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。

  筆者究其原因是保溫層下(xia)腐(fu)(fu)蝕(shi)（corrosion under insulation，CUI）引(yin)起。原因是維護人(ren)員未(wei)把鋁皮封套(tao)和防(fang)水(shui)層按(an)要求密閉安(an)裝(zhuang)好，達(da)不到防(fang)雨(yu)水(shui)的(de)要求。雨(yu)水(shui)浸入，使(shi)隔熱(re)材料變濕。雨(yu)水(shui)中(zhong)的(de)氯(lv)離(li)(li)子和隔熱(re)材料中(zhong)瀝(li)出的(de)氯(lv)離(li)(li)子，在(zai)不銹鋼管表(biao)面聚集(ji)濃縮。加上(shang)管道中(zhong)存在(zai)的(de)殘余(yu)應力的(de)聯(lian)合作(zuo)用，造成了氯(lv)化物應力腐(fu)(fu)蝕(shi)破裂，裂縫穿透而引(yin)起泄漏(lou)。CUI發生在(zai)冷熱(re)管道、設備(bei)的(de)保溫層下(xia)。這種腐(fu)(fu)蝕(shi)直到20世紀50年代才在(zai)各(ge)種文獻中(zhong)被(bei)提及。

  CUI是(shi)一(yi)種(zhong)在(zai)管(guan)道(dao)、設備(bei)表面，由外及內(nei)的腐蝕，由于(yu)通常(chang)在(zai)保(bao)溫(wen)下發展(zhan)，缺乏日常(chang)的關注，成(cheng)為企業裝置內(nei)“隱蔽的角(jiao)落(luo)”。有(you)效(xiao)管(guan)理CUI風險是(shi)配管(guan)設計管(guan)理的關鍵部分(fen)之(zhi)一(yi)。

1. 碳鋼管道CUI機理(li)與防護措施的工(gong)程應用(yong)

  保溫(wen)層下碳鋼受到腐(fu)(fu)蝕(shi)原因在于碳鋼和水汽的(de)(de)接(jie)觸：①. 管道外壁水和其他(ta)腐(fu)(fu)蝕(shi)性介質的(de)(de)環形空間(jian)或(huo)縫隙；②. 吸水性或(huo)浸潤性好的(de)(de)保溫(wen)材料；③. 保溫(wen)材料帶來(lai)的(de)(de)污染(ran)物來(lai)加速腐(fu)(fu)蝕(shi)或(huo)外界污染(ran)。

  保溫(wen)層(ceng)下的(de)水(shui)汽(qi)主要來自：外界(jie)(jie)的(de)水(shui)汽(qi)滲透；冷凝(ning)。由于外界(jie)(jie)保護材料的(de)設(she)計缺陷、安裝施工差、機械(xie)損傷(shang)、疏(shu)于維護等原因，都會使水(shui)汽(qi)進入保溫(wen)層(ceng)。當金屬(shu)表(biao)面溫(wen)度低于環境露點溫(wen)度時，水(shui)汽(qi)也會凝(ning)結在(zai)金屬(shu)表(biao)面。

  設(she)備的(de)(de)運(yun)行溫度(du)同樣也會(hui)很大程度(du)影響到腐(fu)蝕(shi)的(de)(de)發(fa)生(sheng)：溫度(du)越高，水汽停留在(zai)碳鋼表面的(de)(de)時間就越短；但是溫度(du)越高，越會(hui)加速腐(fu)蝕(shi)，并降(jiang)低防(fang)護涂料、黏結(jie)劑的(de)(de)使用壽命。

  在一(yi)個開放的(de)(de)(de)系統(tong)下，水(shui)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)氧(yang)含(han)量隨著溫(wen)度升高(gao)而降低。對(dui)于(yu)碳鋼來說，當溫(wen)度高(gao)于(yu)80℃時，腐(fu)蝕速(su)(su)率開始下降。但是現場測(ce)(ce)得的(de)(de)(de)保溫(wen)層下腐(fu)蝕卻類似(si)于(yu)封閉系統(tong)下的(de)(de)(de)腐(fu)蝕情(qing)況(kuang)，水(shui)汽(qi)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)氧(yang)含(han)量卻是飽和的(de)(de)(de)。這樣的(de)(de)(de)話，Oxygen cell corrosion會(hui)在一(yi)個密閉的(de)(de)(de)系統(tong)中(zhong)(zhong)發(fa)生(sheng)。現場測(ce)(ce)試的(de)(de)(de)數(shu)據(ju)比實驗室數(shu)據(ju)還會(hui)更高(gao)。水(shui)汽(qi)中(zhong)(zhong)溶解的(de)(de)(de)鹽分更會(hui)加速(su)(su)腐(fu)蝕。

  現場經驗顯(xian)示(shi)，碳鋼溫(wen)度(du)(du)在-4～175℃之間在保(bao)溫(wen)層下發(fa)生(sheng)CUI。當溫(wen)度(du)(du)低于-4℃時，一般(ban)沒有腐蝕(shi)；當溫(wen)度(du)(du)高于175℃時，表(biao)面可以(yi)有足夠的(de)(de)熱量來保(bao)持表(biao)面的(de)(de)干燥，也很少發(fa)生(sheng)腐蝕(shi)。但(dan)是一旦當設備因停機檢修等問題，溫(wen)度(du)(du)區間一到這個(ge)范圍內時，腐蝕(shi)會很快發(fa)生(sheng)。

  為什么CUI的(de)(de)發生(sheng)(sheng)一(yi)直(zhi)強調水汽的(de)(de)存(cun)在，其(qi)實(shi)這其(qi)中唯一(yi)的(de)(de)原因是(shi)由于保(bao)溫(wen)(wen)層(ceng)(ceng)的(de)(de)存(cun)在，保(bao)溫(wen)(wen)層(ceng)(ceng)材料對CUI的(de)(de)發生(sheng)(sheng)起著至(zhi)關重要的(de)(de)作用(yong)。①. 保(bao)溫(wen)(wen)層(ceng)(ceng)中可溶性(xing)鹽的(de)(de)殘(can)留，例如阻燃劑(ji)中的(de)(de)氯化(hua)物(wu)、硫(liu)化(hua)物(wu)等(deng)酸(suan)性(xing)物(wu)質(zhi)可以加速腐蝕；②. 水的(de)(de)滲透，保(bao)溫(wen)(wen)層(ceng)(ceng)材料就是(shi)吸(xi)水性(xing)的(de)(de)；③. 保(bao)溫(wen)(wen)層(ceng)(ceng)泡沫(mo)中的(de)(de)殘(can)留物(wu)質(zhi)可以與水反應生(sheng)(sheng)成氯化(hua)氫或其(qi)他(ta)酸(suan)。

2. 奧氏(shi)體不(bu)銹鋼和雙相(xiang)不(bu)銹鋼管道(dao)CUI機理與防護措施的工程應用

  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(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。

  外部應力腐蝕開(kai)裂（ESCC）在(zai)氯化物或其他鹵(lu)鹽存(cun)(cun)在(zai)下(xia)會發生(sheng)，當(dang)水(shui)(shui)汽(qi)穿(chuan)過保溫(wen)層到達管道(dao)、設(she)備的(de)熱(re)表面時，鹽類(lei)在(zai)水(shui)(shui)汽(qi)進行蒸(zheng)發的(de)過程中濃(nong)度(du)會變(bian)大。保溫(wen)層在(zai)這個(ge)(ge)過程中起到了一個(ge)(ge)運輸和留存(cun)(cun)水(shui)(shui)汽(qi)的(de)介質作用(yong)，使得金屬表面的(de)氯鹽濃(nong)度(du)變(bian)大，會使得ESCC發生(sheng)。

  氯化物來(lai)自兩個方(fang)面(mian)：①. 保(bao)溫(wen)材料。例(li)如，保(bao)溫(wen)層，黏結劑，填縫劑，水泥等；②. 外部(bu)。例(li)如，雨水、海岸鹽(yan)霧、滅火測試溶液、系(xi)統泄漏等。保(bao)溫(wen)層在(zai)運行一段時間(jian)（約(yue)5年）后的(de)破壞(huai)也會引(yin)人這些污(wu)染物，外部(bu)的(de)這些污(wu)染是CUI氯鹽(yan)的(de)大(da)部(bu)分(fen)來(lai)源。不銹鋼大(da)多數的(de)ESCC發生溫(wen)度區間(jian)在(zai)50～175℃。在(zai)溫(wen)度循(xun)環的(de)作用下，水汽(qi)凝結／蒸發，使得氯化鹽(yan)的(de)濃度升(sheng)高聚(ju)集在(zai)金屬表面(mian)。

3. CUI有(you)關(guan)標準規范(fan)

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

   國內針對保溫層(ceng)(ceng)的(de)(de)施工、設(she)(she)計(ji)規(gui)范(fan)標(biao)準較少(shao)，多集中在(zai)隔(ge)熱層(ceng)(ceng)的(de)(de)設(she)(she)計(ji)上，基本未涉及油(you)漆涂裝(zhuang)系統來進行防腐(fu)。GB／T 8175《設(she)(she)備及管(guan)道絕熱設(she)(she)計(ji)導則》規(gui)定，凡(fan)碳鋼(gang)和鐵素體合金鋼(gang)管(guan)道、設(she)(she)備及其附(fu)件的(de)(de)外表面，在(zai)清凈后(hou)(hou)應涂刷(shua)防銹層(ceng)(ceng)。不銹鋼(gang)、有色(se)金屬(shu)及非金屬(shu)材料的(de)(de)管(guan)道、設(she)(she)備及其附(fu)件的(de)(de)外表面，在(zai)清凈后(hou)(hou)不需涂刷(shua)防銹層(ceng)(ceng)。

  GB/T 50264將絕(jue)熱結(jie)(jie)構(gou)分為保冷結(jie)(jie)構(gou)和保溫(wen)結(jie)(jie)構(gou)，分別(bie)隔絕(jue)高溫(wen)和低溫(wen)。其中保冷結(jie)(jie)構(gou)應由防(fang)銹層(ceng)、絕(jue)熱層(ceng)、防(fang)潮層(ceng)和保護層(ceng)組(zu)成。

  GB/T 4272規定，絕(jue)(jue)熱結構應由防(fang)(fang)(fang)腐(fu)層(ceng)(ceng)、絕(jue)(jue)熱層(ceng)(ceng)、防(fang)(fang)(fang)潮層(ceng)(ceng)／防(fang)(fang)(fang)水層(ceng)(ceng)和外保護(hu)層(ceng)(ceng)構成。其(qi)中對防(fang)(fang)(fang)腐(fu)層(ceng)(ceng)規定，凡需(xu)進行絕(jue)(jue)熱的(de)碳鋼(gang)設(she)備、管道及(ji)其(qi)附件(jian)應設(she)防(fang)(fang)(fang)腐(fu)層(ceng)(ceng)；不(bu)銹鋼(gang)、有色(se)金(jin)屬及(ji)非金(jin)屬材(cai)料的(de)設(she)備、管道及(ji)其(qi)附件(jian)則(ze)不(bu)需(xu)要(yao)設(she)防(fang)(fang)(fang)銹層(ceng)(ceng)。