炼化行业CUI现状与防护技术探讨

CUI多年来一直困扰石化行业！

什么是CUI？

保温层下腐蚀Corrosion Under Insulation（CUI）是由于设备需要保温、节能或工艺稳定而采取的绝热措施所引起的腐蚀，即敷设隔热层等覆盖层的金属在覆盖层下发生的腐蚀，又称层下腐蚀。

CUI具体表现

● 碳钢管道、压力容器和结构部件由保温层下的水连同其它因素导致的外腐蚀。

● 保温层下的奥氏体不锈钢和双相钢的外部氯化物应力腐蚀开裂。

CUI的形态  

●碳钢和低合金钢发生腐蚀时主要变现为覆盖层下局部腐蚀。将碳钢和低合金钢的隔热材料拆除后，隔热层下腐蚀常形成覆盖在腐蚀部件表面的片状疏松锈皮。

● 300系列不锈钢、400系列不锈钢及双相不锈钢会产生点蚀和局部腐蚀。对于300系列不锈钢，尤其隔热材料为老旧硅酸盐（含氯化物），还可能发生氯化物应力腐蚀开裂，在80℃-150℃范围内时尤为明显，而双相不锈钢对此开裂敏感性较低。

● 在一些局部腐蚀的情况中，腐蚀呈现为痈状点蚀（常见于油漆或涂层系统破损处）。

● 隔热层和油漆或涂层明显发生了破损饿部位经常伴有隔热层下腐蚀。

传统的高温设备或管道防腐保温结构

保温层所用的材料居多为硅酸钙、岩棉及矿渣棉制品，玻璃棉、硅酸铝棉、珍珠岩或泡沫塑料，尽管对热量具有很好的隔热效果，但由于它们属于毛细结构，特别容易吸附水分，因此不仅难以阻止水分的入侵，而且难以让水汽向外蒸发。

CUI的根本原因

● 保温系统水的存在。

● 保温系统的整体状况：缺陷，保温套滑落、密封损坏、水滞留。

● 钢材和周围大气的温度CUI温度范围：

    碳   钢：-4 ℃＜t＜149 ℃；    不锈钢：50 ℃＜t＜149 ℃。

● 水中存在腐蚀性污染物：雨水、工业区的酸性雨水、盐水、消防水、钢材表面的污染物。

CUI现状     

某企业气分装置排凝管线

某企业加氢裂化装置新氢线

管线管托部位

管线支架阀门部位

塔底裙座

保温层下腐蚀已经成为影响炼化装置长周期安全的重要问题。

● 在炼化企业保温层下腐蚀在装置的低压蒸汽管道最为常见，专项调查表明80%管线在运行15年后，保温层里面的防腐底漆都掉光，导致保温层下腐蚀非常严重。

● 保温层下腐蚀穿孔事故日益增多，某企业近年来因保温层下腐蚀造成8次非计划停工及一次人员伤亡事故。

国外的调研结果表明：80%的保温层下腐蚀都发生在管道系统，其中服役16~20年的管道最容易发生腐蚀泄漏，其次为服役25年以上的管道。

防护需求

保温层下腐蚀进行专项腐蚀检查是发现保温层下腐蚀的最直接手段，也match是设备专业管理的一项基础性工作。

通过保温层下腐蚀检查，可以掌握设备、管线的腐蚀环境和外腐蚀情况，及时发现并处理腐蚀严重或存在安全隐患的设备、管道，最大限度的降低外腐蚀带来的风险。

对腐蚀规律综合分析，可以掌握保温层下腐蚀趋势与动态，以判断腐蚀控制技术措施的实施效果，为下一步腐蚀管理与防腐蚀技术的选择提供支持。

防护建议

STEP1:

夯实基础，追求本质安全。

CUI防护的关键问题在于保温（保冷）前首先应将防腐涂层做好，或者对金属表面改性处理好，才能有好的防护效果，“基础不牢，地动山摇”。

金属表面改性，防锈蚀是解决保温层下腐蚀的牛鼻子，需重点研究解决。不管是采用耐高温涂料还是采用金属喷涂，都应可靠与长效。

STEP2:

重点关注外应力腐蚀开裂ESCC。炼化装置应用300系列奥氏体不锈钢的部位很多，要防止SCC。

氯在保温层中几乎所有的部位都有，包括保温层、胶黏剂和密封剂。 ? 水中的氯浓度不必很高，因为热的金属表面通过蒸发使氯浓缩而达到开裂的等级。

经验显示，发生ESCC的位置保温层中氯含量仅为350ppm。ESCC残留物中发生氯的含量仅为1000ppm。可以将这一含量作为保温层材料允许的氯含量。

失效通常在氯进入保温层后五年或更长时间发生。这些来源考虑了大多数氯引起的失效。

如果没有水进入，保温层会保持干燥，ESCC也不会发生。听起来是个保护的好方法，但实际上很难避免水进入。一旦保温层变湿，抗风化层、封泥和密封剂会是水很难跑掉，因此会让保温层保持湿润。封泥和密封剂也可能含有可溶剂的氯，从而促进了ESCC问题。

STEP3:

了解温度的影响及CUI的潜伏期。

温度的影响。首先，温度升高，与不锈钢表面接触的水会蒸发。这种蒸发可以是含氯盐浓缩，并沉积在金属表面。另外，温度升高，腐蚀反应加速，ESCC起裂和扩展的时间会缩短。 ? 因为CUI是潜伏的问题，CUI问题通常在五年后才发现比较显着。

耐火材料也可能会引起CUI。其防护机理是利用耐火材料的吸热反应，例如升华、水再生和膨胀，增强了耐火材料的隔离作用。这些机理也涉及到湿的钢材表面化学成分。

保温层和耐火层下的腐蚀都涉及腐蚀机理、失效的根本原因和防护措施。

在炼化装置有的部位不需要保温的则不做为好，如蒸馏装置的塔顶系统。

STEP4:

CUI防护应多管齐下。

筛选耐高温漆—做好涂层防护。

选好保温材料。

开发新型保温结构。

优化保温设计。

严把施工质量。

推行保温层完整性管理技术。

开发不拆保温的高效监检测技术。