文 献 综 述

所谓保温层下腐蚀(corrosion under insulation ，CUI)是指发生在施加了保温层材料的管道或设备外表面上的一种腐蚀现象。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[1]。但是在1950年代之前，保温层下的腐蚀从未被系统地研究过。直到20世纪70年代世界能源危机的爆发，促进了保温技的推广应用，在取得显著的节能效果，也促使更多CUI事故的发生。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，这将给企业带来巨大经济损失并产生严重的环境污染。

1.1保温层下腐蚀腐蚀的机理

保温层下腐蚀（CUI）是指对于高温保温或低温保冷钢的结构管道或设备，由于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会发生冷凝现象，将逐渐在保温层与金属外表面间形成潮湿腐蚀环境，从而造成局部的电解质溶液聚集，保温层包裹下的设备和管道外表面将发生钢材腐蚀，即所谓的保温层下腐蚀[2]。

保温层下腐蚀的严重性在于无法及时发现。一般在做完保温层后会在保温材料外面包覆一层铝箔[3]。因此，发现保温层下腐蚀的时候，已经发生泄漏，常会发生火灾和爆炸事故的发生。当设备或管道的运行温度低于150℃时，保温层下往往会存在一定量的冷凝水，一般认为， 水分渗入是CUI发生的开始。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[4]。同时碳钢和低合金钢在保温层下常发生均匀腐蚀和点蚀，而奥氏体不锈钢则多为外应力腐蚀开裂和点蚀。

金属表面和保温层之间产生的潮湿环境，形成了薄层电解质溶液。为电化学腐蚀提供了必要条件，则电化学腐蚀反应为[5]：阳极反应: 2Fe-4e → 2Fe² ，阴极反应: O₂ 2H 4e→4OH^-。阳极反应生成的Fe² 与阴极反应生成的OH^-生成次生腐蚀产物Fe(OH)₂，Fe(OH)₂在氧气的作用下继续发生反应，生成最终腐蚀产物Fe(OH)₃和Fe₃O₄ ，其反应式如下：4Fe(OH)₂ 2H₂O O₂→ 4Fe(OH)₃ 和Fe(OH)₂ 2Fe(OH)₃ → Fe₃O₄ 4H₂O ，这些腐蚀产物比较疏松，缺乏保护性，所以一旦在金属表面的某些地方发生腐蚀，腐蚀就会一直持续下去。Kane[6]和Norsworthy等[7]都是将保温层中的水分作为CUI发生的原因，其他是影响腐蚀的快慢，而Frank则是将CUI的根本原因归结于保温层间的温度。

1.2影响保温层腐蚀的因素

（1）腐蚀的温度

一般最易发生CUI腐蚀的温度在-4℃~175℃之间，低合金钢和碳钢的腐蚀温度只要集中在-4℃~149℃，温度是腐蚀发生的一个重要因素之一，同时也影响腐蚀速率的快慢[9]。研究认为：保温层下的腐蚀可看作是个封闭操作系统，随着操作温度的升高，系统内的氧浓度也会随之增大，则保温层下金属的腐蚀速率也随之提高，如果持续高温，水分在金属表面更易蒸发，导致腐蚀介质的浓缩和沉积，增强该区域的腐蚀性[10]。当工业系统热循环时，设备及管道将处于干湿及冷热交替的状态，常会出现CUI问题的频繁发生。当温度达到121℃时，保温层下和金属表面逐渐达到干燥状态，则保温层下腐蚀速率降为零。当保温层在集结水分时腐蚀速率会升高。在这种干湿交替的状态下会出现腐蚀峰值，这是由于高温使的腐蚀介质浓缩和沉积。

（2）保温层的材料