浙江至德鋼業有限公司技術人員調研某不(bu)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(qi)原因是(shi)保溫層下腐(fu)蝕（corrosion under insulation，CUI）引(yin)起。原因是(shi)維護(hu)人員未把鋁皮封套和防水(shui)層按要求密閉安(an)裝好，達不到防雨水(shui)的(de)要求。雨水(shui)浸入，使隔熱(re)材(cai)料變濕(shi)。雨水(shui)中(zhong)的(de)氯(lv)離(li)子(zi)和隔熱(re)材(cai)料中(zhong)瀝(li)出的(de)氯(lv)離(li)子(zi)，在不銹鋼(gang)管表面聚集濃縮。加上管道中(zhong)存(cun)在的(de)殘(can)余應力的(de)聯合作用，造成了(le)氯(lv)化物應力腐(fu)蝕破裂(lie)，裂(lie)縫(feng)穿透而引(yin)起泄漏。CUI發(fa)生在冷熱(re)管道、設備的(de)保溫層下。這種(zhong)腐(fu)蝕直到20世(shi)紀50年代才在各種(zhong)文獻中(zhong)被提及。
CUI是一種在管道(dao)、設備表面，由(you)外及內(nei)的腐蝕(shi)，由(you)于通常(chang)在保(bao)溫(wen)下發展，缺乏日常(chang)的關注(zhu)，成為企業裝置內(nei)“隱蔽的角落”。有效管理CUI風(feng)險是配管設計管理的關鍵部(bu)分之一。
1. 碳鋼管道CUI機理與防護措施的工(gong)程應用(yong)
保溫層(ceng)下碳(tan)鋼(gang)受到腐蝕原因(yin)在(zai)于碳(tan)鋼(gang)和水(shui)(shui)(shui)汽的(de)接觸：①. 管道外壁水(shui)(shui)(shui)和其他腐蝕性介質的(de)環形空間或(huo)縫(feng)隙(xi)；②. 吸(xi)水(shui)(shui)(shui)性或(huo)浸潤性好(hao)的(de)保溫材(cai)料；③. 保溫材(cai)料帶來(lai)的(de)污染物來(lai)加速腐蝕或(huo)外界(jie)污染。
保溫層下的(de)水(shui)汽(qi)主(zhu)要來自：外界(jie)的(de)水(shui)汽(qi)滲透；冷凝(ning)。由于外界(jie)保護材料(liao)的(de)設計缺陷、安裝施工差、機械損(sun)傷、疏于維護等原(yuan)因，都會(hui)使水(shui)汽(qi)進入(ru)保溫層。當金(jin)屬表(biao)面溫度低于環境露點溫度時，水(shui)汽(qi)也會(hui)凝(ning)結在(zai)金(jin)屬表(biao)面。
設備的(de)(de)運行溫(wen)(wen)度(du)同樣也會很大(da)程度(du)影響到(dao)腐蝕的(de)(de)發(fa)生：溫(wen)(wen)度(du)越高，水汽停留(liu)在碳(tan)鋼(gang)表(biao)面的(de)(de)時間就越短；但是(shi)溫(wen)(wen)度(du)越高，越會加速腐蝕，并降低(di)防護涂(tu)料、黏結劑的(de)(de)使用(yong)壽命(ming)。
在一(yi)個(ge)開放的(de)(de)(de)系統(tong)(tong)下，水中的(de)(de)(de)氧含量隨著溫(wen)(wen)度升高而(er)降低。對于(yu)碳鋼來說(shuo)，當溫(wen)(wen)度高于(yu)80℃時，腐蝕(shi)速率開始下降。但(dan)是(shi)現場(chang)(chang)測(ce)得的(de)(de)(de)保溫(wen)(wen)層下腐蝕(shi)卻類(lei)似于(yu)封閉系統(tong)(tong)下的(de)(de)(de)腐蝕(shi)情況，水汽中的(de)(de)(de)氧含量卻是(shi)飽(bao)和的(de)(de)(de)。這(zhe)樣的(de)(de)(de)話，Oxygen cell corrosion會(hui)(hui)在一(yi)個(ge)密(mi)閉的(de)(de)(de)系統(tong)(tong)中發生。現場(chang)(chang)測(ce)試的(de)(de)(de)數據比實驗室數據還會(hui)(hui)更高。水汽中溶(rong)解(jie)的(de)(de)(de)鹽分更會(hui)(hui)加速腐蝕(shi)。
現(xian)場經驗顯(xian)示，碳鋼溫度(du)在-4～175℃之間(jian)在保溫層(ceng)下發生(sheng)CUI。當(dang)溫度(du)低于(yu)-4℃時(shi)(shi)，一(yi)(yi)般沒有腐蝕；當(dang)溫度(du)高于(yu)175℃時(shi)(shi)，表面可(ke)以有足夠的(de)熱量(liang)來保持表面的(de)干燥，也很(hen)少發生(sheng)腐蝕。但是(shi)一(yi)(yi)旦當(dang)設備因停機檢修(xiu)等(deng)問(wen)題，溫度(du)區間(jian)一(yi)(yi)到這個范圍(wei)內(nei)時(shi)(shi)，腐蝕會很(hen)快發生(sheng)。
為什么CUI的(de)發(fa)生一(yi)(yi)直(zhi)強調水汽的(de)存在，其實這其中(zhong)(zhong)唯(wei)一(yi)(yi)的(de)原因是由于(yu)保溫(wen)層(ceng)的(de)存在，保溫(wen)層(ceng)材料(liao)對CUI的(de)發(fa)生起(qi)著至關重要的(de)作(zuo)用。①. 保溫(wen)層(ceng)中(zhong)(zhong)可(ke)溶性鹽的(de)殘(can)留，例(li)如阻燃劑中(zhong)(zhong)的(de)氯化物、硫化物等酸(suan)性物質(zhi)可(ke)以(yi)加速腐蝕；②. 水的(de)滲透，保溫(wen)層(ceng)材料(liao)就是吸水性的(de)；③. 保溫(wen)層(ceng)泡沫中(zhong)(zhong)的(de)殘(can)留物質(zhi)可(ke)以(yi)與水反應生成氯化氫或其他(ta)酸(suan)。
2. 奧氏體不銹(xiu)鋼和(he)雙相不銹(xiu)鋼管(guan)道CUI機(ji)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(kai)裂（ESCC）在氯(lv)化(hua)物或其他鹵(lu)鹽存(cun)在下會發生，當水汽穿過(guo)保(bao)溫層(ceng)到(dao)達管(guan)道(dao)、設備(bei)的(de)熱表面時，鹽類在水汽進(jin)行蒸發的(de)過(guo)程中(zhong)(zhong)濃度(du)會變大。保(bao)溫層(ceng)在這(zhe)個(ge)過(guo)程中(zhong)(zhong)起(qi)到(dao)了一個(ge)運輸(shu)和留存(cun)水汽的(de)介(jie)質(zhi)作用，使得金(jin)屬表面的(de)氯(lv)鹽濃度(du)變大，會使得ESCC發生。
氯(lv)化(hua)物來(lai)自兩個方面：①. 保溫材料。例(li)如，保溫層，黏結(jie)劑(ji)，填縫劑(ji)，水泥等；②. 外部。例(li)如，雨水、海岸鹽霧、滅火測(ce)試(shi)溶液(ye)、系統泄(xie)漏(lou)等。保溫層在運行一段(duan)時間（約(yue)5年）后(hou)的(de)(de)破(po)壞也(ye)會引(yin)人這些(xie)污(wu)染物，外部的(de)(de)這些(xie)污(wu)染是CUI氯(lv)鹽的(de)(de)大部分來(lai)源。不銹鋼大多數(shu)的(de)(de)ESCC發(fa)生溫度(du)區間在50～175℃。在溫度(du)循環的(de)(de)作用下，水汽凝結(jie)／蒸發(fa)，使得氯(lv)化(hua)鹽的(de)(de)濃度(du)升高(gao)聚集在金屬表面。
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(bao)溫(wen)層(ceng)(ceng)的(de)(de)施工、設計(ji)規范標準較少，多集中在隔熱(re)層(ceng)(ceng)的(de)(de)設計(ji)上，基本未涉及(ji)油(you)漆涂裝系統來(lai)進行防(fang)腐。GB／T 8175《設備及(ji)管道(dao)(dao)絕熱(re)設計(ji)導則》規定，凡碳鋼(gang)和鐵(tie)素體(ti)合金鋼(gang)管道(dao)(dao)、設備及(ji)其附(fu)件的(de)(de)外表面，在清(qing)凈后應涂刷(shua)防(fang)銹(xiu)層(ceng)(ceng)。不(bu)銹(xiu)鋼(gang)、有(you)色金屬(shu)及(ji)非(fei)金屬(shu)材料的(de)(de)管道(dao)(dao)、設備及(ji)其附(fu)件的(de)(de)外表面，在清(qing)凈后不(bu)需涂刷(shua)防(fang)銹(xiu)層(ceng)(ceng)。
GB/T 50264將(jiang)絕(jue)熱結構(gou)分為保冷(leng)結構(gou)和(he)保溫(wen)結構(gou)，分別隔絕(jue)高溫(wen)和(he)低溫(wen)。其(qi)中保冷(leng)結構(gou)應(ying)由防銹層(ceng)、絕(jue)熱層(ceng)、防潮(chao)層(ceng)和(he)保護層(ceng)組成。
GB/T 4272規定，絕熱結構應由防腐(fu)層(ceng)(ceng)、絕熱層(ceng)(ceng)、防潮層(ceng)(ceng)／防水層(ceng)(ceng)和外保(bao)護層(ceng)(ceng)構成。其中對(dui)防腐(fu)層(ceng)(ceng)規定，凡(fan)需(xu)進行絕熱的碳鋼(gang)設備(bei)、管(guan)道及(ji)(ji)其附件(jian)應設防腐(fu)層(ceng)(ceng)；不(bu)銹(xiu)鋼(gang)、有色金(jin)(jin)屬及(ji)(ji)非金(jin)(jin)屬材料(liao)的設備(bei)、管(guan)道及(ji)(ji)其附件(jian)則不(bu)需(xu)要設防銹(xiu)層(ceng)(ceng)。
