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绝缘下的腐蚀(CUI)

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简单地说,绝缘下的腐蚀(CUI)是由于绝缘设备外表面存在水分而发生的任何类型的腐蚀。损坏/攻击可能由多种因素之一造成,并可能发生在环境、低温和高温环境下运行的设备中,具体取决于条件。此外,CUI可能发生在运行、停止运行或循环运行的隔热设备上。由于这些表面通常无法进行目视检查,因此无法轻易识别腐蚀的开始,在极端情况下,可能会发生严重腐蚀,进而损害系统完整性。

在陆地和海上油气行业,以及石化、特种化学品、化肥和相关行业中,绝缘下的腐蚀是一个普遍的行业问题,影响着隔热设备。这是炼制和化学加工工业中研究最充分、理解最透彻的损害机制之一,但它仍然占全球工厂维护支出的很大比例。因此,在设计阶段和需要保温的设备的整个生命周期中实施良好的工程实践是至关重要的。

腐蚀本身可以表现为几种不同的形式,其中最常见的是电偶腐蚀、酸性或碱性腐蚀和氯化物腐蚀。根据国家锅炉和压力容器检查员委员会:

  • 电偶腐蚀通常是由于存在电解质或盐的湿绝缘,允许电流在不同金属(即绝缘金属表面和外护套或附件)之间流动。
  • 碱性或酸性腐蚀结果当某些纤维或颗粒绝缘材料中存在碱、酸和水分时。
  • 氯化物腐蚀当存在水分且温度高于140华氏度时,可能是由于含有可浸出氯化物的绝缘层与300系列奥氏体不锈钢表面相结合造成的。

外部氯化物应力腐蚀开裂

外部氯化物应力腐蚀开裂(ECSCC)是奥氏体不锈钢(300系列不锈钢)中的一种特殊形式的CUI。大多数拥有在CUI温度范围内运行的固态不锈钢设备的人可能会在某个时候经历ECSCC。

好的涂层,正确选择并正确应用将在一段时间内提供一定的保护。不幸的是,绝大多数涂层最终会分解,并允许含有氯化物的水分接触不锈钢表面。低氯化物绝缘和良好应用的防风雨屏障也将有助于避免腐蚀的发生ECSCC。

含有氯化物的旧版本硅酸钙保温材料尤其容易导致ECSCC。尽管140°F(60°C)至300°F(150°C)的温度范围可能是ECSCC最活跃的区域,但在该温度范围之外报告了大量数据点,包括在600°F(315°C)以上运行的加氢工艺不锈钢管道的严重ECSCC。

在大多数情况下,300系列不锈钢相当坚固,因此,由这种材料制成的设备很可能在完全破裂之前形成泄漏。泄漏本身可能也很小。因此,与其他形式的SCC相比,发生大型安全事件的可能性较小。

这并不意味着灾难性的破裂是不可能的。始终存在被称为“塑料坍塌”的可能性,当然,即使是很小的泄漏也可能是危险的,或产生不良的可靠性影响。

当检测已经发生的ECSCC时,视察ECSCC的方法通常属于表面技术,例如液体渗透剂(LPT)或专门的涡流探头。因此,预防通常是最好的选择。

崔检测

检测CUI有几种常用方法,包括“暴力强迫”(即移除绝缘、检查、缓解和重新绝缘)、常规和非常规射线照相,脉冲涡流,导波超声波学,从设备的内表面进行超声波测厚。一些操作设施应用风险和/或临界分析来优先考虑压力容器和管道的CUI检查,而不是“蛮力”。不幸的是,目前还没有针对CUI的无损检测“银弹”。

在选择一种或多种检查方法之前,应了解根据所考虑方法的局限性,以及对将要做出的有关预期可靠性和相关部件服务适用性的决定的影响,可能发现或不可能发现什么(即,故障的风险或概率仍然存在)。与任何检查策略一样,使用几种互补方法通常是最有效的。

相关规范、标准和最佳实践

  • API 510,压力容器检查员计划是一种检验规范,涵盖压力容器和保护这些容器的泄压装置的在役检验、维修、改造和重新评定活动。它适用于大多数已投入使用的炼油和化工过程容器。本标准(2014年4月发布的第十版)第5.5.6节介绍了CUI检查。
  • API 570,管道检查规范-在用管道系统的检查、维修、变更和重新评定提供关于如何确定哪些管道系统最易受CUI影响的指南(第5.2.1节),以及在确定易受CUI影响的系统上查找CUI的一些最常见位置(第5.4.2节)(2009年11月发布的第三版)。
  • API RP 574,管道系统部件检验规程讨论炼油厂和化工厂使用的管道、管道、阀门(控制阀除外)和配件的检查实践。为了帮助检查员执行API 570,本文件描述了常见的管道部件、阀门类型、管道连接方法、检查计划流程、检查间隔和技术以及记录类型。CUI见第6.3.3节(2009年11月发布的第三版)。
  • API RP 583,绝缘和防火条件下的腐蚀涵盖适用于压力容器、管道、储罐和球体的外部CUI的设计、维护、检查和缓解措施。它检查了影响损坏机制的因素,并提供了防止绝缘下外部腐蚀或开裂的指南、避免损坏的维护实践、检测和评估损坏的检查实践,以及对设备或结构钢进行风险评估的指南(第一版于2014年5月发布)。
  • ASTM STP 880,隔热下金属的腐蚀提供了关于保温装置设备和管道组件的腐蚀问题的信息,如果保温变得潮湿的话(第一版发布于1985年)。
  • NACE SP0198-2010,隔热和防火材料下的腐蚀控制——系统方法(2010年7月出版)。本标准是NACE RP0198-08(2004年3月)的替代品。

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