保温层下腐蚀的探究

保温层下腐蚀的探究

赵语晨

中油抚顺石化设备技术开发有限公司113000

摘要：在全世界各国的石化行业中，据不完全统计，每年仅因设备的保温层下金属腐蚀所导致的材料结构变化而造成的损失不计其数。它不仅仅可能造成设备的故障与停工，维修成本的大幅度增加，产品的泄漏，环境污染和伤亡事故，更有甚者可能带来更深层次的隐患。因此对保温层下腐蚀这一课题的研究，成为了材料学科以及工业领域一个重要的研究方向。本文就这一问题做出了探讨。

关键字：保温层；腐蚀；检查；防护

1引言

保温层是指在设备的外表面所包裹的保温层材料，一方面可以减少热量损失、维持生产所需的操作温度，起到降低能耗、节约能源的作用；另一方面也可以阻止外界有害介质接触到设备的本体，延长使用寿命。

保温层下腐蚀(CorrosionUnderInsulation,以下简称CUI)是指外部被保温层覆盖的设备,因水分及其他腐蚀性物质的进入，与金属本体产生物理或化学的反应，从而发生的腐蚀现象。

2CUI的作用机理

CUI普遍的表现形式为：一般腐蚀、点状腐蚀或者应力腐蚀开裂。大量工程案例和研究表明，在碳钢和低合金钢方面，CUI普遍呈现为一般性或者局部腐蚀，常伴随有大量的金属损失，即为均匀腐蚀和点状腐蚀。在奥氏体不锈钢方面，一般性的腐蚀并不常见，点状腐蚀可能发生，但是，最容易发生的是没有显著金属损失的应力腐蚀开裂，即为外应力腐蚀开裂和点状腐蚀。

因此，可以大致判断CUI的发生是以下三个基本因素综合作用的结果：第一，水分渗入保温层，并在保温层和设备之间的集聚，且温度呈现周期性变化，致使设备长期处于干湿及冷热交替的状态下，极易导致CUI的发生，高发温度范围一般是-4～175℃，在水达到其沸点之前，伴随着温度每升高15～20℃，腐蚀速率也会加倍；第二，在残留下来的水分中重新溶入一些其它腐蚀成分，例如，在酸性环境中，硫和氮的氧化物易引起外应力腐蚀开裂；而在碱性环境中，虽然碳钢和低合金钢的腐蚀速率相对较低，但氯化物会引起点状腐蚀的发生；第三，这些腐蚀成分和水的混合物被保温层滞留在某一部位，使得腐蚀现象长期存在。3CUI的防护与检查依据目前的工程技术的发展，没有任何一种方法能够完全预防CUI。但是，却有很多种有效方法可以减少和延缓保温层下的腐蚀。现阶段普遍采用的主要有两种方法，即阻止水分渗入保温层及在保温层内的聚集，和采用涂层或其它手段来阻止腐蚀介质接触金属本体。

在工程应用领域，以上原理被充分应用于生产实践中。首先是预防水分渗透保温层：第一，设计及优化排水口确保水能够顺利流出保温层；第二，进一步优化保温层的结构设计，尤其是在水平段、介质转向改变处等这些经常发生保温层开口的地方；第三，采用不会滞留水分的绝缘材料,例如：采用泡沫玻璃或珍珠岩来取代玻璃纤维；第四，采用不含有潜在的腐蚀性元素的保温层材料，例如：含氯化物的保温层结构，其中氯化物对不锈钢材料具有更大的腐蚀性；第五，在环境温度以及操作温度允许的条件下，设备运行而不使用保温层结构。

其次，采用涂层来保护设备：第一，在遭受CUI的设备金属本体上涂常规的涂层，可以采用典型的环氧树脂、醇酸树脂、环氧酚醛树脂等涂层。涂层的上限温度应至少是120℃，最佳的上限温度的限值是150℃或175℃；第二，采用传统铝片包裹在设备周围，可以为设备本体的金属表面提供保护，这也是保护不锈钢抵抗氯化物应力腐蚀开裂的最好方法；第三，在设备上采用热喷铝作为防渗涂层。高可靠性和低孔隙率是这种涂层最大的优势，尤其是应用在设计寿命较长的设备上。尽管初始成本较高，但是与其他的方式相比，通过长远观察，实际可能是相对廉价的；第四，采用电镀结构钢。在碱性环境场合下，装置必须避免使用镀锌钢，锌和基于锌的涂层在碱性环境下会遭到侵蚀。

对于CUI的检查，目前主要考虑两种类别的检查技术，目视和复杂的NDT（NonDestructiveTesting，非破坏性测试，即无损检测）技术。目视检查是应用最广泛、最基础的技术。这种技术做起来简单方便，清晰快捷，廉价高效，最大的优势是它方便准确定位发生CUI的精确位置。但是，目视检查主要依赖于检查人员的经验和责任心，极容易漏掉一些发生严重CUI的区域，以及无法检查一些肉眼无法观察到的部位。检查人员需要认真搜寻有污点和锈迹的地方，需要特别注意的是一些水容易渗透和存储的部位，例如：盲管部位、管道的支吊架、阀门、喷嘴、附件、蒸汽伴热管道的渗透部位等易于忽略的地方。更加复杂的技术包括：射线检测、超声波检测、涡流检测和红外线温度仪等。这些技术已经很成熟，并获得了不同程度的成功应用。相比目视检查而言，不仅因使用特定的仪器比较麻烦，还会伴随有高额的检查费用。

4结语

综上所述，CUI的普遍性、高危型和隐蔽性已经给工业生产带来了严重的经济问题和安全问题，已经得到了足够的重视。随着工业特别是石化工业的高速发展，CUI所带来的问题也日益突出。因此，研发新型高效防护涂层及保温材料、完善检测措施可以最大程度地降低CUI发生的概率，对维持工业生产稳定，延长设备使用寿命，实现安全效益、环境效益和经济效益的多维度共同发展具有深远的意义。

参考文献

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