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(qi)原因是保溫層下腐(fu)蝕（corrosion under insulation，CUI）引(yin)(yin)起。原因是維(wei)護人員(yuan)未把鋁皮封套和(he)防水(shui)層按要求密閉安裝好，達不到防雨水(shui)的(de)要求。雨水(shui)浸入(ru)，使(shi)隔(ge)熱(re)材(cai)料變濕(shi)。雨水(shui)中的(de)氯離(li)子和(he)隔(ge)熱(re)材(cai)料中瀝出的(de)氯離(li)子，在(zai)不銹(xiu)鋼管表面聚集濃縮。加上管道中存在(zai)的(de)殘(can)余應(ying)力(li)的(de)聯合(he)作(zuo)用，造成了(le)氯化物應(ying)力(li)腐(fu)蝕破裂，裂縫穿(chuan)透而引(yin)(yin)起泄漏。CUI發生(sheng)在(zai)冷熱(re)管道、設備的(de)保溫層下。這種(zhong)腐(fu)蝕直到20世紀50年代才在(zai)各種(zhong)文獻(xian)中被提及。
CUI是(shi)一種在管(guan)道(dao)、設備表面，由(you)(you)外及內(nei)的(de)腐蝕，由(you)(you)于通(tong)常(chang)(chang)在保溫(wen)下發展(zhan)，缺乏日(ri)常(chang)(chang)的(de)關注，成為(wei)企業裝置內(nei)“隱蔽的(de)角落”。有效管(guan)理CUI風險是(shi)配管(guan)設計管(guan)理的(de)關鍵部分之一。
1. 碳(tan)鋼管道CUI機理與防護措(cuo)施的工程應用
保(bao)溫層下碳(tan)(tan)鋼(gang)受到腐蝕原因在于碳(tan)(tan)鋼(gang)和(he)水汽的(de)接觸：①. 管道外壁水和(he)其他腐蝕性(xing)(xing)介質的(de)環形空間或縫隙；②. 吸水性(xing)(xing)或浸潤性(xing)(xing)好(hao)的(de)保(bao)溫材料；③. 保(bao)溫材料帶來的(de)污(wu)染物來加速(su)腐蝕或外界污(wu)染。
保溫(wen)層下的(de)水(shui)汽(qi)(qi)主要來(lai)自：外界的(de)水(shui)汽(qi)(qi)滲透；冷凝。由(you)于外界保護材料(liao)的(de)設計缺陷(xian)、安(an)裝(zhuang)施(shi)工差(cha)、機械(xie)損傷、疏于維護等(deng)原因，都(dou)會使水(shui)汽(qi)(qi)進入保溫(wen)層。當金屬(shu)表面溫(wen)度(du)低于環(huan)境露點溫(wen)度(du)時，水(shui)汽(qi)(qi)也會凝結在金屬(shu)表面。
設(she)備的運行溫(wen)度(du)同(tong)樣也會(hui)很(hen)大程度(du)影響到腐蝕的發生：溫(wen)度(du)越高(gao)，水(shui)汽停留在碳鋼表面的時間就(jiu)越短；但是溫(wen)度(du)越高(gao)，越會(hui)加速腐蝕，并降低防護涂料、黏結劑的使用(yong)壽命。
在一個(ge)開放的(de)(de)系統下，水中的(de)(de)氧含(han)量隨著溫度升(sheng)高(gao)而降低(di)。對(dui)于碳鋼來說，當溫度高(gao)于80℃時，腐(fu)蝕速率開始下降。但(dan)是現場測得的(de)(de)保(bao)溫層下腐(fu)蝕卻(que)類似于封閉系統下的(de)(de)腐(fu)蝕情況，水汽(qi)中的(de)(de)氧含(han)量卻(que)是飽和(he)的(de)(de)。這(zhe)樣(yang)的(de)(de)話，Oxygen cell corrosion會(hui)在一個(ge)密(mi)閉的(de)(de)系統中發生。現場測試的(de)(de)數據(ju)比(bi)實驗(yan)室數據(ju)還會(hui)更(geng)高(gao)。水汽(qi)中溶(rong)解(jie)的(de)(de)鹽分更(geng)會(hui)加速腐(fu)蝕。
現場經驗顯示，碳鋼溫度(du)在(zai)-4～175℃之間(jian)在(zai)保(bao)溫層下發(fa)生(sheng)CUI。當溫度(du)低于-4℃時，一般沒有(you)腐(fu)蝕(shi)；當溫度(du)高于175℃時，表面可以有(you)足(zu)夠的(de)熱量來保(bao)持表面的(de)干(gan)燥，也(ye)很少發(fa)生(sheng)腐(fu)蝕(shi)。但(dan)是(shi)一旦當設(she)備因停機檢修(xiu)等問題，溫度(du)區間(jian)一到這(zhe)個范圍內(nei)時，腐(fu)蝕(shi)會很快發(fa)生(sheng)。
為(wei)什么CUI的(de)(de)(de)發生一直強調水汽的(de)(de)(de)存(cun)在(zai)，其實(shi)這其中(zhong)唯一的(de)(de)(de)原因是由于保(bao)(bao)溫(wen)層(ceng)的(de)(de)(de)存(cun)在(zai)，保(bao)(bao)溫(wen)層(ceng)材料對CUI的(de)(de)(de)發生起著(zhu)至(zhi)關(guan)重要(yao)的(de)(de)(de)作用(yong)。①. 保(bao)(bao)溫(wen)層(ceng)中(zhong)可(ke)溶性鹽(yan)的(de)(de)(de)殘留，例如(ru)阻燃劑中(zhong)的(de)(de)(de)氯化(hua)物、硫化(hua)物等酸性物質可(ke)以加速腐(fu)蝕；②. 水的(de)(de)(de)滲(shen)透，保(bao)(bao)溫(wen)層(ceng)材料就(jiu)是吸(xi)水性的(de)(de)(de)；③. 保(bao)(bao)溫(wen)層(ceng)泡(pao)沫中(zhong)的(de)(de)(de)殘留物質可(ke)以與(yu)水反應生成氯化(hua)氫或其他(ta)酸。
2. 奧氏體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)和雙相不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)管道CUI機理與(yu)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、高鉻含量的雙相(xiang)不(bu)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(xiu)鋼(gang)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(li)腐(fu)蝕(shi)開裂（ESCC）在氯化物或其(qi)他鹵鹽(yan)存在下會(hui)發(fa)生(sheng)，當水汽(qi)穿過保溫層(ceng)到達管(guan)道(dao)、設備的熱表面(mian)(mian)時，鹽(yan)類(lei)在水汽(qi)進(jin)行蒸發(fa)的過程(cheng)中濃度(du)會(hui)變(bian)大。保溫層(ceng)在這個過程(cheng)中起到了一個運輸和留存水汽(qi)的介質作用，使(shi)得金屬表面(mian)(mian)的氯鹽(yan)濃度(du)變(bian)大，會(hui)使(shi)得ESCC發(fa)生(sheng)。
氯化物(wu)來(lai)自兩個方面：①. 保溫(wen)材料。例如，保溫(wen)層，黏結劑(ji)，填縫劑(ji)，水泥等；②. 外部。例如，雨水、海岸鹽(yan)霧(wu)、滅火測試溶液、系統泄漏等。保溫(wen)層在(zai)運行一段時間（約5年）后的(de)(de)破壞(huai)也會引人這些(xie)污染物(wu)，外部的(de)(de)這些(xie)污染是CUI氯鹽(yan)的(de)(de)大部分來(lai)源。不銹鋼大多數的(de)(de)ESCC發生溫(wen)度區間在(zai)50～175℃。在(zai)溫(wen)度循環的(de)(de)作用下，水汽凝結／蒸(zheng)發，使得氯化鹽(yan)的(de)(de)濃度升高聚集在(zai)金屬表面。
3. CUI有關標準規范
NACE RP0198 Control of Corrosion Under Thermal Insulation and Fireproofing Materi--A Systems Approach對(dui)CUI進行了規定。
國(guo)內針對保溫層的(de)施工、設(she)(she)計(ji)規范標準較(jiao)少，多集中在(zai)隔(ge)熱層的(de)設(she)(she)計(ji)上，基本未涉及(ji)(ji)油漆(qi)涂裝系統來(lai)進行防(fang)腐(fu)。GB／T 8175《設(she)(she)備及(ji)(ji)管(guan)(guan)道(dao)(dao)絕(jue)熱設(she)(she)計(ji)導則(ze)》規定，凡碳鋼和鐵(tie)素體合金(jin)鋼管(guan)(guan)道(dao)(dao)、設(she)(she)備及(ji)(ji)其(qi)(qi)附件的(de)外表(biao)面(mian)，在(zai)清凈后(hou)應涂刷(shua)防(fang)銹層。不銹鋼、有(you)色金(jin)屬(shu)及(ji)(ji)非金(jin)屬(shu)材料的(de)管(guan)(guan)道(dao)(dao)、設(she)(she)備及(ji)(ji)其(qi)(qi)附件的(de)外表(biao)面(mian)，在(zai)清凈后(hou)不需涂刷(shua)防(fang)銹層。
GB/T 50264將(jiang)絕(jue)(jue)熱(re)結構(gou)分為保(bao)(bao)(bao)冷(leng)結構(gou)和(he)保(bao)(bao)(bao)溫(wen)結構(gou)，分別隔絕(jue)(jue)高溫(wen)和(he)低溫(wen)。其中保(bao)(bao)(bao)冷(leng)結構(gou)應由防銹層、絕(jue)(jue)熱(re)層、防潮層和(he)保(bao)(bao)(bao)護層組成。
GB/T 4272規(gui)定(ding)，絕(jue)熱(re)(re)(re)結構應由(you)防腐(fu)層(ceng)(ceng)、絕(jue)熱(re)(re)(re)層(ceng)(ceng)、防潮層(ceng)(ceng)／防水層(ceng)(ceng)和外保護(hu)層(ceng)(ceng)構成。其中(zhong)對防腐(fu)層(ceng)(ceng)規(gui)定(ding)，凡(fan)需(xu)進(jin)行(xing)絕(jue)熱(re)(re)(re)的碳鋼(gang)(gang)設(she)(she)備、管道(dao)及其附件應設(she)(she)防腐(fu)層(ceng)(ceng)；不銹(xiu)鋼(gang)(gang)、有色金(jin)(jin)屬(shu)及非金(jin)(jin)屬(shu)材料(liao)的設(she)(she)備、管道(dao)及其附件則(ze)不需(xu)要(yao)設(she)(she)防銹(xiu)層(ceng)(ceng)。
