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石油管线防腐钢管须重视保温层下腐蚀

添加时间:2019-06-18

      石油管线防腐钢管须重视保温层下腐蚀 保温层下腐蚀(Corrosion Under Insulation, CUI),常见于冷/热设备的保温层下,这种腐蚀直到二十世纪五十年代才在各种文献中被提及。对于我国石化行业而言,多年以来,我国石化行业对保温层下的腐蚀问题一直未能引起重视,在研究保温的领域只关注保温层,在研究防腐的领域只重视腐蚀,从而忽视了保温层下的防腐问题,并引发了许多安全事故。

     据业内人士介绍,保温层下腐蚀其实在装置里面的低压蒸汽管道最为常见,有人曾经做过专项调查,80%管线在运行15年后,保温层里面的防腐底漆都掉光,结果在保温层下造成腐蚀非常严重,大多是粉化脱落,均匀减薄。

 设备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。保温层而带来的保温层下腐蚀问题由三个原因造成:1.保留水和其他腐蚀性介质的环形空间或缝隙;2.吸水性或浸润性好的保温材料;3.保温材料带来的污染物来加速腐蚀/或外界污染。而保温层下的水汽主要来自两个方面:外界的水汽渗透和冷凝。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。设备的运行温度同样也会很大程度影响到腐蚀的发生:温度越高,水汽停留在金属表面的时间就越短;但是温度越高,越会加速腐蚀速度,并降低防护涂料、粘结剂、胶粘剂的使用寿命。

     既然设备受到腐蚀的根本原因在于和水汽的接触,而水汽存在的原因之一就是保温层的存在,保温层材料对于保温层下腐蚀的发生起着至关重要的作用。具体来说,共有三点:1.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;2.水的渗透,保温层材料就是吸水性的;3.保温层泡沫中的残留物质可以与水反应生成氯化氢或其他酸。

     所以,包覆有保温层管道和设备的使用寿命与保温层下腐蚀有很大的关系,CUI的隐蔽性和高危害性会给工业生产带来严重的经济问题和安全问题。随着工业特别是石化工业的高速发展,有关CUI的问题越来越突出,由于CUI所导致的损失也越来越大,因此,研发新型高效防护涂层及保温材料,最大程度地减少CUI的发生,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具有非常重要的意义。

      在世界各国的石化行业中,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,可能造成设备的故障与停工,产品的泄漏,以及部分炼油、化工厂的维修成本的大量增加,严重的甚至可能造成伤亡事故。但是在上世纪50年代之前,保温层下的腐蚀从未被系统地研究过。随着一些保温层下腐蚀造成的严重事故的发生,特别是保温层下一旦发生腐蚀,所涉及的管道和设备必须停工来检查故障,这将造成众多不可预知的经济损失。因此自从1983年之后,如何保护保温层下的钢结构免受腐蚀,也成为了涂料行业亟需攻克的一个难题。目前国际上对保温层下腐蚀非常重视,已经有完整的解决方案,比如在线监测、在线修复、单向膜等技术都比较成熟。

      保温层下腐蚀是指对于高温保温或低温保冷的钢结构管道、储罐或设备,由于其外表面被保温层所覆盖,在正常运行尤其是发生热循环的条件下,由于保温层下的水分发生冷凝,从而造成局部的电解质溶液聚集,进而引起钢材腐蚀。保温层下腐蚀的严重性在于无法及时发现。一般为了美观效果,在做完保温层后往往在保温材料外面包覆一层不锈钢或铝箔。因此,往往看到保温层下腐蚀的时候已经太迟了,经常导致各种失效事故的发生。尤其是当运行温度低于150℃时,保温层下往往会存在一定量的冷凝水。另外,保温层下设备在建造期和定期的检修时间内也会形成腐蚀发生的微环境。

研究表明:发生保温层下腐蚀的概率在设备运行5年以上后将大幅上升,而运行10年后的保温层中60%都含有腐蚀性冷凝水。对于石化行业而言,保温层下的腐蚀还有其特殊性,就是由于石化行业涉及到很多不同工艺,因此在保温层下的钢结构往往还要经历热循环的过程。而对于传统高温涂料而言,由于热膨胀系数与钢铁的不同,经历热循环往往导致涂层内应力增加,最终造成涂层的早期失效。

传统有机涂层和热喷铝涂层被广泛用于CUI的防护,但前者有时会出现涂层过早破裂所导致的严重CUI发生。因此,对于金属表面防护涂层,在实际应用时,应综合考虑最高运行温度、持续运行时间以及涂层推荐应用寿命来进行选择。

石化行业应对保温层下的腐蚀问题给予高度重视,重视保温层下腐蚀的相关研究,并做好设备的CUI防护,使设备实现长期安全稳定运行,延长设备使用寿命,降低安全事故发生的可能性,减少CUI造成的经济损失


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