浙江至德鋼業有限公司技術人員調研某不銹(xiu)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(zhe)究其原因(yin)是(shi)保溫(wen)層下腐(fu)蝕（corrosion under insulation，CUI）引起(qi)。原因(yin)是(shi)維護人員未把鋁皮(pi)封套(tao)和(he)防水(shui)層按要求(qiu)(qiu)密閉安裝好，達不(bu)到防雨水(shui)的要求(qiu)(qiu)。雨水(shui)浸(jin)入，使隔熱材料變(bian)濕。雨水(shui)中的氯(lv)離子(zi)(zi)和(he)隔熱材料中瀝出的氯(lv)離子(zi)(zi)，在(zai)不(bu)銹鋼管表面聚集濃縮。加上管道中存在(zai)的殘(can)余應力的聯合作用，造成了氯(lv)化物應力腐(fu)蝕破裂，裂縫穿透而引起(qi)泄漏。CUI發生在(zai)冷熱管道、設備的保溫(wen)層下。這種腐(fu)蝕直(zhi)到20世(shi)紀(ji)50年代(dai)才(cai)在(zai)各種文獻中被(bei)提及。
CUI是一種在管道、設備表面，由(you)外及內的腐蝕(shi)，由(you)于通常在保溫(wen)下發(fa)展，缺(que)乏日常的關(guan)注，成為(wei)企業裝置內“隱蔽的角落”。有效管理CUI風險是配管設計管理的關(guan)鍵部分之一。
1. 碳鋼管道CUI機(ji)理(li)與防(fang)護措(cuo)施(shi)的工程應用
保溫(wen)(wen)層下碳鋼(gang)受到(dao)腐(fu)蝕(shi)原因(yin)在于(yu)碳鋼(gang)和水(shui)汽的(de)接觸(chu)：①. 管道(dao)外壁水(shui)和其他腐(fu)蝕(shi)性介質的(de)環形空間或縫(feng)隙；②. 吸水(shui)性或浸潤性好(hao)的(de)保溫(wen)(wen)材(cai)料；③. 保溫(wen)(wen)材(cai)料帶來(lai)的(de)污(wu)染物來(lai)加速腐(fu)蝕(shi)或外界污(wu)染。
保溫(wen)層下的(de)(de)水汽主要來自：外界(jie)的(de)(de)水汽滲透(tou)；冷(leng)凝。由于(yu)外界(jie)保護材料的(de)(de)設(she)計缺(que)陷、安裝施工(gong)差、機械損傷、疏于(yu)維護等原(yuan)因，都(dou)會(hui)使水汽進入(ru)保溫(wen)層。當金(jin)屬(shu)表面溫(wen)度低于(yu)環境露點溫(wen)度時，水汽也會(hui)凝結在(zai)金(jin)屬(shu)表面。
設備(bei)的(de)運行溫(wen)(wen)度(du)同樣也會很(hen)大程度(du)影響(xiang)到(dao)腐蝕(shi)的(de)發生：溫(wen)(wen)度(du)越(yue)(yue)高，水汽停(ting)留(liu)在(zai)碳鋼表面的(de)時間就越(yue)(yue)短；但(dan)是(shi)溫(wen)(wen)度(du)越(yue)(yue)高，越(yue)(yue)會加(jia)速腐蝕(shi)，并降(jiang)低防護(hu)涂料(liao)、黏(nian)結(jie)劑(ji)的(de)使用壽(shou)命(ming)。
在(zai)一個開(kai)放的(de)(de)(de)系(xi)統(tong)下，水中的(de)(de)(de)氧(yang)含量隨(sui)著溫(wen)度(du)升(sheng)高而(er)降低。對(dui)于碳鋼來說，當溫(wen)度(du)高于80℃時，腐(fu)蝕(shi)速(su)率開(kai)始下降。但是現(xian)場測得(de)的(de)(de)(de)保溫(wen)層下腐(fu)蝕(shi)卻類似于封(feng)閉(bi)系(xi)統(tong)下的(de)(de)(de)腐(fu)蝕(shi)情況，水汽中的(de)(de)(de)氧(yang)含量卻是飽和的(de)(de)(de)。這樣的(de)(de)(de)話，Oxygen cell corrosion會在(zai)一個密閉(bi)的(de)(de)(de)系(xi)統(tong)中發生。現(xian)場測試的(de)(de)(de)數據(ju)比實驗室數據(ju)還(huan)會更高。水汽中溶(rong)解的(de)(de)(de)鹽分更會加速(su)腐(fu)蝕(shi)。
現場經驗顯示，碳鋼溫(wen)度(du)在(zai)-4～175℃之間在(zai)保(bao)溫(wen)層下發(fa)(fa)生CUI。當(dang)溫(wen)度(du)低于-4℃時，一(yi)般(ban)沒有腐蝕；當(dang)溫(wen)度(du)高于175℃時，表面(mian)可以有足夠的熱(re)量來保(bao)持表面(mian)的干燥，也很少發(fa)(fa)生腐蝕。但是一(yi)旦(dan)當(dang)設備因停機檢修等問題，溫(wen)度(du)區(qu)間一(yi)到這(zhe)個范圍內時，腐蝕會很快發(fa)(fa)生。
為什么CUI的(de)(de)(de)發(fa)生一直強調(diao)水汽的(de)(de)(de)存在，其(qi)(qi)實這其(qi)(qi)中(zhong)唯(wei)一的(de)(de)(de)原因是由于保(bao)溫(wen)層(ceng)的(de)(de)(de)存在，保(bao)溫(wen)層(ceng)材(cai)料對CUI的(de)(de)(de)發(fa)生起著(zhu)至關重(zhong)要的(de)(de)(de)作用。①. 保(bao)溫(wen)層(ceng)中(zhong)可溶性鹽的(de)(de)(de)殘留(liu)，例如阻燃(ran)劑(ji)中(zhong)的(de)(de)(de)氯化物、硫化物等(deng)酸性物質可以(yi)加(jia)速腐蝕；②. 水的(de)(de)(de)滲透，保(bao)溫(wen)層(ceng)材(cai)料就是吸水性的(de)(de)(de)；③. 保(bao)溫(wen)層(ceng)泡沫中(zhong)的(de)(de)(de)殘留(liu)物質可以(yi)與水反應生成(cheng)氯化氫(qing)或其(qi)(qi)他酸。
2. 奧氏體(ti)不銹鋼和(he)雙相不銹鋼管道CUI機(ji)理與防護(hu)措施的工(gong)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(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(gang)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(wai)部(bu)應力腐蝕開裂（ESCC）在(zai)(zai)氯化物或其他(ta)鹵鹽存(cun)在(zai)(zai)下會發生，當水(shui)汽(qi)穿過(guo)保溫層(ceng)到(dao)達管道(dao)、設備的(de)(de)熱(re)表面(mian)時，鹽類在(zai)(zai)水(shui)汽(qi)進行蒸發的(de)(de)過(guo)程(cheng)中(zhong)濃(nong)度會變大。保溫層(ceng)在(zai)(zai)這個過(guo)程(cheng)中(zhong)起到(dao)了一個運輸(shu)和留存(cun)水(shui)汽(qi)的(de)(de)介質作用，使(shi)得金屬表面(mian)的(de)(de)氯鹽濃(nong)度變大，會使(shi)得ESCC發生。
氯(lv)(lv)化物來自兩個(ge)方面：①. 保(bao)溫材料。例如，保(bao)溫層，黏(nian)結劑(ji)，填縫劑(ji)，水(shui)泥等；②. 外部(bu)。例如，雨水(shui)、海岸鹽霧(wu)、滅火測試溶液、系統泄漏等。保(bao)溫層在(zai)運行(xing)一段時間(jian)（約5年）后的(de)破壞也(ye)會引人這些污染(ran)物，外部(bu)的(de)這些污染(ran)是CUI氯(lv)(lv)鹽的(de)大(da)部(bu)分來源。不(bu)銹鋼大(da)多(duo)數的(de)ESCC發生溫度區間(jian)在(zai)50～175℃。在(zai)溫度循環的(de)作用下，水(shui)汽凝結／蒸發，使得氯(lv)(lv)化鹽的(de)濃度升(sheng)高聚集(ji)在(zai)金屬(shu)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(xing)了規定。
國內針(zhen)對保溫層的(de)施工(gong)、設(she)計(ji)規范標準(zhun)較少，多集中在(zai)(zai)隔熱層的(de)設(she)計(ji)上(shang)，基本未涉及油漆涂裝系統來(lai)進行防(fang)腐(fu)。GB／T 8175《設(she)備(bei)及管道絕熱設(she)計(ji)導(dao)則》規定，凡碳鋼和鐵素體合金鋼管道、設(she)備(bei)及其(qi)附件(jian)的(de)外表面，在(zai)(zai)清凈后應涂刷防(fang)銹層。不銹鋼、有(you)色金屬(shu)及非金屬(shu)材料(liao)的(de)管道、設(she)備(bei)及其(qi)附件(jian)的(de)外表面，在(zai)(zai)清凈后不需涂刷防(fang)銹層。
GB/T 50264將絕熱(re)結(jie)構分為保(bao)冷結(jie)構和保(bao)溫結(jie)構，分別(bie)隔絕高(gao)溫和低(di)溫。其(qi)中保(bao)冷結(jie)構應由防(fang)(fang)銹層(ceng)、絕熱(re)層(ceng)、防(fang)(fang)潮層(ceng)和保(bao)護層(ceng)組(zu)成。
GB/T 4272規(gui)定，絕熱結構(gou)應由防腐層(ceng)(ceng)(ceng)、絕熱層(ceng)(ceng)(ceng)、防潮層(ceng)(ceng)(ceng)／防水(shui)層(ceng)(ceng)(ceng)和(he)外保護層(ceng)(ceng)(ceng)構(gou)成。其(qi)中對防腐層(ceng)(ceng)(ceng)規(gui)定，凡需進(jin)行絕熱的碳鋼設(she)備(bei)、管(guan)道(dao)及(ji)其(qi)附(fu)件(jian)(jian)應設(she)防腐層(ceng)(ceng)(ceng)；不(bu)(bu)銹鋼、有色金(jin)屬(shu)及(ji)非金(jin)屬(shu)材料的設(she)備(bei)、管(guan)道(dao)及(ji)其(qi)附(fu)件(jian)(jian)則不(bu)(bu)需要設(she)防銹層(ceng)(ceng)(ceng)。
