什么是保温层下腐蚀(Corrosion Under Insulation, CUI)?

保温层下腐蚀(Corrosion Under Insulation, CUI) 是指管道或设备的金属表面在保温层下面生锈或开裂,原因是水滞留在保温层与金属之间。在拆除保温层或出现泄漏之前,从外面看不出来。防护必须按系统来做:金属表面的防腐涂层、吸水少且干得快的保温材料、真正能排水的外护层,以及检查和维护计划。没有哪一种材料能单独解决问题。
CUI 是怎样产生的?
碳钢接触水和氧气就会生锈。包了保温的管道,保温层与金属之间通常有细小的间隙,水一旦进入就会停留在那里。保温层使水分蒸发变慢,金属表面保持潮湿的时间比裸管更长。表面潮湿的时间越长,损伤越重。
美国保温协会(NIA)把保温层的作用归纳为三点:形成可以存水的空间;可能吸水或把水带到金属表面;部分材料可能带入加速腐蚀的杂质。
水从哪里进入?
英国健康与安全执行局(HSE)和 NIA 列出的途径基本一致:
- 外护层(Cladding / Jacketing)设计或安装不良,接缝不能顺水搭接
- 接缝密封胶老化
- 外护层被压凹、撕裂或踩踏
- 检修时拆开的保温没有按原样恢复,例如阀门保温盒
- 穿过保温层的部位:管道支架、接管、仪表接口
- 空气中的水汽在冷表面结露,或温度反复变化的系统
进入的水通常流向低点和表面不连续处积聚:容器底部、管道支架、水平管和弯头的下侧、保温支撑圈、排放管。这些部位应优先检查。
ROCKWOOL 的资料直接指出:进水无法完全避免,任何一种保温材料下面都会发生。因此设计时既要考虑“防止进水”,也要考虑“进入的水能排出并尽快干燥”。
需要关注的温度范围
不同文件给出的温度范围并不完全一致,应只采用项目所引用标准中的数值。我们查阅过的例子:
- 碳钢 — NIA 的文章指出,根据设备检查结果,风险最高的范围大约是 −4 至 150 °C(25–300 °F)
- ROCKWOOL(WR-Tech)资料 — 指出 CUI 通常发生在 175 °C 以下以及周期性运行的装置中;资料中的示意图把 50–175 °C 标为高风险区间
- 奥氏体不锈钢 — NIA 的文章引用 NACE RP0198,称外部氯化物应力腐蚀开裂一般发生在约 50–150 °C
各文件一致的是:温度反复升降或间歇停运的系统,比持续高温运行的系统风险更高,因为金属表面会一次次被重新润湿。始终很热的管道能把水赶走,但每次开车和停车仍然要经过风险温度区间。
氯离子与不锈钢
奥氏体不锈钢(如 304/316)不会像普通钢那样生锈,但容易发生外部氯化物应力腐蚀开裂(External Chloride Stress Corrosion Cracking)。渗入的水带来氯离子;水在热表面蒸发后,氯离子不断浓缩,最终可使受应力的金属开裂。
氯离子有两个来源:保温材料本身,以及外部——雨水、海洋大气、冲洗水或消防水。因此:
- 选用有 ASTM C795 文件证明的保温材料,该规范针对与奥氏体不锈钢接触的保温材料
- 低氯保温材料只解决材料自身带来的部分,仍须防止外部进水,并按设计要求考虑防腐涂层
如何降低风险?
API RP 583 和 NACE SP0198 都把这件事看作多层防护的系统,而不只是材料选择。
1. 金属表面的防腐涂层
NIA 的文章把防护涂层称为基本的预防方法,因为它是水与金属之间的最后一道屏障。涂层种类须与管道材质和使用温度相适应,这是设计人员和涂料厂家的工作。
2. 吸水少、干得快的保温材料
对于热态工况,可以考虑采用憎水粘结剂生产的岩棉:
- ROCKWOOL ProRox PS 960 SA / PS 970 SA — 采用 WR-Tech 憎水粘结剂的预制岩棉管壳。制造商数据表给出吸水量不超过 0.2 kg/m²(EN 13472),包括 250 °C 预热 24 小时之后;可溶出氯离子不超过 10 ppm,符合 ASTM C795
- ROCKWOOL ProRox WM — 用于大口径管道、容器和曲面的钢丝网毡。数据表给出吸水量小于 1 kg/m²(EN 1609),氯离子小于 10 ppm,符合 ASTM C795
- ASK CS 220 硅酸钙 — 抗压强度好的硬质保温材料,适合保温层容易被踩踏或碰撞、导致外护层损坏的部位。但它是多孔材料,同样要依靠良好的外护层和涂层
吸水量是材料本身的测试结果,并不表示系统不会发生 CUI。延伸阅读:保温材料与水分、憎水性。
3. 外护层与密封
- 接缝按顺水方向搭接,让水流走而不是流入
- 穿出部位周围要密封,保温端部要收口
- 在低点为已进入的水留出排水通道
- 在有人踩踏或倚靠的部位选用强度足够的保温材料,避免外护层被压凹
延伸阅读:保温接缝的密封。
4. 检查与维护
外护层和密封胶会随时间老化,因此需要检查计划。API RP 583 建议按风险排序(基于风险的检验),考虑设备年限、涂层类型、位置、运行温度以及泄漏后果。由受过培训的人员进行目视检查仍是基础,再辅以专业人员选定的无损检测方法。
这是专业工作
CUI 关系到管道和压力设备的安全。涂层系统、保温材料、外护层和检查计划,应由具备资格的工程师和检验人员按工厂所采用的标准确定。我们可以提供产品信息和制造商资料供决策参考,但不设计防腐系统。
常见误解
- “用了憎水保温就不用涂漆” — 低吸水保温材料缩短金属潮湿的时间,但不能代替涂层
- “热管道不会生锈” — 开车、停车和周期性运行仍会经过风险温度区间
- “外护层看起来完好,里面就是干的” — 水从细小缺陷进入,再流到别处积聚
- “不锈钢不用担心” — 不锈钢容易发生氯化物开裂,比锈蚀更难发现
延伸阅读:高温保温材料如何选择 · 热水管与蒸汽管保温
参考资料
- National Insulation Association (NIA), Insulation Outlook — An Industry Perspective: Revisiting Recommendations(对 NACE RP0198 的概述)
- 英国健康与安全执行局(HSE)— SPC/TECH/GEN/18 Corrosion under insulation of plant and pipework(通过检索摘要阅读)
- American Petroleum Institute — API RP 583 Corrosion Under Insulation and Fireproofing(范围与目录介绍页,第一版)
- AMPP (NACE) — SP0198 Control of Corrosion Under Thermal Insulation and Fireproofing Materials — A Systems Approach(文件名称及二手摘要)
- ROCKWOOL Technical Insulation — ProRox WR-Tech factsheet (RW-TI/06.21)
- ROCKWOOL Thailand — ProRox PS 960 SA / PS 970 SA 与 ProRox WM 950 / 960 / 970 SA 产品数据表(08/25)
- Zhejiang ASK — Calcium Silicate CS 220 产品介绍(经销商副本)
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与本主题相关的产品类别与示例产品
- ROCKWOOL ProRox PS — WR-Tech 岩棉管壳:吸水量 ≤ 0.2 kg/m²,氯离子 ≤ 10 ppm(ASTM C795)
- ROCKWOOL ProRox WM — 用于大管径和容器的钢丝网毡:吸水量 < 1 kg/m²,低氯(ASTM C795)
- ASK CS 220 — 硬质、抗压强度高,适合易被踩踏而损坏外护层的部位


