包裹保温层下的管道防腐原因分析与防护

志盛威华 周工

    岩棉保温层表面往往会以铁皮或铝皮进行防护，人们往往会被铁皮、铝皮的腐蚀程度所麻痹而忽略了岩棉保温层下被保温的设备、管道的腐蚀状况。由防护层传递的信息与实际情况是不相符的，被表象所麻痹是非常危险的。

    在工程维修过程中，当岩棉保温层被打开后，往往会发现原有的防腐涂层消失不见，被保温的设备、管道表面腐蚀、锈蚀相当严重。岩棉保温层下的腐蚀比同等温度在空气中的腐蚀更为严重。北京志盛威华周工对此种腐蚀发生的原因、防止方法进行了详细的分析和分享：

    岩棉保温层下的腐蚀在国际上被称为：Corrosion under insulation(CUI)翻译过来为隔热腐蚀。这种腐蚀很早就被归纳到传统的腐蚀中，又由于此种腐蚀隐蔽发生在隔热层之下，因此往往被人们所忽视。随着由隔热腐蚀导致的安全事故频繁发生，人们才开始重视审视、研究此腐蚀，研究结果表明隔热腐蚀的原理与常规腐蚀并不相同，用常规材料防治解决隔热腐蚀相当困难。二十世纪五十年代“隔热腐蚀”的概念逐步在各个文献中出现，直至1989年隔热腐蚀的概念才在NACE文件中出现。

    隔热腐蚀的机理因材料不同而不同，一般可分为碳钢隔热腐蚀、不锈钢隔热腐蚀。志盛威华周工介绍：

一．碳钢隔热腐蚀机理：

碳钢受到隔热腐蚀根本原因在于和保温层下的水汽的接触。保温层为隔热腐蚀提供了以下三个条件中的两种或三种：

1.         为水或其他腐蚀介质提供存留的空间和缝隙，并使水或其他腐蚀介质不易排出保温层；

2.         保温材料较为苏松，具有吸水性，有些材料具有良好的浸润性，容易从外界环境中吸取水份；

3.         因保温材料外部防护层并不致密，当温度变化导致保护层内气压变化由此引起隔热保温体系对外界空气的呼吸，致使湿度较大的空气进入隔热层；

4.         保温材料在生产制作、储运安装过程中带来污染物加速腐蚀的发生。

    保温层下的水汽主要来自两个方面：外界的水（水汽）渗透、冷凝。

    由于外界保护材料的设计缺陷、异形部位安装精密度达不到、施工失误造成的缺陷、机械损伤、疏于维护等原因，都会使水汽进入保温层。水汽一旦渗入保温层几乎不可能彻底排出，保温层中的水往往以汽液共存态出现。

    温度也是影响隔热腐蚀的重要因素：温度越高，水汽停留在碳钢表面的时间就越短，水汽在腐蚀过程中的影响随之弱化；但是温度越高，腐蚀速率越高，随着温度的升高防腐涂层的选择面越来越小，在此环境下，100℃以上环氧类涂层会很快失效，100℃以上高温的隔热层下防腐涂层市面上很少。

    在一个开放的系统下，水中的氧含量随着温度升高而降低。在开放环境中，当温度高于80℃时，碳钢的腐蚀速率开始下降。但传统隔热保温层与防腐涂层之间却类似于封闭系统下的腐蚀情况，水汽中的氧含量是饱和的。这样的话，富氧腐蚀会在一个密闭的系统中发生。水汽中溶解的盐分更会加速设备的腐蚀。

    在实际工况的测试中，志盛威华工程师发现，温度在-4至175℃之间碳钢材质的设备隔热腐蚀严重。当温度低于-4℃时，一般没有腐蚀；当温度高于175℃时，水份在隔热层中基本为气体形态存在，碳钢表面始终处于干燥状态，也很少发生腐蚀。但是一旦当设备因停机检修等问题，温度区间处于-4至175℃之间时，隔热腐蚀会很快发生。

    隔热腐蚀比常规腐蚀更为严重，还与保温材料的特性有关；

5.保温层中可溶性盐的残留，例如阻燃剂中的氯化物、硫化物等酸性物质可以加速腐蚀；

6.保温层材料因苏松具有吸水性、水的渗透、外层保护材料相对致密性等导致大量水份滞留；

7. 保温层中的残留物质可以与水反应生成氯化氢或其他酸。

    二．奥氏体不锈钢及双相不锈钢的隔热腐蚀机理：

    不锈钢合金对应力腐蚀开裂（SCC）敏感的是含铬18、镍8的系列不锈钢。高镍、铬、钼含量的奥氏体不锈钢，和低镍，高铬含量的双相不锈钢对保温层下的应力腐蚀开裂会相对耐受力高一些，但是不是完全免疫的。例如，在海上环境下发现，双相不锈钢在保温层下依然会受到外界应力腐蚀开裂的影响。

    外部应力腐蚀开裂（ESCC）在氯化物或其他卤盐存在于环境中极易发生，当水汽穿过保温层到达设备的热表面，盐类在水汽进行蒸发的过程中浓度会变大。水蒸发后会被保温层吸收、留存，而盐类则被留在了金属表面，因此金属表面的卤盐浓度很高，为外部应力腐蚀开裂提供了条件。

    当外部水汽和盐分进入一个惰性、吸水性的保温层材料时，如果不锈钢表面缺乏有效的油漆保护，ESCC发生的概率将会很大。

    氯化物的来源来自两个方面：1）内部，保温材料包括：保温层，粘结剂，填缝剂，水泥等，设备运行一段时间后，其中这些材料内部包含可溶性的氯化物进行的溶解；2）外部，包括雨水、海岸盐雾、融雪剂、外部系统灭火测试、系统泄漏等等，保温层在运行一段时间后（大约5年左右）的破坏也会引入这些污染物，外部的这些污染是隔热腐蚀氯盐的大部分来源。氯化物大部分以NaCl的形式存在，其他形式的氯离子包括：氯化氢气体、盐酸、水解性的有机氯化物、在温度45℃即热分解的聚氯乙烯（PVC）等。

    不锈钢大多数的ESCC发生温度区间在50到175℃之间。在温度循环的作用下，水汽凝结/蒸发，使得氯化盐的浓度升高聚集在金属表面。

三．有效解决隔热腐蚀的方法：

1.采用防水防渗防腐型隔热保温涂料：

志盛威华ZS-111防水防腐隔热保温涂料只能针对600℃以下的温度环境使用，该涂料导热系数为0.04w/m.k，隔热性能优异，适合室外及高湿性室内高温管线及设备的隔热保温防腐防水涂装。该涂料不渗水、吸水，存水率为0，涂料体系不含任何卤素。

对于600℃以上的高温志盛威华周工建议：可采用志盛威华ZS-1耐高温隔热保温涂料（耐温极限可达2300℃）与ZS-111防水防腐隔热保温涂料配套涂装采用复合涂层的方式解决免隔热腐蚀的隔热保温节能涂装。

2.传统隔热保温材料下的耐高温防腐防渗耐浸泡涂料的涂装：

隔热保温涂料虽然具有薄涂即可达到满意的隔热保温效果、对异型件可做到无遗漏无热桥涂装、对空间受限的设备管道亦可提供足够的保护、绿色环保、性价比高等优点，但改造涂装时的造价却高于常规隔热保温材料。因此大多数企业目前采用的还是传统的隔热保温材料。如果能解决这些常规隔热保温材料下的隔热腐蚀问题，无疑会对整个安全生产带来很大的帮助。

    常规高温管线在车间多采用普通环氧类防腐涂料涂装，此类涂料只是确保管线在运抵安装现场的过程中不会出现锈蚀，在管线安装后还应在此涂刷相应的耐高温涂料，但高温设备的安装往往在常温下进行，人们关注得更多的是隔热保温而忽略了与设备使用温度配套的耐高温防腐涂料的选择和涂装。

    耐高温防腐是有别于常规防腐的相对独立的一门科学，常规涂料的耐温极限大约在120℃，市面上有机硅耐高温涂料耐温极限在600-800℃，但有机硅树脂由于树脂结构的限制并不能做到，只依靠涂料做到高温防腐是不现实的。北京志盛威华化工有限公司是专注于“高温”、“环保”、“节能”特种涂料研发、生产、销售的高科技企业，经过三十多年的技术沉淀，志盛威华已拥有九大产品体系共计百余种特种涂料，已服务于十万计的客户效果明显性能可靠。目前志盛威华耐高温涂料耐温极限已达到3000℃。

    针对隔热保温层下的腐蚀，周工建议：600℃以下可采用ZS-911耐磨防水涂料进行防护，600℃至2300℃高温环境可采用ZS-811耐高温防腐涂料进行有效防护。

    志盛威华周工特别提醒：在50-175℃不要采用富锌类防腐涂料进行隔热层下的防腐，因为在水份充足的密闭空间，锌粉很难起到阴极保护作用，在高于60℃是锌甚至会出现电位逆转，成为阳极加速钢铁材质的腐蚀。

总结：

    高温腐蚀是真实存在且已经引发了太多的安全事故，在工业生产、民生供暖等领域必须要正视、重视高温腐蚀并采用有效的方法进行预防确保设备可靠、安全的运行。

 志盛威华 周工