腐蚀防护(缓蚀剂)ppt课件

第九章缓蚀剂 在腐蚀环境中以适当浓度和形式 一般是很少的量 添加某种物质 能使金属的腐蚀速度大大降低 这种物质就叫缓蚀剂 即腐蚀抑制剂 缓蚀剂可以是单组分物质 也可以是多组分的复合物质 缓蚀剂保护方法使用方便 投资少 缓蚀剂的性能 缓蚀率不仅与缓蚀剂的种类有关 而且与缓蚀剂的加入量和使用条件密切相关 缓蚀剂停加以后 缓蚀率随时间逐渐下降 最后完全丧失 这段时间称为缓蚀剂的后效时间 表示缓蚀剂保护作用的持久性 缓蚀剂的分类 按化学组成 可分为无机缓蚀剂 有机缓蚀剂 按照保护膜的性质可将缓蚀剂分为氧化膜型 沉淀膜型 吸附膜型 按照电化学理论 缓蚀剂分为阳极型 主要抑制阳极反应 阴极型 主要抑制阴极反应 混合型 对阳极反应和阴极反应都有抑制 在中性介质中使用的无机缓蚀剂有硅酸盐 K2Cr2O7 Na3PO4等 在碱性介质中使用的NaNO2 NaOH Na2CO3 Ca HCO3 2等 无机缓蚀剂 Ca HCO3 2在碱性介质中发生如下反应 Ca2 2HCO3 2OH CaCO3 s CO32 2H2O 生成的难溶碳酸盐覆盖于阳极表面 成为具有保护性的薄膜 阻滞了阳极反应 降低了金属的腐蚀速率 有机缓蚀剂 在酸性介质中 通常使用有机缓蚀剂 如琼脂 糊精 动物胶 六次甲基四胺以及含氮 硫的有机物等 作用原理 金属将缓蚀剂的离子或分子吸附在表面上 形成一层难溶而腐蚀性介质又难透过的保护膜 阻碍了H 得电子的阴极反应 因而减慢了腐蚀 琼脂糖是琼脂的主要组分 它是由D 吡喃半乳糖和3 6 脱水 L 吡喃半乳糖两个单位交替组成的线性链 不溶于冷水而溶于热水 糊精是淀粉水解中间产物的总称 其化学式为 C6H10O5 n XH2O 其水溶物约为80 在冷水中溶解较慢 较易溶于热水 不溶于乙醇 动物胶是一种硬朊类蛋白质 是从动物骨 皮等生胶质中制取的 分为骨胶 皮胶 明胶 精制品 等 缓蚀剂 钝化型缓蚀剂 属于阳极型缓蚀剂 能促使金属表面转变为钝态 生成保护性的氧化物膜 使金属腐蚀速度大大降低 钝化剂本身就具有氧化性 如铬酸盐 亚硝酸盐 氧也是一种钝化剂 钝化剂的缓蚀率很高 用量必须足够 评价钝化剂性能的一个重要指标是 临界致钝浓度 即在给定体系中使金属钝化所需的钝化剂最低浓度 临界致钝浓度愈小 钝化剂性能愈好 沉淀型缓蚀剂 指通过金属表面形成沉淀膜来发挥作用的一类缓蚀剂 在沉淀型缓蚀剂中 聚磷酸盐是重要的一类 目前应用较多的三聚磷酸钠 Na5P3O10 六偏磷酸钠 Na6P6O18 吸附膜的缓蚀作用机制 有机缓蚀剂都含有极性基团和非极性基团 极性基团通过物理吸附或化学吸附作用吸附在金属表面上 改变了金属表面的电荷状态和界面性质 使能量状态稳定化 从而降低了腐蚀反应倾向 能量障碍 同时 非极性基团形成一层疏水性的保护膜 阻碍腐蚀性物质向金属表面移动 移动障碍 缓蚀剂 I 阴极型缓蚀剂 I 混合极型缓蚀剂 阴极极化率 阳极极化率都增大 I 阳极型缓蚀剂 阳极极化率增大 E E E 阴极极率增大 1 2 04 06 08 01 0 钼酸铵对碳钢在碳化液中阳极行为的影响引自 催化电化 1 浓氨水2 浓氨水 0 5克钼酸铵3 浓氨水 1 0克钼酸铵4 浓氨水 1 5克钼酸铵 电流 电 1200位 800 4000 400 800 1200 2 3 4 缓蚀机理主要有两种类型 1 几何复盖效应 指吸附膜将金属表面与酸溶液隔离开 在覆盖了缓蚀剂吸附膜的金属表面部分 电极反应不能进行 而未覆盖表面部分电极反应按原来的历程进行 2 负催化效应 指缓蚀剂覆盖了金属表面的活性位置 使电极反应的活化能位垒升高 电极反应速度降低 缓蚀剂的协同效应 几种物质分别单独加入介质中时效果不大 甚至没有缓蚀作用 而将它们按某种配方复合加入 则可能产生很高的缓蚀效率 这种现象称为缓蚀剂的协同效应 或协同作用 相反 复合加入时缓蚀效果反而降低 称为负协同效应 协同效应不是简单的加和 而是相互促进 100500 重铬酸钠和锌盐的比例对复合缓蚀剂缓蚀效果的影响 试验条件 钢 氧饱和循环冷却水 ph 6 5 35 c 5天 未加缓蚀剂时腐蚀速度189引自 CorrosionInhibitors 锌盐 050100 失重150腐蚀速100度500 重铬酸钠 缓蚀剂应用的几个问题 要根据腐蚀体系的具体情况选择有效的缓蚀剂 因为缓蚀剂的保护效果具有选择性 要通过试验确定缓蚀剂的最佳投效剂量和最佳使用条件 缓蚀剂对生产过程可能有不利影响 如 起泡 形成乳状液 使锈皮疏松脱落而导致管线阻塞 造成新的腐蚀问题 结垢而影响传热 NaNO 浓度克 100亳升 亚硝酸钠浓度对碳钢在氯化钠溶液中腐蚀速度的影响 重200量损失150Mg100500 0 050 150 250 35 溶液7 5g lNacl试样面积50cm 时间21昼夜引用自 金属的缓蚀剂 15 c 30 C 腐4蚀速3度21 缓蚀剂浓度对碳钢腐蚀速度的影响 碳钢 5MHCe 硫化二乙二醇浓度 mM L 00 20 40 60 81 01 2若丁浓度 g L 1101001000 腐20蚀速15度5 碳钢 20 H SC 室温 缓蚀剂应用的几个问题 缓蚀剂对设备材质是否会造成损害 缓蚀剂的毒性和环境污染是一个重要问题 在实际生产系统中缓蚀剂的流失是造成失效的常见原因 为了保证缓蚀剂使用有效而经济 应对保护效果进行监测 避免缓蚀剂浓度不足达不到保护效果 或者缓蚀剂加入过多造成浪费 缓蚀剂应用实例 酸洗 酸洗除锈和除垢是一种常用的金属表面清净处理 其原理是利用酸溶液对金属表面锈层和垢层的溶解能力