T +886-4-2385 0357 台中市南屯區五權西路三段217號
什麼是保溫層下腐蝕(CUI)?
石化管線腐蝕預防必知!
保溫層下腐蝕(CUI,Corrosion Under Insulation)是指在金屬表面被保溫材料覆蓋的情況下,水氣進入保溫材料縫隙,在底材上留下高濃度的鹽份,與溫度變化反應造成的加速鏽蝕現象。這種腐蝕形式通常發生在工業裝置、管道、容器等表面,其下方被保溫材料所包覆,因此被發現問題時,情況都已經比較嚴重,甚至可能造成結構損壞。
什麼是保溫層下腐蝕(CUI)?石化管線腐蝕預防必知!

前言

台灣作為一個四面環海的島嶼地區,高溫、高濕和高鹽度的環境使得金屬件的腐蝕速度加快,這也讓保溫層下腐蝕成為一個更為突出的問題。

尤其在石化工業中,管線或者設備會覆蓋保溫層,這是因為部分精煉加工過程對溫度變化非常敏感,許多液體跟氣體都在高壓或者高溫下操作,這有可能會對人員和設備造成危險。而保溫層有助於減少設施表面高溫,減低人員操作風險,同時也可減少能量的散失,降低溫度波動對加工過程的影響。

 

保溫層下腐蝕 (CUI) 是什麼?

保溫層下腐蝕(CUI,Corrosion Under Insulation)是指在金屬表面被保溫材料覆蓋的情況下,水氣進入保溫材料縫隙,在底材上留下高濃度的鹽份,與溫度變化反應造成的加速鏽蝕現象。這種腐蝕形式通常發生在工業裝置、管道、容器等表面,其下方被保溫材料所包覆,因此被發現問題時,情況都已經比較嚴重,甚至可能造成結構損壞。

然而即使有保溫層下腐蝕的疑慮,保溫層依舊是無可或缺的重要防護,因為保溫層的用途其實比我們想像中的還要廣泛,除了保溫(舉例:石化管線)、保冷(舉例:幫助液態瓦斯管線保冷)、人員安全維護,保溫層的吸音特性也能對產生噪音的管線與設備降噪。

以下為幾個保溫層下腐蝕常見的原因:

  1. 有機發泡材料: 許多業者選擇有機發泡材質當作保溫材料,他們通常具有更好的隔熱性能,但可能容易吸收水分。如果這些保溫材料無法有效地阻止水分進入金屬表面,就有可能導致腐蝕
  2. 不銹鋼管線:許多業者以為使用了不銹鋼管線,就不會發生保溫層下腐蝕。雖然具有較強的耐腐蝕性,但在特定條件下仍然可能發生腐蝕。如果不鏽鋼表面受損或沒有適當的防護,水、碳鋼、低合金鋼和不銹鋼起電化學反應,仍然可以導致腐蝕。
  3. 早期設備塗覆品質不佳:早期的設備塗覆品質可能不如現代的高效防護塗層,這可能使金屬表面更容易暴露於水分和氧氣,從而導致腐蝕。
  4. 設計和安裝不當:不良的設計和安裝可能導致保溫材料的漏洞,使水分能夠進入保溫層下,從而引發腐蝕。
  5. 沒有定期進行檢修:如果缺乏定期的檢修和保養,即使初始防護措施有效,也可能因為時間的推移而失去效果,從而導致保溫層下腐蝕的發生。

 

保溫層下腐蝕的觀念反思

CUI
 (包溫層外為鋁覆蓋物,但內部管線依舊有CUI情況)

傳統觀念一:雨水阻隔物不會透水,能完全阻止水氣進入

傳統來說,除了保溫層外,被保溫設施外部可能還會覆蓋上一層鋁皮卷片,這種鋁皮卷片安裝在保溫材料的外部以提供額外的防護層,其主要功能是阻止外部環境中的水分、鹽分、化學物質或其他有害物質進入保溫材料。

鋁覆蓋物緊密包覆目標區域,邊緣通常有疊合處以確保完整密封。看上去似乎可以完全防止水氣進入保溫層下。然而現實是,鋁覆蓋物也可能會受損或出現微小的縫隙,使水分滲透到保溫材料下方。因此,我們應該假設在包覆後,水氣仍有可能浸入,並採取相應的預防措施。

 

傳統觀念二:包覆層不會留下水氣

其次,包覆層不一定能完全排除水氣。不同的包覆材料和方法可能會導致不同程度的水氣滯留。因此,我們不能僅僅依賴包覆來防止CUI的發生,還需要綜合考慮其他因素。

 

傳統觀念三:耐高溫油漆會抵擋腐蝕

最後,耐高溫油漆的使用也需要謹慎考慮。儘管耐高溫油漆可以有效地延緩保溫層下腐蝕的發生,但它們不是永久的解決方案。普通耐高溫油漆的防鏽能力有限,一般來說是2~25年,耐高溫油漆壽命平均不超過10年。因此需要定期檢查和重新塗裝以確保其效力。而且在極端環境下,保溫油漆的防鏽期限可能會因此而縮短,進而產生腐蝕。

 

保溫層下腐蝕是怎麼發生的?

大多數人看見金屬被保溫材料緊緊包裹,第一反應就會覺得這樣好像比較不容易生鏽,然而很反直覺的是,這樣反而容易造成不易被發現的腐蝕形成。
 

常見的促成保溫層下腐蝕的因素

1.水份

水的存在是發生 CUI 必要條件,水分可以來自環境中的濕氣、降雨滲入以及設備運行產生的水蒸氣、冷凝水等。因包覆材非完全氣密,因此當水份從外部滲入以後,反而會因為被阻隔在包覆材之下難以乾燥,從而造成表面腐蝕。

2.溫度

溫度變化對保溫層下腐蝕的影響很大。在不同溫度條件下,保溫材料和金屬之間的水蒸氣可能會凝結和蒸發,進一步加速腐蝕過程。

3. 位置

特定位置可能更容易引起保溫層下腐蝕。例如,焊縫、連接點、支撐處等可能造成應力和形狀變化,從而使水分更容易積聚,導致腐蝕。

4. 其他腐蝕因子

除了水分外,其他腐蝕因子也可能參與促成保溫層下腐蝕。這包括金屬表面上的雜質、或環境中的化學物質、氣體、氯離子等,這些因素可能導致金屬更容易腐蝕。外來因子可能先在包覆外皮沈積,接著在濕氣下游包覆外皮缺口滲入包覆材,然後藉著包覆材的虹吸作用、吸附作用、或者重力作用擴散到金屬表面造成腐蝕。

而且在乾濕循環之下,累積在金屬表面的腐蝕因子會慢慢增加,而且包覆材本身多少也含有腐蝕因子(例如氯離子),因此包覆材本身也是影響到CUI的變數之一。

 

預防保溫層下腐蝕對石化產業的重要性

管線腐蝕

在石化產業中,保溫層下腐蝕(CUI)的應用涵蓋了各種設備和設施,因為該行業涉及大量的管道、容器、設備和結構。

在這些設備包覆保溫材料是因為流體運輸需要在特定溫度範圍內進行,透過保溫可以防止流體因為外界環境溫度變化而過冷凝結或者因為過熱產生的危險。

而且在大多數情況之下,流體運輸過程中需要加熱,已保持特定的操作溫度。如果不使用保溫材料會造成不必要的能源浪費,尤其外部環境過冷的情況之下,保溫節能就顯得非常重要。

也是因為保溫材料在石化工業當中無所不在,所以保溫層下腐蝕的發生就更無法避免。尤其因為有保溫材料的遮擋,保溫層下腐蝕的情況就更難被察覺,這往往會導致重大的災害以及經濟損失。

根據NACE國際組織指出,全球保溫層下腐蝕的成本估計在2013年達到2.5兆美元,約佔全球國內生產總值(GDP)的3.4%。如果能有更可行的防腐措施,估計全球每年可以節省3750至8750億美元。2002年英國SHELL公司發表的資料顯示35%腐蝕意外事件來自CUI保溫層下腐蝕問題。

2019年4月7日,台塑六輕工業區發生氣爆及火災,因液化石油氣(LPG)石化管線腐蝕破裂進而引發氣爆。這已經是四年來發生的第二次石化管線引起的爆炸意外了。然而根據事後調查,金屬元件還沒有到達該有的年限就有生鏽損壞的情形發生,其所帶來的經濟損失、人員傷亡以及對周遭的環境影響巨大。可見預防CUI保溫層下腐蝕有多麼重要。

 

傳統預防保溫層下管線腐蝕(CUI)的方式

相關業者因而歸納國內外各種案例,目前工業界的安全管理策略主要如下:

A. 水分隔離:避免水分進入包覆和設備,被認為是預防CUI的第一屏障。這可以通過設計和安裝保溫材料,確保水分無法滲透到金屬表面。

B. 使用長效防鏽塗層:長效塗層被視為第二屏障,可以防止包覆材料老化,在包覆材上使用長效型有機塗層,從而延長保溫設備的壽命。

C. 風險評估和定期保養:對已運行多年的工廠進行風險評估,識別高風險的設備,制定預防性保養計劃。這可能包括定期重新噴砂和塗漆,檢修包覆,以及進行各種非破壞檢測技術應用。

然而以上卻只是理想狀態,事實上,業者常常因保溫材料與防鏽塗層的選擇有誤,或保護效果不佳,造成石化產業每年斥資數百萬美元逐年修復的重點項目。

 

對抗保溫層下腐蝕(CUI)的新科技 - Cortec CorroLogic!

Cortec推出CorroLogic產品系列,作為石化業管線腐蝕的解決方案:無需中斷使用、無需重新噴塗油漆、無需拆除保溫層、同時可以監測腐蝕速率!

 

CorroLogic® CUI Inhibitor (耐高溫 170 °C)

CorroLogic® CUI Inhibitor是一種預防保溫層下腐蝕(CUI)而設計的溶劑型可注射腐蝕抑制劑。只要將其直接注射到保溫層下與金屬接觸的區域,就能有效對抗保溫層下腐蝕(CUI)問題。

特別是針對由濕氣和其他腐蝕性介質引起的腐蝕情況,這些介質可能在保溫層下積聚凝結物時滲入保溫層中。濕氣被困在保溫層和金屬表面之間,容易促使腐蝕發生,並且難以被及早發現。

而CorroLogic CUI Inhibitor便可以直接針對這個部分完美解決。這樣不僅能降低維修成本,縮短因維修和更換而導致的停工時間,還能夠預防與腐蝕相關的災難性故障,提昇整體安全係數。

CorroLogic CUI Inhibitor包含氣化防鏽分子,可以注射到溫度高達170°C的管道上,不論是新的還是使用中的保溫層中都不妨礙使用。

這些抑製劑會透過保溫層遷移,有效地保護金屬管道表面,在乾濕循環中都能提供可靠的保護。詳請見:CorroLogic® CUI Inhibitor防鏽成效測試報告
地下管線防蝕包覆
 210天管線腐蝕狀態比較圖:上為未使用 vs. 下為有使用CorroLogic® CUI Inhibitor

CUI Inhibitor

CorroLogic® CUI Inhibitor能有效減緩腐蝕速度

 

CorroLogic® CUI Inhibitor Injection  (耐高溫 350 °C)

CorroLogic CUI抑製劑注射液是一種耐高溫的氣相腐蝕抑制劑 (VpCI®),專為預防保溫層下腐蝕(CUI)而設計。不同於一般的保溫層油漆,它可以直接注射到保溫材料中,無需將保溫層移除。

氣化防鏽分子會從注射點開始,沿著管道移動,形成一層疏水性的保護層,覆蓋在金屬表面下方。

引相對於其他只能在拆除保溫材料之後或在安裝新管道之前進行應用的CUI保護方法,CorroLogic CUI抑製劑注射液提供了巨大的優勢。維護人員可以在現有的保溫材料下進行保護,甚至在表面達到高溫的情況下也不影響使用。這顯然大大提昇了防鏽效果,並且可以成功預防腐蝕發生。而且還能防止水分和其他腐蝕性介質所引起的腐蝕現象。

這些介質通常在防水層受損後或在保溫層下方形成冷凝液時進入保溫層,而這種情況通常難以察覺。應用CorroLogic CUI抑製劑注射液可以直接阻斷這種腐蝕發生,也不需要大動工程,降低了維護成本,並縮短維修和更換所需的停機時間。

https://youtu.be/ciyasehf6xk

 

CorroLogic® CUI High-Temp Inhibitor (耐高溫600°C)

CorroLogic ® CUI 高溫抑製劑是一種水基腐蝕抑製劑,旨在防止在高達 600 °C 的高溫應用中防止保溫層下腐蝕 (CUI)。CorroLogic ® CUI 高溫抑製劑可以延長煉油、石化和海洋環境中管道和保溫材料的使用壽命,從而最大限度地減少更換材料和勞動力成本。該產品無腐蝕性且不易燃,因此可以在各種條件下安全地應用和使用。

使用方式:在新管道安裝時(尚未安裝保溫層),將CorroLogic CUI High-Temp Inhibitor噴塗在的管道表面。如果在維護過程中發現了腐蝕,也可以將CorroLogic CUI High-Temp Inhibitor應用到現有的管道上。
防鏽成效測試報告

防鏽成效測試報告:CorroLogic® CUI High-Temp Inhibitor防鏽成效測試報告

 

其他

VpCI®-637 TOL

專門針對天然氣和原油傳輸管線的頂部腐蝕(TLC)問題所設計的氣化防鏽劑。頂部腐蝕為最困難預防的石化管線腐蝕問題,因為密閉管線、且鏽蝕處通常為非直接接觸區塊。VpCI®-637在對抗在無法直接接觸的區域中,所引起的酸性蒸氣凝結導致鏽蝕非常有用。

 

VpCI®-629

VpCI-629 是針對石化管線、加工設備特別設計的產品。由於 VpCI-629 產品的可溶性(可溶解於原油、淡水、鹽水),以及可形成長期的排水膜,讓管線和器械在使用中也能獲得完整的防鏽保障。此外,該產品會釋放出氣化防鏽分子,可以對難以接觸的管線區域提供全面的保護。

 

VpCI®-639

專門針對天然氣和原油傳輸管線的頂部腐蝕(TLC)問題所設計的氣化防鏽劑。頂部腐蝕為最困難預防的石化管線腐蝕問題,因為密閉管線、且鏽蝕處通常為非直接接觸區塊。VpCI®-637在對抗在無法直接接觸的區域中,所引起的酸性蒸氣凝結導致鏽蝕非常有用。

 

CorroLogic® Fogging Fluid VpCI®-339

即用型的100%純氣體式的VpCi氣化防鏽劑,特別適用於難以觸及的區塊。CorroLogic Fogging Fluid VpCI-339 中的氣化防鏽分子會隨著空氣發散,保護金屬表面,即使是在難以觸及的區域也不用但心防護不到的問題。產品在保護期結束時不會留下殘留物,使設備能夠立即投入使用常無需去除腐蝕抑制劑。

 

Cortec 保溫層下腐蝕防護 - 相關產品比較表

產品名稱 產品特色 最高耐熱度
CUI 保溫層下腐蝕
CorroLogic® CUI Inhibitor

• 氣化防鏽分子在保溫層內部移動,保護被保溫的金屬表面免受腐蝕

• 在濕潤和乾燥循環中提供保護

• 防護時間持久

170 °C
CorroLogic® CUI Inhibitor Injection

• Inhibitor Injection可以直接注射進保溫層,無需將保溫層移除

• 能夠在保溫層內部移動,保護隱藏的金屬表面免受腐蝕

• 熱穩定性高,可達662°F(350°C)

• 非可燃(閃點:310°F [154°C],ASTM D93)

• 吸附在金屬表面,形成保護層

• 持久有效

• 使用可再生原料製成

• 生物可分解(OECD 301)

350°C
CorroLogic® CUI High-Temp Inhibitor

• 可高溫抵抗,達1100°F(600°C)

• 非可燃

• 在潮濕和乾燥的環境中保護

• 持久有效

600°C
其他用於管道維護和增加流量的CorroLogic系統的產品
VpCI®-637 TOL

• 適用於廣泛的系統和腐蝕環境

• 對高含水比的高度腐蝕系統(包括TOL以及系統中水聚集和極端腐蝕攻擊發生的低區域)提供遠距離的最大控制

• 特別在無法直接接觸的區域,有效減少酸性蒸氣凝結引起的腐蝕

• 形成吸附的保護層,保護鐵質和非鐵質金屬

• 對水、腐蝕性氣體和鹵素有效

• 氣化防鏽分子作用提供保護,避免大氣條件和潮濕凝結影響到不能被薄膜抑制劑保護的區域

• 不含重金屬、氯化氫碳化物或揮發性胺類物質

N/A
VpCI®-629

• 適用於各種精煉烴類、原油和油水混合物

• 形成具有高膜持久性的腐蝕抑制屏障,提供持續長期的保護

• 氣化防鏽分子可保護頂置設備、生產和儲存罐等免受大氣條件的腐蝕

• 提供稀釋形式,便於直接應用而無需預先混合

• 後續作用的抑制效果

• 防止應力腐蝕開裂(SCC)和氫脆化。

154°C
VpCI®-639

• 適用於各種精煉烴類、原油和油水混合物

• 形成抗腐蝕的持久性膜屏障,提供持續長期的保護

• 對水入侵、點蝕和腐蝕性氣體有效

• 氣化防鏽分子可保護頂置設備、生產和儲存罐等免受大氣條件的腐蝕

• 適用於廣泛的應用和需求

• 液體形式,便於直接應用而無需預先混合

• 後續作用的抑制效果

• 不會對加工後的燃料產品中的水/燃料分離性能產生負面影響。

204°C
VpCI®-706 VpCI®-706 專門配製用作柴油和生物柴油燃料的添加劑。
該產品為與燃料接觸的黑色金屬表面以及燃料液面上方的表面提供卓越的腐蝕保護。
 

Eco Flow® System

減阻劑

根據條件和系統,阻力減少超過 60%

• 在保持當前工作壓力的同時提高流速

• 在降低工作壓力的同時保持流動

• 需要更少的聚合物實現性能

• 比傳統減阻劑更低的注入速率

• 比傳統減阻劑更快的溶解速率

• 通過氣相腐蝕抑制劑減少潛在的內部腐蝕

• 可用於兩相或三相系統

• 在水-油系統中實現減阻超過50%

 
Corrosorber® Liquid Hydrogen Sulfide Scavenger Corrosorber® Liquid 是氮基雜環化合物的濃縮溶液。它可用於清除氣體系統或液態烴中的硫化氫(H2S)、硫醇、硫化物和硫化合物。 Corrosorber® 液體是一種快速反應的產品,可在接觸時間有限的情況下降低處理後的 H2S 含量。  
相關Cortec防鏽產品
VpCI®-368 VpCI®-368 是一種快乾、溶劑型臨時塗料,可在惡劣、戶外、無遮蔽的應用中提供保護,但可使用 VpCI®-414 等鹼性清潔劑輕鬆去除。提供多金屬保護。可以搭配一些定制顏色。  
CorroLogic® Fogging Fluid VpCI®-339

• 100%蒸氣相腐蝕抑制劑

• 不留下固體殘留物

• 形成薄膜,能自我修復

• 供現成使用,方便快捷

• 不易燃

• 中性pH值

• 氣味低

• 可溶於水和烴類

• 多金屬保護。

103°C
EcoLine® Drilling Rod Grease EcoLine 鑽桿潤滑脂是一種優質生物基、可生物降解潤滑劑,適用於鑽桿應用。它含有極壓添加劑和石墨,可在持續的鑽井振動對鑽桿接頭產生高負載的情況下提供出色的保護。建議在水道附近的環境敏感區域使用 EcoLine 鑽桿潤滑脂。  

 

保溫層下腐蝕(CUI) 案例 - 天然氣加工廠

天然氣加工廠

挑戰

客戶是杜拜領先的天然氣加工公司之一,因工廠原料供需問題,導致客戶的一座天然氣加工廠需暫時停工。客戶非常擔心停工期間,管線腐蝕和保溫層下腐蝕對工廠後續重新啟動時所造成的經濟損失。

 

解決方案

Cortec向客戶提供了一個全套的保溫層下腐蝕保護解決方案。估計停工面積約為80,000平方米,其中包括約30,000平方米的保溫管道和柱子。保溫層下腐蝕(CUI)的應用是一個主要挑戰,解決方法如下:

  1. 在保溫表面外部定期每1.5米鑽半英寸的孔。
  2. 注入每立方米0.5升的CorroLogic® CUI Inhibitor
  3. 密封孔。
  4. 在外部貼上明顯可見的UV穩定標籤,標有設備詳細信息、保護日期、下次檢查日期、下次保護日期等。

 

結論

在熟練團隊和良好的項目管理的幫助下,整個項目在7個月內完成,比計劃提前完成。工廠內各個層級的人員都讚賞了成功完成的努力,並對項目的進行方式表示滿意。

 

結語

富強防銹科技有限公司自1998年成立以來,一直秉持著「品質第一、交期迅速、價格合理、符合環保、售後服務」的經營理念。自2003年起,我們獲得了美國Cortec公司的授權,成為其產品在台灣地區的經銷商。

從此我們提供多種高科技產品,包括適用於電子、通訊、半導體、軍事武器、鋼鐵、精密機械等各行各業需求的VpCI氣化系列產品,以及適用於營造鋼構工程需求的MCI滲透腐蝕抑制系列產品。

多年的經驗以及專業的技術讓我們能為各種製程工業提供高效且經濟的防鏽保護,從而確保業者生產運營更加穩定和高效。

我們擁有一支充滿經驗和專業的防銹團隊,不僅能為客戶解決複雜的防修相關技術問題,還能夠提供簡單、經濟高效的解決方案,並確保合作廠商的設備和資產在長期運作中保持最佳狀態。

 

點此取得免費防鏽相關疑問諮詢

 

延伸閱讀:地上儲槽如何完整防蝕?陰極防蝕+CorroLogic,全面解決鏽蝕問題