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卫生级阀门缓蚀剂防腐作用及其工作原理
编写人 陈经理 18006871930
在腐蚀环境中，通过添加少量能阻止或减缓金属腐蚀的物质以保护金属的方法，称为卫生级阀门缓蚀剂防腐。采用卫生级阀门缓蚀剂防止腐蚀，由于设备简单、使用方便、投资少、收效快，因而广泛用于石油、化工、钢铁、机械、动力和运输等部门，并己成为十分重要的防腐蚀方法之一。
卫生级阀门缓蚀剂的保护效果与腐蚀介质的性质、温度、流动状态、被保护材料的种类和性质，以及卫生级阀门缓蚀剂本身的种类和剂量等有密切的关系，也就是说，卫生级阀门缓蚀剂保护是有严格的选择性的。对某些介质和金属具有良好保护作用的卫生级阀门缓蚀剂，对另一种介质或另一种金属就不一定有同样的效果;在某些条件下保护效果很好，而在另一种条件下可能保护效果很差，甚至还会加速腐蚀。一般来说，卫生级阀门缓蚀剂应该用于循环系统，以减少卫生级阀门缓蚀剂的流失。同时，在应用中卫生级阀门缓蚀剂对产品质量有无影响、对生产过程有无堵塞或起泡等副作用，以及成本的高低等，都应全面考虑。
一、概述
(一)卫生级阀门缓蚀作用
下面通过几个例子来说明卫生级阀门缓蚀作用:
①在稀盐酸中浸入铁片，可以观察到铁片表面会有大量氢气泡析出，同时铁片会被慢慢溶解。如果在此体系中加入少量苯氨，则氢气析出量大大减少，而铁片的腐蚀也受到强烈的抑制。因而苯氨就是抑止盐酸对铁腐蚀的卫生级阀门缓蚀剂。
②在碳钢制的水贮槽中，在水—气接触界面上，常因水线腐蚀而产生红锈。如果事先在水中加入少量的聚磷酸钠，则红锈的生成可以大大减弱，此时聚磷酸钠是抑止碳钢水线腐蚀的卫生级阀门缓蚀剂。
③钢材在轧制过程中需采用酸浸法除去表面的“氧化铁鳞”，这时酸中必须添加相应的卫生级阀门缓蚀剂以抑止酸液对钢材的腐蚀，否则会给生产和产品的质量带来很大的危害。表11-5-2列出了钢材酸浸时加与不加卫生级阀门缓蚀剂的结果比较。从实验结果可见，加入卫生级阀门缓蚀剂后，钢材的重量损失下降约90 %，酸的用量也减少。
(三)协同效应与桔抗效应
有时采用一种卫生级阀门缓蚀剂其卫生级阀门缓蚀效果并不好，而采用不同类型的卫生级阀门缓蚀剂配合使用，则可增加其卫生级阀门缓蚀效果，此时在较低剂量下即可获得较好的卫生级阀门缓蚀效果，这种作用称为协同效应。相反，如果不同类型卫生级阀门缓蚀剂共同使用时反而降低各自的卫生级阀门缓蚀效率，则称这种作用为拮抗效应。
二、卫生级阀门缓蚀剂作用机理
目前对卫生级阀门缓蚀作用机理尚无统一的认识，下面介绍几种主要理论。
(一)吸附理论
认为卫生级阀门缓蚀剂吸附在金属表面形成连续的吸附层，将腐蚀介质与金属隔离因而起到保护作用。目前普遍认为，有机卫生级阀门缓蚀剂的卫生级阀门缓蚀作用是吸附作用的结果。这是因为有机卫生级阀门缓蚀剂的分子是由两部分组成:一部分是容易被金属吸附的亲水极性基，另一部分是憎水或亲油的有机原子团(如烷基)。图11一5一14表示极性基的一端被金属表面所吸附，而憎水的一端向上形成定向排列，结果腐蚀介质被卫生级阀门缓蚀剂分子排列挤出，这样使得介质与金属表面隔开，起到保护金属的作用。
卫生级阀门缓蚀剂分子被吸附的原因，可以归结为物理吸附(金属表面带负电荷之故)和化学吸附(如胺在酸中的卫生级阀门缓蚀作用)。极性基(NHZ)的中心原子N含有独对电子，它与金属的d电子空轨道进。
(二)成相膜理论
成相膜理论认为金属表面生成一层不溶性的络合物，这层不溶性络合物是金属卫生级阀门缓蚀剂和腐蚀介质的离子相互作用的产物，如卫生级阀门缓蚀剂氨基醇在盐酸中与铁作用生成「HORN姚7 C Fecl}」或CHORN姚}C FeCI2」络合物，覆盖在金属的表面上起保护作用。哇琳在浓盐酸中与Fe作用，在Fe表面上生成一种难溶的Fe络合物，使金属与酸不再接触，减缓了金属的腐蚀。
(三)电化学理论
从电化学角度出发，金属的腐蚀是在电解质溶液中发生的阳极过程和阴极过程。卫生级阀门缓蚀剂的加入可以阻滞任何一过程的进行或同时阻滞两个过程进行，从而实现减缓腐蚀速度的作用。这种作用可以用极化图11一5一15表示，加大阳极极化(图(a))或阴极极化(图(b;，或者两者同时加大(图(。))，使腐蚀电流h减少至Iz。当然阳极极化的同时也可能导致阴极去极化加强(图(d))，使腐蚀电流增加到I2.，从而加剧腐蚀。按上述电化学原理后，卫生级阀门缓蚀剂可分为阳极卫生级阀门缓蚀剂、阴极卫生级阀门缓蚀剂及混合型卫生级阀门缓蚀剂。
①阳极卫生级阀门缓蚀剂大部分是氧化剂，如过氧化氢、重铬酸盐、铬酸盐、亚硝酸钠等。它们即使在无氧的溶液中也能引起钢铁钝化，形成钝化膜，减少腐蚀。这类阳极卫生级阀门缓蚀剂常用于中性介质中，如供水设备、冷却装置。水冷系统等。值得一提的是，当阳极卫生级阀门缓蚀剂加入量不足时，它们是一种危险的卫生级阀门缓蚀剂。因为氧化剂少而不能使金属形成完整的钝化膜，会有部分金属以阳极形式露出，形成大阴极小阳极的氧去极化腐蚀电池，导致了孔蚀速度的加快。为了安全起见，卫生级阀门缓蚀剂的用量必须超过临界浓度10-ZM } 10-4M}。当温度升高或在有CI一离子时，其钝化临界浓度可增至10-2M。
阴极卫生级阀门缓蚀剂，不会因其量不足而加速腐蚀，故称为安全卫生级阀门缓蚀剂。
阴极卫生级阀门缓蚀剂由去氧化剂和遮蔽阴极表面的卫生级阀门缓蚀剂组成。如碳酸氢钙可溶于水，并可与阴极附近略微碱化了的介质作用，生成碳酸钙。
碳酸钙在阴极上析出，而把阴极面积遮蔽。另外，ZnS04,BaC12,ZnC12等均可成为遮蔽阴极的不溶物，起到阴极卫生级阀门缓蚀剂的作用。
③阳极和阴极混合卫生级阀门缓蚀剂的卫生级阀门缓蚀原理如图11一5一15C c)所示。一些有机卫生级阀门缓蚀剂(如琼脂、生物碱等)和一些防止大气腐蚀的气相卫生级阀门缓蚀剂属于这一类。有机卫生级阀门缓蚀剂阻滞金属的腐蚀是与吸附有关的，凡是含有N,S,P为中心的原子团都具有与N相同的吸附作用，其中硫化物形成配位键吸附在金属表面的倾向更大。
有机卫生级阀门缓蚀剂是一个很大的类别，除了琼脂、糊精、硫化动物胶体外，还有许多有机化合物，在它们的分子中含有极性基，胺类、醛类、杂环化合物、咪哩琳类、有机硫化物等均属于此类。
目前有许多卫生级阀门缓蚀剂效率很高，生产中常用的有乌洛托品(氨与甲醛缩合而成的化合物，又称六次甲基四氨)y B - 5乌洛托品与苯氨的缩合物)、若丁(二甲苯硫脉)、炔醇类化合物等都有良好的卫生级阀门缓蚀效果。图11一5一17示出钢片在15%HCI中，加二B一5的卫生级阀门缓蚀效果。如图11一5一18指出了卫生级阀门缓蚀效果与卫生级阀门缓蚀剂浓度的关系。图11-5-19示出了钢在盐酸类介质中溶解速度与添加各种卫生级阀门缓蚀剂的效果。
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