绝缘下的腐蚀:绝缘的挑战和需要

当涉及到绝缘下腐蚀(CUI)在美国，我倾向于称其为“雷区”，原因不止一个。这不仅仅是一个隐藏的现象,但它也是一个能真正回到崔咬不投资的公司一个好的缓解策略,因为迟早,这些公司会得到他们的名字在报纸上由于意外事故、生产损失和环境破坏。

但是，当这匹马已经脱缰的时候，许多资产所有者希望通过实施严格的措施来关闭马厩的大门。问题在于，他们往往只关注短期的解决方案，比如拆除整个隔热层;在某些焊接情况下，壁厚损失是至关重要的;对设备或管道重新喷涂，然后再进行隔热——在大多数情况下，使用与之前相同的隔热系统。

使用CUI，最好考虑长期的解决方案，并尽量减少未来的失败。当然，这需要在生命周期的所有阶段都付出努力，并从高级管理人员分配足够的预算开始。

然而，在本文中，我将只关注我认为是生命周期的第一步:工程。

绝缘系统下的腐蚀工程

从工程学的角度来看，我们需要审视整个系统，并做出如下选择:

1. 冶金设备/管道
2. 表面保护，如涂层或金属化
3. 绝缘材料
4. 包层或外套

在本文中，我将深入讨论第3和第4项，并分享最近的见解和实践。

什么是绝缘下的腐蚀?

近年来，我见过许多与CUI打交道的人，他们对腐蚀的基本物理原理只有很少或根本没有了解。所以，我将以一个简短的总结开始:

CUI是各种腐蚀机制的集合名词，但它总是由含有(雨)水的存在引起的氯化物和/或硫酸盐。对于碳钢，CUI只在涂层系统失效或损坏的情况下发生，表现为点状腐蚀或均匀壁厚损失。为奥氏体不锈钢在美国，最常见的腐蚀形式是外部腐蚀氯化物应力腐蚀开裂．

水，最终会聚集到底物上形成电解液，可以有多种来源:

• 降雨或浓雾
• 冷却塔漂移
• 雨淋系统
• 处理泄漏或溢出
• 绝缘系统内冷凝

CUI可用于25°F(-4°C)和347°F(175°C)之间的管道和设备，但也可用于超出该范围的系统。(例如，循环温度或死腿会增加易感性。)如前所述，CUI是一个隐藏的失败。它可以发生在局部，也可以影响更大的区域。

虽然碳钢的腐蚀速率，一般来说，低于氯化物外部应力腐蚀开裂碳钢的腐蚀速率，特别是在盐碱化的海边环境中，每年的腐蚀速率高达20密尔(0.5毫米)。(发现更多管道应力腐蚀开裂的原因)。

绝缘系统的作用

与CUI打交道的有经验的人普遍认为，从长远来看，干绝缘系统根本不存在。因此，他们往往被认为是一种不良影响。此外，几十年来，人们一直相信，包层/护套是100%的耐气候，结合较高的使用温度，水或湿气永远不会被困住。这个想法导致了许多情况，管道，除了基本的车间底漆，甚至没有额外的涂层。

包层/护套主要是作为耐候性设计，而不是作为蒸汽屏障。根据使用温度和环境条件，绝缘系统内的冷凝可能是不可避免的，因此需要在工程阶段解决。在其他情况下，水通过失效或破损的包层/护套进入保温系统。(关于这个话题的更多信息，请阅读在CUI范围内湿绝缘的有害影响)。这可能由以下原因造成:

• 人流量
• 设计的不足
• 不正确的安装
• 维护策略不足

忽略与管道系统或设备故障相关的所有可能的CUI原因，有理由质疑绝缘的需求。

20世纪70年代的石油危机为能源节约带来了新的见解，并导致了(石油)化工行业保温隔热的其他设计标准。在某些情况下，这导致过度绝缘，这在经济上并不总是可行的。然而，最近的地缘政治CO₂削减目标说服许多资产所有者重新评估这些旧目标，并将其转化为新的公司政策。

下面是一个流程图，提供了一些逻辑步骤，以了解绝缘是否必要或可以更换。

绝缘的原因

第一个必须回答的问题是绝缘的原因，它可以是以下原因之一，也可以是以下原因的组合:

• 蓄热或节能
• 过程控制
• 冻结保护/准备过冬
• 人员保护
• 降噪
• 消防

这些原因决定了绝缘材料的选择和所使用的包层/护套的类型。世界各地有各种各样的绝缘标准和指南，但我想推荐CINI工业绝缘手册．

通过上面的流程图，我们可以看到，也许只有人员保护的绝缘可以考虑拆除和更换类似防护装置的东西。然而，由于近年来环境和节能目标变得越来越重要，即使是出于这个原因，拆除绝缘材料也应该进行严格的评估。

设计适合使用的保温系统

没有一个“一刀切”的绝缘系统。因此，绝缘设计不应只是拟定一份规范。管道工程师和设备设计人员应进行详细的保温设计。根据失效评估的结果，等级较高的管道和/或设备应该导致建立敏感性最低的绝缘系统。为了做到这一点，在设计绝缘系统时需要考虑以下标准:

1.绝缘材料的选择
绝缘材料大致可细分为渗透(开孔)和不透水(闭孔)材料。对于低于环境条件的系统，表面冷凝或结冰是可能的，封闭电池材料，如聚氨酯(PUR / PIR)泡沫或泡沫玻璃通常被选择，而对于热系统，矿物棉，如石头或玻璃棉或膨胀珍珠岩是常见的产品。

选择还取决于当地或历史原因。例如，欧洲使用大量的矿棉来隔热，而在美国，硅酸钙，珍珠岩和泡沫玻璃更为常见。在规范中，通常的做法是不提及产品名称。因此，许多绝缘规范都是参考一般技术要求。

与CUI相关的重要特征包括:

• 吸水性(ASTM C610或ASTM C612)
• 可浸出氯化物含量(ASTM C871或ASTM C795)
• 疏水行为
• 抗压强度(可预期行人流量时)
• 尺寸稳定性

2.绝缘包层或护套
第一步是确定包层或护套的目的。有几个设计标准，如:

• 需要蒸汽屏障(低于环境工作温度)
• 需要保护天气和耐紫外线
• 机械阻力
• 便于维护或检查

包层/护套可细分为金属和非金属，每种包层都有其特定的特性和应用范围。虽然以上标准决定了选择，这也受到当地可用的工艺和实践的影响。包层/护套的另一个重要部分是使用填隙或密封剂．所有接头(纵向的、周向的以及突起的)的选择是否完成(或闪光)取决于如何设计板材的细节。

3.当地地理条件和工厂布局
海滨环境不同于内陆环境，北极环境也不同于热带环境。冷却塔的顺风漂移或频繁的火灾洪水演习是需要考虑的其他主要因素。在欧洲，这些考虑的结果是，许多地点被列为最高腐蚀等级。在管道和设备之间建立足够的距离也很重要，以便进行适当的绝缘安装，并在未来进行维护和检查。

4.设备，管道和水箱设计细节
对于压力管道或设备，有类似标准和规范ASME可以使用API、BS和Lloyds。但有关绝缘设计的细节往往仅限于像夹子或绝缘支撑环之类的东西。此外，其中一些细节可能会创建潜在的入口点。因此，消除机械设计和绝缘设计之间的差距是缓解CUI的一个巨大飞跃。当涉及到CUI时，以下建议可以显著改善设计:

• 突出的管箍
• 不能留住水分的真空环
• 吊装凸耳，安装后可以很容易地拆卸
• 高密度的管道支撑(有关进一步的设计细节，请参阅崔成立分公司指引及CINI工业手册)

5.安装过程
安全、健康和环境条件因国家或地区而异。因此，验证制造商提供的安装和应用指南与适用的法律和规则是很重要的。健康和安全要求关于纤维，灰尘和溶剂会影响你的选择

6.检查及维修措施
客户自己的检查程序可以要求检查插头或接入点进行目视检查或无损评价(NDE)．此外，应考虑维护目的的可访问性;例如，如果能够很容易地更换垫圈，就可以确定阀门的绝缘设计。建议采用客户的最佳实践，并应用在绝缘方面的使用阶段的经验教训。QA /质量控制安装过程中通常由保温承包商组织处理。最近，我看到许多资产所有者投资于独立自主的QA/QC部门，这些部门也在制定检验和测试计划(ITP)，其中对关键的“保持”和“见证”点进行检查。这些步骤在调试和设置检查和维护策略时至关重要。(要了解关于检查和评估的更多信息，请参阅我们的两部分系列工艺管道的CUI检测技术)。

7.生命周期成本(LCC)和总拥有成本(TCO)
这两个条件,我们中的一些人,会像高级管理层胡言乱语,但根据我的经验,公司具有良好的工作崔缓解策略有一个维修经理说服了高层管理的“整体设备效率”之间的联系和崔检查和维护策略。由于ceo们谈论的是钱，这些数字就变得很重要。所有研究都表明了一件事:伴热保温投资回报率(ROI)少于两年。据报道，在每一种类型的绝缘材料和包层下，甚至在更新的安装中，那些保持最少数量的水和干燥最快的安装对设备的腐蚀损害最小(NACE SP0198)。因此，不透水的闭孔绝缘材料和气密屏障似乎是最好的选择。即便如此，操作条件(热膨胀/收缩)、人流量和突出部分堵塞仍然会破坏这些系统，导致水进入。因此，我认为应考虑下列选择:

• 选择1:非接触式系统
  与衬底接触的湿绝缘是造成上述所有问题的原因，那么为什么不在绝缘与衬底之间制造一个空腔呢?这就是所谓的非接触式绝缘．尽管这个想法很明显，挪威国家石油公司和壳牌公司也在使用，但仍有一些细节需要解决。例如，用来制造空腔的垫片不能产生裂缝缝隙腐蚀．取决于使用温度，特别是在这个腔内的垂直柱，一个垂直的自由热空气流动可以产生额外的对流，从而额外的热量损失。然而，这可以很容易地通过制造隔间来最小化，并可以用更高的厚度来补偿。
• 方案2:充气保温系统
  湿气总是凝结在水汽压率在它的最低和最冷的地方。在隔热层中，这是包层/护套。通过在绝缘材料和包层/护套之间创建一个空气腔，水分不仅可以自由凝结，还可以找到它的路径，到达最低点，然后通过排水孔逸出。

这两种选择都不是新的，壳牌(Shell)、挪威国家石油公司(Statoil)和陶氏化学(Dow)等公司都采用了这些方法。此外，它也被记录在CINI工业手册以及NORSOK, DIN和AGI-Q等标准中。尽管如此，它在绝缘领域并不广为人知。尽管一些大型资产所有者支持这些系统，但独立测试提供更多科学和可靠的数据，从而实现更好的标准化，这一点很重要。

生命周期与投资

很明显，与传统的绝缘方式相比，这些选择带有额外的费用。在没有基础研究和测试的情况下，虽然水仍然可以进入，但它有办法流出来，这似乎是合理的。换句话说，这些系统不太容易受到CUI的影响。因此，它们有助于预期的生命周期。这些系统会增加检查间隔吗?这取决于更多的因素。但选择1，内镜目视检查是一种可能性，大规模拆除绝缘不再是必要的。破损或损坏的包层/护套仍然需要修复，但在这种情况下，你可以更有信心，已经进去的水迟早会出来。

CUI的新发展

技术绝缘市场并不以创新著称。尽管如此，在过去的几年里，一些简单而聪明的想法已经得到了发展。例如:

• 水分检测系统
• 内置吸芯绝缘

国际标准组织(ISO)已在TC-67下成立了工作组WG11，该工作组将开发ISO/NP 19277(《保温和防火材料下的腐蚀控制方法》)。这项工作的一部分是制定一个标准，可用于测试和评估绝缘系统和CUI的效果。这是获得全球认可和独立程序的必要步骤，并在系统级别上为产品开发开辟新途径。

崔并不新鲜

CUI并不是什么新东西，本文中的许多解决方案已经为人所知多年了。在我看来，未来几年控制CUI有两个主要步骤:教育和心态。在过去的几十年里，由于裁员，许多技术诀窍已经从行业中消失了，特别是对资产所有者而言。而且，由于不可能获得工业技术绝缘的学士学位，这种知识差距已经由绝缘制造商和承包商填补。但由于他们的专业是隔热，而CUI是一个腐蚀问题，因此必须建立一些桥梁并分享知识。这要从改变心态开始。CUI缓解是一种系统方法:冶金设计、表面保护、绝缘材料和包层/护套。通过在工程中结合这些学科，可以向前迈出重要的一步。

作为ISO TC67/WG11、CINI和EFC的成员，我将建立这些桥梁和不断分享知识视为个人的挑战。