[发明专利]一种保温层下管道腐蚀控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及防腐技术领域，具体是一种保温层下管道腐蚀控制方法。

背景技术

保温层下的腐蚀(CUI)是指发生在施加了保温层材料的管道或设备外表面上的一种腐蚀现象，管道上的CUI主要是碳钢材料的腐蚀，表现为坑蚀或材料的腐蚀减薄；一般情况下，钢结构的腐蚀速率与温度、湿度等很多因素相关，温度越高，腐蚀速度越快，但与此同时，腐蚀速率又与环境中的水分含量成正比，在高温开放环境中，温度的升高会导致周围环境中水分含量的降低，从而能减缓腐蚀速率；但CUI的一个重要特点就是，外加的保温层会造成一个高温高湿的密闭环境，从而导致腐蚀的加剧。

CUI发生的关键因素是水汽的存在，保温层下的水汽主要来自两个方面：第一，外界的水汽渗透，保温材料通常为疏松多孔的结构，具有较大的比表面积，因而具有较强的吸水能力，由于外界保护材料的设计缺陷、安装施工差、机械损伤、疏于维护等原因，都会使水汽进入保温层；第二，冷凝作用，当金属表面温度低于环境露点温度时，渗透的水汽会凝结在金属表面；此外，保温层材料对CUI的发生也起着至关重要的作用，保温层所用的材料大多是无机物，其中含有大量的无机盐,比如氯化物、氟化物、硫化物等，会造成钢结构腐蚀，这些腐蚀杂质和保温材料形成很强的电解质溶液，一旦这些溶液与金属设备发生接触，就可引发强烈的腐蚀反应；对于石化行业而言，保温层下的腐蚀还有其特殊性——由于石化行业涉及到很多不同工艺，因此在保温层下的钢结构往往还要经历热循环的过程，而对于传统高温涂料而言，由于热膨胀系数与钢铁不同，经历热循环往往会导致涂层内应力的增加，最终造成涂层的早期失效。

现阶段，解决保温层下腐蚀的发生通常可以分成两个方向：一是加强保温层的保护，杜绝湿气进入而造成的高温高湿环境，包括尽量不要选用易吸收水分并易造成腐蚀性物质滞留的保温材料，特别是那些具有空心结构特征和吸水性强的保温材料，而要选用含水量小、干燥快的保温材料。二是涂覆防腐涂料，即在设备外壁(保温层以下)涂覆一层具有良好附着力、机械性能和防腐蚀性能优异的涂料，保温层下管道所处的环境决定了其对防腐涂层的特殊要求，既要保证涂层在高温环境下能保持稳定，同时又能在低温高湿的环境下对钢结构提供防腐保护。

实际上，没有任何一种保温层能够完全将水分隔绝，而且设计缺陷、安装施工差、机械损伤、疏于维护等因素都容易造成水分的进入。所以，人们更多的将重心放置在防腐涂料的研究上；保温层下典型的防腐涂料包括：酚醛环氧耐高温涂料、无机硅酸锌防腐涂料、热喷铝粉耐高温涂料、有机硅铝粉耐高温涂料和有机硅或硅酮涂料，酚醛环氧耐高温涂料可以厚膜施工，并具有优异的耐蚀性，但对涂层厚度控制以及喷涂工艺要求较严格，在热循环和热冲击下抵抗力差，最高耐温为200℃左右，从而限制其在更高温度下的应用；无机硅酸锌防腐涂料在60～120℃条件下金属锌可能与铁发生电化学极性反转，锌粉对于钢结构变成了阴极；同时，锌在50～150℃水中反迅速，在封闭潮湿环境中不能对碳钢提供足够的防腐蚀保护，已经被禁止使用在高温环境中；热喷铝涂层能有效预防碳钢在保温层下的腐蚀，其性能比传统有机涂层优越，防护寿命可达20～30a，热喷铝涂层的最高耐温可达595℃，但由于热喷铝工艺对表面处理要求极高，除锈应达到Sa3级严格要求，表面粗糙度需达到75μm以上，对现场施工及环境要求都极高，按照目前的施工设备及管理水平几乎很难达到要求；而且由于喷涂后表面粗糙度很大，总体成本非常高，从而极大程度上限制了其使用；有机硅铝粉耐高温涂料尽管具有优异的耐高温性能，但是由于一次施工膜厚太低，导致施工道数过多，而且当总膜厚较高时，涂膜容易造成开裂现象，并且一旦停工检修，温度降低，涂层整体防腐性能有限，也限制了其大规模应用；有机硅或硅酮涂料通常可耐高达600℃以上的高温，然而，它们缺乏其他涂料具有的附着力和基本强韧性；为了改善这些基本性能，通常加入丙烯酸或醇酸树脂进行改性，然而，这些树脂会在200℃以上发生分解，形成大量孔洞，结构上形成缺陷，从而影响其防腐性能，另外，有机硅高温涂料产品固含量很低，因而干膜厚度很低，使得涂膜完全覆盖因表面处理形成的粗糙度比较困难，从而造成其使用寿命大幅降低；总的来说，现今保温层下管道腐蚀的防护都以涂料保护为主，然而，由于腐蚀环境的复杂性，使得涂料自身的性能、施工工艺的困难程度以及价格经济上的投入量等各方面因素的非兼容性暴露出该种防腐蚀方法的局限性；因此，需要建立一种更加经济、有效的防腐蚀方式来解决保温层下的管道腐蚀问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种施工工艺简单、经济性高、防腐效果好的保温层下管道腐蚀控制方法，以解决上述背景技术中提出的问题。