【科技】納米技術如何解決保溫層下的腐蝕問題？
2021-02-19 05:43:16
hualin
腐(fu)蝕是(shi)指由(you)于金(jin)屬與(yu)周圍環境發(fa)生反應(ying)而導致其基本性能的下(xia)降。通(tong)常(chang)用這個(ge)詞來表示金(jin)屬與(yu)水(shui)或氧氣反應(ying)而失去一個(ge)電子。保溫(wen)(wen)層下腐(fu)蝕(shi)（CUI）是(shi)指發生在金屬表面(mian)與保溫(wen)(wen)材料接(jie)觸(chu)面(mian)上的一種腐(fu)蝕(shi)現象(xiang)。這是(shi)一種特別嚴重的腐(fu)蝕(shi)形(xing)式(shi)，因為難以(yi)檢測(ce)到(dao)保溫(wen)(wen)層下的腐(fu)蝕(shi)。
由(you)于(yu)拆(chai)除(chu)、更換保溫材料的(de)費用與人工成本的(de)原因，通常無法(fa)定期檢查保溫層下的(de)腐蝕，從(cong)而無法(fa)避免(mian)該問題。
01. 誘因
保溫層(ceng)下腐蝕（CUI）的大(da)多數(shu)誘因與其他類型的腐蝕相(xiang)似，最(zui)大(da)的區別是環境(jing)。
當(dang)然，水分與(yu)氧氣是腐蝕(shi)的(de)最(zui)大因素(su)。管道、儲罐或設備的(de)保溫(wen)(wen)材料(liao)形成(cheng)的(de)封(feng)閉(bi)環境會創造(zao)(zao)條件，造(zao)(zao)成(cheng)水分積聚，進而導致腐蝕(shi)。由于保溫(wen)(wen)材料(liao)會阻止水分蒸發，且保溫(wen)(wen)材料(liao)又可充當(dang)載體，使一個區(qu)域的(de)水分通過其移(yi)動至另一個區(qu)域，從而導致腐蝕(shi)更迅速地擴散，因此腐蝕(shi)往(wang)往(wang)更加嚴重。（見下圖(tu)）
高溫(wen)通(tong)常會導致水(shui)(shui)分(fen)更快(kuai)地蒸(zheng)發，并(bing)降(jiang)低腐(fu)蝕速率。但是，被保溫(wen)材料覆(fu)蓋(gai)的表(biao)面會形成保持水(shui)(shui)分(fen)的環境，使(shi)水(shui)(shui)分(fen)無法蒸(zheng)發。
傳(chuan)統(tong)的隔熱材料含有氯(lv)(lv)化物(wu)。如果它(ta)們暴露在濕(shi)氣中(zhong)，氯(lv)(lv)化物(wu)可能(neng)被(bei)釋放到管道(dao)表面(mian)的濕(shi)氣層中(zhong)，并(bing)可能(neng)會導致(zhi)點蝕/應力腐蝕開裂。
酸、酸性氣體(ti)和強堿(jian)（如苛性堿(jian)與鹽類）都是侵蝕性的腐蝕劑，不僅會(hui)造成而且會(hui)加速現有的CUI。
石油圈原創，石油圈公(gong)眾(zhong)號：oilsns
02. 代價
埃克森美孚化工(gong)在2003年9月提交(jiao)給歐(ou)洲腐蝕聯(lian)合會(hui)的(de)一項研究表(biao)明：
1、煉油與(yu)化工行業中泄(xie)漏發生率最(zui)高的是CUI，而不(bu)是工藝腐蝕。
2、40%至(zhi)60%的管道維護費用與(yu)CUI有關。
石油(you)圈原(yuan)創，石油(you)圈公眾號：oilsns
03. 解決方案
Nansulate涂(tu)層(ceng)中的(de)(de)納(na)米材料為解決CUI問題提供了(le)一種新思路。該涂(tu)層(ceng)不僅具有(you)耐腐蝕性，而且具有(you)較低(di)的(de)(de)導熱性，因此(ci)可以用作為保溫(wen)層(ceng)。
當使用傳統保(bao)溫材料(liao)時(shi)，處理CUI的(de)方法是在(zai)保(bao)溫層(ceng)(ceng)(ceng)下(xia)面添加(jia)防腐涂層(ceng)(ceng)(ceng)。然而這種方法治(zhi)(zhi)標不治(zhi)(zhi)本，無法避免為執行腐蝕檢查而移除、更換保(bao)溫層(ceng)(ceng)(ceng)的(de)成(cheng)本，也不能根除保(bao)溫層(ceng)(ceng)(ceng)下(xia)方滋生的(de)濕氣環境(jing)，依然會造成(cheng)腐蝕，降低保(bao)溫層(ceng)(ceng)(ceng)的(de)有效(xiao)性。
Nansulate能夠解決CUI問題，主(zhu)要是因為(wei)擁有以下四個特點：
1、低(di)導熱系(xi)數（使其成為保溫(wen)層）；
2、耐腐蝕性(xing)；
3、耐(nai)濕性(xing)；
4、清晰可(ke)見(jian)，可(ke)在不拆(chai)除保(bao)溫(wen)層的(de)情況下進行(xing)視覺檢查。
石油圈原(yuan)創，石油圈公眾號：oilsns
04. 技術(shu)原理
Nansulate中(zhong)的(de)(de)(de)納米(mi)材(cai)料Hydro-NM-Oxide的(de)(de)(de)導熱系(xi)數僅為0.017W/mK。完(wan)全(quan)固化后，該(gai)涂(tu)層(ceng)含有約70%的(de)(de)(de)Hydro-NM-Oxide材(cai)料與30%的(de)(de)(de)丙烯酸樹脂和性能添加劑。Nansulate通過減(jian)少熱能傳(chuan)遞，起到(dao)了保溫作用(yong)。與傳(chuan)統的(de)(de)(de)保溫材(cai)料（如巖棉）相比，使用(yong)薄膜(mo)(mo)保溫層(ceng)的(de)(de)(de)主要(yao)優(you)勢是延長了產品的(de)(de)(de)使用(yong)壽命以及更穩(wen)定的(de)(de)(de)保溫性能。納米(mi)薄膜(mo)(mo)涂(tu)層(ceng)不(bu)會(hui)受到(dao)灰塵、水分(fen)和微生(sheng)物的(de)(de)(de)滲透，而這些微生(sheng)物會(hui)降低傳(chuan)統保溫層(ceng)的(de)(de)(de)有效性。
憑借Nansulate中納米材料的極強疏(shu)水(shui)性，以及對表面(mian)的卓越粘附性，該涂層能(neng)(neng)夠保持(chi)耐腐(fu)蝕性能(neng)(neng)。根(gen)據美國材料試(shi)驗協會B-117標準(zhun)，它(ta)已經通(tong)過了2000小時的測試(shi)，而在更嚴格的GM9540P加速腐(fu)蝕測試(shi)中，它(ta)通(tong)過了24個周(zhou)期的測試(shi)，沒有出現紅銹。
該涂(tu)層與金(jin)屬表面(mian)的(de)交接處會(hui)排斥出(chu)多余的(de)水分，從而不會(hui)為水分聚集以及因此導致的(de)腐(fu)蝕創(chuang)造(zao)出(chu)理(li)想的(de)環境。
該涂層(ceng)清晰可見，可以目視檢查金屬(shu)表面，而不會損壞(huai)或(huo)去除涂層(ceng)。這(zhe)種透明(ming)涂層(ceng)結合了耐腐蝕(shi)與隔熱(re)的特點(dian)，是打破(po)常規的納(na)米技術創(chuang)新。
05. 結論
CUI仍然是許多行業普遍存在的(de)(de)(de)(de)問題(ti)。定期拆除、更換保(bao)溫系統(tong)來進行腐蝕檢查的(de)(de)(de)(de)成(cheng)本高昂，而且已經成(cheng)為(wei)(wei)棘(ji)手難題(ti)。此外，傳統(tong)類型的(de)(de)(de)(de)保(bao)溫材料(liao)會為(wei)(wei)濕氣以及由(you)此產生的(de)(de)(de)(de)腐蝕創(chuang)造出完美的(de)(de)(de)(de)環(huan)境，并(bing)為(wei)(wei)腐蝕的(de)(de)(de)(de)快(kuai)速擴散提供渠道。
利用這(zhe)種納米(mi)技(ji)術，檢查人員可在(zai)不拆除保(bao)溫(wen)層的(de)條件下，定期檢測腐蝕。這(zhe)就降(jiang)低了(le)人工(gong)成本以及因(yin)CUI而更(geng)換管(guan)道與設備的(de)成本。Nansulate納米(mi)涂料為管(guan)道、儲罐和其他(ta)工(gong)廠設備的(de)防(fang)腐與保(bao)溫(wen)提供了(le)單一產品解決(jue)方案，它易于應用，并能長期保(bao)持有效性(xing)。