99久久无码一区人妻A黑国产馆,99国产欧美另类久久久精品,99精品视频国产一区二区三,99精品在线观看,99久久精品免费看国产四区,99久久这里只精品国产免费,天天躁日日躁很很很躁

（1.中石化煉化工程(集團)股份有限公司洛陽技術(shù)研發(fā)中心，河南 洛陽 471032）

摘要：保溫材料具有多孔、易吸濕的特點，一旦保溫結(jié)構(gòu)破損極易在保溫層下形成密閉的潮濕環(huán)境，導(dǎo)致保溫層下腐蝕的發(fā)生，而且保溫材料中的硫化物、氯化物、氟化物等可溶性鹽類對腐蝕具有促進作用。目前，煉化企業(yè)保溫材料的采購技術(shù)要求中通常僅關(guān)注導(dǎo)熱系數(shù)、密度、加熱線收縮率等常規(guī)性能，對保溫材料的腐蝕性缺乏關(guān)注，相關(guān)性能指標及要求嚴重缺失。為了解當前煉化企業(yè)保溫材料的腐蝕性現(xiàn)狀，本文針對13家煉化企業(yè)常用的保溫材料進行浸出液pH值、浸出液電導(dǎo)率和浸出液離子含量等各項腐蝕性能指標測定，并依據(jù)相關(guān)標準要求對測試結(jié)果進行對比分析。結(jié)果表明：煉化企業(yè)保溫材料以硅酸鋁針刺毯為主，其他類型保溫材料應(yīng)用相對較少，其中復(fù)合硅酸鹽浸出液pH值不能滿足標準要求，且存在浸出液電導(dǎo)率和腐蝕性離子含量偏高的情況。

關(guān)鍵字：保溫材料，浸出液，pH值，腐蝕性離子

前 言

為滿足生產(chǎn)工藝要求、實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保目的，石油化工企業(yè)通常在設(shè)備、管道表面覆蓋保溫層以降低生產(chǎn)裝置熱能損耗、避免工作人員遭受高溫燙傷^[1]?，F(xiàn)階段應(yīng)用較廣泛的保溫材料主要包括硅酸鋁針刺毯、硅酸鋁管殼、巖棉和復(fù)合硅酸鹽等（外觀形貌如圖1），這四種產(chǎn)品均具有多孔、易吸濕的特點。由于降雨及工藝生產(chǎn)中的噴淋、冷凝等過程導(dǎo)致環(huán)境潮濕，具有多孔結(jié)構(gòu)的保溫棉極易從環(huán)境中吸入水分和污染物且無法及時揮發(fā)，保溫結(jié)構(gòu)的破損或密封不嚴會加重吸濕現(xiàn)象；加之彎頭、接管等結(jié)構(gòu)不連續(xù)處容易滲水，使保溫材料與設(shè)備、管道之間形成密閉的潮濕環(huán)境，從而導(dǎo)致保溫層下腐蝕(Corrosion under Insulation，CUI)^[2]。其次，保溫材料本身含有的硫化物、氯化物、氟化物等成分溶于潮濕環(huán)境中形成酸性腐蝕性電解質(zhì)溶液，進而加速保溫層下腐蝕^[3-4]。

圖1  常用保溫材料外觀形貌

保溫層下腐蝕本質(zhì)是電解質(zhì)溶液和金屬材料之間的電化學反應(yīng)，反應(yīng)速率與溫度、濕度等因素有關(guān)。該電化學反應(yīng)過程如下，最終生成的腐蝕產(chǎn)物主要為Fe(OH)₃和Fe₃O₄。碳鋼、低合金鋼在保溫層下腐蝕環(huán)境主要發(fā)生均勻減薄和局部坑蝕，而奧氏體不銹鋼則容易發(fā)生氯化物應(yīng)力腐蝕開裂和點蝕^[5-6]。

2Fe+O₂+2H₂O→2Fe(OH)₂

4Fe(OH)₂+O₂+2H₂O→4Fe(OH)₃

Fe(OH)₂+2Fe(OH)₃→Fe₃O₄+4H₂

通常，由于外部保溫結(jié)構(gòu)的存在，CUI監(jiān)檢測難度大且難以及時發(fā)現(xiàn)，極易造成設(shè)備、管道的腐蝕泄漏。據(jù)統(tǒng)計，煉化行業(yè)中由CUI引起的管道失效占總數(shù)的60%，隨之而來的維修費用占總量的10%^[7-8]。目前，各煉化企業(yè)保溫材料的采購技術(shù)要求中通常僅含有導(dǎo)熱系數(shù)、密度、加熱線收縮率等常規(guī)性能指標要求，對吸濕性、腐蝕性離子含量等腐蝕性相關(guān)的性能指標及要求嚴重缺失。保溫材料中腐蝕性介質(zhì)超標不僅不利于裝置的安全平穩(wěn)運行，也會導(dǎo)致污染環(huán)境，造成經(jīng)濟損失^[9-11]。

因此，為了解目前各煉化企業(yè)保溫材料的腐蝕性現(xiàn)狀，選擇13家煉化企業(yè)的18種保溫材料，開展浸出液離子含量、pH值等性能檢測與評價，為煉化企業(yè)保溫材料的選擇及采購技術(shù)要求提供技術(shù)支撐。

1  試 驗

1.1  試驗材料

硅酸鋁針刺毯、硅酸鋁管殼、巖棉和復(fù)合硅酸鹽。具體企業(yè)對應(yīng)保溫材料見表1。

表1  13家企業(yè)對應(yīng)保溫材料類型統(tǒng)計

1.2  試驗方法

浸出液分析：參照標準GB/T17393-2008《覆蓋奧氏體不銹鋼用絕熱材料規(guī)范》進行材料浸出液pH值、電導(dǎo)率和可溶陰離子含量的測定，并對比檢測結(jié)果是否合格。

1.3  試驗儀器

原子分光光度計、pH值檢測計、電導(dǎo)率檢測儀。

2 試驗結(jié)果與分析

2.1 浸出液pH值

金屬在水相中的腐蝕通常與pH值有關(guān)，圖2為25℃條件下Fe-H2O體系布拜圖，圖中主要分為三個區(qū)域——腐蝕區(qū)、非腐蝕區(qū)和鈍化區(qū)。當pH值為8~13.5時，體系僅存在非腐蝕區(qū)和鈍化區(qū)，因此在該pH值范圍內(nèi)不發(fā)生腐蝕。當pH值小于8時將可能發(fā)生腐蝕，且隨著pH值的降低，當pH值小于4的情況下，腐蝕程度急劇增加。為避免發(fā)生不銹鋼應(yīng)力腐蝕開裂，國標GB/T 17393-2008《覆蓋奧氏體不銹鋼用絕熱材料規(guī)范》中要求，絕熱材料浸出液的pH值應(yīng)為7.0~11.7（25℃）。

圖2  25℃條件下Fe-H₂O體系布拜圖

圖3為不同企業(yè)保溫材料浸出液pH值（25℃），可以看出，多數(shù)保溫材料浸出液的pH值可以滿足7.0~11.7的要求，只有三家企業(yè)不能滿足標準要求，且復(fù)合硅酸鹽產(chǎn)品全部不合格。整體來看，巖棉產(chǎn)品浸出液的pH值相對較高，均在9.0以上；硅酸鋁針刺毯和硅酸鋁管殼等產(chǎn)品浸出液的pH值在7.0~9.7之間。

圖3  不同企業(yè)保溫材料浸出液pH值（25℃）

2.2 浸出液電導(dǎo)率

圖4為不同企業(yè)保溫材料浸出液電導(dǎo)率，可以看出各企業(yè)產(chǎn)品的電導(dǎo)率差別較大。整體來看，各類保溫材料浸出液電導(dǎo)率的大小為：復(fù)合硅酸鹽＞硅酸鋁管殼＞巖棉＞硅酸鋁針刺毯。

翁永基等人研究發(fā)現(xiàn)，保溫材料浸出液的腐蝕類型及嚴重程度可粗略地用浸出液電導(dǎo)率值來判定，電導(dǎo)率值為10³μs/cm左右時，往往呈現(xiàn)出現(xiàn)點蝕的形態(tài)；電導(dǎo)率值為10²μs/cm左右時，常為小面積深坑狀的腐蝕；電導(dǎo)率值為10μs/cm左右時，常呈現(xiàn)帶淺坑的一般腐蝕^[12]。結(jié)合前文中各種保溫材料浸出液電導(dǎo)率對比結(jié)果，硅酸鋁針刺毯產(chǎn)品浸出液的電導(dǎo)率較低，其發(fā)生保溫層下腐蝕的程度也相對較低。

圖4  不同企業(yè)保溫材料浸出液電導(dǎo)率 μs/cm

2.3 浸出液離子含量

針對13家企業(yè)18種保溫棉材料的浸出液進行了離子含量檢測，檢測結(jié)果如表2所示。在保溫層下腐蝕環(huán)境中，Cl^-和F^-的存在可能導(dǎo)致奧氏體不銹鋼或雙相不銹鋼發(fā)生應(yīng)力腐蝕開裂，而溶液中的Na⁺和SiO₃^2-對應(yīng)力腐蝕開裂的發(fā)生起到一定的抑制作用^[13-14]。標準GB/T17393-2008《覆蓋奧氏體不銹鋼用絕熱材料規(guī)范》中規(guī)定浸出液中可溶出氯化物、氟化物、硅酸鹽、鈉離子含量應(yīng)符合表3。此外，標準ASTM C795-08（2018）《Standard Specification for Thermal Insulation for Use in Contact with Austenitic Stainless Steel》中對Cl^-、F^-、Na⁺、SiO₃^2-等離子含量的要求見圖5，A~R代表不同企業(yè)的所有測試材料，從圖中可以看出，各企業(yè)保溫材料的Cl^-+F^-含量均落在了可以接受的范圍中，即滿足ASTM C795-08（2018）的要求。

表2  各煉化企業(yè)保溫材料浸出液離子含量測試結(jié)果

表3  對可溶出氯離子和氟離子含量的要求（列到分析討論里）

圖5  各企業(yè)保溫材料浸出液腐蝕性離子結(jié)果對比（ASTM C795）

從表2中各保溫材料浸出液的離子含量結(jié)果可以看出，僅兩家企業(yè)的巖棉材料氟離子含量在1mg/L以上，分別為1.6mg/L和1.55mg/L，其余均在1mg/L以下；一般情況下要求用于不銹鋼材料的保溫材料浸出液中氯離子含量應(yīng)低于20mg/L，而ASTM C795-08（2018）中要求在當浸出液中Na⁺+SiO₃^2-大于50mg/L時，Cl^-+F^-應(yīng)小于10mg/L。圖6為不同企業(yè)保溫材料浸出液氯離子含量，可以看出，只有一家石化的復(fù)合硅酸鹽氯離子含量超過20mg/L，一家石化企業(yè)的硅酸鋁管殼氯離子含量在10mg/L~20mg/L之間，其余均在10mg/L以下。

圖6  不同企業(yè)保溫材料浸出液氯離子含量 mg/L

如圖7為不同企業(yè)保溫材料浸出液鈣離子和鎂離子含量，可以看出，復(fù)合硅酸鹽和巖棉產(chǎn)品的Ca²⁺和Mg²⁺含量相對較高。Ca²⁺和Mg²⁺含量對浸出液腐蝕性影響作用的原理相似，當溶液中不含有可使Ca²⁺沉淀的陰離子時，Ca²⁺對碳鋼的腐蝕影響較小，當在堿性環(huán)境中存在可使Ca²⁺生成沉淀的陰離子時，沉積在金屬表面的CaCO₃微粒可能成為點蝕源而誘發(fā)點蝕和局部腐蝕；但當溶液中Ca²⁺較多時，沉積的CaCO₃膜完整度好，可抑制腐蝕的發(fā)生^[15]。

圖7  不同企業(yè)保溫材料浸出液鈣離子和鎂離子含量 mg/L

如圖8為不同企業(yè)保溫材料浸出液碳酸根離子含量，可以看出，硅酸鋁管殼的CO₃^2-含量較高，均在100mg/L以上。CO₃^2-對腐蝕的影響與Ca²⁺對腐蝕性的影響原理相關(guān)，兩者對腐蝕的影響取決于濃度和溶液的pH值。CO₃^2-與金屬陽離子（主要是Fe²⁺和Fe³⁺）形成FeCO₃和Fe₂(CO₃)₃沉積膜，阻礙電化學腐蝕的進一步進行^[16]。

圖8  不同企業(yè)保溫材料浸出液碳酸根含量 mg/L

3 結(jié) 論

通過針對煉化企業(yè)常用保溫材料硅酸鋁針刺毯、硅酸鋁管殼、巖棉和復(fù)合硅酸鹽進行浸出液腐蝕性測試，結(jié)果表明：

（1）各企業(yè)傾向于選擇一種保溫材料，且以硅酸鋁針刺毯為主，其他類型的保溫材料用量較少。

（2）針對復(fù)合硅酸鹽保溫材料，其產(chǎn)品存在的問題相對較多。兩種復(fù)合硅酸鹽浸出液的pH值均不能滿足標準要求，一家企業(yè)的復(fù)合硅酸鹽產(chǎn)品浸出液電導(dǎo)率和腐蝕性離子Cl^-含量均明顯高于其他產(chǎn)品（分別為508μs/cm和36mg/L）。建議企業(yè)在采購復(fù)合硅酸鹽時加強對其浸出液的質(zhì)量檢查。

（3）各類保溫材料浸出液中的F-離子含量均相對較低，復(fù)合硅酸鹽和巖棉產(chǎn)品中的Ca²⁺含量相對較高，硅酸鋁管殼中的CO₃^2-含量相對較高。企業(yè)在采購保溫材料時可參考借鑒。

參考文獻

[1] 郭東紅,劉文川. 保溫層下腐蝕分析及防護探討[J]. 中國石油和化工標準與質(zhì)量,2022,42(7):28-29. DOI:10.3969/j.issn.1673-4076.2022.07.010.

[2] 王海,韓斌,劉少辰,等. 保溫層下腐蝕檢測與防護[J]. 全面腐蝕控制,2022,36(5):132-135. DOI:10.13726/j.cnki.11-2706/tq.2022.05.132.04.

[3] 呂曉亮，唐建群，鞏建鳴等.保溫層下腐蝕防護的研究現(xiàn)狀[J]. 腐蝕科學與防護技術(shù)，2014,26(02):167-172.

[4] 李佳林. 油田常壓儲罐保溫層下腐蝕檢測與防護[J]. 全面腐蝕控制, 2020, 34(08): 71-73+76.

[5] 吳祥,王剛,李銅,等. 煉化企業(yè)保溫層下腐蝕與控制[J]. 石油化工腐蝕與防護,2018,35(1):29-31. DOI:10.3969/j.issn.1007-015X.2018.01.008.

[6] 蔣林林,張彥軍,張紅磊,等. 保溫材料浸出液成分及腐蝕性分析[J]. 天然氣與石油,2018,36(5):80-85. DOI:10.3969/j.issn.1006-5539.2018.05.016.

[7] FITZGERALD B J，WINNIK S．A corrosion under insulation prevention strategy for petrochemical industry piping[J]．Corrosion Management，2004，57(1)：15．

[8] Monica M. Chauviere,Sridhar Srintvasan,Peter F. Ellis II.Can We Better Address GUI and Energy Loss?[J].Materials performance: Applicatory Information on Protecting Materials.2013,52(1).

[9] 姜瑩潔,鞏建鳴,唐建群. 保溫層下金屬材料腐蝕的研究現(xiàn)狀[J]. 腐蝕科學與防護技術(shù),2011,23(5):381-386.

[10] F. V. V. DE SOUSA, R. O. DA MOTA, J. P. QUINTELA, et al. Characterization of corrosive agents in polyurethane foams for thermal insulation of pipelines[J]. Electrochimica Acta,2007,52(27):7780-7785.

[11] 呂曉亮,唐建群,鞏建鳴,等.保溫層下腐蝕防護的研究現(xiàn)狀[J].腐蝕科學與防護技術(shù).2014,(2).167-172.

[12] 翁永基. 鋼質(zhì)管道在受潮保溫材料中的腐蝕[J]. 腐蝕與防護,1989(3):7-9,13.

[13] R. Parrott,W. Geary.Two corrosion under insulation failure case studies[J].Loss prevention bulletin.2016,(TN.250).

[14] Susan Caines,Faisal Khan,John Shirokoff.Analysis of pitting corrosion on steel under insulation in marine environments[J].Journal of loss prevention in the process industries.2013,26(6).

[15] 許立銘,羅逸,董澤華,等.鈣離子對碳鋼在油田污水中腐蝕的影響[J].油田化學.1996,(2).66-69.

[16] 鄭瑩瑩,鄒妍,王佳.海洋環(huán)境中銹層下碳鋼腐蝕行為的研究進展[J].腐蝕科學與防護技術(shù).2011,(1).93-98.

作者簡介：王奕璇（1994-），女（漢族），工程師，碩士，煉油化工腐蝕與防護