑。

1.2 緩蝕劑的研究進展

國內外對緩蝕劑的研究相對較多，已經(jīng)取得了一定成果。Umit研究了吡啶緩蝕劑，得出其緩蝕效率高達92%，溫度在24.85～54.85 ℃范圍內，緩蝕劑的吸附符合郎格繆爾曲線規(guī)律；林薇薇等人合成了硫脲與二乙烯三胺縮聚物，作為一種混合型緩蝕劑，在亞硝酸鈉中對鋼筋的保護效果較好；此外，值得一提的是吳剛等人合成了咪唑類緩蝕劑，具有環(huán)保、穩(wěn)定性高的優(yōu)勢，對鹽酸的抗腐蝕效果良好，可充分抑制電化學反應的腐蝕效應，發(fā)展前景較為廣闊。

1.3 緩蝕劑的主要特點

緩蝕劑操作一般具有使用便捷、設備簡單、成本低、效果明顯的優(yōu)勢，在現(xiàn)代工業(yè)制造業(yè)、石油化工、能源交通等方面的應用越來越廣泛。緩蝕劑一般直接投入到系統(tǒng)中，可迅速起到保護金屬材料的效果。在石油化工行業(yè)中，考慮到緩蝕劑的成本低，一般借助低成本材料代替成本較高的耐腐蝕材料，例如煉油過程中，受到HCl-H2S-CO2-H2O 腐蝕的影響，借助高效緩蝕劑，可用材料成本較低的碳鋼材料制造設備，使用壽命滿足對應設備的要求，應用廣泛。

緩蝕劑具有流失性。將緩蝕劑添加到系統(tǒng)中，會隨著流出物逐漸減少，使用中，需要加強對應緩蝕劑的有效時間、有效用量問題的研究。一般，緩蝕劑在循環(huán)、半循環(huán)系統(tǒng)中的應用較為廣闊，高效緩蝕劑的用量相對較少，可在開放系統(tǒng)中進行實踐應用，高效緩蝕劑用量一般為千分之幾體積用量，最高為1%～2%的范圍內。

對于緩蝕劑環(huán)保問題，緩蝕劑的選取需要注意對周邊環(huán)境的危害、對微生物的毒害等負面影響，同時，加強對工藝操作、產(chǎn)品性能等方面的影響分析，例如緩蝕劑添加后產(chǎn)品的性能、質量指標等問題是否滿足實際需求。

2 緩蝕劑的應用分析

緩蝕劑作為重要防腐技術，在國內的發(fā)展較為迅速，被保護材料包括合金、有色金屬等物質，應用范圍廣，包括石油開采、化工儲運、市政給水處理、防銹包裝機石油開采等。本文對其中幾項較為普及的應用進行了深入分析。

2.1 循環(huán)水冷卻系統(tǒng)

在工業(yè)用水中，需要注意三大問題，分別是結垢、生物黏泥、腐蝕。為了保證水體穩(wěn)定，滿足工業(yè)運營需要，需要加入水質穩(wěn)定劑，對應分為三方面，分別是滅藻劑（控制微生物影響）、阻垢劑和緩蝕劑。工業(yè)運營時間長會導致系統(tǒng)內部熱交換元件上出現(xiàn)各種污垢，對換熱效率影響較大，必須利用裝置定期清洗處理，提高安全、穩(wěn)定性。

在日常運行中，需要對鈣離子、鎂離子等進行監(jiān)測，同時對循環(huán)水中的細菌、藻類等物質進行定期清理。根據(jù)操作規(guī)范要求，可補充藥劑。不停車清洗時，在石化行業(yè)的循環(huán)水清洗處理中，流程為關閉排水閥→打開換熱閥→加入油污剝離劑→保持不停車運行4 h后加入清洗劑（硅油消泡劑+硫酸+緩蝕劑JN-961）、三聚磷酸鈉等進行處理。水質經(jīng)處理后可達到相應指標。

2.2 化學設備的清洗

清洗化學設備的目的是節(jié)能，避免裝置設備的水垢、熱垢等影響工作效率。設備內表面污垢熱阻的導熱系數(shù)較小，容易導致?lián)Q熱效率的大幅度下降。其次是安全，結構導致?lián)Q熱效果差，導致爐管溫度升高，降低了鋼材的強度，常常發(fā)生爆管事故，影響了鍋爐的安全運行。同時，結垢使流體的流通截面減少，增加了強制循環(huán)換熱設備的動力消耗和設備的垢下腐蝕。實例證明，結垢會影響腐蝕的發(fā)生和發(fā)展，加劇腐蝕的進程，使換熱設備的列管在短期內由于垢下腐蝕而報廢，給安全運行帶來了隱患。再者，具有節(jié)水效果的工業(yè)冷卻水用量在工業(yè)用水量中占最大比例，其用量約占總用水量的67%，其中，石油、化工、鋼鐵工業(yè)最高，達總用水量的85%～90%.節(jié)約工業(yè)用水的重要途徑是采用循環(huán)冷卻水。

循環(huán)酸洗為除垢常用方法，基本流程如下：堿洗→水沖洗→酸洗→中和→水沖洗→鈍化。緩蝕劑保護在現(xiàn)代工業(yè)中應用較為廣泛，其成本低、效果好，在循環(huán)、封閉體系中的適用性較強，因此，根據(jù)實際需求進行相應金屬防腐是金屬防腐未來發(fā)展的主要形式。

參考文獻

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