浙江至德鋼業有限公司技術人員調研某不(bu)銹鋼保溫管道，保溫外用鋁皮防水層，管道已運行若干年，地處海洋環境，維護時將鋁皮封套和保溫材料去除，修理后又重新封好，僅半年時間修理過的管段發生泄漏，檢查不銹鋼管外表面已發生應力腐蝕破裂。
筆(bi)者究(jiu)其原因是(shi)保溫層下腐蝕（corrosion under insulation，CUI）引(yin)起(qi)。原因是(shi)維護人員未把(ba)鋁皮封套和(he)防(fang)水(shui)層按(an)要求密閉安(an)裝好，達不(bu)到防(fang)雨(yu)水(shui)的(de)(de)(de)要求。雨(yu)水(shui)浸入，使隔(ge)熱(re)(re)材(cai)料變濕。雨(yu)水(shui)中的(de)(de)(de)氯(lv)離子和(he)隔(ge)熱(re)(re)材(cai)料中瀝出的(de)(de)(de)氯(lv)離子，在(zai)不(bu)銹鋼管表面聚(ju)集濃縮。加上管道(dao)中存在(zai)的(de)(de)(de)殘余應(ying)力(li)的(de)(de)(de)聯(lian)合(he)作(zuo)用，造成(cheng)了氯(lv)化物應(ying)力(li)腐蝕破裂(lie)，裂(lie)縫穿透而引(yin)起(qi)泄漏(lou)。CUI發(fa)生在(zai)冷熱(re)(re)管道(dao)、設(she)備的(de)(de)(de)保溫層下。這種(zhong)腐蝕直到20世紀50年(nian)代才(cai)在(zai)各種(zhong)文獻中被提(ti)及。
CUI是一種在管(guan)道、設備表(biao)面，由(you)外及內(nei)的腐蝕，由(you)于通常在保溫下發展(zhan)，缺乏日常的關注(zhu)，成為企業裝置內(nei)“隱蔽(bi)的角落”。有效(xiao)管(guan)理(li)(li)CUI風險是配管(guan)設計管(guan)理(li)(li)的關鍵部分之一。
1. 碳鋼管道CUI機(ji)理與(yu)防護措施的工程(cheng)應用
保溫(wen)層下(xia)碳(tan)鋼(gang)受到腐(fu)蝕(shi)原因在于(yu)碳(tan)鋼(gang)和水(shui)(shui)汽的(de)接觸：①. 管道外壁水(shui)(shui)和其他腐(fu)蝕(shi)性(xing)介質的(de)環形空間或(huo)(huo)縫隙；②. 吸水(shui)(shui)性(xing)或(huo)(huo)浸潤性(xing)好的(de)保溫(wen)材料；③. 保溫(wen)材料帶(dai)來(lai)的(de)污染物來(lai)加(jia)速腐(fu)蝕(shi)或(huo)(huo)外界(jie)污染。
保(bao)溫(wen)層下的(de)水汽(qi)主要來自(zi)：外界(jie)的(de)水汽(qi)滲(shen)透；冷(leng)凝。由于外界(jie)保(bao)護材料的(de)設計缺陷、安裝(zhuang)施工(gong)差、機械損傷、疏于維護等原因(yin)，都會使水汽(qi)進入保(bao)溫(wen)層。當金屬表(biao)面(mian)溫(wen)度低于環(huan)境露(lu)點溫(wen)度時，水汽(qi)也會凝結在金屬表(biao)面(mian)。
設備的(de)(de)運行溫(wen)度(du)(du)(du)同樣也(ye)會很大程度(du)(du)(du)影響到(dao)腐蝕的(de)(de)發生：溫(wen)度(du)(du)(du)越高(gao)(gao)，水汽停留(liu)在碳鋼(gang)表面的(de)(de)時間就越短；但是溫(wen)度(du)(du)(du)越高(gao)(gao)，越會加(jia)速腐蝕，并降低防護涂料、黏(nian)結(jie)劑的(de)(de)使用壽命。
在一個開放的(de)系統(tong)下(xia)，水(shui)中(zhong)(zhong)的(de)氧(yang)含(han)量隨(sui)著溫度升高(gao)而降低(di)。對于(yu)(yu)碳鋼來說，當溫度高(gao)于(yu)(yu)80℃時，腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)速率開始下(xia)降。但是(shi)現場測得的(de)保(bao)溫層下(xia)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)卻類似于(yu)(yu)封閉(bi)系統(tong)下(xia)的(de)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)情況，水(shui)汽中(zhong)(zhong)的(de)氧(yang)含(han)量卻是(shi)飽和的(de)。這樣的(de)話，Oxygen cell corrosion會(hui)在一個密閉(bi)的(de)系統(tong)中(zhong)(zhong)發生。現場測試的(de)數據比實驗室數據還會(hui)更高(gao)。水(shui)汽中(zhong)(zhong)溶解的(de)鹽(yan)分更會(hui)加速腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)。
現場經驗(yan)顯示，碳(tan)鋼溫度在-4～175℃之間(jian)在保(bao)溫層下發(fa)生CUI。當溫度低于(yu)-4℃時，一般(ban)沒有腐蝕；當溫度高于(yu)175℃時，表(biao)面可以有足(zu)夠的熱量來保(bao)持表(biao)面的干燥，也很少發(fa)生腐蝕。但是一旦當設備因停機檢修等問題，溫度區間(jian)一到這個范圍內時，腐蝕會很快發(fa)生。
為什么CUI的(de)(de)(de)發(fa)生一(yi)(yi)直強調水(shui)汽(qi)的(de)(de)(de)存在(zai)，其實(shi)這其中(zhong)唯一(yi)(yi)的(de)(de)(de)原(yuan)因是由(you)于保(bao)溫(wen)層(ceng)的(de)(de)(de)存在(zai)，保(bao)溫(wen)層(ceng)材(cai)料(liao)對CUI的(de)(de)(de)發(fa)生起著(zhu)至關重要的(de)(de)(de)作用。①. 保(bao)溫(wen)層(ceng)中(zhong)可溶性(xing)鹽的(de)(de)(de)殘留，例如阻燃劑中(zhong)的(de)(de)(de)氯化(hua)(hua)物、硫化(hua)(hua)物等酸(suan)性(xing)物質可以(yi)加速腐(fu)蝕；②. 水(shui)的(de)(de)(de)滲透，保(bao)溫(wen)層(ceng)材(cai)料(liao)就是吸水(shui)性(xing)的(de)(de)(de)；③. 保(bao)溫(wen)層(ceng)泡沫中(zhong)的(de)(de)(de)殘留物質可以(yi)與水(shui)反應生成(cheng)氯化(hua)(hua)氫或其他酸(suan)。
2. 奧氏(shi)體不(bu)銹鋼和雙相不(bu)銹鋼管道CUI機理與防護措施(shi)的工程應用(yong)
18-8不銹鋼易發生應力腐蝕開裂（SCC）。高鎳、鉻、鉬含量的奧氏體不銹鋼，低鎳、高鉻含量的雙(shuang)相(xiang)不銹鋼對保溫層下的應力腐蝕開裂會相對耐受力高一些，但是，雙相不銹鋼管(guan)道在保溫層下依然會受到外界應力腐蝕開裂的影響。
外部(bu)應力腐蝕開裂(lie)（ESCC）在(zai)氯(lv)化物或其他鹵(lu)鹽(yan)存在(zai)下(xia)會發(fa)生(sheng)(sheng)，當(dang)水汽穿過保(bao)溫層到達管道(dao)、設備的(de)(de)熱表面(mian)時，鹽(yan)類在(zai)水汽進行蒸發(fa)的(de)(de)過程中濃度會變(bian)大。保(bao)溫層在(zai)這個(ge)過程中起到了(le)一個(ge)運輸和(he)留存水汽的(de)(de)介(jie)質作用，使(shi)得(de)金屬表面(mian)的(de)(de)氯(lv)鹽(yan)濃度變(bian)大，會使(shi)得(de)ESCC發(fa)生(sheng)(sheng)。
氯(lv)(lv)化物(wu)來自兩個方面：①. 保(bao)溫(wen)材(cai)料。例如，保(bao)溫(wen)層，黏結(jie)劑，填縫(feng)劑，水泥等(deng)；②. 外部(bu)。例如，雨水、海岸鹽(yan)(yan)霧、滅火測試溶液、系統泄漏(lou)等(deng)。保(bao)溫(wen)層在運(yun)行(xing)一段時間（約5年）后(hou)的(de)(de)破壞也會引人這些(xie)污(wu)(wu)染物(wu)，外部(bu)的(de)(de)這些(xie)污(wu)(wu)染是CUI氯(lv)(lv)鹽(yan)(yan)的(de)(de)大(da)部(bu)分來源。不銹鋼大(da)多數的(de)(de)ESCC發生溫(wen)度(du)區間在50～175℃。在溫(wen)度(du)循環的(de)(de)作用(yong)下，水汽凝結(jie)／蒸發，使得氯(lv)(lv)化鹽(yan)(yan)的(de)(de)濃度(du)升(sheng)高聚集在金(jin)屬表面。
3. CUI有關標準(zhun)規(gui)范(fan)
NACE RP0198 Control of Corrosion Under Thermal Insulation and Fireproofing Materi--A Systems Approach對CUI進行了規定(ding)。
國內針對保溫層(ceng)的(de)施工、設(she)(she)(she)計規范標準較少，多集中在隔熱層(ceng)的(de)設(she)(she)(she)計上，基本未涉及(ji)油漆涂裝系統來進行防腐。GB／T 8175《設(she)(she)(she)備(bei)及(ji)管道絕熱設(she)(she)(she)計導則》規定，凡碳鋼(gang)(gang)和鐵素體合(he)金鋼(gang)(gang)管道、設(she)(she)(she)備(bei)及(ji)其(qi)附(fu)件的(de)外表面，在清凈(jing)后應涂刷(shua)防銹層(ceng)。不(bu)銹鋼(gang)(gang)、有色金屬及(ji)非金屬材(cai)料的(de)管道、設(she)(she)(she)備(bei)及(ji)其(qi)附(fu)件的(de)外表面，在清凈(jing)后不(bu)需涂刷(shua)防銹層(ceng)。
GB/T 50264將(jiang)絕(jue)熱(re)結構分(fen)為保(bao)(bao)冷結構和(he)保(bao)(bao)溫結構，分(fen)別隔絕(jue)高溫和(he)低溫。其中保(bao)(bao)冷結構應由防銹層、絕(jue)熱(re)層、防潮層和(he)保(bao)(bao)護(hu)層組成。
GB/T 4272規定，絕(jue)(jue)熱(re)結(jie)構應由防腐層(ceng)(ceng)(ceng)、絕(jue)(jue)熱(re)層(ceng)(ceng)(ceng)、防潮層(ceng)(ceng)(ceng)／防水層(ceng)(ceng)(ceng)和(he)外保護層(ceng)(ceng)(ceng)構成(cheng)。其中對防腐層(ceng)(ceng)(ceng)規定，凡需進(jin)行絕(jue)(jue)熱(re)的碳鋼設(she)備、管道及(ji)其附(fu)件應設(she)防腐層(ceng)(ceng)(ceng)；不銹鋼、有色金(jin)屬(shu)及(ji)非(fei)金(jin)屬(shu)材(cai)料的設(she)備、管道及(ji)其附(fu)件則不需要設(she)防銹層(ceng)(ceng)(ceng)。
