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)是保(bao)溫層下(xia)腐蝕（corrosion under insulation，CUI）引起。原(yuan)因(yin)是維護人員(yuan)未把鋁(lv)皮封套和防水(shui)(shui)層按要求(qiu)密閉安(an)裝好，達不(bu)到(dao)防雨水(shui)(shui)的(de)要求(qiu)。雨水(shui)(shui)浸入，使隔熱(re)材(cai)料變濕。雨水(shui)(shui)中(zhong)的(de)氯(lv)離(li)子(zi)和隔熱(re)材(cai)料中(zhong)瀝出的(de)氯(lv)離(li)子(zi)，在不(bu)銹鋼管(guan)(guan)表面聚(ju)集濃縮。加(jia)上管(guan)(guan)道(dao)中(zhong)存在的(de)殘(can)余應力的(de)聯合作(zuo)用(yong)，造成了(le)氯(lv)化物應力腐蝕破裂(lie)，裂(lie)縫穿透而引起泄漏。CUI發生(sheng)在冷熱(re)管(guan)(guan)道(dao)、設備(bei)的(de)保(bao)溫層下(xia)。這種(zhong)腐蝕直到(dao)20世紀50年代才在各種(zhong)文獻中(zhong)被提及。
CUI是(shi)一種在(zai)管道、設(she)備(bei)表面，由外及內的(de)腐(fu)蝕(shi)，由于通常在(zai)保溫(wen)下發展，缺(que)乏日常的(de)關注，成為企業裝置(zhi)內“隱蔽(bi)的(de)角落”。有效管理CUI風險是(shi)配管設(she)計(ji)管理的(de)關鍵(jian)部分之(zhi)一。
1. 碳鋼管道CUI機(ji)理與(yu)防護措施(shi)的工程應(ying)用
保溫(wen)(wen)層下碳鋼受到腐蝕(shi)原因在于碳鋼和水(shui)汽的(de)接觸：①. 管道外(wai)壁水(shui)和其他腐蝕(shi)性(xing)介質的(de)環(huan)形空間或(huo)縫隙；②. 吸水(shui)性(xing)或(huo)浸潤(run)性(xing)好的(de)保溫(wen)(wen)材料；③. 保溫(wen)(wen)材料帶來的(de)污染物來加速(su)腐蝕(shi)或(huo)外(wai)界(jie)污染。
保溫(wen)層(ceng)下的(de)水汽主要來自：外界(jie)的(de)水汽滲透；冷凝。由(you)于(yu)外界(jie)保護材料(liao)的(de)設計缺陷、安(an)裝施工差(cha)、機械損傷、疏于(yu)維(wei)護等原因(yin)，都會使水汽進入保溫(wen)層(ceng)。當金(jin)(jin)屬(shu)表(biao)面溫(wen)度(du)低于(yu)環境露點溫(wen)度(du)時(shi)，水汽也會凝結在金(jin)(jin)屬(shu)表(biao)面。
設備的(de)運行溫度(du)(du)同樣也(ye)會(hui)很大程度(du)(du)影響(xiang)到腐蝕(shi)的(de)發生：溫度(du)(du)越(yue)高，水汽停留(liu)在(zai)碳(tan)鋼表面(mian)的(de)時(shi)間就越(yue)短；但是溫度(du)(du)越(yue)高，越(yue)會(hui)加速(su)腐蝕(shi)，并降低防護涂料(liao)、黏結劑的(de)使用(yong)壽命。
在(zai)一個(ge)開放(fang)的(de)(de)(de)(de)系(xi)統下(xia)，水(shui)中的(de)(de)(de)(de)氧含量隨(sui)著溫(wen)度(du)(du)升(sheng)高(gao)而降(jiang)低。對于碳(tan)鋼(gang)來(lai)說，當溫(wen)度(du)(du)高(gao)于80℃時，腐蝕速(su)率開始下(xia)降(jiang)。但是(shi)現場測(ce)得的(de)(de)(de)(de)保溫(wen)層下(xia)腐蝕卻類(lei)似于封(feng)閉系(xi)統下(xia)的(de)(de)(de)(de)腐蝕情(qing)況，水(shui)汽中的(de)(de)(de)(de)氧含量卻是(shi)飽和的(de)(de)(de)(de)。這樣的(de)(de)(de)(de)話(hua)，Oxygen cell corrosion會(hui)在(zai)一個(ge)密閉的(de)(de)(de)(de)系(xi)統中發生。現場測(ce)試(shi)的(de)(de)(de)(de)數據(ju)比實驗室數據(ju)還會(hui)更高(gao)。水(shui)汽中溶解的(de)(de)(de)(de)鹽分(fen)更會(hui)加速(su)腐蝕。
現(xian)場經驗顯示，碳(tan)鋼溫(wen)度(du)在-4～175℃之間(jian)在保溫(wen)層下發(fa)生CUI。當溫(wen)度(du)低于-4℃時，一般(ban)沒有腐(fu)(fu)蝕；當溫(wen)度(du)高于175℃時，表面可(ke)以有足夠的(de)熱量(liang)來保持表面的(de)干燥，也很(hen)少(shao)發(fa)生腐(fu)(fu)蝕。但是(shi)一旦(dan)當設(she)備因(yin)停機檢修等問題，溫(wen)度(du)區間(jian)一到(dao)這(zhe)個(ge)范圍內時，腐(fu)(fu)蝕會很(hen)快發(fa)生。
為(wei)什么(me)CUI的(de)(de)發生一(yi)直(zhi)強(qiang)調水(shui)汽的(de)(de)存在，其(qi)實(shi)這其(qi)中(zhong)唯一(yi)的(de)(de)原因是由于保(bao)(bao)溫(wen)層的(de)(de)存在，保(bao)(bao)溫(wen)層材料(liao)對(dui)CUI的(de)(de)發生起著(zhu)至(zhi)關重(zhong)要的(de)(de)作(zuo)用。①. 保(bao)(bao)溫(wen)層中(zhong)可溶性(xing)(xing)鹽的(de)(de)殘留，例如(ru)阻燃(ran)劑中(zhong)的(de)(de)氯(lv)化(hua)物、硫化(hua)物等酸(suan)性(xing)(xing)物質可以(yi)加(jia)速腐蝕；②. 水(shui)的(de)(de)滲透，保(bao)(bao)溫(wen)層材料(liao)就是吸水(shui)性(xing)(xing)的(de)(de)；③. 保(bao)(bao)溫(wen)層泡沫中(zhong)的(de)(de)殘留物質可以(yi)與水(shui)反應生成氯(lv)化(hua)氫或(huo)其(qi)他酸(suan)。
2. 奧氏體不銹鋼(gang)和雙相不銹鋼(gang)管道CUI機(ji)理與防(fang)護措施的(de)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(xiang)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(xiu)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（ESCC）在(zai)氯(lv)化物或其他鹵鹽(yan)存(cun)在(zai)下會發(fa)生，當水汽(qi)穿過(guo)保溫層到達(da)管道、設備(bei)的熱表面時，鹽(yan)類在(zai)水汽(qi)進(jin)行蒸發(fa)的過(guo)程中(zhong)(zhong)濃度(du)會變大(da)。保溫層在(zai)這個過(guo)程中(zhong)(zhong)起到了一個運輸和留存(cun)水汽(qi)的介質(zhi)作用，使得金屬(shu)表面的氯(lv)鹽(yan)濃度(du)變大(da)，會使得ESCC發(fa)生。
氯化(hua)物來(lai)自(zi)兩個方面(mian)：①. 保(bao)溫(wen)材料。例如，保(bao)溫(wen)層(ceng)，黏結(jie)劑(ji)，填縫(feng)劑(ji)，水泥等；②. 外部(bu)。例如，雨水、海岸鹽(yan)霧(wu)、滅(mie)火測試溶液、系統泄漏(lou)等。保(bao)溫(wen)層(ceng)在(zai)運(yun)行(xing)一段時間(jian)（約5年(nian)）后的(de)破壞也會引人(ren)這些污(wu)染物，外部(bu)的(de)這些污(wu)染是CUI氯鹽(yan)的(de)大部(bu)分來(lai)源。不銹鋼大多數的(de)ESCC發生溫(wen)度區間(jian)在(zai)50～175℃。在(zai)溫(wen)度循環的(de)作用下，水汽凝結(jie)／蒸發，使得氯化(hua)鹽(yan)的(de)濃度升高聚(ju)集在(zai)金屬(shu)表面(mian)。
3. CUI有關(guan)標準規范
NACE RP0198 Control of Corrosion Under Thermal Insulation and Fireproofing Materi--A Systems Approach對CUI進行(xing)了規定。
國內針對(dui)保溫層(ceng)(ceng)的(de)施工(gong)、設(she)計(ji)(ji)規(gui)范標(biao)準較(jiao)少，多集中在隔熱層(ceng)(ceng)的(de)設(she)計(ji)(ji)上(shang)，基本未涉及油漆涂裝系統(tong)來(lai)進行防(fang)腐。GB／T 8175《設(she)備及管(guan)道(dao)(dao)絕熱設(she)計(ji)(ji)導則》規(gui)定(ding)，凡碳鋼(gang)和(he)鐵素體(ti)合金鋼(gang)管(guan)道(dao)(dao)、設(she)備及其附件(jian)的(de)外表(biao)面，在清凈后(hou)應涂刷防(fang)銹(xiu)層(ceng)(ceng)。不(bu)銹(xiu)鋼(gang)、有色(se)金屬及非金屬材料的(de)管(guan)道(dao)(dao)、設(she)備及其附件(jian)的(de)外表(biao)面，在清凈后(hou)不(bu)需涂刷防(fang)銹(xiu)層(ceng)(ceng)。
GB/T 50264將絕熱(re)結構(gou)分(fen)為(wei)保(bao)冷結構(gou)和(he)保(bao)溫(wen)結構(gou)，分(fen)別隔絕高溫(wen)和(he)低溫(wen)。其中保(bao)冷結構(gou)應由防(fang)銹層、絕熱(re)層、防(fang)潮層和(he)保(bao)護層組成。
GB/T 4272規定，絕熱結構應(ying)由防腐(fu)層、絕熱層、防潮層／防水層和外保護層構成。其中對防腐(fu)層規定，凡需進行絕熱的碳鋼設備、管(guan)道(dao)及其附(fu)件應(ying)設防腐(fu)層；不銹(xiu)鋼、有色金屬及非金屬材料的設備、管(guan)道(dao)及其附(fu)件則不需要設防銹(xiu)層。
