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(zhe)究其原(yuan)因是保溫層(ceng)下(xia)(xia)腐(fu)蝕(shi)（corrosion under insulation，CUI）引起。原(yuan)因是維護人員未把鋁皮封套(tao)和防水層(ceng)按要(yao)求密閉安裝好，達不(bu)到防雨水的(de)(de)要(yao)求。雨水浸入，使隔熱材料變濕(shi)。雨水中(zhong)的(de)(de)氯離(li)子(zi)和隔熱材料中(zhong)瀝出的(de)(de)氯離(li)子(zi)，在(zai)不(bu)銹(xiu)鋼管(guan)表面聚集濃縮。加(jia)上管(guan)道(dao)中(zhong)存在(zai)的(de)(de)殘余(yu)應力(li)的(de)(de)聯合作用(yong)，造成(cheng)了氯化物應力(li)腐(fu)蝕(shi)破裂，裂縫穿透而引起泄漏。CUI發生在(zai)冷熱管(guan)道(dao)、設備(bei)的(de)(de)保溫層(ceng)下(xia)(xia)。這種腐(fu)蝕(shi)直到20世(shi)紀(ji)50年代(dai)才在(zai)各(ge)種文獻中(zhong)被提及。
CUI是(shi)一種(zhong)在管道、設(she)備表面，由外(wai)及內的(de)腐蝕，由于通常(chang)在保溫下發展，缺乏(fa)日常(chang)的(de)關注，成為企業裝(zhuang)置內“隱蔽的(de)角落”。有效管理(li)CUI風險(xian)是(shi)配(pei)管設(she)計管理(li)的(de)關鍵部分之(zhi)一。
1. 碳(tan)鋼管(guan)道CUI機理與防護措施的工程應用
保溫層(ceng)下碳鋼受到腐(fu)蝕(shi)原(yuan)因(yin)在于(yu)碳鋼和水(shui)汽的接觸(chu)：①. 管道外壁水(shui)和其他腐(fu)蝕(shi)性介質的環形(xing)空(kong)間或(huo)縫隙；②. 吸水(shui)性或(huo)浸潤性好的保溫材料；③. 保溫材料帶來(lai)的污(wu)染(ran)物(wu)來(lai)加速(su)腐(fu)蝕(shi)或(huo)外界污(wu)染(ran)。
保溫(wen)層下的(de)水(shui)汽主要來自：外(wai)界(jie)的(de)水(shui)汽滲透；冷(leng)凝。由于(yu)外(wai)界(jie)保護(hu)材料的(de)設計缺陷、安裝施(shi)工差、機械損(sun)傷、疏于(yu)維護(hu)等(deng)原因，都會(hui)使(shi)水(shui)汽進入保溫(wen)層。當金屬表面(mian)溫(wen)度低于(yu)環境(jing)露點溫(wen)度時，水(shui)汽也會(hui)凝結在(zai)金屬表面(mian)。
設備的(de)運行溫(wen)度(du)同樣也會(hui)很大程度(du)影響到腐蝕的(de)發生：溫(wen)度(du)越(yue)(yue)高(gao)，水汽停留在碳(tan)鋼表面的(de)時間就越(yue)(yue)短(duan)；但是溫(wen)度(du)越(yue)(yue)高(gao)，越(yue)(yue)會(hui)加(jia)速(su)腐蝕，并降低防護涂(tu)料、黏結(jie)劑的(de)使用壽命。
在一個開放的系統下(xia)(xia)，水中(zhong)的氧(yang)含量隨著溫度升高(gao)而降低。對于碳鋼(gang)來說，當(dang)溫度高(gao)于80℃時，腐(fu)蝕(shi)速(su)率(lv)開始下(xia)(xia)降。但是(shi)現場測得(de)的保(bao)溫層下(xia)(xia)腐(fu)蝕(shi)卻類似于封閉系統下(xia)(xia)的腐(fu)蝕(shi)情況(kuang)，水汽(qi)中(zhong)的氧(yang)含量卻是(shi)飽和的。這樣的話，Oxygen cell corrosion會(hui)(hui)在一個密閉的系統中(zhong)發生(sheng)。現場測試的數(shu)據比實(shi)驗室數(shu)據還會(hui)(hui)更高(gao)。水汽(qi)中(zhong)溶解的鹽分(fen)更會(hui)(hui)加速(su)腐(fu)蝕(shi)。
現場經驗顯示，碳鋼溫(wen)度(du)在(zai)-4～175℃之間在(zai)保溫(wen)層下發(fa)生(sheng)CUI。當(dang)(dang)溫(wen)度(du)低于-4℃時(shi)(shi)，一(yi)般沒(mei)有腐(fu)蝕；當(dang)(dang)溫(wen)度(du)高于175℃時(shi)(shi)，表(biao)面可(ke)以有足夠的熱量來(lai)保持表(biao)面的干燥，也很少發(fa)生(sheng)腐(fu)蝕。但是(shi)一(yi)旦當(dang)(dang)設備因停機(ji)檢修等問題，溫(wen)度(du)區(qu)間一(yi)到(dao)這個范(fan)圍內時(shi)(shi)，腐(fu)蝕會很快發(fa)生(sheng)。
為什么CUI的(de)(de)(de)(de)發生一(yi)直強調水(shui)汽的(de)(de)(de)(de)存在(zai)，其實(shi)這其中唯一(yi)的(de)(de)(de)(de)原(yuan)因是由于保(bao)溫(wen)(wen)層的(de)(de)(de)(de)存在(zai)，保(bao)溫(wen)(wen)層材(cai)料對CUI的(de)(de)(de)(de)發生起(qi)著至關重要的(de)(de)(de)(de)作用。①. 保(bao)溫(wen)(wen)層中可溶(rong)性(xing)鹽的(de)(de)(de)(de)殘(can)留，例如阻燃(ran)劑中的(de)(de)(de)(de)氯化物(wu)(wu)、硫化物(wu)(wu)等酸(suan)性(xing)物(wu)(wu)質可以(yi)加速腐蝕；②. 水(shui)的(de)(de)(de)(de)滲透，保(bao)溫(wen)(wen)層材(cai)料就是吸水(shui)性(xing)的(de)(de)(de)(de)；③. 保(bao)溫(wen)(wen)層泡沫(mo)中的(de)(de)(de)(de)殘(can)留物(wu)(wu)質可以(yi)與水(shui)反應生成(cheng)氯化氫或其他酸(suan)。
2. 奧氏體不銹鋼(gang)和雙相不銹鋼(gang)管道CUI機理與防(fang)護(hu)措施的工程應用
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。
外部應力腐蝕(shi)開裂（ESCC）在氯(lv)化物或其他鹵(lu)鹽(yan)存在下會發生，當(dang)水(shui)汽(qi)穿過保(bao)溫層(ceng)到達管道、設備的(de)熱表(biao)面時(shi)，鹽(yan)類在水(shui)汽(qi)進行蒸發的(de)過程中(zhong)濃度會變(bian)大。保(bao)溫層(ceng)在這個(ge)(ge)過程中(zhong)起到了一(yi)個(ge)(ge)運輸和留存水(shui)汽(qi)的(de)介質作(zuo)用(yong)，使得金屬表(biao)面的(de)氯(lv)鹽(yan)濃度變(bian)大，會使得ESCC發生。
氯化(hua)物來自兩個方(fang)面：①. 保溫材料(liao)。例(li)如，保溫層(ceng)，黏結(jie)劑，填縫劑，水泥等；②. 外(wai)部。例(li)如，雨水、海岸鹽(yan)霧、滅(mie)火測試溶液、系(xi)統泄漏等。保溫層(ceng)在(zai)(zai)運(yun)行(xing)一段時間(jian)（約5年）后的(de)破壞也會引人這些污(wu)染(ran)物，外(wai)部的(de)這些污(wu)染(ran)是CUI氯鹽(yan)的(de)大(da)部分來源。不銹(xiu)鋼大(da)多數的(de)ESCC發生溫度(du)區間(jian)在(zai)(zai)50～175℃。在(zai)(zai)溫度(du)循環的(de)作(zuo)用(yong)下，水汽(qi)凝結(jie)／蒸(zheng)發，使得氯化(hua)鹽(yan)的(de)濃度(du)升高聚集(ji)在(zai)(zai)金(jin)屬表面。
3. CUI有關標準規范(fan)
NACE RP0198 Control of Corrosion Under Thermal Insulation and Fireproofing Materi--A Systems Approach對CUI進行了規定。
國內針對保(bao)溫層(ceng)(ceng)的施工(gong)、設(she)(she)(she)計規范標(biao)準較少，多(duo)集中(zhong)在隔熱層(ceng)(ceng)的設(she)(she)(she)計上，基本未涉及油漆涂(tu)裝系(xi)統(tong)來進行防腐。GB／T 8175《設(she)(she)(she)備(bei)及管(guan)道絕熱設(she)(she)(she)計導則》規定(ding)，凡碳鋼(gang)和鐵素體合(he)金鋼(gang)管(guan)道、設(she)(she)(she)備(bei)及其附(fu)件(jian)的外表(biao)面，在清凈后應(ying)涂(tu)刷防銹(xiu)層(ceng)(ceng)。不(bu)銹(xiu)鋼(gang)、有色金屬及非金屬材料的管(guan)道、設(she)(she)(she)備(bei)及其附(fu)件(jian)的外表(biao)面，在清凈后不(bu)需(xu)涂(tu)刷防銹(xiu)層(ceng)(ceng)。
GB/T 50264將絕熱結構(gou)(gou)分為保(bao)(bao)冷結構(gou)(gou)和保(bao)(bao)溫結構(gou)(gou)，分別隔(ge)絕高溫和低溫。其中保(bao)(bao)冷結構(gou)(gou)應由(you)防銹層、絕熱層、防潮(chao)層和保(bao)(bao)護層組成。
GB/T 4272規定，絕熱(re)結構應(ying)由防腐層(ceng)(ceng)、絕熱(re)層(ceng)(ceng)、防潮(chao)層(ceng)(ceng)／防水層(ceng)(ceng)和外保護層(ceng)(ceng)構成。其(qi)中(zhong)對防腐層(ceng)(ceng)規定，凡需進行(xing)絕熱(re)的碳(tan)鋼設備、管道及(ji)其(qi)附件應(ying)設防腐層(ceng)(ceng)；不銹(xiu)鋼、有(you)色(se)金(jin)屬及(ji)非金(jin)屬材料的設備、管道及(ji)其(qi)附件則不需要設防銹(xiu)層(ceng)(ceng)。
