浙江至德鋼業有限公司技術人員調研某不銹鋼(gang)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。
筆者究其原因(yin)是保(bao)溫層下(xia)腐蝕(shi)（corrosion under insulation，CUI）引起。原因(yin)是維護人(ren)員(yuan)未把(ba)鋁皮封(feng)套和防(fang)水層按要(yao)求密閉安裝好，達不(bu)(bu)到防(fang)雨水的(de)要(yao)求。雨水浸入，使(shi)隔(ge)熱材料變濕。雨水中(zhong)的(de)氯離子和隔(ge)熱材料中(zhong)瀝(li)出的(de)氯離子，在(zai)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼管(guan)表面聚集濃縮。加上(shang)管(guan)道(dao)中(zhong)存(cun)在(zai)的(de)殘余(yu)應力的(de)聯(lian)合作(zuo)用，造成了(le)氯化物應力腐蝕(shi)破裂(lie)，裂(lie)縫穿(chuan)透(tou)而引起泄漏。CUI發(fa)生在(zai)冷(leng)熱管(guan)道(dao)、設備的(de)保(bao)溫層下(xia)。這種腐蝕(shi)直到20世紀50年代才(cai)在(zai)各種文獻中(zhong)被(bei)提及。
CUI是一(yi)種在管(guan)(guan)道、設備(bei)表面，由(you)外及內的(de)(de)腐蝕，由(you)于通常在保溫下發展，缺(que)乏日常的(de)(de)關注，成為(wei)企業裝置內“隱蔽的(de)(de)角落(luo)”。有效管(guan)(guan)理CUI風險是配管(guan)(guan)設計管(guan)(guan)理的(de)(de)關鍵部分之一(yi)。
1. 碳鋼(gang)管(guan)道CUI機理(li)與防護措(cuo)施(shi)的工程應用
保溫(wen)層下(xia)碳鋼受到腐(fu)蝕原因在于碳鋼和(he)水(shui)汽的(de)接觸：①. 管道外(wai)壁水(shui)和(he)其他腐(fu)蝕性介(jie)質的(de)環形(xing)空間或縫隙；②. 吸(xi)水(shui)性或浸潤性好的(de)保溫(wen)材(cai)料；③. 保溫(wen)材(cai)料帶來(lai)的(de)污染(ran)物來(lai)加速(su)腐(fu)蝕或外(wai)界污染(ran)。
保溫(wen)層(ceng)下(xia)的(de)水汽主要來自：外(wai)界(jie)的(de)水汽滲透；冷凝。由于(yu)(yu)外(wai)界(jie)保護材料的(de)設(she)計缺陷、安裝施工差、機械損(sun)傷、疏于(yu)(yu)維(wei)護等原因(yin)，都會使水汽進入保溫(wen)層(ceng)。當金(jin)屬表面(mian)溫(wen)度低于(yu)(yu)環(huan)境(jing)露點溫(wen)度時，水汽也會凝結(jie)在金(jin)屬表面(mian)。
設備的(de)(de)運(yun)行溫度(du)同樣也(ye)會很大程度(du)影響到(dao)腐蝕(shi)的(de)(de)發生：溫度(du)越(yue)高，水汽停(ting)留在碳鋼表面的(de)(de)時間(jian)就(jiu)越(yue)短；但(dan)是溫度(du)越(yue)高，越(yue)會加(jia)速腐蝕(shi)，并(bing)降低(di)防護涂料、黏結劑(ji)的(de)(de)使用壽命。
在一個開放的(de)系統(tong)下，水(shui)中的(de)氧(yang)含(han)量隨(sui)著溫(wen)度(du)升高(gao)(gao)而降低。對于(yu)碳(tan)鋼來說，當溫(wen)度(du)高(gao)(gao)于(yu)80℃時，腐(fu)(fu)蝕速(su)率開始(shi)下降。但是(shi)現(xian)(xian)場測(ce)得的(de)保溫(wen)層(ceng)下腐(fu)(fu)蝕卻(que)類似于(yu)封閉系統(tong)下的(de)腐(fu)(fu)蝕情況，水(shui)汽中的(de)氧(yang)含(han)量卻(que)是(shi)飽(bao)和的(de)。這樣的(de)話，Oxygen cell corrosion會(hui)在一個密閉的(de)系統(tong)中發(fa)生。現(xian)(xian)場測(ce)試的(de)數(shu)據比實驗室數(shu)據還會(hui)更高(gao)(gao)。水(shui)汽中溶解的(de)鹽(yan)分更會(hui)加速(su)腐(fu)(fu)蝕。
現場經驗顯示，碳(tan)鋼溫(wen)度(du)在(zai)-4～175℃之間(jian)在(zai)保溫(wen)層下發生CUI。當溫(wen)度(du)低于(yu)-4℃時，一般沒有(you)腐蝕(shi)；當溫(wen)度(du)高于(yu)175℃時，表(biao)面可(ke)以有(you)足夠的(de)熱量來保持表(biao)面的(de)干燥，也很少發生腐蝕(shi)。但是一旦(dan)當設備因停機檢修等問題，溫(wen)度(du)區間(jian)一到這個(ge)范圍(wei)內時，腐蝕(shi)會(hui)很快發生。
為什么CUI的(de)(de)(de)發生(sheng)一直強(qiang)調水汽的(de)(de)(de)存(cun)(cun)在，其實這其中唯一的(de)(de)(de)原因(yin)是由于保(bao)(bao)溫(wen)層(ceng)的(de)(de)(de)存(cun)(cun)在，保(bao)(bao)溫(wen)層(ceng)材料對CUI的(de)(de)(de)發生(sheng)起(qi)著至關重要的(de)(de)(de)作用。①. 保(bao)(bao)溫(wen)層(ceng)中可溶性鹽的(de)(de)(de)殘留，例如阻燃劑(ji)中的(de)(de)(de)氯化(hua)物、硫化(hua)物等酸(suan)性物質可以加速腐蝕；②. 水的(de)(de)(de)滲透(tou)，保(bao)(bao)溫(wen)層(ceng)材料就是吸水性的(de)(de)(de)；③. 保(bao)(bao)溫(wen)層(ceng)泡沫中的(de)(de)(de)殘留物質可以與水反應(ying)生(sheng)成氯化(hua)氫或其他(ta)酸(suan)。
2. 奧氏(shi)體(ti)不(bu)銹鋼(gang)和雙相不(bu)銹鋼(gang)管道CUI機理與防護措施(shi)的工(gong)程應用
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、高鉻含量的雙相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)氯化物或其他鹵鹽存在(zai)下(xia)會(hui)發生(sheng)，當水(shui)汽穿(chuan)過(guo)保溫層到達(da)管(guan)道(dao)、設(she)備的(de)熱表面時，鹽類(lei)在(zai)水(shui)汽進(jin)行(xing)蒸(zheng)發的(de)過(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong)濃度會(hui)變大。保溫層在(zai)這個(ge)過(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong)起到了一個(ge)運(yun)輸和留(liu)存水(shui)汽的(de)介質作用，使(shi)(shi)得金(jin)屬表面的(de)氯鹽濃度變大，會(hui)使(shi)(shi)得ESCC發生(sheng)。
氯化物來自兩(liang)個(ge)方(fang)面：①. 保溫材料。例如(ru)，保溫層，黏結(jie)劑，填縫劑，水泥等；②. 外部(bu)。例如(ru)，雨(yu)水、海(hai)岸鹽霧、滅火測試溶液(ye)、系統(tong)泄漏等。保溫層在(zai)運行一段時間(jian)（約(yue)5年）后的(de)(de)(de)破壞也會(hui)引人這些(xie)(xie)污染(ran)物，外部(bu)的(de)(de)(de)這些(xie)(xie)污染(ran)是CUI氯鹽的(de)(de)(de)大(da)部(bu)分來源(yuan)。不(bu)銹鋼大(da)多(duo)數的(de)(de)(de)ESCC發生(sheng)溫度區(qu)間(jian)在(zai)50～175℃。在(zai)溫度循環的(de)(de)(de)作用下，水汽凝(ning)結(jie)／蒸(zheng)發，使得氯化鹽的(de)(de)(de)濃度升高聚集(ji)在(zai)金屬表面。
3. CUI有關標(biao)準規范
NACE RP0198 Control of Corrosion Under Thermal Insulation and Fireproofing Materi--A Systems Approach對CUI進(jin)行了(le)規(gui)定。
國(guo)內(nei)針(zhen)對保(bao)溫層(ceng)(ceng)的(de)(de)施工、設(she)(she)計(ji)規范標(biao)準較少，多集中在(zai)隔熱層(ceng)(ceng)的(de)(de)設(she)(she)計(ji)上，基(ji)本(ben)未涉及油漆涂裝(zhuang)系(xi)統來進行防腐。GB／T 8175《設(she)(she)備(bei)(bei)及管道絕熱設(she)(she)計(ji)導則》規定，凡(fan)碳(tan)鋼(gang)(gang)(gang)和鐵素體合(he)金(jin)鋼(gang)(gang)(gang)管道、設(she)(she)備(bei)(bei)及其(qi)附件的(de)(de)外表(biao)面，在(zai)清凈后(hou)應(ying)涂刷防銹層(ceng)(ceng)。不銹鋼(gang)(gang)(gang)、有(you)色金(jin)屬(shu)及非金(jin)屬(shu)材料的(de)(de)管道、設(she)(she)備(bei)(bei)及其(qi)附件的(de)(de)外表(biao)面，在(zai)清凈后(hou)不需(xu)涂刷防銹層(ceng)(ceng)。
GB/T 50264將絕熱(re)結構分(fen)(fen)為保(bao)(bao)冷結構和保(bao)(bao)溫結構，分(fen)(fen)別(bie)隔絕高溫和低(di)溫。其(qi)中保(bao)(bao)冷結構應由(you)防銹層、絕熱(re)層、防潮層和保(bao)(bao)護層組(zu)成(cheng)。
GB/T 4272規定，絕(jue)熱(re)結構應由(you)防腐(fu)層、絕(jue)熱(re)層、防潮(chao)層／防水層和外(wai)保護層構成。其中對防腐(fu)層規定，凡需(xu)進行絕(jue)熱(re)的(de)碳鋼設(she)備(bei)、管道(dao)及(ji)其附件(jian)(jian)應設(she)防腐(fu)層；不銹(xiu)鋼、有色金屬及(ji)非金屬材(cai)料的(de)設(she)備(bei)、管道(dao)及(ji)其附件(jian)(jian)則不需(xu)要(yao)設(she)防銹(xiu)層。
