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。
筆者究其原因是保(bao)溫層(ceng)下腐蝕（corrosion under insulation，CUI）引起。原因是維護人員未(wei)把鋁皮封(feng)套和(he)防水(shui)層(ceng)按要求密(mi)閉安裝(zhuang)好(hao)，達不到防雨水(shui)的要求。雨水(shui)浸(jin)入，使隔(ge)熱材料(liao)變(bian)濕(shi)。雨水(shui)中(zhong)(zhong)的氯離子(zi)和(he)隔(ge)熱材料(liao)中(zhong)(zhong)瀝出的氯離子(zi)，在(zai)不銹鋼管(guan)表(biao)面聚(ju)集濃縮(suo)。加上管(guan)道(dao)中(zhong)(zhong)存在(zai)的殘余應(ying)力的聯合作用，造成(cheng)了氯化物應(ying)力腐蝕破裂，裂縫穿透而引起泄漏。CUI發生(sheng)在(zai)冷熱管(guan)道(dao)、設備(bei)的保(bao)溫層(ceng)下。這種腐蝕直(zhi)到20世(shi)紀50年代才在(zai)各種文獻中(zhong)(zhong)被提及。
CUI是一種在(zai)管(guan)道、設備表面，由外及內(nei)的(de)(de)(de)腐蝕，由于通(tong)常(chang)在(zai)保溫下發展，缺乏(fa)日(ri)常(chang)的(de)(de)(de)關注(zhu)，成為企業裝置內(nei)“隱(yin)蔽的(de)(de)(de)角落”。有(you)效管(guan)理CUI風險是配(pei)管(guan)設計管(guan)理的(de)(de)(de)關鍵部分之一。
1. 碳(tan)鋼管道CUI機理與(yu)防護(hu)措施的工(gong)程應用
保溫(wen)(wen)(wen)層下碳(tan)鋼受(shou)到腐(fu)蝕原因(yin)在于碳(tan)鋼和水汽的(de)接觸：①. 管道(dao)外(wai)壁水和其他腐(fu)蝕性介質的(de)環(huan)形(xing)空間(jian)或(huo)縫隙；②. 吸水性或(huo)浸(jin)潤性好(hao)的(de)保溫(wen)(wen)(wen)材料；③. 保溫(wen)(wen)(wen)材料帶(dai)來的(de)污染物來加(jia)速(su)腐(fu)蝕或(huo)外(wai)界污染。
保溫層(ceng)下的水(shui)(shui)汽(qi)主要(yao)來自：外界的水(shui)(shui)汽(qi)滲(shen)透；冷凝。由(you)于外界保護(hu)材料(liao)的設計(ji)缺陷、安裝施工(gong)差(cha)、機械損傷、疏于維(wei)護(hu)等(deng)原因(yin)，都會使水(shui)(shui)汽(qi)進(jin)入保溫層(ceng)。當金屬表面溫度低于環(huan)境露點溫度時，水(shui)(shui)汽(qi)也會凝結在金屬表面。
設備的(de)運行溫度(du)同樣也會很大程(cheng)度(du)影響到腐蝕的(de)發(fa)生：溫度(du)越(yue)高，水汽(qi)停留在碳鋼表面的(de)時間就越(yue)短(duan)；但是溫度(du)越(yue)高，越(yue)會加速腐蝕，并降低防護涂料(liao)、黏結劑的(de)使用壽(shou)命。
在一個(ge)開放的(de)(de)(de)(de)(de)系(xi)統(tong)下(xia)，水中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)氧含(han)量隨著溫度升高(gao)而降低。對于碳鋼來說，當溫度高(gao)于80℃時(shi)，腐(fu)蝕速率開始下(xia)降。但是現場(chang)測得的(de)(de)(de)(de)(de)保溫層下(xia)腐(fu)蝕卻類(lei)似于封閉系(xi)統(tong)下(xia)的(de)(de)(de)(de)(de)腐(fu)蝕情況(kuang)，水汽(qi)中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)氧含(han)量卻是飽和的(de)(de)(de)(de)(de)。這樣的(de)(de)(de)(de)(de)話(hua)，Oxygen cell corrosion會在一個(ge)密閉的(de)(de)(de)(de)(de)系(xi)統(tong)中(zhong)(zhong)(zhong)發生(sheng)。現場(chang)測試的(de)(de)(de)(de)(de)數據比實(shi)驗(yan)室數據還會更(geng)高(gao)。水汽(qi)中(zhong)(zhong)(zhong)溶解的(de)(de)(de)(de)(de)鹽分更(geng)會加(jia)速腐(fu)蝕。
現場(chang)經(jing)驗顯示(shi)，碳鋼溫度(du)在-4～175℃之(zhi)間在保溫層下發生(sheng)CUI。當溫度(du)低于-4℃時(shi)，一(yi)般沒有(you)腐蝕；當溫度(du)高于175℃時(shi)，表面可以有(you)足夠的熱量來保持表面的干燥(zao)，也(ye)很(hen)少(shao)發生(sheng)腐蝕。但是一(yi)旦(dan)當設備因(yin)停機(ji)檢(jian)修等問(wen)題，溫度(du)區間一(yi)到這個范圍內時(shi)，腐蝕會(hui)很(hen)快發生(sheng)。
為什(shen)么CUI的(de)(de)(de)發(fa)生一直強調水汽(qi)的(de)(de)(de)存(cun)在，其實這(zhe)其中(zhong)唯一的(de)(de)(de)原(yuan)因是由(you)于(yu)保(bao)(bao)溫層的(de)(de)(de)存(cun)在，保(bao)(bao)溫層材(cai)料對CUI的(de)(de)(de)發(fa)生起著至關重要的(de)(de)(de)作用。①. 保(bao)(bao)溫層中(zhong)可溶性鹽的(de)(de)(de)殘留，例如阻燃劑中(zhong)的(de)(de)(de)氯化(hua)物、硫化(hua)物等(deng)酸性物質可以加速腐(fu)蝕(shi)；②. 水的(de)(de)(de)滲(shen)透，保(bao)(bao)溫層材(cai)料就是吸水性的(de)(de)(de)；③. 保(bao)(bao)溫層泡(pao)沫(mo)中(zhong)的(de)(de)(de)殘留物質可以與水反應生成氯化(hua)氫或其他酸。
2. 奧氏(shi)體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)和雙相不(bu)銹(xiu)鋼(gang)管道CUI機理與防護措施的工程應用(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(xiang)不銹鋼(gang)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(guan)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(li)腐蝕(shi)開(kai)裂（ESCC）在氯化物或其他鹵鹽存在下會(hui)發(fa)生(sheng)，當水(shui)汽(qi)穿過(guo)保(bao)溫層(ceng)到達(da)管道、設(she)備的(de)熱(re)表(biao)面時，鹽類在水(shui)汽(qi)進行蒸發(fa)的(de)過(guo)程中(zhong)濃(nong)度(du)(du)會(hui)變(bian)大。保(bao)溫層(ceng)在這個過(guo)程中(zhong)起到了一個運輸和留存水(shui)汽(qi)的(de)介(jie)質作用，使得(de)金屬表(biao)面的(de)氯鹽濃(nong)度(du)(du)變(bian)大，會(hui)使得(de)ESCC發(fa)生(sheng)。
氯化物(wu)來自兩(liang)個(ge)方面：①. 保(bao)溫材(cai)料。例如，保(bao)溫層(ceng)，黏結劑，填縫劑，水泥等；②. 外(wai)(wai)部(bu)。例如，雨水、海岸(an)鹽(yan)霧、滅火測試溶液、系統泄漏等。保(bao)溫層(ceng)在運行一段時(shi)間（約5年）后的破壞也會引(yin)人這些污染物(wu)，外(wai)(wai)部(bu)的這些污染是CUI氯鹽(yan)的大(da)(da)部(bu)分來源。不銹鋼大(da)(da)多數(shu)的ESCC發(fa)生(sheng)溫度區間在50～175℃。在溫度循(xun)環的作用下，水汽凝結／蒸(zheng)發(fa)，使(shi)得氯化鹽(yan)的濃(nong)度升高聚(ju)集(ji)在金屬(shu)表面。
3. CUI有關標(biao)準規范(fan)
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(dui)保溫(wen)層(ceng)(ceng)(ceng)的(de)施工、設計(ji)規范標準較(jiao)少，多集中在隔(ge)熱(re)層(ceng)(ceng)(ceng)的(de)設計(ji)上，基本未涉及油漆涂裝系統來(lai)進(jin)行防(fang)腐。GB／T 8175《設備(bei)(bei)及管道(dao)絕熱(re)設計(ji)導則》規定，凡(fan)碳鋼和鐵素體合金(jin)鋼管道(dao)、設備(bei)(bei)及其(qi)附件的(de)外(wai)表(biao)面，在清凈后(hou)應(ying)涂刷防(fang)銹(xiu)層(ceng)(ceng)(ceng)。不銹(xiu)鋼、有色金(jin)屬及非金(jin)屬材(cai)料的(de)管道(dao)、設備(bei)(bei)及其(qi)附件的(de)外(wai)表(biao)面，在清凈后(hou)不需涂刷防(fang)銹(xiu)層(ceng)(ceng)(ceng)。
GB/T 50264將絕熱結(jie)構分(fen)為保冷結(jie)構和(he)保溫結(jie)構，分(fen)別隔絕高溫和(he)低溫。其中保冷結(jie)構應由防銹層、絕熱層、防潮層和(he)保護層組成(cheng)。
GB/T 4272規定，絕熱結構應由防(fang)腐(fu)(fu)層(ceng)、絕熱層(ceng)、防(fang)潮(chao)層(ceng)／防(fang)水層(ceng)和外保(bao)護層(ceng)構成(cheng)。其中對防(fang)腐(fu)(fu)層(ceng)規定，凡需進(jin)行絕熱的(de)碳鋼設(she)(she)備、管(guan)道及(ji)其附件應設(she)(she)防(fang)腐(fu)(fu)層(ceng)；不(bu)銹(xiu)鋼、有色金(jin)屬及(ji)非(fei)金(jin)屬材料(liao)的(de)設(she)(she)備、管(guan)道及(ji)其附件則不(bu)需要設(she)(she)防(fang)銹(xiu)層(ceng)。
