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。
筆者究其原因是保溫層下腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)（corrosion under insulation，CUI）引起(qi)。原因是維護人員未把鋁(lv)皮(pi)封套和防水(shui)(shui)(shui)層按要(yao)求密閉安裝好，達(da)不(bu)到防雨(yu)(yu)水(shui)(shui)(shui)的要(yao)求。雨(yu)(yu)水(shui)(shui)(shui)浸入，使隔熱材料變(bian)濕。雨(yu)(yu)水(shui)(shui)(shui)中(zhong)的氯(lv)離(li)子和隔熱材料中(zhong)瀝出的氯(lv)離(li)子，在(zai)不(bu)銹鋼管表面聚集濃縮。加上管道中(zhong)存(cun)在(zai)的殘余(yu)應(ying)力(li)的聯合作用，造成(cheng)了氯(lv)化物應(ying)力(li)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)破裂(lie)，裂(lie)縫穿透而引起(qi)泄漏。CUI發生(sheng)在(zai)冷熱管道、設備的保溫層下。這種腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)直到20世紀(ji)50年代才在(zai)各種文獻中(zhong)被提(ti)及(ji)。
CUI是一種(zhong)在管(guan)(guan)道、設備表(biao)面(mian)，由(you)外及內的腐蝕，由(you)于通常(chang)在保溫(wen)下發(fa)展，缺乏日(ri)常(chang)的關注，成為企業裝置內“隱蔽的角落(luo)”。有效管(guan)(guan)理CUI風(feng)險是配管(guan)(guan)設計(ji)管(guan)(guan)理的關鍵部分(fen)之(zhi)一。
1. 碳鋼(gang)管道CUI機(ji)理與防護措施的工(gong)程應用
保溫層下碳(tan)鋼受到腐蝕原因在于碳(tan)鋼和水(shui)汽的(de)接觸：①. 管道(dao)外壁水(shui)和其他腐蝕性介質的(de)環形空間或(huo)縫隙(xi)；②. 吸水(shui)性或(huo)浸潤性好的(de)保溫材料；③. 保溫材料帶(dai)來的(de)污(wu)染物來加(jia)速腐蝕或(huo)外界污(wu)染。
保溫(wen)層(ceng)(ceng)下(xia)的水汽主要(yao)來自：外界(jie)的水汽滲(shen)透；冷凝。由(you)于外界(jie)保護材料的設計缺(que)陷、安裝施工差、機械損傷、疏于維護等原因，都(dou)會使水汽進入(ru)保溫(wen)層(ceng)(ceng)。當金(jin)(jin)屬(shu)(shu)表面(mian)溫(wen)度低(di)于環境露點溫(wen)度時，水汽也(ye)會凝結在金(jin)(jin)屬(shu)(shu)表面(mian)。
設備的(de)(de)運行溫(wen)度同樣也會很大程度影響到(dao)腐蝕的(de)(de)發生：溫(wen)度越高，水汽停(ting)留(liu)在碳鋼表面的(de)(de)時(shi)間就(jiu)越短；但(dan)是溫(wen)度越高，越會加(jia)速腐蝕，并(bing)降低防護(hu)涂(tu)料、黏結劑的(de)(de)使(shi)用壽(shou)命(ming)。
在(zai)一個(ge)開(kai)放(fang)的(de)(de)系(xi)統(tong)下，水(shui)中(zhong)的(de)(de)氧含(han)量隨(sui)著(zhu)溫度(du)(du)升高而降低。對于碳鋼來說(shuo)，當溫度(du)(du)高于80℃時，腐(fu)(fu)蝕速率開(kai)始下降。但(dan)是現場測得的(de)(de)保溫層下腐(fu)(fu)蝕卻類似于封閉(bi)系(xi)統(tong)下的(de)(de)腐(fu)(fu)蝕情況，水(shui)汽(qi)中(zhong)的(de)(de)氧含(han)量卻是飽和的(de)(de)。這樣(yang)的(de)(de)話，Oxygen cell corrosion會在(zai)一個(ge)密閉(bi)的(de)(de)系(xi)統(tong)中(zhong)發生。現場測試的(de)(de)數據比(bi)實驗室數據還(huan)會更(geng)高。水(shui)汽(qi)中(zhong)溶(rong)解的(de)(de)鹽分更(geng)會加速腐(fu)(fu)蝕。
現(xian)場經驗(yan)顯示，碳鋼溫(wen)度在(zai)-4～175℃之間在(zai)保(bao)溫(wen)層下(xia)發生CUI。當(dang)溫(wen)度低于(yu)(yu)-4℃時(shi)，一般沒有腐蝕；當(dang)溫(wen)度高(gao)于(yu)(yu)175℃時(shi)，表面可以(yi)有足夠的熱量來(lai)保(bao)持表面的干燥，也很少發生腐蝕。但是一旦當(dang)設備因停機(ji)檢修(xiu)等問題，溫(wen)度區間一到這個范圍內時(shi)，腐蝕會很快發生。
為(wei)什(shen)么CUI的(de)發生一直強調水(shui)汽的(de)存(cun)在(zai)(zai)，其實這(zhe)其中唯(wei)一的(de)原因(yin)是由于保溫(wen)(wen)層的(de)存(cun)在(zai)(zai)，保溫(wen)(wen)層材料對CUI的(de)發生起著至關重要的(de)作(zuo)用。①. 保溫(wen)(wen)層中可溶(rong)性(xing)鹽的(de)殘(can)留，例如阻(zu)燃劑中的(de)氯化物、硫(liu)化物等(deng)酸性(xing)物質(zhi)可以加速腐蝕；②. 水(shui)的(de)滲透(tou)，保溫(wen)(wen)層材料就是吸水(shui)性(xing)的(de)；③. 保溫(wen)(wen)層泡沫中的(de)殘(can)留物質(zhi)可以與水(shui)反應(ying)生成(cheng)氯化氫或其他酸。
2. 奧氏體不(bu)銹鋼和雙相不(bu)銹鋼管道CUI機理與(yu)防護措施(shi)的(de)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(shuang)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(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）在氯化物或其他鹵鹽(yan)存(cun)在下會(hui)發(fa)(fa)生，當水汽(qi)穿過(guo)保溫層(ceng)到達管(guan)道、設備(bei)的(de)熱(re)表面時(shi)，鹽(yan)類在水汽(qi)進行蒸發(fa)(fa)的(de)過(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong)濃度會(hui)變大。保溫層(ceng)在這(zhe)個過(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong)起(qi)到了一(yi)個運輸和留存(cun)水汽(qi)的(de)介質作用，使得(de)金(jin)屬表面的(de)氯鹽(yan)濃度變大，會(hui)使得(de)ESCC發(fa)(fa)生。
氯化物(wu)來(lai)自兩個方面(mian)：①. 保(bao)溫(wen)材料。例(li)如，保(bao)溫(wen)層，黏結(jie)劑，填縫(feng)劑，水(shui)(shui)泥等；②. 外部(bu)。例(li)如，雨水(shui)(shui)、海岸鹽霧、滅(mie)火(huo)測試溶液、系統泄漏等。保(bao)溫(wen)層在(zai)運行一(yi)段時間（約5年(nian)）后的破壞也(ye)會引人這些(xie)污(wu)染物(wu)，外部(bu)的這些(xie)污(wu)染是CUI氯鹽的大部(bu)分(fen)來(lai)源。不銹(xiu)鋼(gang)大多(duo)數的ESCC發(fa)(fa)生(sheng)溫(wen)度區間在(zai)50～175℃。在(zai)溫(wen)度循環的作用(yong)下，水(shui)(shui)汽(qi)凝結(jie)／蒸發(fa)(fa)，使得氯化鹽的濃度升高(gao)聚(ju)集(ji)在(zai)金屬表面(mian)。
3. CUI有關標準規范
NACE RP0198 Control of Corrosion Under Thermal Insulation and Fireproofing Materi--A Systems Approach對CUI進行(xing)了規定(ding)。
國(guo)內針對保溫(wen)層(ceng)的施(shi)工、設(she)(she)計(ji)(ji)規范標準較少，多集(ji)中在(zai)隔(ge)熱層(ceng)的設(she)(she)計(ji)(ji)上，基(ji)本(ben)未涉及油(you)漆涂(tu)裝系統來進(jin)行防腐。GB／T 8175《設(she)(she)備(bei)及管道(dao)(dao)絕熱設(she)(she)計(ji)(ji)導則》規定，凡碳鋼和鐵素體合金(jin)鋼管道(dao)(dao)、設(she)(she)備(bei)及其(qi)附件的外表面，在(zai)清凈后應涂(tu)刷防銹層(ceng)。不銹鋼、有(you)色金(jin)屬(shu)及非(fei)金(jin)屬(shu)材料的管道(dao)(dao)、設(she)(she)備(bei)及其(qi)附件的外表面，在(zai)清凈后不需涂(tu)刷防銹層(ceng)。
GB/T 50264將絕熱結構(gou)(gou)分為保冷結構(gou)(gou)和(he)保溫結構(gou)(gou)，分別隔絕高(gao)溫和(he)低溫。其中保冷結構(gou)(gou)應由防銹層(ceng)、絕熱層(ceng)、防潮層(ceng)和(he)保護層(ceng)組成。
GB/T 4272規定，絕熱結構應由防(fang)腐(fu)層、絕熱層、防(fang)潮層／防(fang)水層和外(wai)保護層構成(cheng)。其中(zhong)對防(fang)腐(fu)層規定，凡需進行絕熱的(de)碳鋼設(she)備、管道(dao)及(ji)其附件應設(she)防(fang)腐(fu)層；不(bu)銹(xiu)鋼、有色金(jin)屬(shu)及(ji)非金(jin)屬(shu)材料的(de)設(she)備、管道(dao)及(ji)其附件則不(bu)需要設(she)防(fang)銹(xiu)層。
