涂层类型及老化程度对保温层下腐蚀速率的影响

赵金荷

（河北省特种设备监督检验研究院廊坊分院，河北 廊坊 065001)

摘 要：为了解涂层类型及老化程度对保温层下腐蚀速率的影响，基于现场考察保温层设备中涂层的应用，在实验室中研究在防腐层保护下涂层的老化程度，并根据多个涂层的种类，找出各因素相对适合的涂层系统。通过现场实地考察、实验室测量试验，结合常温常规腐蚀环境、相对湿度较大腐蚀环境，以及高温高光强腐蚀环境3种工况条件下，研究不同涂层的老化失效对保温层下腐蚀速率的影响。结果表明，保温层下腐蚀(CUI)逸率受到材料本身耐温性能的影响,特种环氧防腐涂层、酚醛环氧防腐涂层、特种无机涂层的长期耐温分别为120、200、400℃，高于以上温度材料开裂风险剧增；CUI速率受到涂层干膜厚度的影响较大，过高的干膜厚度下，涂层因为应力过大容易变形，从而产生开裂現象，过低的干膜厚度又容易导致涂层防护性能不足;湿度较大时，随着温度增加，特种环氧防腐涂层、酚醛环氣防腐涂层CUI风险急剧增大，但特种无机涂层的相对CUI风险小得多。

关键词：涂层;老化程度;腐蚀速率

0 引言

一般而言,保温层使用的管道材料以碳钢和合金钢为主,为了避免其长期在地下环境中使用时出现腐蚀现象，会在其表面涂刷防腐涂层。但是，当防腐涂层出现失效时，包裹保温材料的管道或设备外表面会表现出明显的腐蚀现象，这一情况称之为保温层下腐蚀(CUI)。以石化行业为例，每年因为这一原因导致的经济损失达到数十亿美元，同时管道被腐蚀后会直接导致设备损坏，影响正常生产，甚至可能威胁到操作人员的人身安全。

对于没有施加涂层、失效涂层或处于腐蚀性工业环境下的管道或设备表面，出现CUI 的情况更加明显。为了更好地保护保温层下的保温结构不会因为腐蚀而出现破坏，必须采用性能更好的防腐涂料。当前，多种涂层产品已经可以满足不同环境下对保温结构的防腐要求。但是，由于防腐涂层产品的性能存在差异，在老化降解和实效等方面都有着不同的表现，因此必须对不同涂层的性能进行深入研究。

目前，国内外对于保温层相关的研究主要集中在保温材料的研制与选择、带保温层缺陷的分析与检测等领域。由于保温材料并不能实际解决保温层下金属腐蚀的问题，对不同服役工况环境下采用何种涂层保护手段没有系统的数据积累，因此亟需开展保温层下的金属腐蚀及其防护的考察研究，以便提出CUI的有效解决方案。

1 保温层下防腐蚀机理

为了确保管道防腐效果，现阶段防腐保温结构一般由4个防护层组成：①最外层为外防护层，该层主要作用是保护保温层免收机械伤害或气候伤害，同时可以在一定程度上隔水，且避免被部分腐蚀性物质腐蚀。该层的材料一般选用彩钢板、铝板或不锈钢材料。②外防护层之下是防潮层，这一层的主要作用是避免含有水分的空气进人。但是由于其本身具有的密封性，如果水分含量较高的空气进人反而会加速腐蚀，所以在很多情况下不设置该层。③防潮层之下为绝热层，又被称为保温层，其主要作用是隔热保温，一般会选择硅酸钙、岩棉和矿渣棉等隔热材料制成。这些材料虽然具有良好的隔热性能，但是同时具有易吸水的特点，因此在实际使用过程中大多数保温材料都无法起到防腐的效果。这也是传统保温材料无法有效保护保温层下碳钢结构发生腐蚀的核心原因。④最内层为防腐层，一般为环氧树脂涂料、酚醛环氧涂料或高分子复合材料等。高温设备或管线的保温层都包括有外防护层，防潮层则依据实际需求添加，保温层下则是防腐涂层，以确保管材具有一定的防护效果。图1为保温层的结构示意图。

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