導 讀

在石油(you)(you)化工(gong)行(xing)業(ye)中，出于節能和(he)工(gong)藝考慮(lv)，多數設(she)備和(he)管(guan)道(dao)需(xu)要采取(qu)絕熱保(bao)溫(wen)(wen)(wen)層(ceng)措施(shi)。然而，設(she)備和(he)管(guan)道(dao)運(yun)行(xing)過程中，會發生(sheng)(sheng)保(bao)溫(wen)(wen)(wen)層(ceng)下(xia)腐蝕（CUI），特別是(shi)(shi)沿海企(qi)(qi)業(ye)，CUI問題(ti)更(geng)為(wei)突(tu)出，嚴(yan)重(zhong)時甚至發生(sheng)(sheng)腐蝕泄漏，導致非(fei)計劃(hua)停(ting)工(gong)，嚴(yan)重(zhong)威脅了裝置的(de)安全穩定長周期(qi)運(yun)行(xing)，影響企(qi)(qi)業(ye)的(de)經濟(ji)效益。由于CUI具有(you)一(yi)定的(de)偶然性和(he)隱蔽性，很(hen)難(nan)在第(di)一(yi)時間發現。傳統的(de)檢(jian)測(ce)方法(fa)是(shi)(shi)拆(chai)除保(bao)溫(wen)(wen)(wen)層(ceng)結構，進行(xing)目(mu)視檢(jian)查、滲透檢(jian)測(ce)和(he)超聲波(bo)測(ce)厚(hou)等(deng)，這些方法(fa)檢(jian)測(ce)效率低(di)，且(qie)拆(chai)除保(bao)溫(wen)(wen)(wen)層(ceng)結構成本較高，難(nan)以滿足(zu)企(qi)(qi)業(ye)的(de)檢(jian)測(ce)需(xu)求。下(xia)面給大家解讀一(yi)下(xia)不同(tong)CUI監檢(jian)測(ce)方法(fa)，對比分(fen)析(xi)不同(tong)CUI檢(jian)測(ce)方法(fa)的(de)應用情況和(he)優缺點，為(wei)石油(you)(you)化工(gong)企(qi)(qi)業(ye)CUI檢(jian)測(ce)提供借鑒。

CUI成因分析

采用了保(bao)溫(wen)層(ceng)結構(gou)的設備或管道，由于水分(fen)的滲入而又無法及時揮發(fa)(fa)導致保(bao)溫(wen)層(ceng)下(xia)金屬發(fa)(fa)生的腐(fu)蝕(shi)現象稱為保(bao)溫(wen)層(ceng)下(xia)腐(fu)蝕(shi)（CUI）。CUI分(fen)為兩種(zhong)類型(xing)：一(yi)是(shi)碳(tan)鋼(gang)或低(di)合(he)金鋼(gang)發(fa)(fa)生的均勻腐(fu)蝕(shi)或坑蝕(shi)，其腐(fu)蝕(shi)產物通常為松散的片狀(zhuang)腐(fu)蝕(shi)產物結構(gou)；另一(yi)種(zhong)是(shi)奧氏體(ti)不銹鋼(gang)的應(ying)力腐(fu)蝕(shi)開裂。

01 腐蝕機(ji)理

在裝置運行(xing)中，保(bao)溫(wen)層(ceng)的(de)(de)結構被(bei)破(po)壞導(dao)致(zhi)水分(fen)進入，保(bao)溫(wen)材料的(de)(de)多孔結構對水分(fen)起到一定的(de)(de)滯留作用，從而(er)在保(bao)溫(wen)層(ceng)下(xia)形成(cheng)電化學腐(fu)蝕環境。同時保(bao)溫(wen)材料中含(han)有一定量(liang)的(de)(de)Cl和S等元素，加劇了腐(fu)蝕，其電化學腐(fu)蝕反應方程式(shi)如下(xia)：

陽(yang)極(ji)和陰極(ji)反(fan)應(ying)的Fe2+和OH-生成Fe（OH）2，在氧氣作用下(xia)進(jin)一步生成Fe（OH）3和Fe3O4，腐蝕(shi)產物疏松易脫落，缺乏保護性，從(cong)而(er)進(jin)一步加劇腐蝕(shi)。

02 影響因素

CUI主要受水(shui)分(fen)、溫(wen)(wen)(wen)度和保(bao)(bao)溫(wen)(wen)(wen)材料類型等(deng)因素的(de)(de)影響。保(bao)(bao)溫(wen)(wen)(wen)層(ceng)結(jie)構中(zhong)水(shui)分(fen)的(de)(de)滯留(liu)是導(dao)致CUI發(fa)生的(de)(de)直接原因，水(shui)分(fen)的(de)(de)來源主要包(bao)括(kuo)保(bao)(bao)溫(wen)(wen)(wen)層(ceng)結(jie)構被破壞后(hou)雨(yu)水(shui)的(de)(de)滲(shen)入和金(jin)(jin)屬表面產生的(de)(de)冷凝水(shui)。保(bao)(bao)溫(wen)(wen)(wen)層(ceng)下水(shui)分(fen)的(de)(de)滯留(liu)和氧含量受溫(wen)(wen)(wen)度影響較大，碳(tan)鋼(gang)和低(di)合金(jin)(jin)鋼(gang)CUI的(de)(de)敏感(gan)(gan)溫(wen)(wen)(wen)度區(qu)間(jian)為-12~175℃，奧氏體(ti)不銹鋼(gang)保(bao)(bao)溫(wen)(wen)(wen)層(ceng)下應力(li)腐蝕(shi)開裂(lie)的(de)(de)敏感(gan)(gan)溫(wen)(wen)(wen)度區(qu)間(jian)為60~205℃，而雙相不銹鋼(gang)應力(li)腐蝕(shi)開裂(lie)敏感(gan)(gan)性較低(di)。下圖為碳(tan)鋼(gang)在水(shui)中(zhong)的(de)(de)腐蝕(shi)速(su)率與溫(wen)(wen)(wen)度的(de)(de)關(guan)系。

可(ke)以(yi)看出(chu)：在開(kai)放系統(tong)(tong)中，溫度升(sheng)高，水中氧含量(liang)降(jiang)(jiang)低(di)，在80℃以(yi)上時(shi)，碳(tan)鋼的(de)(de)腐(fu)蝕速(su)率開(kai)始明(ming)顯降(jiang)(jiang)低(di)；但是在封(feng)閉(bi)系統(tong)(tong)中，隨著溫度的(de)(de)升(sheng)高，碳(tan)鋼的(de)(de)腐(fu)蝕速(su)率持(chi)續增大直至達到(dao)水分可(ke)以(yi)快速(su)蒸(zheng)發的(de)(de)溫度為止。

保溫材料具有一(yi)定(ding)的(de)(de)吸水(shui)(shui)性(xing)，其中含有的(de)(de)氯化(hua)物(wu)、硫酸(suan)鹽等可溶(rong)(rong)性(xing)鹽類增(zeng)加了水(shui)(shui)溶(rong)(rong)液的(de)(de)導電(dian)性(xing)，且(qie)金屬鹽類的(de)(de)水(shui)(shui)解會(hui)導致溶(rong)(rong)液pH值降低(di)，這些均(jun)對電(dian)化(hua)學腐(fu)蝕過(guo)程具有促進作用。在大量水(shui)(shui)分存在的(de)(de)區(qu)域，CUI的(de)(de)溫度上限也會(hui)隨之(zhi)升高。此(ci)外，設備或管(guan)道在冷熱循環、干濕交替等工(gong)況下運行也會(hui)加速(su)CUI。

CUI監測技(ji)術(shu)的應用(yong)

01 目視檢查

目視(shi)檢查(cha)是(shi)通過拆除設備(bei)或管道的(de)(de)(de)外保(bao)(bao)(bao)溫層(ceng)(ceng)結(jie)構，直接(jie)(jie)觀察并配合(he)超聲波測(ce)厚獲(huo)得保(bao)(bao)(bao)溫層(ceng)(ceng)下金屬材料的(de)(de)(de)腐蝕及裂紋狀(zhuang)況的(de)(de)(de)檢測(ce)方法。該(gai)方法的(de)(de)(de)突出特點(dian)是(shi)簡單、直接(jie)(jie)、有效，但是(shi)，由于(yu)(yu)拆除保(bao)(bao)(bao)溫層(ceng)(ceng)結(jie)構工(gong)作(zuo)周期長(chang)、工(gong)作(zuo)量(liang)大導致成本(ben)較(jiao)高，且恢(hui)復后的(de)(de)(de)保(bao)(bao)(bao)溫層(ceng)(ceng)質量(liang)也難(nan)以得到(dao)保(bao)(bao)(bao)證，易發生二次腐蝕。鑒于(yu)(yu)以上(shang)原(yuan)因，該(gai)方法在實施過程中通常又適宜于(yu)(yu)進行(xing)局部的(de)(de)(de)單點(dian)檢測(ce)，難(nan)以實現(xian)全(quan)面檢查(cha)，檢查(cha)結(jie)果存在片面性，不能真(zhen)實地反(fan)映保(bao)(bao)(bao)溫層(ceng)(ceng)下腐蝕狀(zhuang)況。因此，該(gai)方法更適合(he)于(yu)(yu)企業生產管理人員(yuan)的(de)(de)(de)日常巡檢，針對發現(xian)保(bao)(bao)(bao)溫層(ceng)(ceng)結(jie)構破損的(de)(de)(de)部位(wei)實現(xian)快速篩(shai)查(cha)。

02 滲透檢測技術

滲(shen)透檢(jian)(jian)測(ce)技(ji)術是利用(yong)毛細作用(yong)的(de)原理，將溶(rong)有熒光染料和著色染料的(de)液體(ti)涂覆到管道(dao)或(huo)設備(bei)表(biao)面，形成放大(da)了的(de)缺(que)陷，有效地實(shi)現檢(jian)(jian)測(ce)的(de)方法。滲(shen)透檢(jian)(jian)測(ce)技(ji)術可用(yong)于(yu)不銹(xiu)鋼保溫(wen)層下應力腐蝕開裂（ESCC）檢(jian)(jian)測(ce)，具(ju)有操作簡便(bian)、快速和檢(jian)(jian)測(ce)結(jie)果(guo)直(zhi)觀(guan)等特點(dian)，成本較低。然而，實(shi)施滲(shen)透檢(jian)(jian)測(ce)技(ji)術前需要拆除保溫(wen)層結(jie)構，適用(yong)于(yu)局部(bu)小范(fan)圍檢(jian)(jian)查，若(ruo)用(yong)于(yu)大(da)面積檢(jian)(jian)查則效率偏低。此外，該(gai)方法僅(jin)能檢(jian)(jian)測(ce)出表(biao)面的(de)裂紋分(fen)布，難以確(que)定裂紋深度并做出定量評價。

03 紅外熱成像技(ji)術

紅外(wai)熱成像(xiang)的(de)原(yuan)理(li)是將(jiang)不(bu)同溫度(du)物(wu)體輻射(she)出的(de)不(bu)可見紅外(wai)能量以熱圖(tu)像(xiang)的(de)形式(shi)呈現出來，可精準(zhun)識別保溫層(ceng)結構中(zhong)異常的(de)溫度(du)區域(yu)。保溫層(ceng)進(jin)水后，其導熱系數會(hui)明顯提高(gao)，與未(wei)發(fa)生進(jin)水部位的(de)溫差明顯增大，通過紅外(wai)圖(tu)像(xiang)可以直觀地發(fa)現進(jin)水部位，針對異常部位及早檢查處理(li)，防患(huan)于未(wei)然。

紅(hong)(hong)外(wai)熱(re)成像儀便于攜帶、操作簡(jian)單、檢(jian)(jian)測(ce)效率高(gao)(gao)，且不(bu)受檢(jian)(jian)測(ce)距(ju)離的限制(zhi)，避免了高(gao)(gao)處保(bao)溫(wen)層(ceng)結(jie)構檢(jian)(jian)測(ce)耗時耗力(li)的缺點(dian)，檢(jian)(jian)測(ce)范圍較廣，可實(shi)現(xian)對(dui)設備和管道的大(da)面積(ji)掃查，有效避免局部(bu)疏漏。紅(hong)(hong)外(wai)熱(re)成像法屬于間(jian)接檢(jian)(jian)測(ce)，通過發(fa)現(xian)保(bao)溫(wen)層(ceng)結(jie)構的溫(wen)度異常點(dian)，拆(chai)除保(bao)溫(wen)結(jie)構，并(bing)結(jie)合目(mu)視檢(jian)(jian)查進一步確定腐蝕(shi)狀況。紅(hong)(hong)外(wai)熱(re)成像法不(bu)適合用于埋地保(bao)溫(wen)層(ceng)結(jie)構的檢(jian)(jian)測(ce)。

04 脈沖渦流(liu)檢(jian)測技術

脈(mo)沖(chong)渦流(liu)(liu)檢測(ce)原(yuan)理：對被測(ce)物(wu)體(ti)施加一個具有一定占空比(bi)的(de)脈(mo)沖(chong)方波信(xin)號，當迅速(su)切斷(duan)方波信(xin)號時，被測(ce)物(wu)體(ti)周圍的(de)磁(ci)場會(hui)迅速(su)衰減，被測(ce)物(wu)體(ti)在衰減的(de)磁(ci)場中感應(ying)出(chu)脈(mo)沖(chong)渦流(liu)(liu)，脈(mo)沖(chong)渦流(liu)(liu)進而產生(sheng)二次(ci)(ci)磁(ci)場，此時切斷(duan)激勵(li)電(dian)流(liu)(liu)產生(sheng)的(de)一次(ci)(ci)磁(ci)場為零，如(ru)果被測(ce)物(wu)體(ti)表面有缺陷，就會(hui)反映出(chu)二次(ci)(ci)磁(ci)場的(de)變化，通(tong)過檢測(ce)線圈將二次(ci)(ci)磁(ci)場的(de)變化轉換為電(dian)壓信(xin)號，可以判斷(duan)出(chu)被測(ce)物(wu)體(ti)表面的(de)缺陷狀況。

05 X射線成像技術

X射線成像技術的(de)(de)原理：利用X射線對(dui)不(bu)同材(cai)料(liao)的(de)(de)穿(chuan)透(tou)(tou)能力(li)不(bu)同（對(dui)保(bao)溫材(cai)料(liao)穿(chuan)透(tou)(tou)能力(li)強、對(dui)金(jin)屬材(cai)料(liao)穿(chuan)透(tou)(tou)能力(li)弱），通過(guo)激(ji)發的(de)(de)X射線將管道(dao)及其保(bao)溫層結構進行投影成像，獲(huo)得保(bao)溫層滲(shen)水和管道(dao)表面腐蝕情況等直觀圖像信(xin)息，達到(dao)CUI無損檢測的(de)(de)目(mu)的(de)(de)。

X射線成像技(ji)術在不拆除保溫層結構(gou)的(de)(de)(de)情(qing)況下，可以快速、真實、直觀地反映設備或管道表面(mian)的(de)(de)(de)腐蝕以及(ji)保溫層結構(gou)的(de)(de)(de)滲水情(qing)況，是(shi)一(yi)(yi)種(zhong)直觀、高效的(de)(de)(de)無損(sun)檢(jian)測(ce)技(ji)術。但是(shi)，由(you)于(yu)X射線穿透能力(li)較強，該方法僅能針對小范(fan)圍區域進(jin)行檢(jian)測(ce)，不適(shi)用于(yu)大面(mian)積(ji)的(de)(de)(de)篩(shai)查。并且X射線對人體(ti)有(you)一(yi)(yi)定的(de)(de)(de)輻射傷害，操作人員應當進(jin)行適(shi)當的(de)(de)(de)防護(hu)。

06 超聲導(dao)波檢(jian)測技術

超(chao)聲導(dao)波檢測(ce)技術的(de)原理是將(jiang)磁性鐵鈷薄條(tiao)粘貼在被(bei)(bei)測(ce)物體(ti)表面(mian)(mian)上并施加超(chao)聲波，該超(chao)聲波沿被(bei)(bei)測(ce)物體(ti)傳播并被(bei)(bei)其表面(mian)(mian)的(de)形狀所約束。當被(bei)(bei)測(ce)物體(ti)表面(mian)(mian)存在缺陷(xian)時(shi)會反射(she)回相應的(de)信號，并在接收(shou)線(xian)圈上產生變化的(de)電(dian)壓，從而(er)實現(xian)對缺陷(xian)部位的(de)定位。

超(chao)聲(sheng)導波檢(jian)(jian)測設備價格較(jiao)高(gao)，雖然能(neng)夠提供被測物體的(de)(de)整(zheng)體腐蝕狀況(kuang)（平均壁厚(hou)），但檢(jian)(jian)測結(jie)果不能(neng)區分(fen)出內外(wai)壁的(de)(de)缺(que)陷(xian)，且對(dui)點蝕等孤立缺(que)陷(xian)的(de)(de)檢(jian)(jian)出率較(jiao)低。因此，在采用超(chao)聲(sheng)導波檢(jian)(jian)測前，應(ying)進行綜合分(fen)析，設置合理的(de)(de)閾值，從而更高(gao)效地檢(jian)(jian)測出缺(que)陷(xian)的(de)(de)位(wei)置和大小。

07 基于金屬電(dian)位差(cha)的在線監測技術

基于金(jin)屬電(dian)位差(cha)在線(xian)監測(ce)技術(shu)采用(yong)的是電(dian)化學(xue)原理，其原理如下所示。

兩種金屬材料(liao)之(zhi)(zhi)間(jian)存在電(dian)(dian)位(wei)(wei)差(cha)，將其(qi)同時(shi)浸入電(dian)(dian)解(jie)質(zhi)溶(rong)(rong)液中(zhong)時(shi)，二者與溶(rong)(rong)液之(zhi)(zhi)間(jian)形(xing)成(cheng)了電(dian)(dian)極電(dian)(dian)位(wei)(wei)。該技術通過將設(she)備或管道(dao)與金屬保(bao)護層(ceng)(ceng)用導線連(lian)接，采用萬用表(biao)定期監測二者之(zhi)(zhi)間(jian)電(dian)(dian)位(wei)(wei)的變(bian)化(hua)，實現(xian)對保(bao)溫層(ceng)(ceng)結構進水(shui)情況的監測。

基(ji)于(yu)金屬電位差(cha)在(zai)線監測(ce)(ce)技(ji)術實(shi)施(shi)方法簡單，在(zai)不破壞保(bao)溫(wen)(wen)層結構的前提(ti)下(xia)，僅需(xu)要(yao)使用導線將其引出(chu)，節約了監測(ce)(ce)成本，而(er)且該技(ji)術響應快、檢測(ce)(ce)靈敏度(du)高，可以在(zai)第一(yi)時間發(fa)現保(bao)溫(wen)(wen)層進(jin)水情況，并配合目視(shi)檢查進(jin)一(yi)步(bu)確認。但是，該技(ji)術無法對已經進(jin)水的保(bao)溫(wen)(wen)層進(jin)行進(jin)水程度(du)量化評定，因此更適合用于(yu)石油化工企業保(bao)溫(wen)(wen)層下(xia)腐蝕的日(ri)常(chang)監測(ce)(ce)。

檢測技(ji)術對比分析

基于前文(wen)對保溫(wen)層下(xia)腐蝕各種檢測方法進行了詳細(xi)的(de)分析和(he)評價，從可操作性、工作量(liang)、效率、效果(guo)、成本費用及安全(quan)等方面(mian)對不同(tong)CUI檢查方法的(de)優缺點進行對比。