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(qi)原(yuan)因(yin)是(shi)保溫層(ceng)(ceng)下(xia)腐蝕(shi)（corrosion under insulation，CUI）引起。原(yuan)因(yin)是(shi)維護人員(yuan)未把鋁皮封套和(he)防水(shui)層(ceng)(ceng)按要求密(mi)閉安(an)裝(zhuang)好，達不到防雨水(shui)的(de)(de)要求。雨水(shui)浸入，使隔(ge)熱(re)材料(liao)變濕。雨水(shui)中的(de)(de)氯離子(zi)和(he)隔(ge)熱(re)材料(liao)中瀝(li)出的(de)(de)氯離子(zi)，在(zai)不銹鋼(gang)管表(biao)面聚(ju)集濃縮。加上管道中存在(zai)的(de)(de)殘余(yu)應力(li)的(de)(de)聯合作用，造成了氯化物應力(li)腐蝕(shi)破裂，裂縫穿透(tou)而引起泄漏。CUI發生在(zai)冷(leng)熱(re)管道、設備的(de)(de)保溫層(ceng)(ceng)下(xia)。這(zhe)種腐蝕(shi)直到20世紀50年(nian)代(dai)才在(zai)各種文獻中被提及。
CUI是一種(zhong)在管(guan)道(dao)、設備表面，由外及(ji)內(nei)的(de)腐(fu)蝕，由于(yu)通常(chang)在保溫(wen)下(xia)發展，缺乏(fa)日常(chang)的(de)關(guan)注，成為(wei)企業裝置內(nei)“隱蔽的(de)角(jiao)落”。有效管(guan)理CUI風險是配管(guan)設計管(guan)理的(de)關(guan)鍵(jian)部分之一。
1. 碳(tan)鋼管道CUI機理與防護措施(shi)的工程應用
保(bao)溫層下(xia)碳鋼(gang)受到腐蝕(shi)原因在于碳鋼(gang)和水(shui)(shui)汽的接觸：①. 管道外壁水(shui)(shui)和其他腐蝕(shi)性介質的環形空間或(huo)縫隙；②. 吸水(shui)(shui)性或(huo)浸潤性好的保(bao)溫材料；③. 保(bao)溫材料帶(dai)來(lai)的污(wu)(wu)染物來(lai)加(jia)速腐蝕(shi)或(huo)外界污(wu)(wu)染。
保(bao)(bao)溫層(ceng)下(xia)的(de)(de)水汽(qi)主要來自：外界的(de)(de)水汽(qi)滲透；冷凝(ning)。由(you)于(yu)(yu)外界保(bao)(bao)護材料的(de)(de)設計(ji)缺陷、安裝施工(gong)差、機械損傷、疏(shu)于(yu)(yu)維護等原因，都(dou)會(hui)使水汽(qi)進入保(bao)(bao)溫層(ceng)。當金(jin)屬(shu)表面溫度低于(yu)(yu)環境露(lu)點溫度時，水汽(qi)也會(hui)凝(ning)結在金(jin)屬(shu)表面。
設備的運行溫(wen)度(du)同樣(yang)也會(hui)很大程度(du)影響到腐蝕的發生：溫(wen)度(du)越(yue)高(gao)，水汽(qi)停留(liu)在(zai)碳鋼表面的時(shi)間就越(yue)短；但是溫(wen)度(du)越(yue)高(gao)，越(yue)會(hui)加(jia)速腐蝕，并降低防護涂料、黏結劑(ji)的使(shi)用(yong)壽命。
在(zai)一個開放的(de)(de)系統下，水(shui)(shui)中的(de)(de)氧含量隨著溫度升(sheng)高而降低。對(dui)于碳鋼來說(shuo)，當(dang)溫度高于80℃時，腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)速率開始下降。但是(shi)現(xian)場(chang)測(ce)得的(de)(de)保溫層下腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)卻類似于封(feng)閉(bi)系統下的(de)(de)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)情況，水(shui)(shui)汽(qi)中的(de)(de)氧含量卻是(shi)飽和的(de)(de)。這(zhe)樣的(de)(de)話，Oxygen cell corrosion會在(zai)一個密閉(bi)的(de)(de)系統中發生。現(xian)場(chang)測(ce)試的(de)(de)數(shu)(shu)據比實驗室數(shu)(shu)據還(huan)會更高。水(shui)(shui)汽(qi)中溶解(jie)的(de)(de)鹽(yan)分更會加(jia)速腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)。
現場經(jing)驗顯示，碳鋼溫(wen)度(du)在-4～175℃之(zhi)間(jian)在保溫(wen)層下發生(sheng)CUI。當溫(wen)度(du)低于-4℃時(shi)，一(yi)(yi)般(ban)沒有(you)腐蝕(shi)；當溫(wen)度(du)高于175℃時(shi)，表面可以(yi)有(you)足(zu)夠的熱量來保持表面的干(gan)燥(zao)，也(ye)很(hen)少發生(sheng)腐蝕(shi)。但是一(yi)(yi)旦當設備(bei)因停機檢修等問題，溫(wen)度(du)區間(jian)一(yi)(yi)到這個范圍內時(shi)，腐蝕(shi)會(hui)很(hen)快發生(sheng)。
為什(shen)么CUI的(de)(de)發(fa)(fa)生一(yi)直強(qiang)調水(shui)汽的(de)(de)存(cun)在(zai)，其(qi)實這(zhe)其(qi)中(zhong)唯一(yi)的(de)(de)原因是由于保溫(wen)(wen)層的(de)(de)存(cun)在(zai)，保溫(wen)(wen)層材(cai)料(liao)對CUI的(de)(de)發(fa)(fa)生起著至關(guan)重要的(de)(de)作用。①. 保溫(wen)(wen)層中(zhong)可溶性(xing)鹽的(de)(de)殘留，例如阻(zu)燃劑中(zhong)的(de)(de)氯化(hua)物、硫化(hua)物等酸性(xing)物質(zhi)可以加速腐蝕；②. 水(shui)的(de)(de)滲透(tou)，保溫(wen)(wen)層材(cai)料(liao)就是吸水(shui)性(xing)的(de)(de)；③. 保溫(wen)(wen)層泡沫中(zhong)的(de)(de)殘留物質(zhi)可以與水(shui)反應生成氯化(hua)氫(qing)或其(qi)他酸。
2. 奧氏體(ti)不銹(xiu)鋼(gang)和雙相(xiang)不銹(xiu)鋼(gang)管(guan)道CUI機理與防(fang)護(hu)措施的工程應(ying)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(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(gang)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(zai)氯化物或其他鹵鹽存在(zai)下會(hui)(hui)發生，當水(shui)汽(qi)穿過(guo)保溫(wen)層到(dao)達(da)管道、設備(bei)的(de)熱表面(mian)(mian)時，鹽類在(zai)水(shui)汽(qi)進行蒸發的(de)過(guo)程(cheng)中濃(nong)度(du)(du)會(hui)(hui)變(bian)大(da)。保溫(wen)層在(zai)這個(ge)過(guo)程(cheng)中起到(dao)了(le)一(yi)個(ge)運輸(shu)和(he)留存水(shui)汽(qi)的(de)介質作用，使(shi)得金屬表面(mian)(mian)的(de)氯鹽濃(nong)度(du)(du)變(bian)大(da)，會(hui)(hui)使(shi)得ESCC發生。
氯化物(wu)來自兩個方面：①. 保(bao)溫(wen)材料。例如(ru)，保(bao)溫(wen)層，黏結劑(ji)，填縫劑(ji)，水泥等(deng)；②. 外部。例如(ru)，雨水、海岸(an)鹽(yan)霧(wu)、滅火測試溶液、系統泄漏等(deng)。保(bao)溫(wen)層在(zai)運行一段時間(jian)（約(yue)5年）后的(de)破壞(huai)也會引人這些污染物(wu)，外部的(de)這些污染是CUI氯鹽(yan)的(de)大部分(fen)來源。不銹鋼大多數的(de)ESCC發生溫(wen)度(du)區間(jian)在(zai)50～175℃。在(zai)溫(wen)度(du)循環(huan)的(de)作用下，水汽凝結／蒸發，使得氯化鹽(yan)的(de)濃度(du)升高聚(ju)集在(zai)金屬表面。
3. CUI有關標準規(gui)范
NACE RP0198 Control of Corrosion Under Thermal Insulation and Fireproofing Materi--A Systems Approach對CUI進行了規定。
國內針對保溫層(ceng)(ceng)的(de)施工、設(she)計(ji)(ji)規(gui)范標(biao)準(zhun)較少，多集中在隔(ge)熱(re)層(ceng)(ceng)的(de)設(she)計(ji)(ji)上，基(ji)本(ben)未涉(she)及(ji)油漆涂裝(zhuang)系統來進行(xing)防(fang)腐(fu)。GB／T 8175《設(she)備及(ji)管(guan)道絕(jue)熱(re)設(she)計(ji)(ji)導則》規(gui)定，凡碳(tan)鋼和(he)鐵素體(ti)合金(jin)鋼管(guan)道、設(she)備及(ji)其附件(jian)(jian)的(de)外表面，在清(qing)凈后應(ying)涂刷防(fang)銹(xiu)層(ceng)(ceng)。不銹(xiu)鋼、有色金(jin)屬及(ji)非金(jin)屬材料的(de)管(guan)道、設(she)備及(ji)其附件(jian)(jian)的(de)外表面，在清(qing)凈后不需涂刷防(fang)銹(xiu)層(ceng)(ceng)。
GB/T 50264將(jiang)絕熱結構(gou)分為保冷結構(gou)和(he)保溫(wen)結構(gou)，分別隔絕高溫(wen)和(he)低溫(wen)。其中保冷結構(gou)應由(you)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(re)(re)結構應由(you)防(fang)腐層、絕熱(re)(re)層、防(fang)潮層／防(fang)水層和外保護層構成(cheng)。其(qi)中(zhong)對防(fang)腐層規定，凡(fan)需進行(xing)絕熱(re)(re)的碳(tan)鋼設(she)備、管道及其(qi)附(fu)件應設(she)防(fang)腐層；不(bu)銹(xiu)鋼、有色(se)金屬及非金屬材料的設(she)備、管道及其(qi)附(fu)件則不(bu)需要設(she)防(fang)銹(xiu)層。
