浙江至德鋼業(yè)有限公司技術人員調(diào)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(huán)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(fā)生泄漏，檢查不銹鋼管外表面已發(fā)生應力腐蝕破裂。
筆者究其原因是保溫層下腐蝕（corrosion under insulation，CUI）引起。原因是維護人員未把鋁皮封套和防水層按要求密閉安裝好，達不到防雨水的要求。雨水浸入，使隔熱材料變濕。雨水中的氯離子和隔熱材料中瀝出的氯離子，在不銹鋼管表面聚集濃縮。加上管道中存在的殘余應力的聯(lián)合作用，造成了氯化物應力腐蝕破裂，裂縫穿透而引起泄漏。CUI發(fā)生在冷熱管道、設備的保溫層下。這種腐蝕直到20世紀50年代才在各種文獻中被提及。
CUI是一種在管道、設備表面，由外及內(nèi)的腐蝕，由于通常在保溫下發(fā)展，缺乏日常的關注，成為企業(yè)裝置內(nèi)“隱蔽的角落”。有效管理CUI風險是配管設計管理的關鍵部分之一。
1. 碳鋼管道CUI機理與防護措施的工程應用
保溫層下碳鋼受到腐蝕原因在于碳鋼和水汽的接觸：①. 管道外壁水和其他腐蝕性介質(zhì)的環(huán)形空間或縫隙；②. 吸水性或浸潤性好的保溫材料；③. 保溫材料帶來的污染物來加速腐蝕或外界污染。
保溫層下的水汽主要來自：外界的水汽滲透；冷凝。由于外界保護材料的設計缺陷、安裝施工差、機械損傷、疏于維護等原因，都會使水汽進入保溫層。當金屬表面溫度低于環(huán)境露點溫度時，水汽也會凝結在金屬表面。
設備的運行溫度同樣也會很大程度影響到腐蝕的發(fā)生：溫度越高，水汽停留在碳鋼表面的時間就越短；但是溫度越高，越會加速腐蝕，并降低防護涂料、黏結劑的使用壽命。
在一個開放的系統(tǒng)下，水中的氧含量隨著溫度升高而降低。對于碳鋼來說，當溫度高于80℃時，腐蝕速率開始下降。但是現(xiàn)場測得的保溫層下腐蝕卻類似于封閉系統(tǒng)下的腐蝕情況，水汽中的氧含量卻是飽和的。這樣的話，Oxygen cell corrosion會在一個密閉的系統(tǒng)中發(fā)生。現(xiàn)場測試的數(shù)據(jù)比實驗室數(shù)據(jù)還會更高。水汽中溶解的鹽分更會加速腐蝕。
現(xiàn)場經(jīng)驗顯示，碳鋼溫度在-4～175℃之間在保溫層下發(fā)生CUI。當溫度低于-4℃時，一般沒有腐蝕；當溫度高于175℃時，表面可以有足夠的熱量來保持表面的干燥，也很少發(fā)生腐蝕。但是一旦當設備因停機檢修等問題，溫度區(qū)間一到這個范圍內(nèi)時，腐蝕會很快發(fā)生。
為什么CUI的發(fā)生一直強調(diào)水汽的存在，其實這其中唯一的原因是由于保溫層的存在，保溫層材料對CUI的發(fā)生起著至關重要的作用。①. 保溫層中可溶性鹽的殘留，例如阻燃劑中的氯化物、硫化物等酸性物質(zhì)可以加速腐蝕；②. 水的滲透，保溫層材料就是吸水性的；③. 保溫層泡沫中的殘留物質(zhì)可以與水反應生成氯化氫或其他酸。
2. 奧氏體不銹鋼和雙相不銹鋼管道CUI機理與防護措施的工程應用
18-8不銹鋼易發(fā)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。
外部應力腐蝕開裂（ESCC）在氯化物或其他鹵鹽存在下會發(fā)生，當水汽穿過保溫層到達管道、設備的熱表面時，鹽類在水汽進行蒸發(fā)的過程中濃度會變大。保溫層在這個過程中起到了一個運輸和留存水汽的介質(zhì)作用，使得金屬表面的氯鹽濃度變大，會使得ESCC發(fā)生。
氯化物來自兩個方面：①. 保溫材料。例如，保溫層，黏結劑，填縫劑，水泥等；②. 外部。例如，雨水、海岸鹽霧、滅火測試溶液、系統(tǒng)泄漏等。保溫層在運行一段時間（約5年）后的破壞也會引人這些污染物，外部的這些污染是CUI氯鹽的大部分來源。不銹鋼大多數(shù)的ESCC發(fā)生溫度區(qū)間在50～175℃。在溫度循環(huán)的作用下，水汽凝結／蒸發(fā)，使得氯化鹽的濃度升高聚集在金屬表面。
3. CUI有關標準規(guī)范
NACE RP0198 Control of Corrosion Under Thermal Insulation and Fireproofing Materi--A Systems Approach對CUI進行了規(guī)定。
國內(nèi)針對保溫層的施工、設計規(guī)范標準較少，多集中在隔熱層的設計上，基本未涉及油漆涂裝系統(tǒng)來進行防腐。GB／T 8175《設備及管道絕熱設計導則》規(guī)定，凡碳鋼和鐵素體合金鋼管道、設備及其附件的外表面，在清凈后應涂刷防銹層。不銹鋼、有色金屬及非金屬材料的管道、設備及其附件的外表面，在清凈后不需涂刷防銹層。
GB/T 50264將絕熱結構分為保冷結構和保溫結構，分別隔絕高溫和低溫。其中保冷結構應由防銹層、絕熱層、防潮層和保護層組成。
GB/T 4272規(guī)定，絕熱結構應由防腐層、絕熱層、防潮層／防水層和外保護層構成。其中對防腐層規(guī)定，凡需進行絕熱的碳鋼設備、管道及其附件應設防腐層；不銹鋼、有色金屬及非金屬材料的設備、管道及其附件則不需要設防銹層。
