浙江至德鋼業有限公司技術人員調研某不銹鋼保溫管道，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。
筆者(zhe)究(jiu)其原(yuan)因是保(bao)溫層下腐(fu)蝕(shi)（corrosion under insulation，CUI）引(yin)起。原(yuan)因是維(wei)護人員未把鋁皮封套和防水(shui)層按要求密閉安裝好，達不到(dao)防雨水(shui)的(de)(de)要求。雨水(shui)浸入，使隔熱(re)材料(liao)變濕。雨水(shui)中(zhong)的(de)(de)氯(lv)(lv)離(li)子(zi)和隔熱(re)材料(liao)中(zhong)瀝出的(de)(de)氯(lv)(lv)離(li)子(zi)，在(zai)不銹鋼管(guan)表面聚(ju)集濃縮。加上管(guan)道中(zhong)存在(zai)的(de)(de)殘余應力(li)的(de)(de)聯(lian)合作用，造(zao)成了氯(lv)(lv)化(hua)物應力(li)腐(fu)蝕(shi)破裂，裂縫穿透而引(yin)起泄漏。CUI發生在(zai)冷熱(re)管(guan)道、設(she)備的(de)(de)保(bao)溫層下。這種腐(fu)蝕(shi)直到(dao)20世紀50年(nian)代(dai)才在(zai)各種文獻中(zhong)被(bei)提(ti)及。
CUI是一(yi)種在管(guan)道、設(she)(she)備(bei)表面，由外及(ji)內的腐蝕(shi)，由于通常在保(bao)溫下發展，缺乏日常的關注，成(cheng)為企業裝置內“隱蔽的角(jiao)落(luo)”。有效管(guan)理(li)CUI風險是配管(guan)設(she)(she)計管(guan)理(li)的關鍵部分(fen)之一(yi)。
1. 碳鋼管道CUI機(ji)理與防護(hu)措施(shi)的工程應用
保(bao)溫(wen)層下碳(tan)鋼受到(dao)腐蝕(shi)原因在于碳(tan)鋼和(he)水(shui)汽的接觸(chu)：①. 管(guan)道(dao)外壁水(shui)和(he)其他(ta)腐蝕(shi)性(xing)介(jie)質的環形空間或縫隙；②. 吸水(shui)性(xing)或浸(jin)潤性(xing)好的保(bao)溫(wen)材料；③. 保(bao)溫(wen)材料帶(dai)來的污染物來加速(su)腐蝕(shi)或外界污染。
保溫層(ceng)下的(de)水(shui)(shui)汽主要來自：外(wai)界(jie)的(de)水(shui)(shui)汽滲(shen)透；冷(leng)凝(ning)。由(you)于外(wai)界(jie)保護材料的(de)設計缺陷、安裝施工差、機(ji)械損傷、疏于維護等原因，都會(hui)使水(shui)(shui)汽進入保溫層(ceng)。當金(jin)屬表面(mian)溫度低于環境露點溫度時，水(shui)(shui)汽也會(hui)凝(ning)結在金(jin)屬表面(mian)。
設備的(de)(de)運(yun)行溫(wen)(wen)度同樣(yang)也會很大程度影響到腐(fu)蝕(shi)的(de)(de)發生：溫(wen)(wen)度越(yue)(yue)(yue)高(gao)，水汽停(ting)留在碳(tan)鋼表面的(de)(de)時(shi)間就越(yue)(yue)(yue)短；但是溫(wen)(wen)度越(yue)(yue)(yue)高(gao)，越(yue)(yue)(yue)會加速腐(fu)蝕(shi)，并降(jiang)低防護涂料、黏結劑的(de)(de)使用壽命(ming)。
在一個(ge)開放的(de)系(xi)統(tong)(tong)下(xia)，水中(zhong)的(de)氧含量隨著溫(wen)(wen)度升高而降低。對(dui)于碳鋼(gang)來說，當溫(wen)(wen)度高于80℃時，腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)速率開始(shi)下(xia)降。但是現場測得的(de)保溫(wen)(wen)層下(xia)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)卻類(lei)似于封閉系(xi)統(tong)(tong)下(xia)的(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)情況(kuang)，水汽(qi)中(zhong)的(de)氧含量卻是飽(bao)和的(de)。這樣的(de)話，Oxygen cell corrosion會在一個(ge)密閉的(de)系(xi)統(tong)(tong)中(zhong)發生(sheng)。現場測試的(de)數據比(bi)實驗室數據還(huan)會更(geng)高。水汽(qi)中(zhong)溶解的(de)鹽分(fen)更(geng)會加速腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)。
現場經驗顯示(shi)，碳鋼溫(wen)度(du)在-4～175℃之間在保溫(wen)層下發生(sheng)CUI。當(dang)溫(wen)度(du)低于-4℃時，一般沒(mei)有(you)腐(fu)蝕；當(dang)溫(wen)度(du)高于175℃時，表面可(ke)以有(you)足(zu)夠的(de)(de)熱(re)量來保持表面的(de)(de)干燥，也很少發生(sheng)腐(fu)蝕。但是(shi)一旦當(dang)設備因停(ting)機檢修等(deng)問題，溫(wen)度(du)區間一到這個(ge)范圍內時，腐(fu)蝕會很快發生(sheng)。
為什(shen)么CUI的(de)發生一(yi)直(zhi)強調水汽的(de)存在，其實這(zhe)其中(zhong)(zhong)唯一(yi)的(de)原因是由(you)于保(bao)(bao)溫(wen)層(ceng)的(de)存在，保(bao)(bao)溫(wen)層(ceng)材(cai)料對CUI的(de)發生起著至關重要(yao)的(de)作用。①. 保(bao)(bao)溫(wen)層(ceng)中(zhong)(zhong)可(ke)溶性(xing)(xing)鹽的(de)殘(can)留，例(li)如阻(zu)燃(ran)劑中(zhong)(zhong)的(de)氯(lv)化物(wu)(wu)、硫化物(wu)(wu)等(deng)酸(suan)性(xing)(xing)物(wu)(wu)質(zhi)可(ke)以加速腐(fu)蝕(shi)；②. 水的(de)滲透，保(bao)(bao)溫(wen)層(ceng)材(cai)料就是吸(xi)水性(xing)(xing)的(de)；③. 保(bao)(bao)溫(wen)層(ceng)泡沫中(zhong)(zhong)的(de)殘(can)留物(wu)(wu)質(zhi)可(ke)以與水反應生成(cheng)氯(lv)化氫或(huo)其他(ta)酸(suan)。
2. 奧氏體(ti)不銹鋼(gang)和雙(shuang)相(xiang)不銹鋼(gang)管道(dao)CUI機理與(yu)防護措(cuo)施的工程(cheng)應用
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)相不(bu)銹(xiu)鋼對保溫層下的應力腐蝕開裂會相對耐受力高一些，但是，雙相不銹鋼管道在保溫層下依然會受到外界應力腐蝕開裂的影響。
外部應力腐(fu)蝕開裂（ESCC）在(zai)氯化物或其他(ta)鹵鹽(yan)存(cun)在(zai)下會發(fa)(fa)生，當水汽穿(chuan)過(guo)保(bao)溫層到達管(guan)道、設備的(de)熱表(biao)面時，鹽(yan)類(lei)在(zai)水汽進行蒸(zheng)發(fa)(fa)的(de)過(guo)程中(zhong)濃度(du)會變(bian)大。保(bao)溫層在(zai)這個過(guo)程中(zhong)起到了一(yi)個運(yun)輸和留存(cun)水汽的(de)介質作用(yong)，使(shi)得金(jin)屬表(biao)面的(de)氯鹽(yan)濃度(du)變(bian)大，會使(shi)得ESCC發(fa)(fa)生。
氯化物來(lai)(lai)自兩(liang)個方面(mian)：①. 保(bao)(bao)溫(wen)材料。例如，保(bao)(bao)溫(wen)層，黏(nian)結劑，填縫(feng)劑，水泥等；②. 外部(bu)(bu)。例如，雨水、海岸鹽(yan)霧、滅火測試溶液、系(xi)統(tong)泄漏等。保(bao)(bao)溫(wen)層在運行(xing)一段時間（約5年）后(hou)的(de)破(po)壞(huai)也會引人這些污染物，外部(bu)(bu)的(de)這些污染是CUI氯鹽(yan)的(de)大(da)部(bu)(bu)分(fen)來(lai)(lai)源。不銹鋼大(da)多數的(de)ESCC發(fa)生溫(wen)度區間在50～175℃。在溫(wen)度循環的(de)作用下，水汽凝(ning)結／蒸發(fa)，使得氯化鹽(yan)的(de)濃(nong)度升(sheng)高聚(ju)集在金屬表面(mian)。
3. CUI有關標準規(gui)范
NACE RP0198 Control of Corrosion Under Thermal Insulation and Fireproofing Materi--A Systems Approach對CUI進(jin)行了(le)規定。
國內針對保溫層(ceng)的(de)施工、設(she)計規范標準較少(shao)，多集中在(zai)隔熱層(ceng)的(de)設(she)計上(shang)，基本未涉及油漆涂(tu)裝系統來進行防腐。GB／T 8175《設(she)備及管道絕(jue)熱設(she)計導則》規定(ding)，凡(fan)碳鋼和鐵素體合金鋼管道、設(she)備及其附件(jian)的(de)外表面(mian)，在(zai)清(qing)凈后應涂(tu)刷防銹(xiu)(xiu)層(ceng)。不銹(xiu)(xiu)鋼、有色金屬(shu)及非金屬(shu)材料的(de)管道、設(she)備及其附件(jian)的(de)外表面(mian)，在(zai)清(qing)凈后不需涂(tu)刷防銹(xiu)(xiu)層(ceng)。
GB/T 50264將絕(jue)熱結(jie)構(gou)分(fen)為保(bao)冷(leng)結(jie)構(gou)和保(bao)溫(wen)(wen)結(jie)構(gou)，分(fen)別(bie)隔絕(jue)高溫(wen)(wen)和低溫(wen)(wen)。其中保(bao)冷(leng)結(jie)構(gou)應由(you)防(fang)銹層(ceng)(ceng)、絕(jue)熱層(ceng)(ceng)、防(fang)潮層(ceng)(ceng)和保(bao)護層(ceng)(ceng)組(zu)成(cheng)。
GB/T 4272規定(ding)(ding)，絕(jue)熱(re)結構應(ying)由(you)防(fang)(fang)腐(fu)層(ceng)、絕(jue)熱(re)層(ceng)、防(fang)(fang)潮層(ceng)／防(fang)(fang)水層(ceng)和外保護(hu)層(ceng)構成。其中對防(fang)(fang)腐(fu)層(ceng)規定(ding)(ding)，凡需(xu)進行絕(jue)熱(re)的碳鋼設(she)備(bei)、管道及(ji)其附件應(ying)設(she)防(fang)(fang)腐(fu)層(ceng)；不(bu)銹鋼、有色金屬及(ji)非(fei)金屬材料的設(she)備(bei)、管道及(ji)其附件則不(bu)需(xu)要(yao)設(she)防(fang)(fang)銹層(ceng)。
