浙江至德鋼業有限公司技術人員調研某不(bu)銹(xiu)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)者究其原因是保溫層下(xia)腐蝕（corrosion under insulation，CUI）引起。原因是維護人員未把(ba)鋁皮(pi)封套和(he)防水(shui)層按要求(qiu)密閉安(an)裝好，達不(bu)到防雨(yu)水(shui)的要求(qiu)。雨(yu)水(shui)浸入，使隔熱(re)(re)材(cai)(cai)料變濕。雨(yu)水(shui)中的氯離子和(he)隔熱(re)(re)材(cai)(cai)料中瀝出的氯離子，在(zai)(zai)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)管(guan)表面聚集(ji)濃(nong)縮。加上管(guan)道中存在(zai)(zai)的殘(can)余應(ying)力的聯合(he)作(zuo)用，造(zao)成(cheng)了(le)氯化物(wu)應(ying)力腐蝕破裂(lie)，裂(lie)縫穿透而引起泄漏。CUI發生在(zai)(zai)冷熱(re)(re)管(guan)道、設備的保溫層下(xia)。這(zhe)種腐蝕直到20世紀50年(nian)代才在(zai)(zai)各(ge)種文獻中被提及。
CUI是一種(zhong)在管(guan)道(dao)、設備表面，由(you)外及(ji)內(nei)(nei)的腐(fu)蝕(shi)，由(you)于(yu)通常在保溫(wen)下發展，缺乏(fa)日常的關(guan)注，成為企業裝置(zhi)內(nei)(nei)“隱蔽的角落”。有效管(guan)理CUI風險是配管(guan)設計管(guan)理的關(guan)鍵部分之一。
1. 碳鋼管道CUI機(ji)理與防(fang)護措施(shi)的工程應用
保溫層下碳(tan)鋼受到(dao)腐蝕原(yuan)因在于碳(tan)鋼和水(shui)汽的(de)接觸：①. 管道(dao)外壁水(shui)和其他腐蝕性介質的(de)環形(xing)空間或(huo)縫(feng)隙；②. 吸(xi)水(shui)性或(huo)浸潤性好(hao)的(de)保溫材(cai)料；③. 保溫材(cai)料帶來的(de)污染(ran)物來加速腐蝕或(huo)外界(jie)污染(ran)。
保溫層(ceng)下的水(shui)汽(qi)主要來自：外(wai)界(jie)的水(shui)汽(qi)滲透；冷凝(ning)。由于外(wai)界(jie)保護材(cai)料(liao)的設計缺陷(xian)、安裝施工差、機(ji)械損傷、疏(shu)于維護等原因，都會使(shi)水(shui)汽(qi)進入(ru)保溫層(ceng)。當(dang)金(jin)屬(shu)表面溫度低于環境露點溫度時，水(shui)汽(qi)也會凝(ning)結在金(jin)屬(shu)表面。
設備的(de)運行溫度(du)同(tong)樣也會很大程度(du)影響(xiang)到腐(fu)蝕(shi)的(de)發生(sheng)：溫度(du)越(yue)高，水(shui)汽停留在(zai)碳鋼表面(mian)的(de)時間(jian)就越(yue)短；但(dan)是溫度(du)越(yue)高，越(yue)會加速腐(fu)蝕(shi)，并降低防護涂料、黏結劑(ji)的(de)使用壽命(ming)。
在一個開放的(de)(de)(de)系(xi)統下，水中(zhong)的(de)(de)(de)氧含(han)量(liang)隨(sui)著溫(wen)(wen)度(du)升高而降(jiang)(jiang)低。對(dui)于(yu)碳鋼來說，當溫(wen)(wen)度(du)高于(yu)80℃時，腐蝕(shi)速率開始下降(jiang)(jiang)。但是現場(chang)測得(de)的(de)(de)(de)保溫(wen)(wen)層(ceng)下腐蝕(shi)卻類(lei)似于(yu)封閉系(xi)統下的(de)(de)(de)腐蝕(shi)情況，水汽(qi)中(zhong)的(de)(de)(de)氧含(han)量(liang)卻是飽和的(de)(de)(de)。這樣(yang)的(de)(de)(de)話，Oxygen cell corrosion會在一個密閉的(de)(de)(de)系(xi)統中(zhong)發生。現場(chang)測試(shi)的(de)(de)(de)數(shu)據(ju)比實驗室(shi)數(shu)據(ju)還(huan)會更(geng)(geng)高。水汽(qi)中(zhong)溶解的(de)(de)(de)鹽分更(geng)(geng)會加(jia)速腐蝕(shi)。
現場經驗顯(xian)示，碳鋼溫(wen)度(du)在(zai)-4～175℃之(zhi)間在(zai)保溫(wen)層下發(fa)(fa)生CUI。當溫(wen)度(du)低于-4℃時(shi)，一(yi)般沒(mei)有腐(fu)蝕；當溫(wen)度(du)高于175℃時(shi)，表面可以有足夠的(de)熱(re)量來保持(chi)表面的(de)干燥(zao)，也(ye)很(hen)少發(fa)(fa)生腐(fu)蝕。但是一(yi)旦當設備(bei)因(yin)停機檢修等(deng)問(wen)題(ti)，溫(wen)度(du)區(qu)間一(yi)到這個范圍內時(shi)，腐(fu)蝕會很(hen)快發(fa)(fa)生。
為什么CUI的(de)(de)發(fa)生(sheng)一直強調水汽(qi)的(de)(de)存在，其實這(zhe)其中(zhong)唯(wei)一的(de)(de)原因是(shi)由于保(bao)(bao)溫(wen)(wen)層(ceng)的(de)(de)存在，保(bao)(bao)溫(wen)(wen)層(ceng)材料對CUI的(de)(de)發(fa)生(sheng)起著至關重要的(de)(de)作用。①. 保(bao)(bao)溫(wen)(wen)層(ceng)中(zhong)可溶性鹽(yan)的(de)(de)殘(can)留，例如阻(zu)燃劑中(zhong)的(de)(de)氯化(hua)(hua)物、硫(liu)化(hua)(hua)物等(deng)酸(suan)性物質(zhi)可以加速腐蝕(shi)；②. 水的(de)(de)滲透(tou)，保(bao)(bao)溫(wen)(wen)層(ceng)材料就是(shi)吸水性的(de)(de)；③. 保(bao)(bao)溫(wen)(wen)層(ceng)泡沫中(zhong)的(de)(de)殘(can)留物質(zhi)可以與水反應(ying)生(sheng)成(cheng)氯化(hua)(hua)氫或(huo)其他酸(suan)。
2. 奧氏(shi)體不(bu)銹鋼(gang)和(he)雙相(xiang)不(bu)銹鋼(gang)管(guan)道CUI機理與防護措施的(de)工(gong)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(bu)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(bu)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。
外部應力腐蝕開裂（ESCC）在(zai)氯化物(wu)或其他鹵鹽存在(zai)下會發(fa)生，當(dang)水(shui)汽穿過保溫(wen)(wen)層(ceng)到達管道、設備(bei)的熱(re)表面(mian)時，鹽類(lei)在(zai)水(shui)汽進(jin)行蒸發(fa)的過程中(zhong)濃(nong)度(du)會變大。保溫(wen)(wen)層(ceng)在(zai)這個(ge)過程中(zhong)起到了(le)一個(ge)運輸和留存水(shui)汽的介質作用，使得(de)金屬(shu)表面(mian)的氯鹽濃(nong)度(du)變大，會使得(de)ESCC發(fa)生。
氯化物來自兩個方面：①. 保溫(wen)材(cai)料。例(li)如，保溫(wen)層，黏結(jie)劑，填(tian)縫劑，水泥等(deng)；②. 外部(bu)。例(li)如，雨水、海岸鹽霧(wu)、滅火測(ce)試溶(rong)液、系統泄漏等(deng)。保溫(wen)層在(zai)運行一段(duan)時(shi)間(jian)（約5年(nian)）后的(de)(de)破壞也會引人這些污(wu)染物，外部(bu)的(de)(de)這些污(wu)染是(shi)CUI氯鹽的(de)(de)大部(bu)分(fen)來源。不銹鋼大多數的(de)(de)ESCC發生溫(wen)度區間(jian)在(zai)50～175℃。在(zai)溫(wen)度循環的(de)(de)作用下，水汽凝結(jie)／蒸發，使得氯化鹽的(de)(de)濃(nong)度升(sheng)高聚集在(zai)金屬表面。
3. CUI有(you)關標準規范
NACE RP0198 Control of Corrosion Under Thermal Insulation and Fireproofing Materi--A Systems Approach對CUI進行了(le)規定(ding)。
國內針(zhen)對(dui)保溫層的施工、設計(ji)規范標準較少，多集中在(zai)隔熱層的設計(ji)上，基本未(wei)涉及(ji)油漆涂(tu)裝系(xi)統來進行防腐。GB／T 8175《設備及(ji)管(guan)(guan)道(dao)絕熱設計(ji)導則》規定，凡碳鋼(gang)和鐵素體合金(jin)鋼(gang)管(guan)(guan)道(dao)、設備及(ji)其附(fu)件(jian)的外表(biao)面，在(zai)清凈后(hou)應涂(tu)刷(shua)防銹層。不(bu)銹鋼(gang)、有色金(jin)屬及(ji)非(fei)金(jin)屬材料的管(guan)(guan)道(dao)、設備及(ji)其附(fu)件(jian)的外表(biao)面，在(zai)清凈后(hou)不(bu)需涂(tu)刷(shua)防銹層。
GB/T 50264將(jiang)絕熱結(jie)(jie)構分為保冷結(jie)(jie)構和(he)保溫(wen)結(jie)(jie)構，分別隔絕高溫(wen)和(he)低溫(wen)。其(qi)中保冷結(jie)(jie)構應(ying)由(you)防銹層、絕熱層、防潮層和(he)保護層組成。
GB/T 4272規定(ding)，絕(jue)熱(re)(re)結構(gou)應由防(fang)腐(fu)層(ceng)、絕(jue)熱(re)(re)層(ceng)、防(fang)潮層(ceng)／防(fang)水層(ceng)和(he)外保護(hu)層(ceng)構(gou)成。其(qi)中對防(fang)腐(fu)層(ceng)規定(ding)，凡需(xu)進行絕(jue)熱(re)(re)的(de)碳鋼設備、管道及(ji)(ji)其(qi)附件(jian)應設防(fang)腐(fu)層(ceng)；不(bu)銹鋼、有(you)色金(jin)屬及(ji)(ji)非金(jin)屬材料的(de)設備、管道及(ji)(ji)其(qi)附件(jian)則不(bu)需(xu)要(yao)設防(fang)銹層(ceng)。
