保温与腐蚀技术--章炳华.pdf

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1、保温与腐蚀技术 章炳华章炳华 中国防腐蚀大师中国防腐蚀大师 教授级高级工程师教授级高级工程师 中国石化扬子石油化工有限公司中国石化扬子石油化工有限公司 2014年年3月月 2014-3-28 2 一、概一、概 论论 2014-3-28 3 保温概论 保温保温: : 为减少设备、管道及其附件向周围环境散热，在为减少设备、管道及其附件向周围环境散热，在其外表面采取的增设保温层的措施。其外表面采取的增设保温层的措施。 经济厚度经济厚度: : 保温后的年散热损失费用和投资的年分摊费用之保温后的年散热损失费用和投资的年分摊费用之和为最小值时保温层的计算厚度。和为最小值时保温层的计算厚度。 保温材料指标：

2、保温材料指标： 导热系数、容重、渣球含量、纤维直径等。导热系数、容重、渣球含量、纤维直径等。 2014-3-28 4 保温适用范围保温适用范围 工艺生产过程要求隔热的设备和管道（含管工艺生产过程要求隔热的设备和管道（含管件、阀门等）；件、阀门等）； 为减少设备和管道的热量或冷量损失；为减少设备和管道的热量或冷量损失； 为防止设备和管道的外壁结露；为防止设备和管道的外壁结露； 为防止高温设备和管道散热对周围环境的影为防止高温设备和管道散热对周围环境的影响；响； 工艺生产中不需要保温的设备、管道及其附工艺生产中不需要保温的设备、管道及其附件，其外表温度超过件，其外表温度超过60并需要经常操作维并需

3、要经常操作维护，而又无法采用其他措施防止引起烫伤的护，而又无法采用其他措施防止引起烫伤的部位；部位； 2014-3-28 5 腐蚀概论 腐蚀：这个术语起源于拉丁“腐蚀：这个术语起源于拉丁“Corrdere”，意即“损坏”。，意即“损坏”。防腐“真漆”在中国三千多年前的商朝应用；防腐“真漆”在中国三千多年前的商朝应用； 腐蚀系统研究在腐蚀系统研究在1903年惠特尼年惠特尼W.R.Whitney开始的。开始的。 20世纪五十年代以前，腐蚀的定义只局限于金属的腐蚀。世纪五十年代以前，腐蚀的定义只局限于金属的腐蚀。金属在周围介质（最常见的是液体和气体）作用下，由于金属在周围介质（最常见的是液体和气体）

4、作用下，由于化学变化化学变化、电化学变化电化学变化或物理溶解而产生的破坏。或物理溶解而产生的破坏。 腐蚀的定义腐蚀的定义:指材料（包括金属和非金属）在其周围环境指材料（包括金属和非金属）在其周围环境的作用下，引起的破坏或变质现象。的作用下，引起的破坏或变质现象。 金属和合金的腐蚀主要是由于化学或电化学作用引起金属和合金的腐蚀主要是由于化学或电化学作用引起的破坏，有时还同时伴有机械、物理或生物作用。的破坏，有时还同时伴有机械、物理或生物作用。 非金属的破坏一般是由于化学或物理作用引起，如氧非金属的破坏一般是由于化学或物理作用引起，如氧化、溶解、溶胀等。化、溶解、溶胀等。 2014-3-28 6

5、腐蚀概论 腐蚀与防护是一门融合多种学科的边缘学科。金腐蚀与防护是一门融合多种学科的边缘学科。金属学、化学、电化学、物理学、工程力学、生物属学、化学、电化学、物理学、工程力学、生物学。学。 腐蚀工程：是研究腐蚀与防腐的科学技术，是通腐蚀工程：是研究腐蚀与防腐的科学技术，是通过运用技术和经济，而安全可靠地防止或控制腐过运用技术和经济，而安全可靠地防止或控制腐蚀的危害。蚀的危害。 生产工艺、运行状况、环境性质、材料的性生产工艺、运行状况、环境性质、材料的性能及生产、加工、设计结构等知识的融合。能及生产、加工、设计结构等知识的融合。 2014-3-28 7 腐蚀概论 腐蚀原理分腐蚀原理分：化学腐蚀和电

6、化学腐蚀。：化学腐蚀和电化学腐蚀。 过去认为，高温气体腐蚀（如高温氧化）属于化学腐过去认为，高温气体腐蚀（如高温氧化）属于化学腐蚀，但近代概念指出在高温腐蚀中也存在隔离的阳极和阴蚀，但近代概念指出在高温腐蚀中也存在隔离的阳极和阴极区，也有电子和离子的流动。极区，也有电子和离子的流动。 腐蚀形态分：腐蚀形态分：均匀（全面）腐蚀和局部腐蚀两类，局部腐均匀（全面）腐蚀和局部腐蚀两类，局部腐蚀还可分为若干小类。蚀还可分为若干小类。 干腐蚀和湿腐蚀。干腐蚀和湿腐蚀。湿腐蚀是指金属在水溶液中的腐蚀，是湿腐蚀是指金属在水溶液中的腐蚀，是典型的电化学腐蚀，干腐蚀则是指在干气体（通常是在高典型的电化学腐蚀，干腐

7、蚀则是指在干气体（通常是在高温）或非水溶液中的腐蚀。温）或非水溶液中的腐蚀。 单纯的物理腐蚀，单纯的物理腐蚀，对于金属很少见，对于非金属，则多半对于金属很少见，对于非金属，则多半产生单纯的化学或物理腐蚀，有时两种作用同时发生。产生单纯的化学或物理腐蚀，有时两种作用同时发生。 2014-3-28 8 二、保温与腐蚀二、保温与腐蚀 2014-3-28 9 （一）保温腐蚀案例 2014-3-28 10 2014-3-28 11 2014-3-28 12 2014-3-28 13 2014-3-28 14 2014-3-28 15 2014-3-28 16 关于玻璃棉 玻璃棉采用石英砂、石灰石、白云石

8、等天然玻璃棉采用石英砂、石灰石、白云石等天然矿石矿石为主要原料，配合一些纯碱、为主要原料，配合一些纯碱、硼砂硼砂等化工原料熔等化工原料熔成玻璃。成玻璃。 无碱玻璃纤维无碱玻璃纤维 氧化钠氧化钠0%2%，属铝硼硅酸盐玻璃，属铝硼硅酸盐玻璃 中碱玻璃纤维中碱玻璃纤维 氧化钠氧化钠8%12%，属含硼或不含硼的钠钙硅酸，属含硼或不含硼的钠钙硅酸盐玻璃盐玻璃 高碱玻璃纤维高碱玻璃纤维 氧化钠氧化钠13%以上，属钠钙硅酸盐玻璃以上，属钠钙硅酸盐玻璃 2014-3-28 17 2014-3-28 18 管道保温局部腐蚀穿孔 2014-3-28 19 2011.01.29某炼油厂催化气分某炼油厂催化气分C-1

9、塔顶回流塔顶回流罐罐D-2放空管线保温层下腐蚀泄漏。放空管线保温层下腐蚀泄漏。 D2罐上部三层平台上有喷淋式空冷，长期罐上部三层平台上有喷淋式空冷，长期有积水现象，造成保温管线处有外腐蚀。有积水现象，造成保温管线处有外腐蚀。 2014-3-28 20 2014-3-28 21 2014-3-28 22 不锈钢应力腐蚀开裂不锈钢应力腐蚀开裂 2014-3-28 23 乙二醇不锈钢管道裂纹 2014-3-28 24 保温与腐蚀 （二）保温材料的腐蚀性研究（二）保温材料的腐蚀性研究 2014-3-28 25 保温材料的腐蚀性研究 1、由于矿物，制成保温材料后，仍含有大量的无、由于矿物，制成保温材料后

10、，仍含有大量的无机盐，氯化物、氟化物、硫化物等有害成分。机盐，氯化物、氟化物、硫化物等有害成分。 2、大气的存在，腐蚀杂质和保温材料吸收、大气的存在，腐蚀杂质和保温材料吸收水分形水分形成的电解质溶液成的电解质溶液，为金属的电化学腐蚀创造了必，为金属的电化学腐蚀创造了必要条件。要条件。 3、由于保温材料的覆盖程度不同，完好处氧的供、由于保温材料的覆盖程度不同，完好处氧的供给困难给困难,形成缺氧区，而保温材料破损的部位氧的形成缺氧区，而保温材料破损的部位氧的供给充足，这样两个靠近的区域形成了供给充足，这样两个靠近的区域形成了氧浓差电氧浓差电池池，构成了，构成了电化学腐蚀电化学腐蚀。 2014-3-

11、28 26 保温材料的腐蚀性研究 对对岩棉、硅酸铝、复合硅酸盐、玻璃棉、膨胀珍岩棉、硅酸铝、复合硅酸盐、玻璃棉、膨胀珍珠岩、矿渣棉、海泡石、微孔硅酸钙、泡沫玻璃珠岩、矿渣棉、海泡石、微孔硅酸钙、泡沫玻璃和聚氨酯和聚氨酯等等10种保温材料进行腐蚀性实验研究。种保温材料进行腐蚀性实验研究。 1、研究分析电导率、研究分析电导率 2、 SO42- 3、保温材料的提取液的、保温材料的提取液的pH值值 4、 Cl-+F-离子含量离子含量 5、包裹法实验其对碳钢的腐蚀速率、包裹法实验其对碳钢的腐蚀速率 2014-3-28 27 保温材料的腐蚀性研究 1010种旧保温材料提取液所对应的电导率种旧保温材料提取液

12、所对应的电导率 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 保温材料种类保温材料种类 电导率 S/cm 2014-3-28 28 保温材料的腐蚀性研究 包裹法实验证明它们对碳钢的腐蚀速率大包裹法实验证明它们对碳钢的腐蚀速率大小为：小为： 复合硅酸盐玻璃棉岩棉硅酸铝，复合硅酸盐玻璃棉岩棉硅酸铝， 其中硅酸铝的腐蚀速度最小，其中硅酸铝的腐蚀速度最小， 2014-3-28 29 保温材料的腐蚀性研究 1、 现场保温材料的提取液中现场保温材料的提取液中电导率电导率最大的是海泡石（超最大的是海泡石（超过过800S/cm）、复合硅酸盐和超细玻璃棉，其腐蚀性也）、复合硅酸盐和

13、超细玻璃棉，其腐蚀性也最大，最小的是硅酸铝、泡沫玻璃和聚氨酯。最大，最小的是硅酸铝、泡沫玻璃和聚氨酯。 2、 保温材料中，保温材料中，SO42-含量最高的也是海泡石，含量较含量最高的也是海泡石，含量较少的是硅酸铝纤维、聚氨酯和泡沫玻璃。少的是硅酸铝纤维、聚氨酯和泡沫玻璃。 3、 保温材料的提取液的保温材料的提取液的pH值值都在都在79之间，常用新保温之间，常用新保温材料的材料的pH值比旧的略高。值比旧的略高。 4、 复合硅酸盐和超细玻璃棉（复合硅酸盐和超细玻璃棉（Cl-+F-）离子含量最高）离子含量最高，不能用于奥氏体不锈钢管道或设备的保温不能用于奥氏体不锈钢管道或设备的保温;而硅酸铝纤维而硅

14、酸铝纤维则最低，最适合用于奥氏体不锈钢设备的保温材料。则最低，最适合用于奥氏体不锈钢设备的保温材料。 5、 海泡石、复合硅酸盐和超细玻璃棉等三种材料对金属海泡石、复合硅酸盐和超细玻璃棉等三种材料对金属腐蚀性最大腐蚀性最大，应慎用。，应慎用。 2014-3-28 30 三、施工管理三、施工管理 2014-3-28 31 施工管理 三分材料，七分施工三分材料，七分施工 全过程质量管理全过程质量管理 设计选材、材料采购及管理、施工过设计选材、材料采购及管理、施工过程控制、验收程控制、验收 2014-3-28 32 保温材料贮存保温材料贮存 2014-3-28 33 隔热层的施工接缝宽度隔热层的施工接

15、缝宽度 接缝宽度太大（保温不应超过5mm）不可接受 可接受 2014-3-28 34 隔热层的施工接缝处理隔热层的施工接缝处理 间隙未正确充填 不可接受 可接受 2014-3-28 35 隔热层的施工接缝宽度隔热层的施工接缝宽度 接缝宽度太大（保冷不应超过2mm） 不可接受 可以接受 2014-3-28 36 隔热层的施工捆扎隔热层的施工捆扎 捆扎距离过大 不可接受 可以接受 2014-3-28 37 隔热层的施工封头隔热层的施工封头 未按要求安装不可接受 可以接受 2014-3-28 38 保护层的施工搭接保护层的施工搭接 接缝搭接量不足 不可接受 可以接受 2014-3-28 39 保护层

16、的施工保护层的施工 间隙较大、顺水弧度不够 不可接受 可以接受 2014-3-28 40 保护层的施工接管保护层的施工接管 间隙较大 不可接受 可以接受 2014-3-28 41 保护层的施工铭牌保护层的施工铭牌 间隙较大 不可接受 可以接受 2014-3-28 42 保护层的施工障碍保护层的施工障碍 不可接受 可以接受 2014-3-28 43 保护层的施工弯头保护层的施工弯头 未正确压边 不可接受 可接受 2014-3-28 44 隔热层的施工隔热层的施工临时保护临时保护 保护层安装前临时防护措施不到位 不可接受 可以接受 2014-3-28 45 施工样板及成片区保温更换见效 2#2#乙

17、烯装置乙烯装置EA1115EA1115换热器保温样板换热器保温样板 2014-3-28 46 乙烯保冷 2014-3-28 47 保温精细化管理 外护铝皮朝上咬口加封玻璃胶外护铝皮朝上咬口加封玻璃胶 2014-3-28 48 保温结构上加设防水PVC卷材 2014-3-28 49 搭设脚手架确保施工质量与安全 2014-3-28 50 2014-3-28 51 2014-3-28 52 四、改进与建议 2014-3-28 53 1、在室外设备管道保温材料尽量不使用、在室外设备管道保温材料尽量不使用有有碱碱超细玻璃棉。超细玻璃棉。 2、不锈钢设备、管道的保温材料中、不锈钢设备、管道的保温材料中C

18、L-离离子含量应小于子含量应小于20PPM 。建议采用低。建议采用低CL-的的超轻硅酸铝保温棉材料。超轻硅酸铝保温棉材料。 3、碳钢管线不带伴热、物料温度小于、碳钢管线不带伴热、物料温度小于150的保温材料建议选用的保温材料建议选用憎水型岩棉憎水型岩棉，并，并增加增加PVC防水膜作防潮层防水膜作防潮层。 2014-3-28 54 保温材料与结构保温材料与结构 4、H2及高温及高温临氢管线临氢管线、伴热系统是冬季投、伴热系统是冬季投用、夏季不用的管线等保温材料建议选用用、夏季不用的管线等保温材料建议选用憎水型岩棉外加憎水型岩棉外加PVC防水膜作防水膜作防潮层防潮层。 5、保温外护层尽量选用、保温外护层尽量选用铝皮铝皮，不选用，不选用镀锌镀锌铁皮。铁皮。 章炳华：章炳华： 扬子石油化工有限公司教授级高工 南京工业大学兼职教授 国家发改委评标专家 中国防腐蚀大师 电话：02557785407 13951600535 电子邮箱： 谢谢 谢！谢！