碳鋼材料保溫層下腐蝕及保護措施研究

孟祥英，牛 震

碳鋼材料保溫層下腐蝕指出現在保溫材料包裹的設備或管道上的腐蝕，給設備及管道造成較大損害，大大縮短其使用壽命。因此，做好碳鋼材料保溫層下腐蝕研究，積極采取針對性保護措施，對碳鋼材料性能及作用的充分發揮意義重大。

1 碳鋼材料保溫層下腐蝕原因

研究發現，碳鋼材料保溫層下腐蝕原因較為復雜，主要由以下原因引起。

1.1 外部污染物進入

一般情況下，碳鋼材料保溫層由防護層、保溫層構成，防護層的作用在于將保溫層與外界環境隔離開來，避免保溫層受雨、雪、污染物腐蝕。受防護層施工質量影響，例如，未做放水處理，保溫層外未設置防潮層，導致外界氣體、雨水進入保溫材料，給保溫層造成破壞。另外，一些污染物進入保溫層下形成電解質，也會給碳鋼材料造成腐蝕（如圖1所示，發生保溫層下腐蝕的管道）。

圖1 發生保溫層下腐蝕的管道

1.2 工作溫度影響

碳鋼材料產品工作溫度是引起保溫層下腐蝕的重要原因之一，尤其在高溫作用下腐蝕速率較快。研究發現，當碳鋼材料工作溫度處在﹣4～175 ℃時，最容易發生保溫層下腐蝕，給密封膠、膠粘劑、防腐層等造成破壞。

1.3 防腐涂層失效

防腐涂層在防止碳鋼材料保溫層下腐蝕上發揮重要作用，其一旦失效會大大增加碳鋼材料表面腐蝕概率。研究發現，在潮濕、封閉條件下鋅的抗腐蝕性并沒有預想的好，當溫度達到50～175 ℃時，鋅發生反應的速率較高，導致防腐涂層失效，因此，以往采用無機磷酸鋅防腐漆，仍會發生嚴重的腐蝕。為避免防腐涂層失效，相關規范要求在50～175 ℃條件下循環或長期運行的碳鋼材料禁止使用鍍鋅材料或無機鋅防腐層。

1.4 保溫材料影響

碳鋼材料保溫層下腐蝕受保溫材料影響，保溫材料中通常含有有氯化物。同時，諸如復合硅酸鹽、玻璃棉、礦渣棉等一些較為常用的保溫材料含有酸性化合物、硅酸鹽、硫酸鹽等，時常給碳鋼材料造成腐蝕。另外，一些毛細型或開孔保溫材料，當外界環境較潮濕時會從中吸收水分，使得外界污染物與鋼材表面接觸，引起腐蝕。

2 碳鋼材料保溫層下腐蝕保護措施

為防止碳鋼保溫層下腐蝕，在對腐蝕原因深入分析的基礎上積極采取針對性保護措施。實踐表明，采取以下保護措施可獲得較好效果，應結合工程實際，加以合理應用。

2.1 做好碳鋼材料防水

做好碳鋼材料防水是防止保溫層下腐蝕發生的有效舉措，因此，應結合碳鋼產品情況，從設計、施工、維護3方面入手，做好防水。

首先，碳鋼產品設計時應綜合分析其所處的運行環境，以及容易進入水分的附件，做好支吊架、附件、突出部分的防水設計。例如，在保溫材料上設置PVC防水卷材，隔絕外界水分。其次，碳鋼產品施工中，認真考慮施工細節，嚴格按照規范及設計要求施工可有效避免保溫層下腐蝕，因此，要求施工單位加強施工過程監督，要求保溫層做好防水工作，加強處理水平、豎直構件以及連接位置。另外，保護層搭接、保溫層接縫施工應有專業技術人員在現場做指導，確保各施工細節落實到位，施工參數規范、合理。最后，認真落實運行期間的維護工作。碳鋼產品運行期間，維護人員應提高認識，堅持“早發現，早處理”原則，做好保護層的檢查，發現保護層破壞的情況及時修復。

2.2 慎重選取保溫材料

為降低碳鋼保溫層下腐蝕情況的發生概率，應慎重選取保溫材料，具體應注重以下內容的落實。

首先，設計階段應做好不同保溫材料性能的分析，從性能、技術、經濟等方面對不同保溫材料進行充分的研究，使用知名廠家生產、防水性能好的保溫材料，禁止使用毛細型、開孔保溫材料。另外，根據碳鋼產品所處的環境，確定所用保溫材料。例如，在低于周圍環境溫度下，禁止使用纖維與硅酸鈣保溫材料。其次，注重考慮保溫材料析出物造成的腐蝕。一些保溫材料析出的物質會給碳鋼產品造成腐蝕，因此，選用保溫材料應做好其構成成分分析。例如，復合硅酸鹽材料會析出鹽分，在潮濕環境下，導電率升高，加劇腐蝕的發生，因此，在一些中低溫碳鋼產品上應禁止使用。最后，根據碳鋼產品運行規律選用合理保溫材料。例如，一些夏季不運行，冬季運行的碳鋼管道，受潮后往往發生較為嚴重的腐蝕，因此，可考慮使用隔熱涂料，在不影響保溫效果的情況下，降低保溫層下腐蝕發生概率。

2.3 選用優質防腐材料

防腐涂層是否充分發揮防腐作用，關系著保溫層下腐蝕發生程度，因此，防腐涂層施工時應注重以下內容的落實。

首先，做好防腐涂層材料選取。防腐涂層施工中嚴格按照相關規范要求使用材料，針對處于50～175 ℃溫度下循環或長期運行的碳鋼產品，應考慮使用冷噴鋁、環氧酚醛漆等防腐涂料。其次，加強防腐涂層施工培訓。為保證防腐涂層施工到位，全面覆蓋碳鋼產品表面，施工前應做好施工人員培訓工作，要求施工人員明確涂刷規范要求，把握涂刷作業的難點與重點，避免涂刷遺漏。最后，注重防腐涂層質量檢查。為及時發現涂刷質量問題，要求施工單位派相關的技術人員做好施工質量檢查，觀察涂層搭接位置處理是否可靠，涂刷厚度是否滿足規范要求等，發現問題及時要求施工人員進行處理。

2.4 做好運行防腐檢測

碳鋼材料保溫層下腐蝕發生較為隱蔽，如發現不及時，往往導致腐蝕的進一步加劇，因此，碳剛材料產品運行中，要求運營單位做好防腐檢測工作，防患于未然，為碳鋼產品的安全穩定運行做好鋪墊。

首先，制定合理檢測計劃。要求碳鋼產品運行單位，根據碳鋼產品輸送介質及投入運行時間，制定合理的保溫層下腐蝕檢測計劃，根據檢測內容合理安排檢測人員，做好碳鋼產品月檢測、季檢測、年檢測等。其次，明確檢測技術手段。采用合理的檢測手段，可提高檢測效率，保證檢測工作質量。結合以往經驗，檢測人員可采用宏觀檢查與X射線、強度校核、蝕坑測量、光譜分析等技術配合，對碳鋼材料保溫層下腐蝕程度進行準確檢測與評估，以采取針對性措施加以修復。最后，把握檢測工作重點。檢測工作中應把握檢測工作重點，認真分析檢測流程、給碳鋼產品正常運行造成的影響，以及腐蝕修復成本等，保證檢測、修復工作正常進行的同時，避免給碳鋼產品正常運行造成影響。

3 結語

當前碳鋼材料在社會生產中應用廣泛，應做好保溫層下腐蝕與保護研究，防止腐蝕的發生，延長使用壽命，保證碳鋼產品的安全運行，通過研究得出以下結論。

（1）碳鋼材料保溫層下腐蝕原因較多，外部污染物進入、工作溫度影響、防腐涂層失效以及保溫材料自身因素等，都會導致碳鋼材料保溫層下腐蝕，因此，應引起運營單位的高度重視，提前采取針對性保護對策。

（2）為避免碳鋼材料保溫層下腐蝕，保證碳鋼材料性能的正常發揮，一方面，做好碳鋼材料防水設計、施工、維護工作，確保各項細節滿足規范要求。同時，慎重選取保溫材料，結合碳鋼產品運行環境，使用合適保溫材料，避免給碳鋼材料造成腐蝕。另一方面，使用優質防腐材料，嚴把防腐材料施工質量。同時，投入使用過程中應做好保溫層下腐蝕檢測，早發現腐蝕早進行處理，避免腐蝕的進一步蔓延。

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