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石油管線防腐鋼管須重視保溫層下腐蝕

添加時間:2019-06-18

      石油管線防腐鋼管須重視保溫層下腐蝕 保溫層下腐蝕(Corrosion Under Insulation, CUI),常見于冷/熱設備的保溫層下,這種腐蝕直到二十世紀五十年代才在各種文獻中被提及。對于我國石化行業而言,多年以來,我國石化行業對保溫層下的腐蝕問題一直未能引起重視,在研究保溫的領域只關注保溫層,在研究防腐的領域只重視腐蝕,從而忽視了保溫層下的防腐問題,并引發了許多安全事故。

     據業內人士介紹,保溫層下腐蝕其實在裝置里面的低壓蒸汽管道常見,有人曾經做過專項調查,80%管線在運行15年后,保溫層里面的防腐底漆都掉光,結果在保溫層下造成腐蝕非常嚴重,大多是粉化脫落,均勻減薄。

 設備受到腐蝕不是因為被保溫層保護,根本原因在于和水汽的接觸。保溫層而帶來的保溫層下腐蝕問題由三個原因造成:1.保留水和其他腐蝕性介質的環形空間或縫隙;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。而保溫層下的水汽主要來自兩個方面:外界的水汽滲透和冷凝。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生:溫度越高,水汽停留在金屬表面的時間就越短;但是溫度越高,越會加速腐蝕速度,并降低防護涂料、粘結劑、膠粘劑的使用壽命。

     既然設備受到腐蝕的根本原因在于和水汽的接觸,而水汽存在的原因之一就是保溫層的存在,保溫層材料對于保溫層下腐蝕的發生起著至關重要的作用。具體來說,共有三點: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可以與水反應生成氯化氫或其他酸。

     所以,包覆有保溫層管道和設備的使用壽命與保溫層下腐蝕有很大的關系,CUI的隱蔽性和高危害性會給工業生產帶來嚴重的經濟問題和安全問題。隨著工業特別是石化工業的高速發展,有關CUI的問題越來越突出,由于CUI所導致的損失也越來越大,因此,研發新型效防護涂層及保溫材料,大程度地減少CUI的發生,在CUI問題上實現經濟效益、環境效益和安全效益的多項統一具有非常重要的意義。

      在世界各國的石化行業中,每年因為保溫層下鋼結構的腐蝕造成的損失可達數十億美元,可能造成設備的故障與停工,產品的泄漏,以及部分煉油、化工廠的維修成本的大量增加,嚴重的甚至可能造成傷亡事故。但是在上世紀50年代之前,保溫層下的腐蝕從未被系統地研究過。隨著一些保溫層下腐蝕造成的嚴重事故的發生,特別是保溫層下一旦發生腐蝕,所涉及的管道和設備必須停工來檢查故障,這將造成眾多不可預知的經濟損失。因此自從1983年之后,如何保護保溫層下的鋼結構免受腐蝕,也成為了涂料行業亟需攻克的一個難題。目前國際上對保溫層下腐蝕非常重視,已經有完整的解決方案,比如在線監測、在線修復、單向膜等技術都比較成熟。

      保溫層下腐蝕是指對于高溫保溫或低溫保冷的鋼結構管道、儲罐或設備,由于其外表面被保溫層所覆蓋,在正常運行尤其是發生熱循環的條件下,由于保溫層下的水分發生冷凝,從而造成局部的電解質溶液聚集,進而引起鋼材腐蝕。保溫層下腐蝕的嚴重性在于無法及時發現。一般為了美觀效果,在做完保溫層后往往在保溫材料外面包覆一層不銹鋼或鋁箔。因此,往往看到保溫層下腐蝕的時候已經太遲了,經常導致各種失效事故的發生。尤其是當運行溫度低于150℃時,保溫層下往往會存在一定量的冷凝水。另外,保溫層下設備在建造期和定期的檢修時間內也會形成腐蝕發生的微環境。

研究表明:發生保溫層下腐蝕的概率在設備運行5年以上后將大幅上升,而運行10年后的保溫層中60%都含有腐蝕性冷凝水。對于石化行業而言,保溫層下的腐蝕還有其特殊性,就是由于石化行業涉及到很多不同工藝,因此在保溫層下的鋼結構往往還要經歷熱循環的過程。而對于傳統高溫涂料而言,由于熱膨脹系數與鋼鐵的不同,經歷熱循環往往導致涂層內應力增加,終造成涂層的早期失效。

傳統有機涂層和熱噴鋁涂層被廣泛用于CUI的防護,但前者有時會出現涂層過早破裂所導致的嚴重CUI發生。因此,對于金屬表面防護涂層,在實際應用時,應綜合考慮高運行溫度、持續運行時間以及涂層推薦應用壽命來進行選擇。

石化行業應對保溫層下的腐蝕問題給予高度重視,重視保溫層下腐蝕的相關研究,并做好設備的CUI防護,使設備實現長期安全穩定運行,延長設備使用壽命,降低安全事故發生的可能性,減少CUI造成的經濟損失



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