浙江至德鋼業有限公司技術人員調研某不(bu)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(zhe)究其原因是(shi)保(bao)溫層(ceng)(ceng)下腐蝕（corrosion under insulation，CUI）引起。原因是(shi)維護人員(yuan)未把鋁皮封套(tao)和防水(shui)層(ceng)(ceng)按(an)要求(qiu)密閉安裝好，達不到防雨水(shui)的(de)要求(qiu)。雨水(shui)浸入，使隔(ge)熱(re)材(cai)料(liao)變濕。雨水(shui)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)的(de)氯(lv)離(li)子和隔(ge)熱(re)材(cai)料(liao)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)瀝出的(de)氯(lv)離(li)子，在(zai)不銹鋼(gang)管表面聚集濃縮。加(jia)上管道中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)存在(zai)的(de)殘余應力(li)的(de)聯(lian)合作用，造成了氯(lv)化物應力(li)腐蝕破裂，裂縫穿透而(er)引起泄漏。CUI發生(sheng)在(zai)冷熱(re)管道、設備的(de)保(bao)溫層(ceng)(ceng)下。這種(zhong)腐蝕直到20世(shi)紀50年代才在(zai)各種(zhong)文(wen)獻(xian)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)被提(ti)及。
CUI是一種在(zai)管(guan)道(dao)、設備表面，由外及內(nei)的(de)腐(fu)蝕，由于通常在(zai)保(bao)溫下發展，缺乏日常的(de)關注，成為企業裝置內(nei)“隱(yin)蔽的(de)角落”。有效(xiao)管(guan)理CUI風險是配管(guan)設計管(guan)理的(de)關鍵部分(fen)之(zhi)一。
1. 碳(tan)鋼管(guan)道CUI機理與防護措施的(de)工程應用(yong)
保(bao)溫(wen)層下(xia)碳鋼受(shou)到腐(fu)(fu)蝕(shi)原因在于碳鋼和水汽的接(jie)觸：①. 管道外(wai)壁水和其(qi)他腐(fu)(fu)蝕(shi)性(xing)介質的環形空間或(huo)縫隙；②. 吸水性(xing)或(huo)浸潤性(xing)好(hao)的保(bao)溫(wen)材(cai)料；③. 保(bao)溫(wen)材(cai)料帶來(lai)的污染物來(lai)加速(su)腐(fu)(fu)蝕(shi)或(huo)外(wai)界污染。
保(bao)溫(wen)層下的(de)水汽主(zhu)要(yao)來(lai)自(zi)：外(wai)界的(de)水汽滲透；冷凝。由(you)于外(wai)界保(bao)護材料的(de)設(she)計(ji)缺陷、安裝施工差、機械損(sun)傷、疏于維護等原(yuan)因，都會使水汽進入保(bao)溫(wen)層。當金屬(shu)表面溫(wen)度低于環境露點溫(wen)度時，水汽也會凝結在金屬(shu)表面。
設備的(de)運行溫度(du)(du)同樣也會(hui)(hui)很大程度(du)(du)影響到腐蝕的(de)發生：溫度(du)(du)越(yue)高(gao)，水汽停留在碳鋼表面的(de)時間就(jiu)越(yue)短；但是溫度(du)(du)越(yue)高(gao)，越(yue)會(hui)(hui)加速腐蝕，并(bing)降(jiang)低防護涂(tu)料、黏(nian)結劑的(de)使用壽(shou)命。
在一個(ge)開放的(de)(de)(de)(de)系(xi)統下，水中的(de)(de)(de)(de)氧含量(liang)隨(sui)著(zhu)溫度(du)升高(gao)而降低。對于(yu)碳鋼來說(shuo)，當溫度(du)高(gao)于(yu)80℃時，腐(fu)(fu)蝕(shi)速(su)(su)率開始下降。但是現場測(ce)得的(de)(de)(de)(de)保溫層下腐(fu)(fu)蝕(shi)卻類似(si)于(yu)封(feng)閉(bi)系(xi)統下的(de)(de)(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)情(qing)況，水汽(qi)中的(de)(de)(de)(de)氧含量(liang)卻是飽和的(de)(de)(de)(de)。這樣(yang)的(de)(de)(de)(de)話，Oxygen cell corrosion會在一個(ge)密閉(bi)的(de)(de)(de)(de)系(xi)統中發生。現場測(ce)試的(de)(de)(de)(de)數據(ju)(ju)比實驗室(shi)數據(ju)(ju)還會更高(gao)。水汽(qi)中溶解的(de)(de)(de)(de)鹽分更會加速(su)(su)腐(fu)(fu)蝕(shi)。
現場經驗顯示，碳鋼(gang)溫(wen)(wen)度(du)在-4～175℃之(zhi)間在保(bao)溫(wen)(wen)層下(xia)發生CUI。當(dang)(dang)溫(wen)(wen)度(du)低于-4℃時，一般(ban)沒(mei)有(you)腐(fu)蝕(shi)(shi)；當(dang)(dang)溫(wen)(wen)度(du)高于175℃時，表(biao)面(mian)可以有(you)足夠的熱量來保(bao)持表(biao)面(mian)的干(gan)燥，也很少發生腐(fu)蝕(shi)(shi)。但是一旦(dan)當(dang)(dang)設備因停機(ji)檢修等問題，溫(wen)(wen)度(du)區間一到(dao)這個范(fan)圍內時，腐(fu)蝕(shi)(shi)會(hui)很快發生。
為什么CUI的(de)發生(sheng)(sheng)一直強調水(shui)汽的(de)存在，其(qi)實這(zhe)其(qi)中唯(wei)一的(de)原因是由于(yu)保(bao)(bao)溫(wen)層(ceng)的(de)存在，保(bao)(bao)溫(wen)層(ceng)材(cai)料對CUI的(de)發生(sheng)(sheng)起(qi)著至關重(zhong)要的(de)作(zuo)用(yong)。①. 保(bao)(bao)溫(wen)層(ceng)中可溶性(xing)鹽的(de)殘留，例如阻燃劑中的(de)氯化物、硫化物等酸性(xing)物質可以(yi)加速腐蝕；②. 水(shui)的(de)滲透，保(bao)(bao)溫(wen)層(ceng)材(cai)料就是吸水(shui)性(xing)的(de)；③. 保(bao)(bao)溫(wen)層(ceng)泡沫中的(de)殘留物質可以(yi)與(yu)水(shui)反應生(sheng)(sheng)成氯化氫或其(qi)他(ta)酸。
2. 奧氏體(ti)不銹鋼和雙相不銹鋼管(guan)道CUI機理(li)與防護(hu)措施(shi)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(ying)力腐蝕開(kai)裂（ESCC）在氯化物或其他(ta)鹵鹽存在下會發生，當(dang)水(shui)汽穿過保溫層到達管(guan)道、設備的(de)熱(re)表(biao)(biao)面(mian)時，鹽類在水(shui)汽進行(xing)蒸(zheng)發的(de)過程(cheng)中(zhong)濃度會變大。保溫層在這個過程(cheng)中(zhong)起到了(le)一個運(yun)輸和留存水(shui)汽的(de)介質作用，使得金屬表(biao)(biao)面(mian)的(de)氯鹽濃度變大，會使得ESCC發生。
氯化物來自兩(liang)個方面：①. 保(bao)溫材(cai)料(liao)。例(li)如，保(bao)溫層(ceng)，黏結劑，填縫(feng)劑，水泥等；②. 外部(bu)。例(li)如，雨水、海岸鹽霧、滅火測試溶液、系統(tong)泄漏等。保(bao)溫層(ceng)在運行一段時間(jian)（約5年）后的(de)(de)破壞也(ye)會引人(ren)這些污(wu)染(ran)物，外部(bu)的(de)(de)這些污(wu)染(ran)是CUI氯鹽的(de)(de)大部(bu)分來源(yuan)。不(bu)銹鋼大多數(shu)的(de)(de)ESCC發(fa)生(sheng)溫度區(qu)間(jian)在50～175℃。在溫度循(xun)環(huan)的(de)(de)作(zuo)用下，水汽凝結／蒸(zheng)發(fa)，使得氯化鹽的(de)(de)濃度升高(gao)聚集在金屬表面。
3. CUI有關標準規(gui)范(fan)
NACE RP0198 Control of Corrosion Under Thermal Insulation and Fireproofing Materi--A Systems Approach對CUI進行了規定。
國(guo)內針對保溫層的施工、設計(ji)規范標準較少，多集中在(zai)隔(ge)熱(re)層的設計(ji)上，基本(ben)未涉及(ji)(ji)油漆涂(tu)(tu)裝(zhuang)系(xi)統來(lai)進行防腐。GB／T 8175《設備及(ji)(ji)管(guan)道(dao)絕熱(re)設計(ji)導則(ze)》規定，凡碳鋼(gang)和鐵素體合金鋼(gang)管(guan)道(dao)、設備及(ji)(ji)其(qi)附件的外(wai)表面，在(zai)清(qing)(qing)凈后應(ying)涂(tu)(tu)刷防銹層。不銹鋼(gang)、有色金屬及(ji)(ji)非金屬材(cai)料的管(guan)道(dao)、設備及(ji)(ji)其(qi)附件的外(wai)表面，在(zai)清(qing)(qing)凈后不需涂(tu)(tu)刷防銹層。
GB/T 50264將(jiang)絕熱結(jie)(jie)(jie)構分為保(bao)冷結(jie)(jie)(jie)構和保(bao)溫(wen)結(jie)(jie)(jie)構，分別隔(ge)絕高溫(wen)和低(di)溫(wen)。其中保(bao)冷結(jie)(jie)(jie)構應由防(fang)銹層(ceng)(ceng)、絕熱層(ceng)(ceng)、防(fang)潮層(ceng)(ceng)和保(bao)護層(ceng)(ceng)組(zu)成。
GB/T 4272規定，絕(jue)熱(re)結構(gou)應由防(fang)(fang)腐層、絕(jue)熱(re)層、防(fang)(fang)潮層／防(fang)(fang)水(shui)層和外(wai)保護層構(gou)成。其(qi)(qi)(qi)中對防(fang)(fang)腐層規定，凡需進行絕(jue)熱(re)的碳鋼設備、管道及(ji)其(qi)(qi)(qi)附(fu)件應設防(fang)(fang)腐層；不銹(xiu)鋼、有色金屬(shu)及(ji)非(fei)金屬(shu)材料的設備、管道及(ji)其(qi)(qi)(qi)附(fu)件則不需要設防(fang)(fang)銹(xiu)層。
