不锈钢设备保温后腐蚀的预防

姜爱国

（中化蓝天氟材料有限公司，浙江 绍兴 312369）

0 引言

不锈钢设备在现在化工、医药行业被大量采用，由于生产工艺需要，经常需对设备采取保温绝热措施。但施工过程如处理不当，经常会因环境中存在的腐蚀性介质和保温材料本身含有的有害离子，对设备造成保温层下腐蚀，危及设备使用安全。这种腐蚀因在保温层下，不易经常检查而不易发现，因此更容易造成重大安全事故，需引起专业设计人员、管理人员的足够重视，在设备保温结构设计和施工管理中予以预防。

1 案例背景和对设备材料成分的检测

我司某装置在用的一台HCL塔设备为316L不锈钢材质制造，2014年投用，2018年对该设备更换塔节填料，打开设备塔节保温时发现塔节外表面严重腐蚀，出现了很多深浅不一的腐蚀凹坑，部分区域出现了细小裂纹。

为了分析设备腐蚀原因，了解设备腐蚀情况，我们将塔节取样送金华质检院金属材料试验室对材料成分进行了检测，对材料腐蚀区域通过扫描电镜能谱分析了解材料内部腐蚀情况，和主要腐蚀产物，以便找到造成设备腐蚀的元凶。

设备取样材料原始样貌如图1所示。图片中方框内箭头所指部位为腐蚀凹坑较深、较集中区域。

对设备材料成分检测结果如表1所示。

从表1中的结果可以看出，该设备不锈钢材料各个元素含量都符合标准要求，材料本身质量没有问题。

表1 316L不锈钢各元素范围与检测结果

2 对设备材料样品表面腐蚀相貌及腐蚀产物的分析

根据标准GB/T 25189 《微束分析 扫描电镜能谱仪定量分析参数的测定方法》，该试验室采用场发射扫描电镜对腐蚀区域的形貌进行观察，并对腐蚀产物的元素组成进行了能谱分析。电镜扫描图片如图2、图3所示。

从图中可以看出，316L样板腐蚀后形成的腐蚀层有很多空洞，钝化膜疏松不连续造成腐蚀继续加深；在高电压下观察到腐蚀区域有很多白色腐蚀产物出现。

为了进一步分析腐蚀产物，该试验室选取材料样板的两个不同区域，分别进行了EDS能谱分析。检测数据如表2所示。

表2 样板不同区域EDS能谱检测数据

区域1和区域2的微区能谱结果显示，Cl元素在腐蚀产物中都占有较高的比例，所不同的是区域1是早期腐蚀区域，有Mg，Ca，Si等离子；区域2是进一步加深的腐蚀产物，与基体成分接近。由此可以判断，设备材质的腐蚀主要是由于Cl元素的存在造成的。

通过对样板材料的进一步金相组织分析，经过分别放大200倍至400倍的显微观察，可以看到初期的点蚀坑和后期随着腐蚀的加剧，点腐蚀区域扩大连成线，形成肉眼可见的大面积区域腐蚀。微区能谱的元素分析结果显示Cl离子在腐蚀析出产物含量较高，是破坏不锈钢钝化膜的元凶。

3 Cl离子来源分析

从该设备的工况条件看，本身是HCL塔，设备可能存在渗漏，析出物料可能沿设备外壁吸附蔓延并残留在设备外壁上；设备的工作环境属酸性环境，加之沿海地区空气湿度大，含有Cl离子的酸雾会与水蒸气结合渗透到设备保温层内，长期贴附在设备表面造成腐蚀。再有，设备保温材料为硅酸铝岩棉，本身含有Cl、S、Si等离子，长期贴附在设备表面，也是造成设备腐蚀的一个重要因素。

因此，不锈钢设备在环境中含有Cl元素的工况条件下，如何预防腐蚀，尤其是在保温时如何预防保温层下腐蚀，是如何确保设备安全运行的重要问题。

4 不锈钢设备保温后腐蚀的预防

要预防不锈钢设备保温后的层下腐蚀，关键是要做好设备外表的清洁、隔离工作，和保温结构的设计及材料选用工作 。主要是以下几点：

（1）设备保温前应对设备表面进行酸洗、钝化处理，彻底清除设备表面油污、焊接飞溅物、焊接过热析出物，保持设备外表的清洁；

（2）设备保温前应根据设备工况条件选择适合的防腐漆，按规范要求对设备进行防腐隔离处理，或采用铝箔纸对设备外表面进行严密包裹，以防止环境中的酸雾、潮湿空气吸附设备表面，起到保温层与设备表面隔离作用。这样可以有效防止环境中的酸雾、潮湿空气吸入保温层，贴附设备表面造成腐蚀，也可防止保温材料中的Cl、S等有害元素深入设备表面，造成腐蚀；

（3）应正确选用设备保温材料，和保温结构方式，严格控制保温材料中Cl离子的含量应低于25ppm，并尽可能使保温结构有良好的密封性能，防止外部酸雾、水汽的侵入；

（4）设备保温应严格按规范施工，确保施工质量，每道工序都要达到标准要求，这样才能消除因施工的缺陷给有害元素造成的可乘之机。因此，加强设备保温施工质量管理是十分必要的。

5 结语

不锈钢设备在保温层下的腐蚀不易被发现，尤其是在含有Cl离子环境下的腐蚀，如果不加关注，往往是造成设备泄漏等安全事故时才被发现，其后果和危害往往是很严重的。因此，本文把作者亲历过的经验教训介绍给大家，希望通过这一实际案例和对其形成原因分析，及对我们所采取的有效的预防措施的共享，引起同行对这项工作的重视，避免由此引发的设备安全事故的发生，共享安全、和谐的发展环境。