羅貫虹

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

關(guān)鍵詞：金屬防腐；緩蝕劑；金屬材料；設(shè)備清洗

中圖分類號(hào)：TG174.42 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.20.113

文章編號(hào)：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(yīng)用，但是材料與環(huán)境介質(zhì)的接觸容易導(dǎo)致功能受損，進(jìn)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(xué)防腐、電化學(xué)腐蝕和微生物腐蝕。根據(jù)對(duì)應(yīng)腐蝕類型、腐蝕原理等可進(jìn)行腐蝕防護(hù)處理，例如緩蝕劑、金屬涂層等方法，本文對(duì)緩蝕劑防腐的應(yīng)用技術(shù)發(fā)展進(jìn)行了深入分析。

1 緩蝕劑的工作原理及研究進(jìn)展

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

1.1 緩蝕劑的作用機(jī)理

一般情況下，緩蝕劑的作用機(jī)理分為兩大類：①吸附原理。它以有機(jī)緩蝕劑分子中的基團(tuán)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(hù)金屬。②電化學(xué)機(jī)理。發(fā)生電化學(xué)腐蝕時(shí)，在電解質(zhì)溶液中會(huì)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(gè)或者同時(shí)阻滯兩個(gè)電極過程的進(jìn)行，降低腐蝕速度。

借助微量化學(xué)有機(jī)物或無機(jī)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(duì)于抑制金屬質(zhì)量變化而無法進(jìn)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(shí)都可降低碳鋼在硫酸中的溶解速度，但它們卻促進(jìn)鋼的氫脆，降低鋼的強(qiáng)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(huì)促進(jìn)鋼的氫脆，因此不是鋼在這些介質(zhì)中的緩蝕劑。

1.2 緩蝕劑的研究進(jìn)展

國內(nèi)外對(duì)緩蝕劑的研究相對(duì)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(dá)92%，溫度在24.85～54.85 ℃范圍內(nèi)，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(duì)鋼筋的保護(hù)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(shì)，對(duì)鹽酸的抗腐蝕效果良好，可充分抑制電化學(xué)反應(yīng)的腐蝕效應(yīng)，發(fā)展前景較為廣闊。

1.3 緩蝕劑的主要特點(diǎn)

緩蝕劑操作一般具有使用便捷、設(shè)備簡單、成本低、效果明顯的優(yōu)勢(shì)，在現(xiàn)代工業(yè)制造業(yè)、石油化工、能源交通等方面的應(yīng)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(hù)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(shè)備，使用壽命滿足對(duì)應(yīng)設(shè)備的要求，應(yīng)用廣泛。

緩蝕劑具有流失性。將緩蝕劑添加到系統(tǒng)中，會(huì)隨著流出物逐漸減少，使用中，需要加強(qiáng)對(duì)應(yīng)緩蝕劑的有效時(shí)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(yīng)用較為廣闊，高效緩蝕劑的用量相對(duì)較少，可在開放系統(tǒng)中進(jìn)行實(shí)踐應(yīng)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(nèi)。

對(duì)于緩蝕劑環(huán)保問題，緩蝕劑的選取需要注意對(duì)周邊環(huán)境的危害、對(duì)微生物的毒害等負(fù)面影響，同時(shí)，加強(qiáng)對(duì)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(zhì)量指標(biāo)等問題是否滿足實(shí)際需求。

2 緩蝕劑的應(yīng)用分析

緩蝕劑作為重要防腐技術(shù)，在國內(nèi)的發(fā)展較為迅速，被保護(hù)材料包括合金、有色金屬等物質(zhì)，應(yīng)用范圍廣，包括石油開采、化工儲(chǔ)運(yùn)、市政給水處理、防銹包裝機(jī)石油開采等。本文對(duì)其中幾項(xiàng)較為普及的應(yīng)用進(jìn)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(jié)垢、生物黏泥、腐蝕。為了保證水體穩(wěn)定，滿足工業(yè)運(yùn)營需要，需要加入水質(zhì)穩(wěn)定劑，對(duì)應(yīng)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(yùn)營時(shí)間長會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)內(nèi)部熱交換元件上出現(xiàn)各種污垢，對(duì)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(yùn)行中，需要對(duì)鈣離子、鎂離子等進(jìn)行監(jiān)測(cè)，同時(shí)對(duì)循環(huán)水中的細(xì)菌、藻類等物質(zhì)進(jìn)行定期清理。根據(jù)操作規(guī)范要求，可補(bǔ)充藥劑。不停車清洗時(shí)，在石化行業(yè)的循環(huán)水清洗處理中，流程為關(guān)閉排水閥→打開換熱閥→加入油污剝離劑→保持不停車運(yùn)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(jìn)行處理。水質(zhì)經(jīng)處理后可達(dá)到相應(yīng)指標(biāo)。

2.2 化學(xué)設(shè)備的清洗

清洗化學(xué)設(shè)備的目的是節(jié)能，避免裝置設(shè)備的水垢、熱垢等影響工作效率。設(shè)備內(nèi)表面污垢熱阻的導(dǎo)熱系數(shù)較小，容易導(dǎo)致?lián)Q熱效率的大幅度下降。其次是安全，結(jié)構(gòu)導(dǎo)致?lián)Q熱效果差，導(dǎo)致爐管溫度升高，降低了鋼材的強(qiáng)度，常常發(fā)生爆管事故，影響了鍋爐的安全運(yùn)行。同時(shí)，結(jié)垢使流體的流通截面減少，增加了強(qiáng)制循環(huán)換熱設(shè)備的動(dòng)力消耗和設(shè)備的垢下腐蝕。實(shí)例證明，結(jié)垢會(huì)影響腐蝕的發(fā)生和發(fā)展，加劇腐蝕的進(jìn)程，使換熱設(shè)備的列管在短期內(nèi)由于垢下腐蝕而報(bào)廢，給安全運(yùn)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(dá)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(hù)在現(xiàn)代工業(yè)中應(yīng)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(qiáng)，因此，根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行相應(yīng)金屬防腐是金屬防腐未來發(fā)展的主要形式。

參考文獻(xiàn)

[1]何毅，徐中浩，陳航宇，等.金屬材料防腐技術(shù)的研究進(jìn)展[J].應(yīng)用化工，2013，42（11）.

[2]劉莉.緩蝕劑在金屬防腐技術(shù)中的應(yīng)用[J].廣東化工，2014（18）.

[3]翟海濤.環(huán)保性緩蝕劑的制備及其在金屬防腐中的應(yīng)用研究[D].合肥：合肥工業(yè)大學(xué)，2008.