浙江至德鋼業有限公司技術人員調研某不銹(xiu)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(zhe)究其原因是保溫(wen)層下腐(fu)蝕（corrosion under insulation，CUI）引(yin)起。原因是維護人(ren)員未把鋁皮封套和防水(shui)(shui)層按要(yao)(yao)求(qiu)密閉安裝好，達不到(dao)防雨水(shui)(shui)的要(yao)(yao)求(qiu)。雨水(shui)(shui)浸(jin)入，使隔熱材(cai)料(liao)變濕。雨水(shui)(shui)中的氯(lv)離(li)子(zi)和隔熱材(cai)料(liao)中瀝出的氯(lv)離(li)子(zi)，在不銹鋼(gang)管表面聚集濃縮。加上管道(dao)(dao)中存在的殘余應力(li)的聯合作(zuo)用(yong)，造成了氯(lv)化物應力(li)腐(fu)蝕破(po)裂(lie)，裂(lie)縫(feng)穿透而引(yin)起泄漏。CUI發(fa)生在冷熱管道(dao)(dao)、設備(bei)的保溫(wen)層下。這種(zhong)(zhong)腐(fu)蝕直到(dao)20世紀50年代才在各種(zhong)(zhong)文獻中被提及。
CUI是一種(zhong)在管道、設(she)備表(biao)面，由(you)(you)外及內(nei)的腐蝕，由(you)(you)于通常在保(bao)溫下(xia)發(fa)展，缺乏日常的關注，成為企業裝置內(nei)“隱蔽的角落”。有(you)效管理CUI風險是配管設(she)計管理的關鍵部分之一。
1. 碳鋼管道CUI機理與(yu)防護措施的工程應(ying)用
保(bao)(bao)溫層(ceng)下碳(tan)鋼(gang)受到腐(fu)蝕(shi)原因在于碳(tan)鋼(gang)和(he)水(shui)(shui)汽的(de)接觸：①. 管道外(wai)壁水(shui)(shui)和(he)其(qi)他腐(fu)蝕(shi)性介質的(de)環形空(kong)間或縫隙；②. 吸水(shui)(shui)性或浸潤(run)性好的(de)保(bao)(bao)溫材(cai)料；③. 保(bao)(bao)溫材(cai)料帶來的(de)污(wu)染物來加(jia)速腐(fu)蝕(shi)或外(wai)界污(wu)染。
保(bao)溫(wen)層(ceng)下的(de)水(shui)汽主要(yao)來自：外界的(de)水(shui)汽滲透；冷(leng)凝。由(you)于(yu)外界保(bao)護材(cai)料(liao)的(de)設(she)計缺陷、安裝施(shi)工差、機械(xie)損傷(shang)、疏于(yu)維護等原(yuan)因(yin)，都會(hui)使水(shui)汽進入保(bao)溫(wen)層(ceng)。當金(jin)屬表(biao)面溫(wen)度低于(yu)環境露點溫(wen)度時，水(shui)汽也會(hui)凝結(jie)在(zai)金(jin)屬表(biao)面。
設(she)備(bei)的運行溫度(du)同(tong)樣也會(hui)很大程度(du)影響(xiang)到(dao)腐蝕(shi)的發生(sheng)：溫度(du)越高(gao)，水汽停留在碳鋼表面(mian)的時間(jian)就越短；但(dan)是溫度(du)越高(gao)，越會(hui)加速腐蝕(shi)，并降低(di)防(fang)護涂料(liao)、黏結劑的使用壽(shou)命。
在一(yi)個開放的(de)系(xi)統(tong)(tong)下，水中(zhong)的(de)氧含量隨著溫度升(sheng)高(gao)而降低。對于(yu)碳鋼來說，當溫度高(gao)于(yu)80℃時，腐蝕(shi)(shi)速(su)率開始下降。但是現(xian)場(chang)測得(de)的(de)保溫層(ceng)下腐蝕(shi)(shi)卻(que)(que)類似于(yu)封閉系(xi)統(tong)(tong)下的(de)腐蝕(shi)(shi)情況(kuang)，水汽中(zhong)的(de)氧含量卻(que)(que)是飽和的(de)。這樣(yang)的(de)話，Oxygen cell corrosion會在一(yi)個密(mi)閉的(de)系(xi)統(tong)(tong)中(zhong)發生。現(xian)場(chang)測試的(de)數(shu)據(ju)比實驗(yan)室(shi)數(shu)據(ju)還會更(geng)高(gao)。水汽中(zhong)溶解的(de)鹽(yan)分更(geng)會加速(su)腐蝕(shi)(shi)。
現(xian)場(chang)經驗顯示(shi)，碳鋼溫度(du)在-4～175℃之(zhi)間在保溫層(ceng)下發(fa)(fa)生CUI。當(dang)溫度(du)低(di)于(yu)-4℃時(shi)，一般(ban)沒(mei)有(you)腐蝕；當(dang)溫度(du)高于(yu)175℃時(shi)，表(biao)面可以(yi)有(you)足夠的熱量來保持表(biao)面的干(gan)燥，也很少發(fa)(fa)生腐蝕。但是一旦(dan)當(dang)設備(bei)因停(ting)機檢修等(deng)問題，溫度(du)區間一到這個范(fan)圍內時(shi)，腐蝕會很快發(fa)(fa)生。
為什么(me)CUI的(de)(de)(de)(de)發生一(yi)直強調水(shui)(shui)汽(qi)的(de)(de)(de)(de)存(cun)在，其實這其中唯一(yi)的(de)(de)(de)(de)原因(yin)是由于(yu)保溫層(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)存(cun)在，保溫層(ceng)(ceng)材料(liao)對CUI的(de)(de)(de)(de)發生起(qi)著至關重要的(de)(de)(de)(de)作用。①. 保溫層(ceng)(ceng)中可(ke)溶性鹽的(de)(de)(de)(de)殘留(liu)，例如阻燃劑中的(de)(de)(de)(de)氯化物、硫(liu)化物等酸性物質(zhi)可(ke)以加速(su)腐(fu)蝕；②. 水(shui)(shui)的(de)(de)(de)(de)滲透(tou)，保溫層(ceng)(ceng)材料(liao)就是吸水(shui)(shui)性的(de)(de)(de)(de)；③. 保溫層(ceng)(ceng)泡沫中的(de)(de)(de)(de)殘留(liu)物質(zhi)可(ke)以與(yu)水(shui)(shui)反應生成氯化氫或(huo)其他酸。
2. 奧氏體(ti)不銹(xiu)(xiu)鋼和雙相不銹(xiu)(xiu)鋼管道CUI機理與防護(hu)措施的工(gong)程應(ying)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、高鉻含量的雙相不銹(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(bu)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。
外部應力腐蝕開裂（ESCC）在(zai)(zai)氯化(hua)物(wu)或其他(ta)鹵鹽存在(zai)(zai)下會發生，當水(shui)汽(qi)穿過(guo)保(bao)溫(wen)層(ceng)到(dao)達管道、設備的(de)(de)熱表面(mian)時，鹽類在(zai)(zai)水(shui)汽(qi)進行蒸發的(de)(de)過(guo)程中濃(nong)度會變(bian)大。保(bao)溫(wen)層(ceng)在(zai)(zai)這個過(guo)程中起到(dao)了一個運輸(shu)和留存水(shui)汽(qi)的(de)(de)介質作(zuo)用，使得金(jin)屬表面(mian)的(de)(de)氯鹽濃(nong)度變(bian)大，會使得ESCC發生。
氯化(hua)物來自(zi)兩個方面：①. 保溫(wen)材(cai)料。例如，保溫(wen)層(ceng)，黏結劑(ji)，填(tian)縫劑(ji)，水(shui)(shui)泥等；②. 外部(bu)。例如，雨(yu)水(shui)(shui)、海岸(an)鹽(yan)霧(wu)、滅火(huo)測試溶液(ye)、系統泄漏(lou)等。保溫(wen)層(ceng)在運(yun)行一段(duan)時間（約5年）后(hou)的破壞(huai)也會引人這(zhe)些污(wu)染(ran)物，外部(bu)的這(zhe)些污(wu)染(ran)是CUI氯鹽(yan)的大部(bu)分(fen)來源。不銹(xiu)鋼大多數的ESCC發(fa)生(sheng)溫(wen)度(du)區間在50～175℃。在溫(wen)度(du)循環的作用(yong)下(xia)，水(shui)(shui)汽凝結／蒸發(fa)，使得(de)氯化(hua)鹽(yan)的濃度(du)升高聚集在金屬表面。
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(gui)定。
國內針(zhen)對保溫層的施工、設(she)(she)計(ji)規范標準(zhun)較少，多集中在隔熱層的設(she)(she)計(ji)上(shang)，基本未涉及(ji)油漆涂(tu)裝系統來(lai)進行防(fang)腐(fu)。GB／T 8175《設(she)(she)備及(ji)管道(dao)(dao)(dao)絕熱設(she)(she)計(ji)導(dao)則》規定，凡碳鋼和鐵素體合金鋼管道(dao)(dao)(dao)、設(she)(she)備及(ji)其附件(jian)的外表(biao)(biao)面，在清凈后(hou)應涂(tu)刷(shua)防(fang)銹(xiu)層。不(bu)銹(xiu)鋼、有色金屬及(ji)非金屬材料的管道(dao)(dao)(dao)、設(she)(she)備及(ji)其附件(jian)的外表(biao)(biao)面，在清凈后(hou)不(bu)需涂(tu)刷(shua)防(fang)銹(xiu)層。
GB/T 50264將絕(jue)熱結(jie)構(gou)分(fen)為保(bao)冷(leng)結(jie)構(gou)和(he)(he)保(bao)溫(wen)(wen)結(jie)構(gou)，分(fen)別隔絕(jue)高(gao)溫(wen)(wen)和(he)(he)低(di)溫(wen)(wen)。其中(zhong)保(bao)冷(leng)結(jie)構(gou)應由防銹(xiu)層、絕(jue)熱層、防潮層和(he)(he)保(bao)護層組成。
GB/T 4272規定，絕(jue)熱(re)(re)結構應(ying)由(you)防(fang)(fang)腐(fu)層(ceng)(ceng)、絕(jue)熱(re)(re)層(ceng)(ceng)、防(fang)(fang)潮層(ceng)(ceng)／防(fang)(fang)水層(ceng)(ceng)和(he)外保護層(ceng)(ceng)構成(cheng)。其(qi)中對防(fang)(fang)腐(fu)層(ceng)(ceng)規定，凡(fan)需(xu)(xu)進(jin)行(xing)絕(jue)熱(re)(re)的碳鋼(gang)設(she)備、管(guan)(guan)道(dao)及(ji)其(qi)附件應(ying)設(she)防(fang)(fang)腐(fu)層(ceng)(ceng)；不銹(xiu)鋼(gang)、有色金屬(shu)及(ji)非(fei)金屬(shu)材料的設(she)備、管(guan)(guan)道(dao)及(ji)其(qi)附件則不需(xu)(xu)要設(she)防(fang)(fang)銹(xiu)層(ceng)(ceng)。
