【科技】納米技術(shù)如何解決保溫層下的腐蝕問題？
2021-02-19 05:43:16
hualin
腐蝕是指由于金屬與周圍環(huán)境發(fā)生反應(yīng)而導(dǎo)致其基本性能的下降。通常用這個(gè)詞來表示金屬與水或氧氣反應(yīng)而失去一個(gè)電子。保溫層下腐蝕（CUI）是指發(fā)生在金屬表面與保溫材料接觸面上的一種腐蝕現(xiàn)象。這是一種特別嚴(yán)重的腐蝕形式，因?yàn)殡y以檢測到保溫層下的腐蝕。
由于拆除、更換保溫材料的費(fèi)用與人工成本的原因，通常無法定期檢查保溫層下的腐蝕，從而無法避免該問題。
01. 誘因
保溫層下腐蝕（CUI）的大多數(shù)誘因與其他類型的腐蝕相似，最大的區(qū)別是環(huán)境。
當(dāng)然，水分與氧氣是腐蝕的最大因素。管道、儲(chǔ)罐或設(shè)備的保溫材料形成的封閉環(huán)境會(huì)創(chuàng)造條件，造成水分積聚，進(jìn)而導(dǎo)致腐蝕。由于保溫材料會(huì)阻止水分蒸發(fā)，且保溫材料又可充當(dāng)載體，使一個(gè)區(qū)域的水分通過其移動(dòng)至另一個(gè)區(qū)域，從而導(dǎo)致腐蝕更迅速地?cái)U(kuò)散，因此腐蝕往往更加嚴(yán)重。（見下圖）
高溫通常會(huì)導(dǎo)致水分更快地蒸發(fā)，并降低腐蝕速率。但是，被保溫材料覆蓋的表面會(huì)形成保持水分的環(huán)境，使水分無法蒸發(fā)。
傳統(tǒng)的隔熱材料含有氯化物。如果它們暴露在濕氣中，氯化物可能被釋放到管道表面的濕氣層中，并可能會(huì)導(dǎo)致點(diǎn)蝕/應(yīng)力腐蝕開裂。
酸、酸性氣體和強(qiáng)堿（如苛性堿與鹽類）都是侵蝕性的腐蝕劑，不僅會(huì)造成而且會(huì)加速現(xiàn)有的CUI。
石油圈原創(chuàng)，石油圈公眾號(hào)：oilsns
02. 代價(jià)
?？松梨诨ぴ?003年9月提交給歐洲腐蝕聯(lián)合會(huì)的一項(xiàng)研究表明：
1、煉油與化工行業(yè)中泄漏發(fā)生率最高的是CUI，而不是工藝腐蝕。
2、40%至60%的管道維護(hù)費(fèi)用與CUI有關(guān)。
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03. 解決方案
Nansulate涂層中的納米材料為解決CUI問題提供了一種新思路。該涂層不僅具有耐腐蝕性，而且具有較低的導(dǎo)熱性，因此可以用作為保溫層。
當(dāng)使用傳統(tǒng)保溫材料時(shí)，處理CUI的方法是在保溫層下面添加防腐涂層。然而這種方法治標(biāo)不治本，無法避免為執(zhí)行腐蝕檢查而移除、更換保溫層的成本，也不能根除保溫層下方滋生的濕氣環(huán)境，依然會(huì)造成腐蝕，降低保溫層的有效性。
Nansulate能夠解決CUI問題，主要是因?yàn)閾碛幸韵滤膫€(gè)特點(diǎn)：
1、低導(dǎo)熱系數(shù)（使其成為保溫層）；
2、耐腐蝕性；
3、耐濕性；
4、清晰可見，可在不拆除保溫層的情況下進(jìn)行視覺檢查。
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04. 技術(shù)原理
Nansulate中的納米材料Hydro-NM-Oxide的導(dǎo)熱系數(shù)僅為0.017W/mK。完全固化后，該涂層含有約70%的Hydro-NM-Oxide材料與30%的丙烯酸樹脂和性能添加劑。Nansulate通過減少熱能傳遞，起到了保溫作用。與傳統(tǒng)的保溫材料（如巖棉）相比，使用薄膜保溫層的主要優(yōu)勢是延長了產(chǎn)品的使用壽命以及更穩(wěn)定的保溫性能。納米薄膜涂層不會(huì)受到灰塵、水分和微生物的滲透，而這些微生物會(huì)降低傳統(tǒng)保溫層的有效性。
憑借Nansulate中納米材料的極強(qiáng)疏水性，以及對(duì)表面的卓越粘附性，該涂層能夠保持耐腐蝕性能。根據(jù)美國材料試驗(yàn)協(xié)會(huì)B-117標(biāo)準(zhǔn)，它已經(jīng)通過了2000小時(shí)的測試，而在更嚴(yán)格的GM9540P加速腐蝕測試中，它通過了24個(gè)周期的測試，沒有出現(xiàn)紅銹。
該涂層與金屬表面的交接處會(huì)排斥出多余的水分，從而不會(huì)為水分聚集以及因此導(dǎo)致的腐蝕創(chuàng)造出理想的環(huán)境。
該涂層清晰可見，可以目視檢查金屬表面，而不會(huì)損壞或去除涂層。這種透明涂層結(jié)合了耐腐蝕與隔熱的特點(diǎn)，是打破常規(guī)的納米技術(shù)創(chuàng)新。
05. 結(jié)論
CUI仍然是許多行業(yè)普遍存在的問題。定期拆除、更換保溫系統(tǒng)來進(jìn)行腐蝕檢查的成本高昂，而且已經(jīng)成為棘手難題。此外，傳統(tǒng)類型的保溫材料會(huì)為濕氣以及由此產(chǎn)生的腐蝕創(chuàng)造出完美的環(huán)境，并為腐蝕的快速擴(kuò)散提供渠道。
利用這種納米技術(shù)，檢查人員可在不拆除保溫層的條件下，定期檢測腐蝕。這就降低了人工成本以及因CUI而更換管道與設(shè)備的成本。Nansulate納米涂料為管道、儲(chǔ)罐和其他工廠設(shè)備的防腐與保溫提供了單一產(chǎn)品解決方案，它易于應(yīng)用，并能長期保持有效性。