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[摘 要]通过对某化工设备中间冷却器的保温层下腐蚀（CUI）情况的全面检验，发现存在的腐蚀减薄或腐蚀穿孔等现象，提供了缺陷位置、形貌分析及处理的实例，并进行了CUI腐蚀机理及成因分析，为化工设备中间冷却器及同类压力容器的保温层下腐蚀（CUI）情况的全面检验提供了有效的指导方法。
[关键词]化工设备、中间冷却器、压力容器、全面检验、保温层下腐蚀、腐蚀减薄、腐蚀穿孔
中图分类号：TG174.4 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）20-0308-02
Corrosion Under Insulation of the intercooler of a chemical equipment （CUI）
Lu Wennian
Ningbo special equipment inspection and research institute，Ningbo，china，315048
[Abstract]through the intercooler of a chemical equipment Corrosion Under Insulation （CUI） comprehensive inspection， found that the presence of corrosion reducing thin or corrosion perforation phenomenon provides defect location and morphology analysis and processing of the examples， and CUI corrosion mechanism and the cause analysis， for chemical equipment intermediate cooler and similar pressure vessel Corrosion Under Insulation （CUI） comprehensive test provides effective guidance.
[Key words]chemical equipment， intercooler， pressure vessel， Corrosion Under Insulation， inspection.
0、引言
在我国压力容器及管道腐蚀问题每年都造成数百亿的经济损失，尤其是保温层下的压力容器及管道上发生的腐蚀减薄或腐蚀穿孔失效，对化工生产和环境产生重大的影响。腐蚀分内部腐蚀和外部腐蚀，内部腐蚀一般可以根据材料、介质、流速等参数预估腐蚀速率，预测使用多年后的腐蚀状况，做到提早预防。外部腐蚀往往由于腐蚀工况环境要求高、腐蚀机理复杂等原因，容易被设备管理人员忽略。然而在近几年检验发现，外部腐蚀发生概率越来越高，造成的后果影响越来越严重。特别是保温层下腐蚀（Corrosion Under Insulation），由于外部有保温，宏观检测无法涉及，宏观检查容易漏检，其造成的后果更为严重。
本文以中间冷却器为例，介绍了在全面检验过程中发现层下腐蚀穿孔及相应处理方法。中间冷却器是适用于双级压缩制冷系统的压力容器，主要作用是（1）降低制冷压缩机低压级汽缸的排气温度，使排气温度冷却到中间压力下的干饱和蒸汽，再被制冷压缩机的高压级汽缸吸入，以免高压级出现过高的排气温度；（2）使从冷凝器出来的高温高压液体在节流前得到过冷，减少节流过程中产生的闪光气体，以提高蒸发器的换热效率；（3）在一定程度上起到油分离的作用，可以将从制冷压缩机低压级排气带出的润滑油，通过改变流动方向，降低流速、洗涤和降温作用分离出来，并通过中间冷却器的放油管定期排放至集油器。
1、中间冷却器的保温层下腐蚀CUI检验
1.1 、容器的主要技术参数
1.2、全面检验过程中发现的问题
依据《压力容器定期检验规则》TSG R7001-2013附件C要求对中间冷却器（92112）进行宏观和测厚项目的全面检验。由于中间冷却器外表面有
保冷，考虑企业生产需要，采取局部割除保冷后进行测厚及宏观检查的方法。保冷拆除位置详见左图。检验发现拆除部位实测最小部位7.2mm（在腐蚀裕度范围内），但宏观检测发现保温拆除部位外表面存在多处腐蚀孔，最深约1.0mm，属于典型的保温层下腐蚀。扩大拆除外部保冷层比例进行宏观检测，发现腐蚀情况愈加严重。
1.3、缺陷位置、形貌分析及处理
图2-图5是外部保冷拆除后，宏观检验发现的腐蚀情况，宏观检测发现主要存在如下问题：
1、腐蚀由上向下逐步加深；
2、腐蝕产生的凹坑呈现区域分布；
3、抽取较深的几次凹坑，打磨圆滑过度后，实测最小壁厚为4.8mm。
依据《压力容器定期检验规则》标准，对此容器进行强度校核及腐蚀孔评定，安全状况等级定为5级，应立即停用。
2、CUI腐蚀机理及成因分析
3.1 碳钢保温层下腐蚀机理
碳钢的保温层下腐蚀是指对外部存在保温层的碳钢设备，由于在设备外表面与保温层之间形成水汽的接触环境造成的腐蚀。
保温层下腐蚀形成的原因：
1、水和其他腐蚀性介质的环形空间或缝隙环境；
2、吸水性或浸润性好的保温材料；
3、保温材料带来的污染物加速腐蚀或外界污染。
由于外界保护材料的设计缺陷、安装施工差、机械损伤、疏于维护等原因，都会使水汽进入保温层。当金属表面温度低于环境露点温度是，水汽也会凝结在金属表面。由图7可以看出，在一个开放的系统下，对于碳钢来说，当温度高于80℃时，腐蚀速率开始下降。但保温层下腐蚀（CUI）却类似于封闭系统下的腐蚀情况，水汽中的氧含量却是饱和的。这样长期此环境下腐蚀速率会远远高于开放系统（无保温层的环境）。且实际中，水汽往往有会溶解盐分、cl离子等，这更加速腐蚀。工程实际和相关文献也证明碳钢温度在-4至175℃之间较容易发生保温层下腐蚀。 2.2 本中间冷却器CUI机理及成因分析
小型制冷装置的中间冷却器运行工艺是通过压缩机压缩后高温氨气与低温液氨进行热交换，降低氨气温度，为二级加油做准备。它的运行工况存在如下特点：
1、 两种工况（工作工况与保冷工况）交替运行。
2、 不同工况下，中间冷却器筒体外表面温度不停波動。
3、 中间冷却器充装量一般维持在50%。因而筒体下半部为液相，上半部为气相。
从中间冷却器的运行特点和表1可以发现，由于小型冷库保冷层破损，导致设备表面常有凝结水，这就使上下筒体外表面在两种工况下都发生保温层下腐蚀。至于为何筒体下半部比筒体上半部CUI腐蚀严重？主要是由于筒体上半部（气相区）在中间冷却器工作工况下，温度约38℃，与下半部筒体存在较大温差，且由于重力左右，表面凝结水往往向下流动，不易在筒体上半部聚集，因而上半部筒体CUI腐蚀相对较轻。
4、结论
这是一个典型的压力容器保温层下腐蚀检验案例。在实际检验过程中，无论压力容器、压力管道，只要运行工况存在CUI形成特点，都容易发生保温层下腐蚀。
严重的保温层下腐蚀对化工企业的安全生产和经济效益都产生重要的影响。由于保温层下腐蚀往往被外保温遮盖，宏观检查不易发现；测厚检测也往往只是局部的抽检，容易对保温层下漏检。如何在检验中及时发现保温层下腐蚀，做到不漏检不错检，保障设备安全运行。本人认为要做到如下几点：
1、全面了解化工设备运行工艺及工况，分析化工设备发生保温层下腐蚀的可能。
2、重点检查外部保温层状况。确定外保温是否有跑、冒、滴、漏等现象，如保温铁皮有破损，保温材料是否潮湿，保冷材料是否有水进入等。
3、对保温层拆除部位重点检查。主要内容有：外壁防腐底漆是否脱落；表面是否有凹坑；蒸汽管线是否有粉化脱落；壁厚检测是否减薄等。
4、对小型制冷装置全面检验中，考虑中间冷却器工况，应对其重点检查保温层下腐蚀。增加保温拆除比例，且保温拆除部位尽可能选择筒体下半部。
参考文献
[1] 周建龙，王箫然，潘莹，胡洋，保温层下的碳钢腐蚀与解决方案，《中国涂料》，2015，30（2）.
[2]姜莹洁，巩建鸣，唐建群，20钢在不同模拟条件下的保温层下腐蚀行为，《机械工程材料》，2011（12）：66-70.
[3] 吴业正，韩宝琦，制冷原理及设备[M].第1版.西安：西安交通大学出版社，1987-09.
[4] 连天达，藏润清，翟家佩， 制冷装置设计[M].第1版.北京：中国经济出版社.1994-09.
作者简介：
卢文年，1973年，男，浙江余姚人，本科，工程师，主要从事化工机械设备中压力容器的检验。
[关键词]化工设备、中间冷却器、压力容器、全面检验、保温层下腐蚀、腐蚀减薄、腐蚀穿孔
中图分类号：TG174.4 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）20-0308-02
Corrosion Under Insulation of the intercooler of a chemical equipment （CUI）
Lu Wennian
Ningbo special equipment inspection and research institute，Ningbo，china，315048
[Abstract]through the intercooler of a chemical equipment Corrosion Under Insulation （CUI） comprehensive inspection， found that the presence of corrosion reducing thin or corrosion perforation phenomenon provides defect location and morphology analysis and processing of the examples， and CUI corrosion mechanism and the cause analysis， for chemical equipment intermediate cooler and similar pressure vessel Corrosion Under Insulation （CUI） comprehensive test provides effective guidance.
[Key words]chemical equipment， intercooler， pressure vessel， Corrosion Under Insulation， inspection.
0、引言
在我国压力容器及管道腐蚀问题每年都造成数百亿的经济损失，尤其是保温层下的压力容器及管道上发生的腐蚀减薄或腐蚀穿孔失效，对化工生产和环境产生重大的影响。腐蚀分内部腐蚀和外部腐蚀，内部腐蚀一般可以根据材料、介质、流速等参数预估腐蚀速率，预测使用多年后的腐蚀状况，做到提早预防。外部腐蚀往往由于腐蚀工况环境要求高、腐蚀机理复杂等原因，容易被设备管理人员忽略。然而在近几年检验发现，外部腐蚀发生概率越来越高，造成的后果影响越来越严重。特别是保温层下腐蚀（Corrosion Under Insulation），由于外部有保温，宏观检测无法涉及，宏观检查容易漏检，其造成的后果更为严重。
本文以中间冷却器为例，介绍了在全面检验过程中发现层下腐蚀穿孔及相应处理方法。中间冷却器是适用于双级压缩制冷系统的压力容器，主要作用是（1）降低制冷压缩机低压级汽缸的排气温度，使排气温度冷却到中间压力下的干饱和蒸汽，再被制冷压缩机的高压级汽缸吸入，以免高压级出现过高的排气温度；（2）使从冷凝器出来的高温高压液体在节流前得到过冷，减少节流过程中产生的闪光气体，以提高蒸发器的换热效率；（3）在一定程度上起到油分离的作用，可以将从制冷压缩机低压级排气带出的润滑油，通过改变流动方向，降低流速、洗涤和降温作用分离出来，并通过中间冷却器的放油管定期排放至集油器。
1、中间冷却器的保温层下腐蚀CUI检验
1.1 、容器的主要技术参数
1.2、全面检验过程中发现的问题
依据《压力容器定期检验规则》TSG R7001-2013附件C要求对中间冷却器（92112）进行宏观和测厚项目的全面检验。由于中间冷却器外表面有
保冷，考虑企业生产需要，采取局部割除保冷后进行测厚及宏观检查的方法。保冷拆除位置详见左图。检验发现拆除部位实测最小部位7.2mm（在腐蚀裕度范围内），但宏观检测发现保温拆除部位外表面存在多处腐蚀孔，最深约1.0mm，属于典型的保温层下腐蚀。扩大拆除外部保冷层比例进行宏观检测，发现腐蚀情况愈加严重。
1.3、缺陷位置、形貌分析及处理
图2-图5是外部保冷拆除后，宏观检验发现的腐蚀情况，宏观检测发现主要存在如下问题：
1、腐蚀由上向下逐步加深；
2、腐蝕产生的凹坑呈现区域分布；
3、抽取较深的几次凹坑，打磨圆滑过度后，实测最小壁厚为4.8mm。
依据《压力容器定期检验规则》标准，对此容器进行强度校核及腐蚀孔评定，安全状况等级定为5级，应立即停用。
2、CUI腐蚀机理及成因分析
3.1 碳钢保温层下腐蚀机理
碳钢的保温层下腐蚀是指对外部存在保温层的碳钢设备，由于在设备外表面与保温层之间形成水汽的接触环境造成的腐蚀。
保温层下腐蚀形成的原因：
1、水和其他腐蚀性介质的环形空间或缝隙环境；
2、吸水性或浸润性好的保温材料；
3、保温材料带来的污染物加速腐蚀或外界污染。
由于外界保护材料的设计缺陷、安装施工差、机械损伤、疏于维护等原因，都会使水汽进入保温层。当金属表面温度低于环境露点温度是，水汽也会凝结在金属表面。由图7可以看出，在一个开放的系统下，对于碳钢来说，当温度高于80℃时，腐蚀速率开始下降。但保温层下腐蚀（CUI）却类似于封闭系统下的腐蚀情况，水汽中的氧含量却是饱和的。这样长期此环境下腐蚀速率会远远高于开放系统（无保温层的环境）。且实际中，水汽往往有会溶解盐分、cl离子等，这更加速腐蚀。工程实际和相关文献也证明碳钢温度在-4至175℃之间较容易发生保温层下腐蚀。 2.2 本中间冷却器CUI机理及成因分析
小型制冷装置的中间冷却器运行工艺是通过压缩机压缩后高温氨气与低温液氨进行热交换，降低氨气温度，为二级加油做准备。它的运行工况存在如下特点：
1、 两种工况（工作工况与保冷工况）交替运行。
2、 不同工况下，中间冷却器筒体外表面温度不停波動。
3、 中间冷却器充装量一般维持在50%。因而筒体下半部为液相，上半部为气相。
从中间冷却器的运行特点和表1可以发现，由于小型冷库保冷层破损，导致设备表面常有凝结水，这就使上下筒体外表面在两种工况下都发生保温层下腐蚀。至于为何筒体下半部比筒体上半部CUI腐蚀严重？主要是由于筒体上半部（气相区）在中间冷却器工作工况下，温度约38℃，与下半部筒体存在较大温差，且由于重力左右，表面凝结水往往向下流动，不易在筒体上半部聚集，因而上半部筒体CUI腐蚀相对较轻。
4、结论
这是一个典型的压力容器保温层下腐蚀检验案例。在实际检验过程中，无论压力容器、压力管道，只要运行工况存在CUI形成特点，都容易发生保温层下腐蚀。
严重的保温层下腐蚀对化工企业的安全生产和经济效益都产生重要的影响。由于保温层下腐蚀往往被外保温遮盖，宏观检查不易发现；测厚检测也往往只是局部的抽检，容易对保温层下漏检。如何在检验中及时发现保温层下腐蚀，做到不漏检不错检，保障设备安全运行。本人认为要做到如下几点：
1、全面了解化工设备运行工艺及工况，分析化工设备发生保温层下腐蚀的可能。
2、重点检查外部保温层状况。确定外保温是否有跑、冒、滴、漏等现象，如保温铁皮有破损，保温材料是否潮湿，保冷材料是否有水进入等。
3、对保温层拆除部位重点检查。主要内容有：外壁防腐底漆是否脱落；表面是否有凹坑；蒸汽管线是否有粉化脱落；壁厚检测是否减薄等。
4、对小型制冷装置全面检验中，考虑中间冷却器工况，应对其重点检查保温层下腐蚀。增加保温拆除比例，且保温拆除部位尽可能选择筒体下半部。
参考文献
[1] 周建龙，王箫然，潘莹，胡洋，保温层下的碳钢腐蚀与解决方案，《中国涂料》，2015，30（2）.
[2]姜莹洁，巩建鸣，唐建群，20钢在不同模拟条件下的保温层下腐蚀行为，《机械工程材料》，2011（12）：66-70.
[3] 吴业正，韩宝琦，制冷原理及设备[M].第1版.西安：西安交通大学出版社，1987-09.
[4] 连天达，藏润清，翟家佩， 制冷装置设计[M].第1版.北京：中国经济出版社.1994-09.
作者简介：
卢文年，1973年，男，浙江余姚人，本科，工程师，主要从事化工机械设备中压力容器的检验。