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(jiu)其原(yuan)因(yin)是保溫(wen)層(ceng)下腐蝕（corrosion under insulation，CUI）引起(qi)。原(yuan)因(yin)是維護人員未(wei)把鋁(lv)皮封套和(he)防水(shui)層(ceng)按要求密閉安裝好(hao)，達不到(dao)防雨(yu)水(shui)的(de)要求。雨(yu)水(shui)浸入(ru)，使隔熱(re)材料變濕。雨(yu)水(shui)中的(de)氯離(li)子(zi)和(he)隔熱(re)材料中瀝(li)出的(de)氯離(li)子(zi)，在(zai)不銹鋼管(guan)(guan)表面聚集濃縮。加上(shang)管(guan)(guan)道中存在(zai)的(de)殘余(yu)應(ying)力(li)的(de)聯合作用，造成(cheng)了氯化物應(ying)力(li)腐蝕破裂，裂縫穿透(tou)而引起(qi)泄漏。CUI發生在(zai)冷熱(re)管(guan)(guan)道、設備的(de)保溫(wen)層(ceng)下。這種腐蝕直到(dao)20世紀50年代(dai)才(cai)在(zai)各種文獻中被提(ti)及(ji)。
CUI是(shi)一種在管(guan)道、設備(bei)表面，由外及內(nei)的腐(fu)蝕，由于通常(chang)在保溫下發展，缺乏日常(chang)的關(guan)注(zhu)，成為企業裝置(zhi)內(nei)“隱蔽的角落”。有(you)效管(guan)理CUI風險(xian)是(shi)配管(guan)設計管(guan)理的關(guan)鍵部分之(zhi)一。
1. 碳鋼管道CUI機理與防護措施(shi)的工程應(ying)用(yong)
保(bao)溫(wen)(wen)層下碳(tan)(tan)鋼受(shou)到腐蝕(shi)原(yuan)因在(zai)于碳(tan)(tan)鋼和水(shui)汽的(de)接觸：①. 管道外壁(bi)水(shui)和其他(ta)腐蝕(shi)性介質的(de)環形空間或縫隙；②. 吸水(shui)性或浸潤性好的(de)保(bao)溫(wen)(wen)材(cai)(cai)料(liao)(liao)；③. 保(bao)溫(wen)(wen)材(cai)(cai)料(liao)(liao)帶來的(de)污染(ran)物(wu)來加速腐蝕(shi)或外界污染(ran)。
保溫(wen)層下的水汽主(zhu)要來自：外(wai)界的水汽滲透；冷凝(ning)。由于外(wai)界保護(hu)材料的設計(ji)缺陷、安(an)裝(zhuang)施工差、機械損傷(shang)、疏(shu)于維護(hu)等原因，都會使水汽進入保溫(wen)層。當金屬表面溫(wen)度低于環(huan)境露點溫(wen)度時，水汽也(ye)會凝(ning)結在(zai)金屬表面。
設備的運(yun)行溫(wen)度(du)(du)同樣(yang)也會很大(da)程度(du)(du)影響(xiang)到腐蝕的發生：溫(wen)度(du)(du)越(yue)高，水汽停留在碳(tan)鋼(gang)表面的時間就(jiu)越(yue)短；但是溫(wen)度(du)(du)越(yue)高，越(yue)會加速腐蝕，并降低防護(hu)涂料(liao)、黏結劑的使用壽(shou)命。
在(zai)一(yi)個(ge)開(kai)放的(de)(de)系統下(xia)，水中(zhong)(zhong)的(de)(de)氧(yang)含量隨著溫(wen)度(du)升(sheng)高(gao)而降低。對于碳(tan)鋼(gang)來說，當溫(wen)度(du)高(gao)于80℃時，腐(fu)(fu)蝕(shi)速率開(kai)始下(xia)降。但(dan)是現(xian)場測得的(de)(de)保溫(wen)層下(xia)腐(fu)(fu)蝕(shi)卻(que)類似于封閉(bi)系統下(xia)的(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)情況，水汽(qi)中(zhong)(zhong)的(de)(de)氧(yang)含量卻(que)是飽和的(de)(de)。這(zhe)樣的(de)(de)話，Oxygen cell corrosion會(hui)在(zai)一(yi)個(ge)密閉(bi)的(de)(de)系統中(zhong)(zhong)發生。現(xian)場測試的(de)(de)數據比實驗室(shi)數據還會(hui)更(geng)高(gao)。水汽(qi)中(zhong)(zhong)溶(rong)解的(de)(de)鹽分更(geng)會(hui)加(jia)速腐(fu)(fu)蝕(shi)。
現場經(jing)驗顯示(shi)，碳鋼溫(wen)度(du)(du)在-4～175℃之間在保(bao)溫(wen)層下發生(sheng)CUI。當(dang)(dang)溫(wen)度(du)(du)低于-4℃時，一(yi)般沒有腐蝕；當(dang)(dang)溫(wen)度(du)(du)高(gao)于175℃時，表(biao)面可(ke)以有足夠的(de)熱(re)量來(lai)保(bao)持表(biao)面的(de)干燥，也很少(shao)發生(sheng)腐蝕。但(dan)是(shi)一(yi)旦(dan)當(dang)(dang)設(she)備因停機(ji)檢修(xiu)等問題，溫(wen)度(du)(du)區間一(yi)到這個范圍內時，腐蝕會很快發生(sheng)。
為什(shen)么CUI的(de)發(fa)生一直強調水(shui)汽(qi)的(de)存在，其(qi)(qi)實這其(qi)(qi)中唯一的(de)原因是(shi)由于(yu)保(bao)溫(wen)層(ceng)的(de)存在，保(bao)溫(wen)層(ceng)材(cai)料對CUI的(de)發(fa)生起著至關重要的(de)作用。①. 保(bao)溫(wen)層(ceng)中可溶(rong)性(xing)鹽的(de)殘留(liu)，例如阻燃劑(ji)中的(de)氯(lv)化物(wu)、硫化物(wu)等酸性(xing)物(wu)質(zhi)可以加速腐蝕；②. 水(shui)的(de)滲透，保(bao)溫(wen)層(ceng)材(cai)料就是(shi)吸水(shui)性(xing)的(de)；③. 保(bao)溫(wen)層(ceng)泡(pao)沫中的(de)殘留(liu)物(wu)質(zhi)可以與(yu)水(shui)反應(ying)生成氯(lv)化氫或其(qi)(qi)他酸。
2. 奧氏體(ti)不銹(xiu)鋼和(he)雙相不銹(xiu)鋼管(guan)道CUI機理與防護(hu)措施(shi)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(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(wai)部應力(li)腐蝕(shi)開裂（ESCC）在(zai)(zai)(zai)氯(lv)化物或其(qi)他(ta)鹵鹽(yan)存在(zai)(zai)(zai)下會發生，當水汽(qi)(qi)(qi)穿過(guo)保(bao)溫(wen)層(ceng)到(dao)(dao)達(da)管(guan)道、設備(bei)的(de)熱表(biao)面時(shi)，鹽(yan)類在(zai)(zai)(zai)水汽(qi)(qi)(qi)進行(xing)蒸發的(de)過(guo)程中濃(nong)度(du)會變(bian)大。保(bao)溫(wen)層(ceng)在(zai)(zai)(zai)這個過(guo)程中起到(dao)(dao)了(le)一個運輸和留存水汽(qi)(qi)(qi)的(de)介質作用，使(shi)得金屬(shu)表(biao)面的(de)氯(lv)鹽(yan)濃(nong)度(du)變(bian)大，會使(shi)得ESCC發生。
氯(lv)化(hua)物來自(zi)兩個方面：①. 保溫材料。例如(ru)，保溫層(ceng)(ceng)，黏結劑(ji)，填縫(feng)劑(ji)，水泥(ni)等；②. 外(wai)部。例如(ru)，雨水、海(hai)岸鹽霧、滅(mie)火測試溶液(ye)、系(xi)統泄漏(lou)等。保溫層(ceng)(ceng)在運(yun)行一段時(shi)間（約(yue)5年(nian)）后的(de)破壞也會引人這(zhe)些污(wu)染物，外(wai)部的(de)這(zhe)些污(wu)染是CUI氯(lv)鹽的(de)大(da)部分(fen)來源。不銹鋼大(da)多(duo)數的(de)ESCC發(fa)(fa)生溫度(du)區間在50～175℃。在溫度(du)循環(huan)的(de)作用下，水汽凝結／蒸發(fa)(fa)，使得氯(lv)化(hua)鹽的(de)濃(nong)度(du)升高聚集在金屬(shu)表(biao)面。
3. CUI有(you)關標準規范
NACE RP0198 Control of Corrosion Under Thermal Insulation and Fireproofing Materi--A Systems Approach對(dui)CUI進(jin)行了規(gui)定。
國內針(zhen)對保溫層的施工(gong)、設(she)計(ji)規(gui)范(fan)標(biao)準較少，多集中(zhong)在隔(ge)熱(re)層的設(she)計(ji)上，基本未涉及(ji)油(you)漆涂裝系(xi)統來(lai)進行(xing)防腐(fu)。GB／T 8175《設(she)備(bei)及(ji)管(guan)(guan)道絕熱(re)設(she)計(ji)導則》規(gui)定(ding)，凡碳鋼(gang)和鐵素體合(he)金鋼(gang)管(guan)(guan)道、設(she)備(bei)及(ji)其(qi)附(fu)件的外(wai)表(biao)面(mian)，在清凈后應涂刷防銹(xiu)層。不(bu)銹(xiu)鋼(gang)、有色金屬(shu)及(ji)非金屬(shu)材料的管(guan)(guan)道、設(she)備(bei)及(ji)其(qi)附(fu)件的外(wai)表(biao)面(mian)，在清凈后不(bu)需涂刷防銹(xiu)層。
GB/T 50264將絕(jue)熱結構(gou)(gou)分為(wei)保冷(leng)(leng)結構(gou)(gou)和(he)保溫結構(gou)(gou)，分別隔絕(jue)高溫和(he)低溫。其(qi)中保冷(leng)(leng)結構(gou)(gou)應(ying)由防銹層、絕(jue)熱層、防潮層和(he)保護(hu)層組成。
GB/T 4272規定，絕(jue)(jue)(jue)熱結構應由防(fang)腐層(ceng)(ceng)、絕(jue)(jue)(jue)熱層(ceng)(ceng)、防(fang)潮層(ceng)(ceng)／防(fang)水層(ceng)(ceng)和外(wai)保(bao)護層(ceng)(ceng)構成。其(qi)中(zhong)對防(fang)腐層(ceng)(ceng)規定，凡需進行絕(jue)(jue)(jue)熱的(de)碳(tan)鋼(gang)設備、管(guan)道(dao)及(ji)(ji)其(qi)附件(jian)應設防(fang)腐層(ceng)(ceng)；不銹鋼(gang)、有色金屬及(ji)(ji)非(fei)金屬材料的(de)設備、管(guan)道(dao)及(ji)(ji)其(qi)附件(jian)則不需要設防(fang)銹層(ceng)(ceng)。
