浙江至德鋼業有限公司技術人員調研某不(bu)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(yuan)因是保溫層下(xia)腐蝕(shi)（corrosion under insulation，CUI）引起。原(yuan)因是維護(hu)人員未(wei)把鋁皮封套和防(fang)水(shui)層按要求密閉安裝好，達不到防(fang)雨(yu)水(shui)的要求。雨(yu)水(shui)浸(jin)入(ru)，使隔熱(re)材料變濕。雨(yu)水(shui)中的氯離子(zi)和隔熱(re)材料中瀝出的氯離子(zi)，在(zai)不銹鋼管表面(mian)聚集濃(nong)縮。加上管道(dao)(dao)中存在(zai)的殘余應(ying)力(li)的聯合作用，造成了氯化(hua)物應(ying)力(li)腐蝕(shi)破裂(lie)，裂(lie)縫(feng)穿透而引起泄漏。CUI發生(sheng)在(zai)冷熱(re)管道(dao)(dao)、設備的保溫層下(xia)。這種(zhong)腐蝕(shi)直(zhi)到20世(shi)紀(ji)50年代才在(zai)各種(zhong)文獻中被提及。

  CUI是一種在(zai)管道(dao)、設(she)備表面，由(you)(you)外及內的(de)腐蝕，由(you)(you)于通常在(zai)保溫下(xia)發展，缺乏日常的(de)關注，成(cheng)為企業裝置內“隱蔽的(de)角落”。有效管理(li)CUI風險是配(pei)管設(she)計管理(li)的(de)關鍵部(bu)分之一。

1. 碳鋼管道CUI機(ji)理與防護(hu)措施的工程應用

  保溫層下碳鋼(gang)(gang)受到腐蝕(shi)原因(yin)在于碳鋼(gang)(gang)和(he)水(shui)(shui)汽的(de)接觸(chu)：①. 管(guan)道外壁(bi)水(shui)(shui)和(he)其他腐蝕(shi)性(xing)(xing)介質的(de)環形空間或(huo)縫隙(xi)；②. 吸(xi)水(shui)(shui)性(xing)(xing)或(huo)浸潤(run)性(xing)(xing)好的(de)保溫材(cai)料；③. 保溫材(cai)料帶(dai)來(lai)的(de)污(wu)染(ran)物來(lai)加(jia)速(su)腐蝕(shi)或(huo)外界污(wu)染(ran)。

  保溫(wen)層下(xia)的水汽(qi)(qi)主(zhu)要來(lai)自(zi)：外(wai)界的水汽(qi)(qi)滲(shen)透；冷凝(ning)。由于外(wai)界保護(hu)材(cai)料的設計缺陷(xian)、安裝施(shi)工差、機械損傷、疏于維護(hu)等(deng)原因(yin)，都會使水汽(qi)(qi)進入保溫(wen)層。當金屬(shu)表面溫(wen)度低(di)于環境露點溫(wen)度時，水汽(qi)(qi)也會凝(ning)結在金屬(shu)表面。

  設(she)備的(de)(de)運行溫度(du)同樣也會(hui)很(hen)大程度(du)影響到腐蝕的(de)(de)發(fa)生(sheng)：溫度(du)越(yue)高，水汽停留(liu)在(zai)碳(tan)鋼表(biao)面的(de)(de)時(shi)間(jian)就越(yue)短；但是溫度(du)越(yue)高，越(yue)會(hui)加速腐蝕，并降(jiang)低防護(hu)涂料、黏結劑的(de)(de)使用壽命。

  在一個開放的(de)(de)(de)系統下(xia)，水(shui)中的(de)(de)(de)氧含(han)量隨著(zhu)溫(wen)(wen)度升高(gao)(gao)而(er)降低。對于(yu)碳(tan)鋼來說，當溫(wen)(wen)度高(gao)(gao)于(yu)80℃時(shi)，腐(fu)蝕速(su)率開始下(xia)降。但是(shi)現場測(ce)得的(de)(de)(de)保溫(wen)(wen)層下(xia)腐(fu)蝕卻類(lei)似于(yu)封閉(bi)系統下(xia)的(de)(de)(de)腐(fu)蝕情況，水(shui)汽中的(de)(de)(de)氧含(han)量卻是(shi)飽和的(de)(de)(de)。這(zhe)樣(yang)的(de)(de)(de)話，Oxygen cell corrosion會(hui)(hui)(hui)在一個密(mi)閉(bi)的(de)(de)(de)系統中發生。現場測(ce)試的(de)(de)(de)數(shu)據比實驗室數(shu)據還會(hui)(hui)(hui)更(geng)(geng)高(gao)(gao)。水(shui)汽中溶解的(de)(de)(de)鹽分(fen)更(geng)(geng)會(hui)(hui)(hui)加速(su)腐(fu)蝕。

  現場經驗顯(xian)示(shi)，碳鋼(gang)溫(wen)度在-4～175℃之間在保(bao)溫(wen)層下(xia)發(fa)生(sheng)CUI。當(dang)(dang)溫(wen)度低于-4℃時，一般沒有腐蝕(shi)(shi)；當(dang)(dang)溫(wen)度高于175℃時，表面(mian)可以有足(zu)夠的熱量來保(bao)持表面(mian)的干(gan)燥，也很少發(fa)生(sheng)腐蝕(shi)(shi)。但是一旦當(dang)(dang)設備因停機(ji)檢修等問(wen)題，溫(wen)度區間一到這個范圍(wei)內(nei)時，腐蝕(shi)(shi)會(hui)很快發(fa)生(sheng)。

  為什(shen)么(me)CUI的(de)(de)(de)發生一直強調水(shui)(shui)汽(qi)的(de)(de)(de)存在，其(qi)實這(zhe)其(qi)中(zhong)(zhong)唯一的(de)(de)(de)原因是(shi)由于保(bao)(bao)溫(wen)(wen)層的(de)(de)(de)存在，保(bao)(bao)溫(wen)(wen)層材料對CUI的(de)(de)(de)發生起著至關重要的(de)(de)(de)作用(yong)。①. 保(bao)(bao)溫(wen)(wen)層中(zhong)(zhong)可溶性(xing)(xing)鹽的(de)(de)(de)殘留，例如阻(zu)燃劑中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)氯化物、硫化物等酸(suan)性(xing)(xing)物質(zhi)(zhi)可以(yi)加速腐蝕；②. 水(shui)(shui)的(de)(de)(de)滲(shen)透，保(bao)(bao)溫(wen)(wen)層材料就是(shi)吸水(shui)(shui)性(xing)(xing)的(de)(de)(de)；③. 保(bao)(bao)溫(wen)(wen)層泡沫中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)殘留物質(zhi)(zhi)可以(yi)與(yu)水(shui)(shui)反應生成氯化氫或其(qi)他酸(suan)。

2. 奧氏體不銹鋼和雙(shuang)相不銹鋼管道CUI機理與(yu)防護(hu)措(cuo)施(shi)的工程應用

  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(shuang)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(wai)部應(ying)力腐蝕開裂(lie)（ESCC）在(zai)氯化(hua)物(wu)或其他(ta)鹵鹽(yan)存在(zai)下會發生(sheng)(sheng)，當水(shui)汽穿過(guo)保溫層到(dao)達管(guan)道、設備(bei)的(de)熱表面時，鹽(yan)類在(zai)水(shui)汽進行蒸發的(de)過(guo)程中(zhong)濃(nong)(nong)度會變(bian)大。保溫層在(zai)這個(ge)過(guo)程中(zhong)起到(dao)了一個(ge)運輸和留(liu)存水(shui)汽的(de)介(jie)質作用，使得金屬表面的(de)氯鹽(yan)濃(nong)(nong)度變(bian)大，會使得ESCC發生(sheng)(sheng)。

  氯化物來(lai)自兩個方面(mian)：①. 保(bao)溫(wen)(wen)材料。例(li)如(ru)，保(bao)溫(wen)(wen)層(ceng)，黏結劑，填(tian)縫劑，水(shui)泥等(deng)；②. 外(wai)部。例(li)如(ru)，雨水(shui)、海岸鹽(yan)霧、滅火(huo)測(ce)試溶液、系統泄漏等(deng)。保(bao)溫(wen)(wen)層(ceng)在運行一段時間（約5年）后的(de)破壞也會引人這些污染物，外(wai)部的(de)這些污染是CUI氯鹽(yan)的(de)大(da)(da)部分(fen)來(lai)源。不銹鋼大(da)(da)多數的(de)ESCC發生溫(wen)(wen)度(du)區間在50～175℃。在溫(wen)(wen)度(du)循環的(de)作用下，水(shui)汽(qi)凝結／蒸發，使得氯化鹽(yan)的(de)濃度(du)升(sheng)高聚集(ji)在金屬(shu)表(biao)面(mian)。

3. CUI有關(guan)標準(zhun)規范

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

   國(guo)內針對保溫(wen)層(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)施工、設(she)計規范標(biao)準(zhun)較少，多集中在隔(ge)熱層(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)設(she)計上，基本未(wei)涉及油(you)漆(qi)涂裝(zhuang)系(xi)統來進(jin)行防腐。GB／T 8175《設(she)備及管道(dao)絕熱設(she)計導則》規定(ding)，凡碳鋼和鐵素(su)體合金(jin)(jin)鋼管道(dao)、設(she)備及其附件的(de)(de)(de)外(wai)表面，在清凈(jing)(jing)后應(ying)涂刷(shua)防銹層(ceng)(ceng)。不銹鋼、有色金(jin)(jin)屬及非金(jin)(jin)屬材料(liao)的(de)(de)(de)管道(dao)、設(she)備及其附件的(de)(de)(de)外(wai)表面，在清凈(jing)(jing)后不需涂刷(shua)防銹層(ceng)(ceng)。

  GB/T 50264將絕熱結構(gou)分(fen)為保冷結構(gou)和保溫(wen)(wen)結構(gou)，分(fen)別(bie)隔(ge)絕高溫(wen)(wen)和低溫(wen)(wen)。其中保冷結構(gou)應由(you)防銹層、絕熱層、防潮層和保護層組成。

  GB/T 4272規(gui)定，絕熱(re)結(jie)構應由防(fang)腐層(ceng)(ceng)(ceng)、絕熱(re)層(ceng)(ceng)(ceng)、防(fang)潮層(ceng)(ceng)(ceng)／防(fang)水層(ceng)(ceng)(ceng)和外(wai)保護層(ceng)(ceng)(ceng)構成。其中對防(fang)腐層(ceng)(ceng)(ceng)規(gui)定，凡需進行絕熱(re)的碳鋼設(she)備(bei)(bei)、管(guan)道及其附(fu)件應設(she)防(fang)腐層(ceng)(ceng)(ceng)；不銹鋼、有色(se)金(jin)屬及非金(jin)屬材料的設(she)備(bei)(bei)、管(guan)道及其附(fu)件則(ze)不需要(yao)設(she)防(fang)銹層(ceng)(ceng)(ceng)。