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(shi)保(bao)溫(wen)層(ceng)下腐(fu)(fu)蝕（corrosion under insulation，CUI）引起(qi)。原因是(shi)維(wei)護(hu)人員未把鋁皮封(feng)套和防(fang)水層(ceng)按要求密閉安裝好，達不到(dao)防(fang)雨(yu)水的(de)要求。雨(yu)水浸入，使(shi)隔(ge)熱材料(liao)變濕。雨(yu)水中的(de)氯(lv)(lv)離子(zi)和隔(ge)熱材料(liao)中瀝出的(de)氯(lv)(lv)離子(zi)，在不銹鋼(gang)管表面(mian)聚(ju)集濃縮。加上管道中存在的(de)殘余應力的(de)聯合作用，造(zao)成(cheng)了氯(lv)(lv)化(hua)物應力腐(fu)(fu)蝕破(po)裂(lie)，裂(lie)縫穿透(tou)而引起(qi)泄(xie)漏。CUI發生(sheng)在冷熱管道、設(she)備的(de)保(bao)溫(wen)層(ceng)下。這種腐(fu)(fu)蝕直到(dao)20世紀(ji)50年(nian)代才(cai)在各(ge)種文獻中被提及。
CUI是(shi)一(yi)種在(zai)管(guan)道、設備表面，由(you)外及內的腐(fu)蝕，由(you)于(yu)通常在(zai)保(bao)溫下發展，缺乏日(ri)常的關(guan)注，成(cheng)為企(qi)業(ye)裝置(zhi)內“隱(yin)蔽的角落”。有(you)效管(guan)理CUI風險是(shi)配管(guan)設計管(guan)理的關(guan)鍵部(bu)分之一(yi)。
1. 碳(tan)鋼管(guan)道CUI機(ji)理與防護(hu)措施的工程應(ying)用(yong)
保(bao)(bao)溫(wen)層下(xia)碳(tan)鋼(gang)受到腐(fu)蝕(shi)原因在(zai)于碳(tan)鋼(gang)和(he)水汽的接觸：①. 管(guan)道(dao)外(wai)壁水和(he)其(qi)他腐(fu)蝕(shi)性介質的環(huan)形空間或縫隙；②. 吸水性或浸(jin)潤性好(hao)的保(bao)(bao)溫(wen)材(cai)料；③. 保(bao)(bao)溫(wen)材(cai)料帶來的污染物來加(jia)速(su)腐(fu)蝕(shi)或外(wai)界污染。
保(bao)溫(wen)層下(xia)的(de)水(shui)汽(qi)(qi)主要來自：外(wai)界的(de)水(shui)汽(qi)(qi)滲(shen)透；冷(leng)凝。由于(yu)外(wai)界保(bao)護材(cai)料(liao)的(de)設(she)計缺陷、安裝施工差、機(ji)械損傷、疏于(yu)維護等原(yuan)因，都會使水(shui)汽(qi)(qi)進入保(bao)溫(wen)層。當金屬表面(mian)溫(wen)度(du)低(di)于(yu)環境露點溫(wen)度(du)時，水(shui)汽(qi)(qi)也會凝結(jie)在金屬表面(mian)。
設備的(de)運行溫度同樣也會很大程度影響到腐蝕的(de)發生：溫度越(yue)(yue)高(gao)，水汽停留在碳(tan)鋼(gang)表面的(de)時間(jian)就越(yue)(yue)短；但是溫度越(yue)(yue)高(gao)，越(yue)(yue)會加速(su)腐蝕，并降(jiang)低防護涂料、黏(nian)結劑的(de)使(shi)用壽命。
在(zai)一(yi)個開放的(de)(de)(de)系(xi)統下(xia)，水(shui)中(zhong)的(de)(de)(de)氧含(han)量(liang)隨著溫(wen)度升高而(er)降(jiang)低(di)。對于(yu)(yu)碳鋼來說，當(dang)溫(wen)度高于(yu)(yu)80℃時(shi)，腐(fu)蝕(shi)速率開始下(xia)降(jiang)。但是(shi)現(xian)場測得的(de)(de)(de)保(bao)溫(wen)層(ceng)下(xia)腐(fu)蝕(shi)卻類似于(yu)(yu)封閉(bi)系(xi)統下(xia)的(de)(de)(de)腐(fu)蝕(shi)情況，水(shui)汽(qi)中(zhong)的(de)(de)(de)氧含(han)量(liang)卻是(shi)飽(bao)和的(de)(de)(de)。這樣的(de)(de)(de)話，Oxygen cell corrosion會在(zai)一(yi)個密閉(bi)的(de)(de)(de)系(xi)統中(zhong)發(fa)生。現(xian)場測試的(de)(de)(de)數(shu)據(ju)比實驗(yan)室數(shu)據(ju)還會更高。水(shui)汽(qi)中(zhong)溶解的(de)(de)(de)鹽(yan)分(fen)更會加(jia)速腐(fu)蝕(shi)。
現場經驗顯(xian)示，碳鋼溫(wen)度在-4～175℃之間在保溫(wen)層下(xia)發生CUI。當(dang)溫(wen)度低于(yu)-4℃時(shi)，一般沒有腐(fu)蝕(shi)；當(dang)溫(wen)度高于(yu)175℃時(shi)，表(biao)面可以有足夠的(de)(de)熱量來保持表(biao)面的(de)(de)干燥，也(ye)很少發生腐(fu)蝕(shi)。但(dan)是一旦當(dang)設備因(yin)停機檢修等(deng)問題(ti)，溫(wen)度區間一到(dao)這(zhe)個(ge)范圍(wei)內時(shi)，腐(fu)蝕(shi)會很快發生。
為(wei)什(shen)么CUI的(de)(de)發(fa)生一直(zhi)強調水汽的(de)(de)存在，其(qi)實這其(qi)中(zhong)唯(wei)一的(de)(de)原因是由(you)于(yu)保(bao)(bao)(bao)溫(wen)(wen)層(ceng)(ceng)(ceng)的(de)(de)存在，保(bao)(bao)(bao)溫(wen)(wen)層(ceng)(ceng)(ceng)材料對CUI的(de)(de)發(fa)生起著(zhu)至關(guan)重(zhong)要的(de)(de)作用(yong)。①. 保(bao)(bao)(bao)溫(wen)(wen)層(ceng)(ceng)(ceng)中(zhong)可(ke)(ke)溶性鹽的(de)(de)殘留(liu)，例如阻燃劑中(zhong)的(de)(de)氯(lv)(lv)化(hua)物(wu)、硫化(hua)物(wu)等酸(suan)性物(wu)質(zhi)可(ke)(ke)以加速腐蝕；②. 水的(de)(de)滲透，保(bao)(bao)(bao)溫(wen)(wen)層(ceng)(ceng)(ceng)材料就是吸水性的(de)(de)；③. 保(bao)(bao)(bao)溫(wen)(wen)層(ceng)(ceng)(ceng)泡沫(mo)中(zhong)的(de)(de)殘留(liu)物(wu)質(zhi)可(ke)(ke)以與水反應生成氯(lv)(lv)化(hua)氫或(huo)其(qi)他酸(suan)。
2. 奧氏體不銹鋼和雙(shuang)相不銹鋼管道CUI機理(li)與防護(hu)措施的工程(cheng)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(bu)應力腐蝕開裂(lie)（ESCC）在(zai)氯化物或其他鹵鹽(yan)存在(zai)下會(hui)發(fa)生(sheng)，當水汽穿(chuan)過(guo)保(bao)溫層到達管道、設備的(de)熱表面時，鹽(yan)類在(zai)水汽進行蒸(zheng)發(fa)的(de)過(guo)程中(zhong)濃度(du)會(hui)變(bian)大。保(bao)溫層在(zai)這個過(guo)程中(zhong)起到了一個運(yun)輸和(he)留存水汽的(de)介(jie)質(zhi)作用，使(shi)得金屬表面的(de)氯鹽(yan)濃度(du)變(bian)大，會(hui)使(shi)得ESCC發(fa)生(sheng)。
氯化物(wu)來自兩(liang)個方面：①. 保(bao)溫(wen)(wen)材料。例如，保(bao)溫(wen)(wen)層(ceng)，黏結劑，填(tian)縫(feng)劑，水(shui)泥等；②. 外(wai)部。例如，雨(yu)水(shui)、海岸鹽(yan)霧、滅(mie)火測試溶(rong)液、系統泄漏等。保(bao)溫(wen)(wen)層(ceng)在(zai)(zai)運行一(yi)段(duan)時間（約5年）后的破壞也會引人這些(xie)污(wu)染物(wu)，外(wai)部的這些(xie)污(wu)染是CUI氯鹽(yan)的大部分來源。不銹鋼大多數的ESCC發(fa)(fa)生(sheng)溫(wen)(wen)度(du)(du)區間在(zai)(zai)50～175℃。在(zai)(zai)溫(wen)(wen)度(du)(du)循環的作用下(xia)，水(shui)汽(qi)凝結／蒸發(fa)(fa)，使得氯化鹽(yan)的濃度(du)(du)升高聚集在(zai)(zai)金屬表面。
3. CUI有關(guan)標準(zhun)規范
NACE RP0198 Control of Corrosion Under Thermal Insulation and Fireproofing Materi--A Systems Approach對(dui)CUI進行了(le)規定。
國內針(zhen)對保(bao)溫層(ceng)的(de)(de)施工、設(she)(she)計(ji)規范標(biao)準(zhun)較少，多集中在(zai)隔熱(re)層(ceng)的(de)(de)設(she)(she)計(ji)上(shang)，基本未涉(she)及油漆(qi)涂裝系統來進行防腐。GB／T 8175《設(she)(she)備及管道(dao)(dao)(dao)絕熱(re)設(she)(she)計(ji)導則》規定，凡(fan)碳(tan)鋼和鐵素(su)體(ti)合金鋼管道(dao)(dao)(dao)、設(she)(she)備及其附(fu)(fu)件(jian)的(de)(de)外(wai)表面(mian)(mian)，在(zai)清(qing)(qing)凈后(hou)應涂刷防銹層(ceng)。不銹鋼、有色(se)金屬及非金屬材料的(de)(de)管道(dao)(dao)(dao)、設(she)(she)備及其附(fu)(fu)件(jian)的(de)(de)外(wai)表面(mian)(mian)，在(zai)清(qing)(qing)凈后(hou)不需涂刷防銹層(ceng)。
GB/T 50264將(jiang)絕(jue)(jue)熱(re)結構分(fen)為(wei)保(bao)冷結構和保(bao)溫(wen)結構，分(fen)別隔絕(jue)(jue)高溫(wen)和低溫(wen)。其中保(bao)冷結構應由防(fang)銹層(ceng)、絕(jue)(jue)熱(re)層(ceng)、防(fang)潮層(ceng)和保(bao)護層(ceng)組成(cheng)。
GB/T 4272規定(ding)，絕(jue)熱結構應(ying)由防(fang)腐(fu)層(ceng)(ceng)(ceng)、絕(jue)熱層(ceng)(ceng)(ceng)、防(fang)潮層(ceng)(ceng)(ceng)／防(fang)水(shui)層(ceng)(ceng)(ceng)和(he)外保護層(ceng)(ceng)(ceng)構成。其中(zhong)對防(fang)腐(fu)層(ceng)(ceng)(ceng)規定(ding)，凡需進行(xing)絕(jue)熱的碳鋼(gang)設(she)備(bei)、管(guan)道(dao)及其附件(jian)應(ying)設(she)防(fang)腐(fu)層(ceng)(ceng)(ceng)；不銹鋼(gang)、有色金屬及非金屬材料的設(she)備(bei)、管(guan)道(dao)及其附件(jian)則(ze)不需要(yao)設(she)防(fang)銹層(ceng)(ceng)(ceng)。
