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(bi)者究其原因是(shi)保溫層下腐蝕(shi)(shi)(shi)（corrosion under insulation，CUI）引(yin)起。原因是(shi)維護人員未把鋁皮(pi)封(feng)套和防(fang)水(shui)層按要求密閉安裝好，達不到(dao)防(fang)雨(yu)水(shui)的(de)要求。雨(yu)水(shui)浸(jin)入(ru)，使隔(ge)熱材料(liao)變濕。雨(yu)水(shui)中(zhong)的(de)氯(lv)離子(zi)和隔(ge)熱材料(liao)中(zhong)瀝出的(de)氯(lv)離子(zi)，在不銹鋼管表面(mian)聚集濃縮。加上(shang)管道中(zhong)存在的(de)殘余應力(li)的(de)聯合作用，造成了氯(lv)化物應力(li)腐蝕(shi)(shi)(shi)破(po)裂，裂縫穿透而引(yin)起泄漏(lou)。CUI發生在冷熱管道、設備的(de)保溫層下。這種腐蝕(shi)(shi)(shi)直(zhi)到(dao)20世紀50年代才在各(ge)種文獻中(zhong)被提及(ji)。
CUI是一種在管道、設備表面，由外(wai)及內的(de)(de)(de)(de)腐(fu)蝕(shi)，由于通(tong)常在保(bao)溫下(xia)發展(zhan)，缺乏日(ri)常的(de)(de)(de)(de)關注，成為企業裝(zhuang)置內“隱蔽(bi)的(de)(de)(de)(de)角落”。有效管理CUI風險是配管設計管理的(de)(de)(de)(de)關鍵部分之(zhi)一。
1. 碳鋼管道CUI機(ji)理(li)與防(fang)護(hu)措施的(de)工(gong)程應(ying)用
保(bao)溫(wen)(wen)層下碳鋼受到腐(fu)蝕(shi)(shi)原因在于(yu)碳鋼和(he)水(shui)汽的(de)接觸：①. 管道外壁水(shui)和(he)其(qi)他腐(fu)蝕(shi)(shi)性(xing)介質的(de)環形空間或縫隙；②. 吸水(shui)性(xing)或浸(jin)潤(run)性(xing)好(hao)的(de)保(bao)溫(wen)(wen)材料(liao)(liao)；③. 保(bao)溫(wen)(wen)材料(liao)(liao)帶來的(de)污染物(wu)來加速腐(fu)蝕(shi)(shi)或外界污染。
保(bao)溫(wen)層下的水(shui)(shui)汽主要來自：外界的水(shui)(shui)汽滲透(tou)；冷(leng)凝。由(you)于外界保(bao)護(hu)材料的設計缺陷、安(an)裝施工差、機械損傷(shang)、疏于維護(hu)等原因(yin)，都會使水(shui)(shui)汽進入保(bao)溫(wen)層。當金屬表面溫(wen)度低(di)于環境露(lu)點溫(wen)度時，水(shui)(shui)汽也會凝結在金屬表面。
設備(bei)的(de)運行溫度(du)同(tong)樣也會(hui)很(hen)大程度(du)影響(xiang)到腐(fu)(fu)蝕的(de)發生(sheng)：溫度(du)越高，水汽停留(liu)在(zai)碳鋼表面(mian)的(de)時間就越短；但是溫度(du)越高，越會(hui)加速(su)腐(fu)(fu)蝕，并(bing)降低(di)防護涂料、黏結(jie)劑的(de)使用壽命。
在(zai)一(yi)個開放的(de)(de)(de)(de)系(xi)統(tong)(tong)下(xia)(xia)(xia)，水中(zhong)的(de)(de)(de)(de)氧含量隨著(zhu)溫(wen)(wen)度升(sheng)高(gao)(gao)而降(jiang)低(di)。對于(yu)碳鋼來說，當溫(wen)(wen)度高(gao)(gao)于(yu)80℃時，腐(fu)蝕(shi)速(su)率開始下(xia)(xia)(xia)降(jiang)。但(dan)是(shi)現場測得的(de)(de)(de)(de)保溫(wen)(wen)層(ceng)下(xia)(xia)(xia)腐(fu)蝕(shi)卻類似(si)于(yu)封閉系(xi)統(tong)(tong)下(xia)(xia)(xia)的(de)(de)(de)(de)腐(fu)蝕(shi)情況，水汽中(zhong)的(de)(de)(de)(de)氧含量卻是(shi)飽和(he)的(de)(de)(de)(de)。這(zhe)樣的(de)(de)(de)(de)話，Oxygen cell corrosion會在(zai)一(yi)個密(mi)閉的(de)(de)(de)(de)系(xi)統(tong)(tong)中(zhong)發生(sheng)。現場測試的(de)(de)(de)(de)數據比(bi)實(shi)驗室數據還會更(geng)高(gao)(gao)。水汽中(zhong)溶(rong)解的(de)(de)(de)(de)鹽(yan)分更(geng)會加速(su)腐(fu)蝕(shi)。
現(xian)場經驗(yan)顯示，碳鋼溫(wen)度(du)(du)在-4～175℃之間(jian)在保溫(wen)層(ceng)下發(fa)(fa)生(sheng)(sheng)CUI。當(dang)溫(wen)度(du)(du)低于(yu)(yu)-4℃時(shi)，一般沒有腐(fu)(fu)蝕；當(dang)溫(wen)度(du)(du)高于(yu)(yu)175℃時(shi)，表面可以有足夠的(de)(de)熱量來保持表面的(de)(de)干燥(zao)，也很少(shao)發(fa)(fa)生(sheng)(sheng)腐(fu)(fu)蝕。但是一旦當(dang)設備(bei)因停機(ji)檢修(xiu)等問(wen)題，溫(wen)度(du)(du)區間(jian)一到(dao)這(zhe)個范(fan)圍內時(shi)，腐(fu)(fu)蝕會很快發(fa)(fa)生(sheng)(sheng)。
為(wei)什么CUI的(de)(de)發生一直強調水汽(qi)的(de)(de)存(cun)在，其實(shi)這其中(zhong)唯一的(de)(de)原因是由于保(bao)溫(wen)(wen)層的(de)(de)存(cun)在，保(bao)溫(wen)(wen)層材料(liao)對CUI的(de)(de)發生起著至關重(zhong)要的(de)(de)作用。①. 保(bao)溫(wen)(wen)層中(zhong)可溶性(xing)鹽的(de)(de)殘(can)留，例如阻燃(ran)劑中(zhong)的(de)(de)氯(lv)化物、硫化物等酸性(xing)物質可以加速腐蝕；②. 水的(de)(de)滲透，保(bao)溫(wen)(wen)層材料(liao)就是吸水性(xing)的(de)(de)；③. 保(bao)溫(wen)(wen)層泡沫(mo)中(zhong)的(de)(de)殘(can)留物質可以與水反(fan)應生成氯(lv)化氫或其他酸。
2. 奧氏體(ti)不銹鋼(gang)和雙相(xiang)不銹鋼(gang)管(guan)道CUI機理(li)與(yu)防護措施(shi)的工程(cheng)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(bu)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。
外部應力腐蝕開裂(lie)（ESCC）在(zai)氯化物或其他鹵(lu)鹽(yan)(yan)存在(zai)下會(hui)發(fa)生，當(dang)水(shui)汽穿過保(bao)溫(wen)層(ceng)(ceng)到達管道(dao)、設(she)備的(de)(de)熱表面時，鹽(yan)(yan)類在(zai)水(shui)汽進行蒸發(fa)的(de)(de)過程中濃度(du)會(hui)變大(da)。保(bao)溫(wen)層(ceng)(ceng)在(zai)這個(ge)(ge)過程中起(qi)到了一個(ge)(ge)運輸(shu)和(he)留存水(shui)汽的(de)(de)介質(zhi)作用，使得金屬表面的(de)(de)氯鹽(yan)(yan)濃度(du)變大(da)，會(hui)使得ESCC發(fa)生。
氯(lv)化(hua)物來自(zi)兩個方面：①. 保溫(wen)材料。例如，保溫(wen)層，黏(nian)結(jie)劑，填縫劑，水(shui)泥等；②. 外(wai)部。例如，雨水(shui)、海岸鹽霧、滅(mie)火測(ce)試溶液、系統泄(xie)漏等。保溫(wen)層在運行一(yi)段時間(jian)（約5年）后的破壞也會引人這些污染(ran)物，外(wai)部的這些污染(ran)是CUI氯(lv)鹽的大(da)部分來源。不銹鋼(gang)大(da)多數的ESCC發生溫(wen)度區間(jian)在50～175℃。在溫(wen)度循(xun)環的作用下，水(shui)汽凝(ning)結(jie)／蒸(zheng)發，使得氯(lv)化(hua)鹽的濃度升高聚集在金(jin)屬表(biao)面。
3. CUI有(you)關(guan)標準規范
NACE RP0198 Control of Corrosion Under Thermal Insulation and Fireproofing Materi--A Systems Approach對CUI進行了規定(ding)。
國內針(zhen)對保(bao)溫層(ceng)(ceng)(ceng)的(de)施工、設(she)(she)計(ji)(ji)規范標準較少(shao)，多集中在隔熱層(ceng)(ceng)(ceng)的(de)設(she)(she)計(ji)(ji)上，基本未涉及(ji)油漆涂(tu)裝系(xi)統來(lai)進行防腐(fu)。GB／T 8175《設(she)(she)備及(ji)管(guan)道(dao)絕熱設(she)(she)計(ji)(ji)導則(ze)》規定(ding)，凡碳鋼和鐵素(su)體合金鋼管(guan)道(dao)、設(she)(she)備及(ji)其(qi)附件的(de)外表面(mian)，在清凈后應涂(tu)刷防銹層(ceng)(ceng)(ceng)。不銹鋼、有色金屬及(ji)非金屬材料(liao)的(de)管(guan)道(dao)、設(she)(she)備及(ji)其(qi)附件的(de)外表面(mian)，在清凈后不需涂(tu)刷防銹層(ceng)(ceng)(ceng)。
GB/T 50264將絕熱結構分為保(bao)冷結構和保(bao)溫(wen)結構，分別隔絕高溫(wen)和低溫(wen)。其中保(bao)冷結構應由防銹(xiu)層(ceng)、絕熱層(ceng)、防潮層(ceng)和保(bao)護層(ceng)組(zu)成。
GB/T 4272規定，絕(jue)熱(re)(re)(re)結構應由防腐層(ceng)(ceng)、絕(jue)熱(re)(re)(re)層(ceng)(ceng)、防潮層(ceng)(ceng)／防水(shui)層(ceng)(ceng)和外保護層(ceng)(ceng)構成。其(qi)(qi)中對(dui)防腐層(ceng)(ceng)規定，凡需進行絕(jue)熱(re)(re)(re)的碳鋼設備、管道及(ji)其(qi)(qi)附(fu)(fu)件(jian)應設防腐層(ceng)(ceng)；不銹鋼、有色(se)金屬(shu)(shu)及(ji)非金屬(shu)(shu)材料(liao)的設備、管道及(ji)其(qi)(qi)附(fu)(fu)件(jian)則不需要(yao)設防銹層(ceng)(ceng)。
