不銹鋼設備保溫后腐蝕的預防

姜愛國

（中化藍天氟材料有限公司，浙江 紹興 312369）

0 引言

不銹鋼設備在現在化工、醫藥行業被大量采用，由于生產工藝需要，經常需對設備采取保溫絕熱措施。但施工過程如處理不當，經常會因環境中存在的腐蝕性介質和保溫材料本身含有的有害離子，對設備造成保溫層下腐蝕，危及設備使用安全。這種腐蝕因在保溫層下，不易經常檢查而不易發現，因此更容易造成重大安全事故，需引起專業設計人員、管理人員的足夠重視，在設備保溫結構設計和施工管理中予以預防。

1 案例背景和對設備材料成分的檢測

我司某裝置在用的一臺HCL塔設備為316L不銹鋼材質制造，2014年投用，2018年對該設備更換塔節填料，打開設備塔節保溫時發現塔節外表面嚴重腐蝕，出現了很多深淺不一的腐蝕凹坑，部分區域出現了細小裂紋。

為了分析設備腐蝕原因，了解設備腐蝕情況，我們將塔節取樣送金華質檢院金屬材料試驗室對材料成分進行了檢測，對材料腐蝕區域通過掃描電鏡能譜分析了解材料內部腐蝕情況，和主要腐蝕產物，以便找到造成設備腐蝕的元兇。

設備取樣材料原始樣貌如圖1所示。圖片中方框內箭頭所指部位為腐蝕凹坑較深、較集中區域。

對設備材料成分檢測結果如表1所示。

從表1中的結果可以看出，該設備不銹鋼材料各個元素含量都符合標準要求，材料本身質量沒有問題。

表1 316L不銹鋼各元素范圍與檢測結果

2 對設備材料樣品表面腐蝕相貌及腐蝕產物的分析

根據標準GB/T 25189 《微束分析 掃描電鏡能譜儀定量分析參數的測定方法》，該試驗室采用場發射掃描電鏡對腐蝕區域的形貌進行觀察，并對腐蝕產物的元素組成進行了能譜分析。電鏡掃描圖片如圖2、圖3所示。

從圖中可以看出，316L樣板腐蝕后形成的腐蝕層有很多空洞，鈍化膜疏松不連續造成腐蝕繼續加深；在高電壓下觀察到腐蝕區域有很多白色腐蝕產物出現。

為了進一步分析腐蝕產物，該試驗室選取材料樣板的兩個不同區域，分別進行了EDS能譜分析。檢測數據如表2所示。

表2 樣板不同區域EDS能譜檢測數據

區域1和區域2的微區能譜結果顯示，Cl元素在腐蝕產物中都占有較高的比例，所不同的是區域1是早期腐蝕區域，有Mg，Ca，Si等離子；區域2是進一步加深的腐蝕產物，與基體成分接近。由此可以判斷，設備材質的腐蝕主要是由于Cl元素的存在造成的。

通過對樣板材料的進一步金相組織分析，經過分別放大200倍至400倍的顯微觀察，可以看到初期的點蝕坑和后期隨著腐蝕的加劇，點腐蝕區域擴大連成線，形成肉眼可見的大面積區域腐蝕。微區能譜的元素分析結果顯示Cl離子在腐蝕析出產物含量較高，是破壞不銹鋼鈍化膜的元兇。

3 Cl離子來源分析

從該設備的工況條件看，本身是HCL塔，設備可能存在滲漏，析出物料可能沿設備外壁吸附蔓延并殘留在設備外壁上；設備的工作環境屬酸性環境，加之沿海地區空氣濕度大，含有Cl離子的酸霧會與水蒸氣結合滲透到設備保溫層內，長期貼附在設備表面造成腐蝕。再有，設備保溫材料為硅酸鋁巖棉，本身含有Cl、S、Si等離子，長期貼附在設備表面，也是造成設備腐蝕的一個重要因素。

因此，不銹鋼設備在環境中含有Cl元素的工況條件下，如何預防腐蝕，尤其是在保溫時如何預防保溫層下腐蝕，是如何確保設備安全運行的重要問題。

4 不銹鋼設備保溫后腐蝕的預防

要預防不銹鋼設備保溫后的層下腐蝕，關鍵是要做好設備外表的清潔、隔離工作，和保溫結構的設計及材料選用工作 。主要是以下幾點：

（1）設備保溫前應對設備表面進行酸洗、鈍化處理，徹底清除設備表面油污、焊接飛濺物、焊接過熱析出物，保持設備外表的清潔；

（2）設備保溫前應根據設備工況條件選擇適合的防腐漆，按規范要求對設備進行防腐隔離處理，或采用鋁箔紙對設備外表面進行嚴密包裹，以防止環境中的酸霧、潮濕空氣吸附設備表面，起到保溫層與設備表面隔離作用。這樣可以有效防止環境中的酸霧、潮濕空氣吸入保溫層，貼附設備表面造成腐蝕，也可防止保溫材料中的Cl、S等有害元素深入設備表面，造成腐蝕；

（3）應正確選用設備保溫材料，和保溫結構方式，嚴格控制保溫材料中Cl離子的含量應低于25ppm，并盡可能使保溫結構有良好的密封性能，防止外部酸霧、水汽的侵入；

（4）設備保溫應嚴格按規范施工，確保施工質量，每道工序都要達到標準要求，這樣才能消除因施工的缺陷給有害元素造成的可乘之機。因此，加強設備保溫施工質量管理是十分必要的。

5 結語

不銹鋼設備在保溫層下的腐蝕不易被發現，尤其是在含有Cl離子環境下的腐蝕，如果不加關注，往往是造成設備泄漏等安全事故時才被發現，其后果和危害往往是很嚴重的。因此，本文把作者親歷過的經驗教訓介紹給大家，希望通過這一實際案例和對其形成原因分析，及對我們所采取的有效的預防措施的共享，引起同行對這項工作的重視，避免由此引發的設備安全事故的發生，共享安全、和諧的發展環境。