为什么要谈保温层下腐蚀？

干过化工的人都知道，这是一个危险程度比较高的行业。而这些风险里面，看得见的风险都能引起人们的重视，而最终发生事故的，往往都是那些看不见的风险，而保温层下的腐蚀，就属于那种容易发生事故的看不见的风险。

在国外，是有很多标准来定义和管理保温层下的腐蚀，40%-60% 的管道维修维护费用，是发生在保温下管道腐蚀维修维护上的，这个费用同时也占到了全部设备维修费的 10%。而国内，目前还重视得不够多。

  • API 510 标准第 5.5.6 条款中，涵盖了关于 CUI 检查的规定，该规定指出对于外部绝热容器和间歇使用的容器，必须考虑进行 CUI 检查。
  • API 570，管道检验规范在 5.2.1 条款和 5.4.2 条款中提供了确定易受 CUI 影响的管道系统的指导。
  • API RP 574，在 6.3.3 条款中提供了有关保温层下腐蚀的参考。
  • API RP 583 提供了 CUI 的详细描述。
  • ASTM STP 880 提供了有关隔热设备和管道部件腐蚀问题的信息。
  • NACE SP0198 提供了隔热和防火材料腐蚀控制的详细指南。

只有碳钢设备会发生保温层下腐蚀吗？

不管是碳钢还是不锈钢，都会发生保温层下腐蚀，只是腐蚀的形式不一样，碳钢上往往是氧化反应，直接腐蚀减薄。不锈钢则是应力腐蚀开裂，从出现微小表面裂纹开始，到逐渐穿透，开裂。

所以，保温下管道材质是不锈钢并不能掉以轻心。不锈钢管道保温层下的应力腐蚀开裂并不占少数，作者就曾在工厂内一年碰上三处保温层下腐蚀穿孔泄露，三处竟然都是 321 不锈钢材质，我们做了失效分析，其腐蚀形貌如下图。

保温层下腐蚀的温度条件

  • 碳钢：-4℃ 到 +175℃，高风险是 +60℃ 到 +120℃；
  • 不锈钢：+50℃ 到 +175℃；

保温层下腐蚀的机械条件

  • 氧气（空气）；
  • 一定的温度（见温度条件）；
  • 溶解物质的浓度；

通常，随着温度的升高，腐蚀速率随着溶解氧量的减少而降低。但是当被绝缘层覆盖时，会在管道和外保温之间形成一个以水汽成份主导的封闭循环系统并保留溶解氧，在设备表面浓缩，腐蚀。同时，保温材料中可能存在氯化物和酸，这会极大地促进潮湿情况下的腐蚀。不锈钢材质的腐蚀，罪魁祸首通常就是水分、空气及保温材料中的氯离子，这些氯离子在水汽成份主导的封闭循环系统中，会逐渐浓缩，最终达到和金属设备容易发生反应的程度。

保温层下腐蚀的其他影响因素

  • 湿气暴露的频率和持续时间；
  • 环境的腐蚀性（靠近海边，或周边有含氯工厂时，空气中氯离子含量相对会更高）；
  • 靠近潮湿设备，如冷却塔，蒸汽排放消音器等；
  • 保温材料中氯离子含量；

<GBT 17393-2008 覆盖奥氏不锈钢用绝热材料规范 > 中，规定了覆盖奥氏不锈钢用绝热材料中，氯离子含量及测定方法。

下面这张图最左侧这条黄色曲线展示了在应力、温度、氯离子浓度三者共同作用下，304L 和 316L 不锈钢的耐腐蚀情况，横坐标为氯离子浓度，单位为 PPM，纵坐标为温度，单位为 ℃。曲线的左下侧为不会发生应力腐蚀开裂的区域，曲线的右上侧为容易发生应力腐蚀开裂的区域。对应力作用下 304L 和 316L 不锈钢材料，当温度高于 60℃，即使氯离子含量只有 10PPM，即可发生应力腐蚀开裂。

如何避免保温层下腐蚀状况的发生

  • 对工厂所有管道，参考上文提到的各种条件，如材质、使用温度、环境、使用年限等，对 CUI 易发生的管道做出识别，一些好的做法是列出风险矩阵，以各种条件打分的形式，把风险分为高中低三类，针对不同风险类别的存在 CUI 风险的管道和设备，制定不同的维护策略；
  • 每年至少进行一次针对 CUI 的专项检查，可以和压力容器、压力管道的年度检查，法定检验一起实施；
  • 重点关注保温层有脱落、破损、密封不良的部位，这些地方，往往就是水份容易进入的点，巡检中发现有保温滴水的地方，务必拆开保温检查腐蚀情况，同时做好外保温的防水修复工作；
  • 选用氯离子含量低的保温材料，并注重外保温的施工质量；
  • 对于只是进行人员防护的保温管道，可以改造为不带保温材料的网状护笼形式；

欢迎关注我的微信公众号，里面有保温层下腐蚀的视频介绍，同时，您可以第一时间看到我的最新文章，您的关注是对我最大的支持。