（中国石化齐鲁分公司胜利炼油厂，山东淄博 255400）

摘 要：在石化行业，设备、管线保温层下腐蚀是十分普遍的问题。保温层下腐蚀根据材质不同会呈现出不同的腐蚀形貌，由于外保护层的存在，在腐蚀的初级阶段，通常很难被观察到。为有效解决保温层下腐蚀问题，需要剖析保温层下腐蚀行为及机理，另外非常重要的一点是做好装置现场保温层的细节管理。文章列举多处石化装置现场发生的保温层下典型腐蚀案例，总结易发生保温层下腐蚀的部位，并提出针对性的防腐对策。

关键词：保温层下；腐蚀；防腐；无损检测；CUI

保温层下腐蚀（corrosion under insulation,CUI）会造成产品泄漏、装置故障或停工及维修成本增加，对生产设施的完整性、生产工艺流程、作业人员生命及财产安全带来灾难性后果是当今石油化工行业最昂贵的问题之一，仅仅石化行业每年因为保温层下钢结构的腐蚀造成的损失可达数十亿美元^［1］。为了解决保温层下腐蚀问题，石油化工行业开展大量工作。2003年埃克森美孚在欧洲腐蚀联合会报道的相关研究表明，在所有导致泄漏事故发生的原因中，保温层下腐蚀导致的泄漏最为常见，40%～60%的管道维护花费都直接或者间接与保温层下腐蚀破坏有关。保温层下腐蚀在2012年加拿大圣约翰召开的腐蚀会议上就被业界专家认为是管道腐蚀的首要问题^［2］。

研究表明，施加了保温结构的设备或管道，运行5a后发生保温层下腐蚀的概率将大幅上升，使用10a后的保温层60%都含有腐蚀性冷凝水，极大地提高了CUI发生的概率。目前国内外对与保温层相关的研究主要集中在保温材料的研制与选择、带保温层缺陷的分析与检测等领域^［3］。因此本文通过分析举例现场实际发生的多起保温层下腐蚀案例，提出现场保温层细节管理重要性，提出目前多处常用的保温结构，即便保温材料使用正确，也不能有效避免保温层下腐蚀问题的发生。本文探讨多种创新保温结构，可有效避免水分和污染物的侵入，希望为彻底解决保温层下碳钢或其他金属的腐蚀问题提供一定思路。

1  保温层下腐蚀行为及机理

保温层下腐蚀是指发是指外部被保温层覆盖的管道或设备，由于水分和腐蚀物质的进入而发生的腐蚀现象。不同的设备管线材质，表现出的腐蚀形貌不同，发生在碳钢材料上的腐蚀主要表现为坑蚀或材料的腐蚀减薄; 发生在不锈钢材料上的腐蚀主要表现为坑蚀或应力腐蚀开裂 ^[4]。

保温层所用的材料大多是无机物，其中含有大量的无机盐, 比如氯化物、氟化物、硫化物等，会造成钢结构腐蚀；同时由于保温材料通常为疏松多孔的结构, 具有较大的比表面积, 因而具有较强的吸水能力，一旦保温层发生破损，保温材料会迅速吸收周围的水汽，造成一个高湿度的腐蚀环境，加速腐蚀的发生。同时，这些腐蚀杂质和保温材料形成很强的电解质溶液, 一旦这些溶液与金属设备发生接触，就可引发强烈的腐蚀反应。

高温设备/管线的保温层外往往采用外防护层包裹，有时在保温层与外防护层间还采用一道防潮层(更多现实场合无防潮层)，在保温层下则施加一定厚度的涂层体系对基材进行保护，其结构如图1所示。

图1 高温设备/管线防腐保温结构

外防护层是防止碳钢发生保温层下腐蚀的第一道屏障，以保护保温层系统免于受到机械或气候伤害，阻止或减少外部水分或腐蚀介质的进入和驻留，其多为彩钢板、铝板或不锈钢材料。其下的防潮层虽在一定程度上可以延缓潮气侵入，但潮气一旦介入，便难以出去，而更多的场合没有防潮层。绝热层或保温层是对管道或设备外进行隔热保温的重要组成部分，是包裹在管道或设备外面的第二道主要屏障。保温层所用材料多为硅酸钙、岩棉及矿渣棉制品、玻璃棉、硅酸铝棉、珍珠岩或泡沫塑料，尽管对热量具有很好的隔绝效果，但由于它们属于毛细结构，特别容易吸附水分，因此不仅难以阻止水汽的入侵，而且难以阻止水汽向外渗透。实践表明，几乎没有保温材料可以避免保温层下碳钢结构发生腐蚀^［3］。

美国腐蚀工程师协会综合了各方面的研究成果，正式出版了NACE RP0198以专门规范保温层下腐蚀的防护问题，该标准指出：该标准对碳钢的腐蚀机理进行了说明 ^[5]，指出：

碳钢受到腐蚀不是因为被保温层保护，根本原因在于和水汽的接触。保温层带来的CUI问题由以下3个原因造成：

（1）环形空间或缝隙所滞留的水分和其他腐蚀性介质；

（2）吸水性或浸润性好的保温材料；

（3）能带来污染物或加速腐蚀的保温材料。

保温层下的水汽主要来自外界的水汽渗透和冷凝两个方面。由于外界保护材料的设计缺陷、安装施工差、机械损伤、疏于维护等原因，都会使水汽进入保温层。当金属表面温度低于环境露点温度时，水汽也会凝结在金属表面。一旦水汽进入保温层内，便在碳钢表面形成一个长期封闭的腐蚀微环境中，保温层的毛细结构和其本身吸湿性材料会加速腐蚀微环境的形成。

2  易发生保温层下腐蚀部位分析

2.1 易发生保温层下腐蚀部位

易发生保温层下腐蚀部位多为保温材料及外防护层结构设计不当、安装不正确、维护损坏、自然老化导致接缝、间隙的出现使得来自降雨、蒸汽、冲洗、冷凝等途径的水分和污染物很容易侵入。一旦潮湿，水分由于隔热材料多孔结构的滞留作用无法及时挥发，因此保温层下会长时间保持湿润，从而形成非常强的腐蚀环境。

（1）长期处于水汽环境下的设备与管线。如凉水塔、敞口冷却水箱、焦炭塔周边、蒸汽排放装置、冲水装置。

（2）使用吸潮性高的保温材料部位。如采用石棉绳+玻璃丝布进行保温的管线。

（3）温度接近常温的管线及部位。如加热炉的瓦斯线，设备及管线的蒸汽吹扫线，设备的放空线等。

（4）保温有破损、不连续、劣化、不符合保温规范的部位。

（5）设计不合理、设备管道附件异型保温结构部位。如设备接管、阀门、管托、支撑、吊架等。

（6）易积水的设备管道结构。如直管段的低端、塔壁或罐壁的爬梯支撑焊接处或保温的支撑圈处等。

（7）埋地管线的地表以上5cm处。

（8）穿平台管线的平台以下第一个发生走向变化的管件。

（9）管径较小的管线及引出管。如排凝管、放空管等。

3 腐蚀案例分析及应对措施

3.1优化保温结构

通过对现场管线、设备保温层下腐蚀案例分类总结，围绕如何避免水分和污染物侵入展开思考和实践，通过优化、改变目前常用的保温结构，并配合相应的管理手段，最大程度上减少保温层下腐蚀的产生，在CUI问题上实现经济效益、环境效益和安全效益的多项统一，以下通过几张典型的现场照片举例进行说明。

1、罐顶人孔保温层下腐蚀情况及应对措施：

应对措施：接管除锈后涂刷防护涂料，容器顶部人孔平台开孔处增加一圈挡雨堰，人孔保温盒下部做到挡雨围堰外侧，防止雨水从此处进入进入保温缝隙。

2、罐顶管线穿平台接管保温层下腐蚀情况及应对措施：

应对措施：接管除锈后涂刷防护涂料，罐顶管线穿平台开孔处增加一圈挡雨堰，铝皮制作一圈雨伞结构挡雨措施，“雨伞”下沿做到挡雨堰外侧，将水引流至平台，防止雨水自此处进入保温接缝。

3、管线穿平台保温不连续（平台连接处无横向支撑结构）

应对措施：管线原保温拆除，管线除锈刷漆后，重做保温，使保温连续通过平台，若开孔较小，影响施工质量，可以将开孔适当扩大，开孔处设置踢脚板或挡雨堰。

4、管线穿平台保温不连续（平台连接处有横向支撑结构）

应对措施：管线与平台连接处有横向支撑的，需把旧支撑在不伤母材的前提下尽量贴近母材割除，管线新增支撑上移，可根据情况选用焊接（推荐）或临时使用抱卡方式，并按下图方式恢复保温，做到管线穿平台保温连续，保温接缝涂抹密封胶。

3.2选用合适保温材料

尽量不要选用易吸收水分并易造成腐蚀性物质滞留的保温材料，特别是那些具有空心结构特征和吸水性强的保温材料，而要选用含水量小、干燥快的保温材料，评价保温材料的主要指标就是吸水性，保温材料吸水后其导热系数增大, 同时会浸湿设备表面,引起设备表面腐蚀。

3.3选用合适保温层下防腐涂料

保温层下防腐最为有效的方法是采用高性能涂料，美国腐蚀工程师协会（NACE）发布的RP0198-2004 国际标准是比较详细和权威的。其中提出对于保温层下的防腐，最有效的方法是涂覆防腐蚀涂料。过去，保温层下应用较多的涂层包括厚浆型环氧铝粉漆、浸泡级环氧酚醛涂料、无机硅酮铝粉高温漆。此外其他一些涂层在保温层防腐领域也得到了广泛的应用，其中包括热喷铝和冷喷铝等。

4  结语

保温层下腐蚀的隐蔽性和高危害性已经给石油化工行业生产带来了严重的经济问题和安全问题。从现场实际情况来看，仍存在大量的隐患需要用新的思路去解决，很多隐患就隐藏于日常的“习以为常”之中。保温层下腐蚀的发生是水和腐蚀性介质对保温层下金属表面长期作用的结果，因其隐蔽性，往往在出现严重腐蚀甚至泄漏时才被发现。只有重视并采取预防性的措施做到防患于未然，才能化被动应对为主动解决。以上针对保温层下腐蚀的针对性措施，可在很大程度上减轻类似部位的腐蚀，实现经济效益、环境效益和安全效益的多项统一。

参考文献

[1] FITZGERALD B. J., STEFAN W.. A corrosion underinsulation prevention strategy for petrochemicalindustry piping[J].Corrosion Management,2004,57:15-19

[2] JANSEN E．Thoughts about Marine Corrosion Workshop: OceansAdvance Inc［C］．St．John’s，NL，Canada: ［uncertain］，2012

[3] 周建龙，王箫然，潘 莹，胡洋.保温层下腐蚀及防腐对策分析[J].中国涂料, 2014, 06-0007-03.

[4] GOLDBERG L.Take a systems approach to corrosion underinsulation[J] . Chemical Engineering Pro gress, 2000，96(3):6367

[5] NACE SP0198-2010,Control of Corrosion underThermal Insulation and Fireproofing Materials-ASystems Approach[S]