浙江至德鋼業有限公司技術人員調研某不銹鋼(gang)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。

  筆者究其原因是保溫層下腐蝕（corrosion under insulation，CUI）引(yin)起(qi)(qi)。原因是維護人員(yuan)未把鋁(lv)皮封套和防(fang)(fang)水(shui)層按要(yao)求密(mi)閉(bi)安裝好(hao)，達不到防(fang)(fang)雨水(shui)的要(yao)求。雨水(shui)浸入，使隔(ge)熱材料(liao)變濕。雨水(shui)中(zhong)(zhong)的氯(lv)離子和隔(ge)熱材料(liao)中(zhong)(zhong)瀝出的氯(lv)離子，在(zai)不銹鋼(gang)管(guan)表面聚集濃縮。加上(shang)管(guan)道中(zhong)(zhong)存在(zai)的殘余應力的聯合作(zuo)用(yong)，造成(cheng)了氯(lv)化物應力腐蝕破裂，裂縫穿(chuan)透而引(yin)起(qi)(qi)泄(xie)漏。CUI發(fa)生(sheng)在(zai)冷(leng)熱管(guan)道、設(she)備的保溫層下。這種腐蝕直到20世(shi)紀50年(nian)代才在(zai)各種文獻(xian)中(zhong)(zhong)被提(ti)及。

  CUI是(shi)一(yi)種在管(guan)(guan)道(dao)、設備表(biao)面，由外(wai)及(ji)內的腐蝕，由于通常在保(bao)溫下發展，缺乏日(ri)常的關注，成為企業裝置內“隱(yin)蔽的角落”。有(you)效管(guan)(guan)理CUI風險(xian)是(shi)配管(guan)(guan)設計(ji)管(guan)(guan)理的關鍵(jian)部分(fen)之一(yi)。

1. 碳鋼管(guan)道CUI機理與防護措施的工(gong)程應(ying)用

  保(bao)溫層下碳鋼(gang)受到腐蝕(shi)原(yuan)因在于碳鋼(gang)和水(shui)汽的(de)(de)接觸：①. 管道外壁(bi)水(shui)和其他腐蝕(shi)性介質的(de)(de)環形空間或(huo)(huo)縫隙；②. 吸水(shui)性或(huo)(huo)浸潤性好(hao)的(de)(de)保(bao)溫材(cai)料；③. 保(bao)溫材(cai)料帶來(lai)的(de)(de)污染物(wu)來(lai)加(jia)速(su)腐蝕(shi)或(huo)(huo)外界污染。

  保溫層下的水(shui)(shui)汽主要來自：外(wai)界的水(shui)(shui)汽滲透；冷凝。由于(yu)外(wai)界保護(hu)(hu)材料的設計缺陷、安裝施工(gong)差、機械損傷(shang)、疏于(yu)維護(hu)(hu)等原因，都會使(shi)水(shui)(shui)汽進入保溫層。當金屬表面(mian)溫度低于(yu)環境露點溫度時，水(shui)(shui)汽也會凝結在金屬表面(mian)。

  設(she)備的運(yun)行溫度(du)同樣也會很(hen)大程度(du)影(ying)響到(dao)腐蝕的發生：溫度(du)越高，水汽停留在(zai)碳鋼表面(mian)的時間(jian)就(jiu)越短；但是溫度(du)越高，越會加速腐蝕，并降低防護涂料、黏結劑的使用壽(shou)命。

  在一個開放的(de)(de)(de)(de)系統下，水(shui)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)氧含量隨(sui)著溫度(du)升高(gao)而降(jiang)低。對于碳鋼來說，當溫度(du)高(gao)于80℃時，腐(fu)蝕速(su)率開始下降(jiang)。但是現場測得的(de)(de)(de)(de)保(bao)溫層下腐(fu)蝕卻類似(si)于封閉系統下的(de)(de)(de)(de)腐(fu)蝕情況(kuang)，水(shui)汽(qi)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)氧含量卻是飽和的(de)(de)(de)(de)。這(zhe)樣的(de)(de)(de)(de)話，Oxygen cell corrosion會在一個密閉的(de)(de)(de)(de)系統中(zhong)發生(sheng)。現場測試的(de)(de)(de)(de)數(shu)據(ju)比實驗室數(shu)據(ju)還會更高(gao)。水(shui)汽(qi)中(zhong)溶解的(de)(de)(de)(de)鹽分更會加(jia)速(su)腐(fu)蝕。

  現場(chang)經驗顯示，碳鋼(gang)溫度(du)在-4～175℃之間在保溫層下(xia)發(fa)生(sheng)(sheng)CUI。當溫度(du)低于-4℃時(shi)，一般(ban)沒有腐蝕；當溫度(du)高于175℃時(shi)，表(biao)面(mian)可(ke)以有足(zu)夠的熱量來保持(chi)表(biao)面(mian)的干燥(zao)，也很(hen)少發(fa)生(sheng)(sheng)腐蝕。但是一旦(dan)當設(she)備(bei)因停機檢修等(deng)問題，溫度(du)區間一到這個范圍內時(shi)，腐蝕會(hui)很(hen)快發(fa)生(sheng)(sheng)。

  為什么(me)CUI的(de)(de)(de)發生(sheng)一直強調水汽的(de)(de)(de)存在(zai)，其實這(zhe)其中(zhong)唯(wei)一的(de)(de)(de)原(yuan)因是由于保(bao)(bao)溫(wen)(wen)層的(de)(de)(de)存在(zai)，保(bao)(bao)溫(wen)(wen)層材料對CUI的(de)(de)(de)發生(sheng)起著至關重要的(de)(de)(de)作用。①. 保(bao)(bao)溫(wen)(wen)層中(zhong)可溶性(xing)鹽的(de)(de)(de)殘留，例如阻燃劑中(zhong)的(de)(de)(de)氯化(hua)物、硫(liu)化(hua)物等(deng)酸性(xing)物質(zhi)可以(yi)加速(su)腐(fu)蝕；②. 水的(de)(de)(de)滲透，保(bao)(bao)溫(wen)(wen)層材料就(jiu)是吸水性(xing)的(de)(de)(de)；③. 保(bao)(bao)溫(wen)(wen)層泡沫中(zhong)的(de)(de)(de)殘留物質(zhi)可以(yi)與水反應生(sheng)成氯化(hua)氫或其他酸。

2. 奧氏體不銹鋼和雙相不銹鋼管道CUI機理與防護措施(shi)的(de)工程應用

  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、高鉻含量的雙相(xiang)不(bu)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(shi)開(kai)裂(lie)（ESCC）在(zai)氯化物(wu)或其他鹵(lu)鹽存在(zai)下會發(fa)生，當水(shui)汽穿過保(bao)溫(wen)層到達管道、設(she)備的(de)(de)熱(re)表面(mian)時(shi)，鹽類在(zai)水(shui)汽進行蒸發(fa)的(de)(de)過程中濃(nong)度(du)會變(bian)大(da)。保(bao)溫(wen)層在(zai)這個過程中起到了一個運輸(shu)和留(liu)存水(shui)汽的(de)(de)介質作(zuo)用，使得金屬表面(mian)的(de)(de)氯鹽濃(nong)度(du)變(bian)大(da)，會使得ESCC發(fa)生。

  氯(lv)(lv)化物來(lai)自兩個方面：①. 保溫材料。例如(ru)，保溫層，黏結(jie)劑(ji)，填縫劑(ji)，水泥等(deng)；②. 外部(bu)(bu)。例如(ru)，雨(yu)水、海(hai)岸鹽霧、滅(mie)火測試溶(rong)液、系統泄(xie)漏等(deng)。保溫層在(zai)(zai)(zai)運行一段時(shi)間(jian)（約(yue)5年）后的(de)破壞也(ye)會引人這些(xie)(xie)污(wu)染物，外部(bu)(bu)的(de)這些(xie)(xie)污(wu)染是CUI氯(lv)(lv)鹽的(de)大部(bu)(bu)分(fen)來(lai)源。不銹鋼大多數(shu)的(de)ESCC發(fa)生溫度區間(jian)在(zai)(zai)(zai)50～175℃。在(zai)(zai)(zai)溫度循(xun)環的(de)作用下，水汽凝結(jie)／蒸發(fa)，使(shi)得(de)氯(lv)(lv)化鹽的(de)濃度升高(gao)聚(ju)集在(zai)(zai)(zai)金屬表面。

3. CUI有關標準規范

   NACE RP0198 Control of Corrosion Under Thermal Insulation and Fireproofing Materi--A Systems Approach對CUI進行了規定。

   國(guo)內針對保溫層的(de)施(shi)工、設(she)計(ji)(ji)規范標(biao)準較少，多集(ji)中在隔(ge)熱層的(de)設(she)計(ji)(ji)上，基本未(wei)涉及油(you)漆涂(tu)裝系統來進行防(fang)腐。GB／T 8175《設(she)備(bei)及管(guan)道絕熱設(she)計(ji)(ji)導則》規定，凡碳鋼(gang)和(he)鐵(tie)素體合金鋼(gang)管(guan)道、設(she)備(bei)及其附件的(de)外(wai)表(biao)面，在清凈(jing)后應涂(tu)刷防(fang)銹層。不銹鋼(gang)、有色金屬及非(fei)金屬材料的(de)管(guan)道、設(she)備(bei)及其附件的(de)外(wai)表(biao)面，在清凈(jing)后不需涂(tu)刷防(fang)銹層。

  GB/T 50264將絕熱結構分(fen)為保冷(leng)(leng)結構和保溫結構，分(fen)別隔絕高溫和低溫。其中保冷(leng)(leng)結構應由防銹層、絕熱層、防潮層和保護(hu)層組成。

  GB/T 4272規(gui)定(ding)，絕熱結(jie)構應由防(fang)(fang)腐(fu)(fu)(fu)層(ceng)(ceng)、絕熱層(ceng)(ceng)、防(fang)(fang)潮層(ceng)(ceng)／防(fang)(fang)水層(ceng)(ceng)和外保(bao)護層(ceng)(ceng)構成。其(qi)中(zhong)對防(fang)(fang)腐(fu)(fu)(fu)層(ceng)(ceng)規(gui)定(ding)，凡需(xu)進(jin)行(xing)絕熱的(de)碳(tan)鋼設(she)(she)備(bei)(bei)、管(guan)道及(ji)其(qi)附件應設(she)(she)防(fang)(fang)腐(fu)(fu)(fu)層(ceng)(ceng)；不銹(xiu)鋼、有(you)色金屬及(ji)非(fei)金屬材料的(de)設(she)(she)備(bei)(bei)、管(guan)道及(ji)其(qi)附件則不需(xu)要設(she)(she)防(fang)(fang)銹(xiu)層(ceng)(ceng)。