Page 168 - 2016涂料产业研究报告

Coatings Industry Research Report
工艺应用
涂料产业研究报告 Process and Application
图3 温度对水中碳钢腐蚀的影响
在开放系统下，水中氧含量随着温度升高而降低。但当
温度高于80℃时，碳钢在含氧水中的腐蚀速率开始下降。
在封闭系统下，碳钢腐蚀速率随温度升高而上升，现场测
得在保温层下腐蚀类似于封闭系统下的腐蚀情况，这与保
温层下的腐蚀机理有关，其薄液膜中氧含量是饱和的，因
此，与在封闭系统中一样，会形成氧浓差电池。现场测试
数据会比实验室数据更高，这是因为水汽中溶解或保温层
带来的盐分具有高溶解性，会增加水膜的导电率，从而加
速碳钢腐蚀。
现场经验显示（图4），在冷热循环冲击（热振）下，
碳钢的腐蚀行为有很大的差异。当温度在-4～175℃时，由
于处于相对冷、潮湿的环境，碳钢在保温层下最容易发生腐
蚀。当设备温度低于-4℃时，由于温度很低，水凝固成冰，
一般没有腐蚀，但由于水凝固造成膨胀，可能产生较高的
应力；当温度高于175℃时，由于碳钢表面热得足以保持干
燥，因而设备也很少发生腐蚀。但是一旦当设备因停机检修
图4 碳钢冷热循环（热振）过程中的腐蚀环境
表1
温度范围 表面处理 表面粗糙度，微米
-45℃～60℃ Nace No. 2/SSPC-SP 10
-45℃～60℃ Nace No. 2/SSPC-SP 10
-45℃～150℃ Nace No. 2/SSPC-SP 10
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或闲置时，温度将低于175℃，水汽迅速进入保温层，并且
水汽长时间滞留在保温层内，因此腐蚀会很快发生。
保温层下腐蚀的严重性在于无法及时发现。如前所
述，一般为了美观和保护效果，往往在保温材料外面包覆
一层不锈钢或铝箔。因此，往往发现保温层下腐蚀时已经
太迟，经常导致各种失效事故发生。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。对于石化行业，由于该行业涉及到很
多不同工艺，因此保温层下的腐蚀还有其特殊性，在保温
层下钢结构往往要经历热循环过程。传统高温涂料由于热
膨胀系数与钢铁不同，经历热循环往往导致涂层内应力增
加，经过反复多次热循环过程，最终造成涂层的早期失
效，因此其防护成为业界的一个重要课题，随着近些年管
道设施的大量增加以及安全事故的不断出现，彻底解决保
温层下腐蚀问题已经是当务之急。
3 保温层下的碳钢和不锈钢腐蚀解决方案
早期的钢结构基本都没有考虑保温层下的腐蚀现象。
正如美孚的技术专家所言：当建造我们的工厂时，钢结构
并没有在第一时间做好适当防护，原因是当时业内人士并
不理解保温状态下的钢构件所处的腐蚀环境几乎与浸泡环
境相同或更糟，所以正确的涂层系统没有被采用。结果，
几乎每个运营15年以上的装置或设施中的保温部分下的钢
表面都没有受到应有的防腐蚀保护。所以保温层下的腐蚀
是因我们无知而产生的现象。
我国对于CUI的关注主要集中在石化行业，积累了一定
的涂料选择、质量要求、质量检测等经验，但尚未形成专
业化的保温层下金属表面用防腐涂料有关标准或规范。国
际上关于CUI的标准主要是NACE SP0198-10《保温层和防火
材料下腐蚀控制的系统方法》。NACE RP0198-2010提出：
保温层下防腐最为有效的方法是采用高性能涂料，如表1
所示。表1为保温层下的涂层选择提供了参考，要求这些
涂料不仅需要具有优异的防腐性能，同时需要具有长期的
耐温性能。
保温层下碳钢表面的典型涂层防护体系
底漆，微米 面漆，微米
50-75 厚浆环氧，130 环氧，130
50-75 N/A 熔结环氧，300
50-75 酚醛环氧，100-150 酚醛环氧，100-150