浙江至德鋼業有限公司技術人員調研某不銹鋼保溫管道，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(zhe)究其原(yuan)因(yin)是保溫層(ceng)下(xia)腐(fu)蝕(shi)（corrosion under insulation，CUI）引起(qi)(qi)。原(yuan)因(yin)是維護人員未把鋁皮封套和防水(shui)層(ceng)按要求(qiu)密閉(bi)安裝好，達不到防雨(yu)水(shui)的(de)(de)要求(qiu)。雨(yu)水(shui)浸入，使隔(ge)熱材料變濕。雨(yu)水(shui)中(zhong)的(de)(de)氯(lv)離子和隔(ge)熱材料中(zhong)瀝出的(de)(de)氯(lv)離子，在不銹鋼(gang)管表面聚集濃縮。加上管道中(zhong)存在的(de)(de)殘(can)余應力的(de)(de)聯合作用，造成了氯(lv)化物應力腐(fu)蝕(shi)破裂，裂縫穿透而引起(qi)(qi)泄(xie)漏。CUI發生在冷熱管道、設備的(de)(de)保溫層(ceng)下(xia)。這種腐(fu)蝕(shi)直到20世紀50年代才(cai)在各種文獻(xian)中(zhong)被提及。
CUI是(shi)一種在管(guan)道、設備表(biao)面，由(you)外及(ji)內的(de)(de)腐(fu)蝕(shi)，由(you)于通常在保溫下發展，缺乏日(ri)常的(de)(de)關注，成為企業裝置內“隱蔽的(de)(de)角落”。有效管(guan)理(li)(li)CUI風(feng)險(xian)是(shi)配管(guan)設計管(guan)理(li)(li)的(de)(de)關鍵(jian)部分(fen)之一。
1. 碳(tan)鋼管道CUI機理與防(fang)護措施的工程應用
保溫層下碳(tan)鋼受到腐蝕原因在于碳(tan)鋼和(he)水汽(qi)的(de)接觸：①. 管道外壁(bi)水和(he)其他(ta)腐蝕性介質的(de)環(huan)形空間或(huo)縫隙；②. 吸(xi)水性或(huo)浸潤性好的(de)保溫材(cai)料；③. 保溫材(cai)料帶(dai)來的(de)污染物來加速腐蝕或(huo)外界污染。
保(bao)(bao)溫(wen)(wen)層下的(de)水(shui)汽主要來自：外界的(de)水(shui)汽滲(shen)透；冷凝(ning)。由(you)于(yu)外界保(bao)(bao)護(hu)(hu)材料的(de)設計缺陷、安裝施工差、機械損傷(shang)、疏(shu)于(yu)維護(hu)(hu)等原因，都會使水(shui)汽進入保(bao)(bao)溫(wen)(wen)層。當金屬表面溫(wen)(wen)度低于(yu)環境露點溫(wen)(wen)度時，水(shui)汽也會凝(ning)結在金屬表面。
設備的運行溫度(du)同樣也(ye)會(hui)很大程度(du)影響到腐(fu)蝕(shi)的發生：溫度(du)越(yue)高(gao)，水汽(qi)停(ting)留在碳(tan)鋼表面的時間就越(yue)短；但是溫度(du)越(yue)高(gao)，越(yue)會(hui)加(jia)速腐(fu)蝕(shi)，并降低(di)防護涂料、黏結劑的使用壽命(ming)。
在一個開放的(de)系(xi)統下(xia)，水(shui)中的(de)氧含量(liang)隨著溫(wen)(wen)度升高而降低。對于(yu)碳鋼來說(shuo)，當溫(wen)(wen)度高于(yu)80℃時，腐(fu)蝕(shi)速(su)率開始下(xia)降。但是(shi)現場(chang)測(ce)得的(de)保(bao)溫(wen)(wen)層下(xia)腐(fu)蝕(shi)卻類似于(yu)封(feng)閉(bi)(bi)系(xi)統下(xia)的(de)腐(fu)蝕(shi)情況，水(shui)汽中的(de)氧含量(liang)卻是(shi)飽和的(de)。這樣的(de)話(hua)，Oxygen cell corrosion會在一個密(mi)閉(bi)(bi)的(de)系(xi)統中發生。現場(chang)測(ce)試的(de)數據比實驗(yan)室(shi)數據還(huan)會更高。水(shui)汽中溶解的(de)鹽分更會加速(su)腐(fu)蝕(shi)。
現場經驗(yan)顯示，碳鋼溫(wen)度(du)(du)在(zai)-4～175℃之間在(zai)保溫(wen)層(ceng)下發(fa)生(sheng)CUI。當(dang)溫(wen)度(du)(du)低于-4℃時，一(yi)(yi)般沒(mei)有(you)(you)腐(fu)蝕(shi)；當(dang)溫(wen)度(du)(du)高于175℃時，表面(mian)可(ke)以有(you)(you)足(zu)夠的(de)(de)熱量(liang)來保持表面(mian)的(de)(de)干(gan)燥，也(ye)很(hen)少發(fa)生(sheng)腐(fu)蝕(shi)。但(dan)是一(yi)(yi)旦(dan)當(dang)設(she)備因停(ting)機檢修等問題，溫(wen)度(du)(du)區間一(yi)(yi)到這個范圍內時，腐(fu)蝕(shi)會很(hen)快發(fa)生(sheng)。
為(wei)什(shen)么(me)CUI的(de)發(fa)生(sheng)一(yi)直強(qiang)調水(shui)(shui)汽(qi)的(de)存在，其(qi)實這其(qi)中(zhong)(zhong)唯一(yi)的(de)原因是(shi)由于(yu)保溫層的(de)存在，保溫層材(cai)料對CUI的(de)發(fa)生(sheng)起(qi)著至(zhi)關(guan)重要(yao)的(de)作(zuo)用。①. 保溫層中(zhong)(zhong)可溶性鹽的(de)殘留(liu)，例如阻(zu)燃(ran)劑中(zhong)(zhong)的(de)氯(lv)(lv)化(hua)物(wu)、硫化(hua)物(wu)等酸性物(wu)質(zhi)可以(yi)加(jia)速腐(fu)蝕；②. 水(shui)(shui)的(de)滲透，保溫層材(cai)料就是(shi)吸水(shui)(shui)性的(de)；③. 保溫層泡沫中(zhong)(zhong)的(de)殘留(liu)物(wu)質(zhi)可以(yi)與水(shui)(shui)反應生(sheng)成氯(lv)(lv)化(hua)氫(qing)或(huo)其(qi)他酸。
2. 奧氏(shi)體(ti)不銹鋼和雙相(xiang)不銹鋼管道CUI機理與(yu)防護措施的工程應用(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(bu)應(ying)力腐(fu)蝕開裂（ESCC）在(zai)氯化物或其他鹵鹽(yan)(yan)存(cun)在(zai)下會發生(sheng)，當水汽穿過(guo)保溫層到(dao)(dao)達管(guan)道、設備的(de)熱表面時，鹽(yan)(yan)類在(zai)水汽進(jin)行蒸發的(de)過(guo)程(cheng)中濃(nong)度會變(bian)大。保溫層在(zai)這個(ge)過(guo)程(cheng)中起到(dao)(dao)了一個(ge)運輸和(he)留存(cun)水汽的(de)介質作用(yong)，使(shi)得金(jin)屬表面的(de)氯鹽(yan)(yan)濃(nong)度變(bian)大，會使(shi)得ESCC發生(sheng)。
氯(lv)化(hua)(hua)物(wu)來(lai)自兩個方(fang)面：①. 保(bao)溫材(cai)料(liao)。例(li)如(ru)，保(bao)溫層，黏結(jie)劑(ji)，填縫劑(ji)，水(shui)泥等；②. 外部(bu)。例(li)如(ru)，雨(yu)水(shui)、海岸鹽霧、滅火測試溶液、系統泄漏(lou)等。保(bao)溫層在運(yun)行一(yi)段時(shi)間（約(yue)5年）后的破壞也會引人這些污染(ran)物(wu)，外部(bu)的這些污染(ran)是CUI氯(lv)鹽的大部(bu)分(fen)來(lai)源。不(bu)銹鋼大多數(shu)的ESCC發生(sheng)溫度區間在50～175℃。在溫度循環的作用下，水(shui)汽(qi)凝結(jie)／蒸發，使得氯(lv)化(hua)(hua)鹽的濃度升高聚集在金屬(shu)表面。
3. CUI有關標準(zhun)規(gui)范
NACE RP0198 Control of Corrosion Under Thermal Insulation and Fireproofing Materi--A Systems Approach對CUI進行了(le)規(gui)定。
國內(nei)針(zhen)對保(bao)溫層(ceng)的施工(gong)、設(she)計(ji)規范標準較少，多集中在隔熱層(ceng)的設(she)計(ji)上，基本未涉及(ji)油(you)漆(qi)涂(tu)裝(zhuang)系統來(lai)進行防(fang)腐。GB／T 8175《設(she)備及(ji)管道(dao)絕熱設(she)計(ji)導則》規定，凡碳鋼(gang)和鐵素體合金(jin)鋼(gang)管道(dao)、設(she)備及(ji)其附件(jian)的外表面(mian)，在清凈后應(ying)涂(tu)刷(shua)防(fang)銹層(ceng)。不銹鋼(gang)、有色(se)金(jin)屬(shu)及(ji)非金(jin)屬(shu)材料的管道(dao)、設(she)備及(ji)其附件(jian)的外表面(mian)，在清凈后不需涂(tu)刷(shua)防(fang)銹層(ceng)。
GB/T 50264將絕熱結(jie)構分為保冷結(jie)構和(he)(he)保溫結(jie)構，分別隔(ge)絕高溫和(he)(he)低溫。其中保冷結(jie)構應由(you)防銹層(ceng)、絕熱層(ceng)、防潮(chao)層(ceng)和(he)(he)保護層(ceng)組成。
GB/T 4272規定，絕(jue)(jue)熱結構(gou)應(ying)由防(fang)(fang)腐(fu)層(ceng)(ceng)(ceng)、絕(jue)(jue)熱層(ceng)(ceng)(ceng)、防(fang)(fang)潮層(ceng)(ceng)(ceng)／防(fang)(fang)水層(ceng)(ceng)(ceng)和(he)外保護層(ceng)(ceng)(ceng)構(gou)成。其(qi)中對防(fang)(fang)腐(fu)層(ceng)(ceng)(ceng)規定，凡需進(jin)行絕(jue)(jue)熱的(de)碳鋼(gang)設(she)(she)備、管道(dao)及(ji)(ji)其(qi)附(fu)件應(ying)設(she)(she)防(fang)(fang)腐(fu)層(ceng)(ceng)(ceng)；不銹鋼(gang)、有色金屬(shu)及(ji)(ji)非(fei)金屬(shu)材料的(de)設(she)(she)備、管道(dao)及(ji)(ji)其(qi)附(fu)件則不需要設(she)(she)防(fang)(fang)銹層(ceng)(ceng)(ceng)。
