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(bao)溫(wen)層(ceng)下腐蝕(shi)（corrosion under insulation，CUI）引起。原因是維(wei)護人(ren)員未把鋁(lv)皮封套和防(fang)水層(ceng)按要求密閉(bi)安裝好，達(da)不(bu)(bu)到防(fang)雨(yu)水的(de)(de)要求。雨(yu)水浸入，使隔熱(re)材料(liao)變濕。雨(yu)水中(zhong)(zhong)的(de)(de)氯離子和隔熱(re)材料(liao)中(zhong)(zhong)瀝出的(de)(de)氯離子，在(zai)不(bu)(bu)銹鋼(gang)管表(biao)面聚集濃縮。加上(shang)管道(dao)中(zhong)(zhong)存在(zai)的(de)(de)殘余應(ying)力(li)(li)的(de)(de)聯合作用(yong)，造成(cheng)了氯化物(wu)應(ying)力(li)(li)腐蝕(shi)破裂(lie)，裂(lie)縫穿透而(er)引起泄漏。CUI發(fa)生在(zai)冷熱(re)管道(dao)、設(she)備的(de)(de)保(bao)溫(wen)層(ceng)下。這種腐蝕(shi)直到20世紀50年代才在(zai)各(ge)種文(wen)獻中(zhong)(zhong)被提(ti)及。
CUI是一(yi)種在(zai)管道、設(she)備(bei)表面(mian)，由外及(ji)內(nei)的(de)腐蝕，由于通(tong)常(chang)在(zai)保(bao)溫下發展，缺乏(fa)日(ri)常(chang)的(de)關注，成為企業裝置(zhi)內(nei)“隱蔽的(de)角落(luo)”。有(you)效管理CUI風(feng)險是配(pei)管設(she)計管理的(de)關鍵部分之一(yi)。
1. 碳鋼管(guan)道CUI機(ji)理與防護措施的工程應用
保(bao)溫層下碳(tan)鋼(gang)受到腐(fu)(fu)蝕(shi)原(yuan)因(yin)在于碳(tan)鋼(gang)和(he)水汽的接觸：①. 管道(dao)外壁水和(he)其他腐(fu)(fu)蝕(shi)性(xing)介質的環形空間或縫隙；②. 吸水性(xing)或浸潤性(xing)好(hao)的保(bao)溫材料(liao)(liao)；③. 保(bao)溫材料(liao)(liao)帶來的污染物來加(jia)速(su)腐(fu)(fu)蝕(shi)或外界污染。
保(bao)溫(wen)層下的(de)水汽(qi)(qi)主要來自：外界(jie)的(de)水汽(qi)(qi)滲透；冷凝。由于外界(jie)保(bao)護材料的(de)設計缺陷、安(an)裝施工差、機(ji)械損傷、疏于維護等(deng)原因，都(dou)會使水汽(qi)(qi)進入(ru)保(bao)溫(wen)層。當金(jin)屬表(biao)面(mian)溫(wen)度低于環境露點溫(wen)度時，水汽(qi)(qi)也會凝結在金(jin)屬表(biao)面(mian)。
設備的運(yun)行溫度同樣也會很大程度影響到(dao)腐蝕的發(fa)生：溫度越(yue)高(gao)，水(shui)汽停留在碳鋼表面的時間就(jiu)越(yue)短；但(dan)是溫度越(yue)高(gao)，越(yue)會加速腐蝕，并(bing)降低防護涂料、黏結(jie)劑的使用壽(shou)命(ming)。
在一個開放的(de)系統(tong)下，水中的(de)氧含量隨著溫(wen)度升高而降(jiang)低。對于(yu)碳鋼(gang)來說，當溫(wen)度高于(yu)80℃時，腐蝕速(su)率開始下降(jiang)。但(dan)是(shi)現場測得的(de)保溫(wen)層下腐蝕卻類似于(yu)封(feng)閉系統(tong)下的(de)腐蝕情況，水汽(qi)中的(de)氧含量卻是(shi)飽和的(de)。這樣的(de)話，Oxygen cell corrosion會(hui)在一個密(mi)閉的(de)系統(tong)中發(fa)生。現場測試的(de)數據比實驗室數據還會(hui)更(geng)高。水汽(qi)中溶解的(de)鹽(yan)分更(geng)會(hui)加速(su)腐蝕。
現場(chang)經驗顯示，碳(tan)鋼溫度(du)在(zai)-4～175℃之(zhi)間在(zai)保溫層下發生(sheng)CUI。當(dang)溫度(du)低于(yu)-4℃時(shi)(shi)，一般沒有(you)腐蝕(shi)；當(dang)溫度(du)高于(yu)175℃時(shi)(shi)，表(biao)面可(ke)以有(you)足夠的熱量來保持(chi)表(biao)面的干燥(zao)，也很(hen)少發生(sheng)腐蝕(shi)。但(dan)是一旦(dan)當(dang)設備因停(ting)機(ji)檢修等問題，溫度(du)區間一到(dao)這(zhe)個(ge)范圍(wei)內時(shi)(shi)，腐蝕(shi)會很(hen)快發生(sheng)。
為什么CUI的(de)(de)(de)(de)發生(sheng)一直強調(diao)水汽的(de)(de)(de)(de)存(cun)在，其(qi)實這其(qi)中唯一的(de)(de)(de)(de)原因(yin)是由于保溫層(ceng)的(de)(de)(de)(de)存(cun)在，保溫層(ceng)材料對CUI的(de)(de)(de)(de)發生(sheng)起著至關(guan)重要的(de)(de)(de)(de)作用。①. 保溫層(ceng)中可溶性鹽的(de)(de)(de)(de)殘(can)留，例(li)如(ru)阻燃劑中的(de)(de)(de)(de)氯化物、硫化物等酸性物質(zhi)可以加速腐蝕；②. 水的(de)(de)(de)(de)滲透，保溫層(ceng)材料就(jiu)是吸水性的(de)(de)(de)(de)；③. 保溫層(ceng)泡沫中的(de)(de)(de)(de)殘(can)留物質(zhi)可以與水反應生(sheng)成(cheng)氯化氫或(huo)其(qi)他酸。
2. 奧氏體不銹鋼(gang)和(he)雙相不銹鋼(gang)管道CUI機(ji)理與防(fang)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(xiang)不銹鋼(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(wai)部應力腐(fu)蝕開裂(lie)（ESCC）在氯化物或其他鹵鹽(yan)存(cun)在下會(hui)發(fa)(fa)生(sheng)，當(dang)水汽穿過保溫層(ceng)到達管道(dao)、設(she)備的(de)熱表(biao)面時，鹽(yan)類在水汽進行蒸發(fa)(fa)的(de)過程(cheng)中濃度會(hui)變(bian)大。保溫層(ceng)在這個(ge)過程(cheng)中起到了一(yi)個(ge)運輸和(he)留存(cun)水汽的(de)介質作用，使得金屬(shu)表(biao)面的(de)氯鹽(yan)濃度變(bian)大，會(hui)使得ESCC發(fa)(fa)生(sheng)。
氯化物(wu)來自兩個方面：①. 保(bao)(bao)溫(wen)(wen)材料。例(li)如，保(bao)(bao)溫(wen)(wen)層(ceng)，黏結劑，填(tian)縫劑，水(shui)(shui)泥等；②. 外(wai)部(bu)。例(li)如，雨水(shui)(shui)、海岸鹽霧、滅(mie)火測試溶液(ye)、系統泄漏等。保(bao)(bao)溫(wen)(wen)層(ceng)在(zai)(zai)運行一段時(shi)間（約5年）后的(de)破壞也會引人(ren)這些污染(ran)物(wu)，外(wai)部(bu)的(de)這些污染(ran)是(shi)CUI氯鹽的(de)大部(bu)分來源。不銹鋼(gang)大多(duo)數的(de)ESCC發(fa)生溫(wen)(wen)度區間在(zai)(zai)50～175℃。在(zai)(zai)溫(wen)(wen)度循環的(de)作用下，水(shui)(shui)汽(qi)凝結／蒸發(fa)，使得氯化鹽的(de)濃度升高聚集在(zai)(zai)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進行了(le)規定。
國內針對保溫層(ceng)(ceng)的施工、設(she)計(ji)規范標準較少，多集中(zhong)在隔(ge)熱(re)層(ceng)(ceng)的設(she)計(ji)上，基(ji)本未涉及油漆(qi)涂(tu)裝系統來進(jin)行防(fang)(fang)腐。GB／T 8175《設(she)備及管(guan)道絕熱(re)設(she)計(ji)導則》規定，凡碳鋼和鐵素體合金(jin)鋼管(guan)道、設(she)備及其(qi)附件的外表(biao)面(mian)，在清凈后應涂(tu)刷防(fang)(fang)銹(xiu)層(ceng)(ceng)。不銹(xiu)鋼、有色金(jin)屬及非(fei)金(jin)屬材料的管(guan)道、設(she)備及其(qi)附件的外表(biao)面(mian)，在清凈后不需涂(tu)刷防(fang)(fang)銹(xiu)層(ceng)(ceng)。
GB/T 50264將絕(jue)熱結構分(fen)為保冷結構和(he)保溫結構，分(fen)別隔絕(jue)高溫和(he)低溫。其中保冷結構應由防(fang)銹層(ceng)、絕(jue)熱層(ceng)、防(fang)潮層(ceng)和(he)保護層(ceng)組成。
GB/T 4272規(gui)定，絕熱(re)結構(gou)應(ying)由防(fang)腐(fu)層、絕熱(re)層、防(fang)潮層／防(fang)水層和外保護層構(gou)成。其中對防(fang)腐(fu)層規(gui)定，凡需進行絕熱(re)的碳鋼設備(bei)、管道及(ji)其附件(jian)應(ying)設防(fang)腐(fu)層；不銹(xiu)鋼、有(you)色金(jin)屬及(ji)非(fei)金(jin)屬材料的設備(bei)、管道及(ji)其附件(jian)則不需要(yao)設防(fang)銹(xiu)層。
