煉化行業(yè)CUI現(xiàn)狀與防護技術(shù)探討

CUI多年來一直困擾石化行業(yè)！

什么是CUI？

保溫層下腐蝕Corrosion Under Insulation（CUI）是由于設備需要保溫、節(jié)能或工藝穩(wěn)定而采取的絕熱措施所引起的腐蝕，即敷設隔熱層等覆蓋層的金屬在覆蓋層下發(fā)生的腐蝕，又稱層下腐蝕。

CUI具體表現(xiàn)

● 碳鋼管道、壓力容器和結(jié)構(gòu)部件由保溫層下的水連同其它因素導致的外腐蝕。

● 保溫層下的奧氏體不銹鋼和雙相鋼的外部氯化物應力腐蝕開裂。

CUI的形態(tài)  

●碳鋼和低合金鋼發(fā)生腐蝕時主要變現(xiàn)為覆蓋層下局部腐蝕。將碳鋼和低合金鋼的隔熱材料拆除后，隔熱層下腐蝕常形成覆蓋在腐蝕部件表面的片狀疏松銹皮。

● 300系列不銹鋼、400系列不銹鋼及雙相不銹鋼會產(chǎn)生點蝕和局部腐蝕。對于300系列不銹鋼，尤其隔熱材料為老舊硅酸鹽（含氯化物），還可能發(fā)生氯化物應力腐蝕開裂，在80℃-150℃范圍內(nèi)時尤為明顯，而雙相不銹鋼對此開裂敏感性較低。

● 在一些局部腐蝕的情況中，腐蝕呈現(xiàn)為癰狀點蝕（常見于油漆或涂層系統(tǒng)破損處）。

● 隔熱層和油漆或涂層明顯發(fā)生了破損餓部位經(jīng)常伴有隔熱層下腐蝕。

傳統(tǒng)的高溫設備或管道防腐保溫結(jié)構(gòu)

保溫層所用的材料居多為硅酸鈣、巖棉及礦渣棉制品，玻璃棉、硅酸鋁棉、珍珠巖或泡沫塑料，盡管對熱量具有很好的隔熱效果，但由于它們屬于毛細結(jié)構(gòu)，特別容易吸附水分，因此不僅難以阻止水分的入侵，而且難以讓水汽向外蒸發(fā)。

CUI的根本原因

● 保溫系統(tǒng)水的存在。

● 保溫系統(tǒng)的整體狀況：缺陷，保溫套滑落、密封損壞、水滯留。

● 鋼材和周圍大氣的溫度CUI溫度范圍：

    碳   鋼：-4 ℃＜t＜149 ℃；    不銹鋼：50 ℃＜t＜149 ℃。

● 水中存在腐蝕性污染物：雨水、工業(yè)區(qū)的酸性雨水、鹽水、消防水、鋼材表面的污染物。

CUI現(xiàn)狀     

某企業(yè)氣分裝置排凝管線

某企業(yè)加氫裂化裝置新氫線

管線管托部位

管線支架閥門部位

塔底裙座

保溫層下腐蝕已經(jīng)成為影響煉化裝置長周期安全的重要問題。

● 在煉化企業(yè)保溫層下腐蝕在裝置的低壓蒸汽管道最為常見，專項調(diào)查表明80%管線在運行15年后，保溫層里面的防腐底漆都掉光，導致保溫層下腐蝕非常嚴重。

● 保溫層下腐蝕穿孔事故日益增多，某企業(yè)近年來因保溫層下腐蝕造成8次非計劃停工及一次人員傷亡事故。

國外的調(diào)研結(jié)果表明：80%的保溫層下腐蝕都發(fā)生在管道系統(tǒng)，其中服役16~20年的管道最容易發(fā)生腐蝕泄漏，其次為服役25年以上的管道。

防護需求

保溫層下腐蝕進行專項腐蝕檢查是發(fā)現(xiàn)保溫層下腐蝕的最直接手段，也match是設備專業(yè)管理的一項基礎性工作。

通過保溫層下腐蝕檢查，可以掌握設備、管線的腐蝕環(huán)境和外腐蝕情況，及時發(fā)現(xiàn)并處理腐蝕嚴重或存在安全隱患的設備、管道，最大限度的降低外腐蝕帶來的風險。

對腐蝕規(guī)律綜合分析，可以掌握保溫層下腐蝕趨勢與動態(tài)，以判斷腐蝕控制技術(shù)措施的實施效果，為下一步腐蝕管理與防腐蝕技術(shù)的選擇提供支持。

防護建議

STEP1:

夯實基礎，追求本質(zhì)安全。

CUI防護的關(guān)鍵問題在于保溫（保冷）前首先應將防腐涂層做好，或者對金屬表面改性處理好，才能有好的防護效果，“基礎不牢，地動山搖”。

金屬表面改性，防銹蝕是解決保溫層下腐蝕的牛鼻子，需重點研究解決。不管是采用耐高溫涂料還是采用金屬噴涂，都應可靠與長效。

STEP2:

重點關(guān)注外應力腐蝕開裂ESCC。煉化裝置應用300系列奧氏體不銹鋼的部位很多，要防止SCC。

氯在保溫層中幾乎所有的部位都有，包括保溫層、膠黏劑和密封劑。 ? 水中的氯濃度不必很高，因為熱的金屬表面通過蒸發(fā)使氯濃縮而達到開裂的等級。

經(jīng)驗顯示，發(fā)生ESCC的位置保溫層中氯含量僅為350ppm。ESCC殘留物中發(fā)生氯的含量僅為1000ppm?？梢詫⑦@一含量作為保溫層材料允許的氯含量。

失效通常在氯進入保溫層后五年或更長時間發(fā)生。這些來源考慮了大多數(shù)氯引起的失效。

如果沒有水進入，保溫層會保持干燥，ESCC也不會發(fā)生。聽起來是個保護的好方法，但實際上很難避免水進入。一旦保溫層變濕，抗風化層、封泥和密封劑會是水很難跑掉，因此會讓保溫層保持濕潤。封泥和密封劑也可能含有可溶劑的氯，從而促進了ESCC問題。

STEP3:

了解溫度的影響及CUI的潛伏期。

溫度的影響。首先，溫度升高，與不銹鋼表面接觸的水會蒸發(fā)。這種蒸發(fā)可以是含氯鹽濃縮，并沉積在金屬表面。另外，溫度升高，腐蝕反應加速，ESCC起裂和擴展的時間會縮短。 ? 因為CUI是潛伏的問題，CUI問題通常在五年后才發(fā)現(xiàn)比較顯著。

耐火材料也可能會引起CUI。其防護機理是利用耐火材料的吸熱反應，例如升華、水再生和膨脹，增強了耐火材料的隔離作用。這些機理也涉及到濕的鋼材表面化學成分。

保溫層和耐火層下的腐蝕都涉及腐蝕機理、失效的根本原因和防護措施。

在煉化裝置有的部位不需要保溫的則不做為好，如蒸餾裝置的塔頂系統(tǒng)。

STEP4:

CUI防護應多管齊下。

篩選耐高溫漆—做好涂層防護。

選好保溫材料。

開發(fā)新型保溫結(jié)構(gòu)。

優(yōu)化保溫設計。

嚴把施工質(zhì)量。

推行保溫層完整性管理技術(shù)。

開發(fā)不拆保溫的高效監(jiān)檢測技術(shù)。

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