隔热层下的腐蚀：CUI隔热层下腐蚀的典型例子是炼油塔的加固圈处逐步产生的CUI腐蚀

若隔热层下的管道出现锈蚀，对流程设备的使用操作者来讲是最大的不幸；因为他将承受很大的风险，并将承担由腐蚀泄漏而带来的经济损失。本文介绍的热喷铝涂层能够长期地、经济地保护隔热层下的流程设备管道不出现锈蚀，而且可用于原油输送管道。

如果没有石油工业，我们的日常生活将会缺失许多石油产品，例如：汽油、重油、塑料和药物有效成分。可以说石油工业与我们的生活息息相关。而且，随着经济的全球化，世界各地对石油产品的需求也在不断地提高。温度在石油工业和石油企业的生产过程中有着重要的影响作用。为了减少石油工业领域中的能源消耗，大多数生产设备的管道中都带有隔热层，用来防止周围环境中的水分、潮气进入到隔热层下的管道表面。隔热层可以防止管道受到机械碰撞，但却无法阻挡腐蚀性介质对管道的侵蚀。首先是水，水中含有氯化物和铝酸盐成分，它们会腐蚀隔热层下的管道，这将要付出昂贵的代价。腐蚀会降低流程设备的生产效率，并带来计划外的停机检修。更糟糕的是，由于炼油设备和管道工作时的温度很高，这又加速了腐蚀的速度。不断地提高产量要求，使得生产压力过大，流程设备定期的维护保养也往往一再推迟。因此，防锈涂层在石油精炼设备中有着非常重要的作用。

热喷铝涂层优势明显

隔热系统的使用寿命取决于一个关键因素——隔热层下的防护涂层。在流程设备安装时，人们通常使用传统的有机防护涂层材料并假设其使用寿命为25年。但事实并不像人们原来估计的那样，实际上，有机防护涂层的有效寿命不到10年，远远低于人们预计的时间。据欧盟防腐协会第WP 13和WP 15工作组的报告（参见相关链接），热喷铝涂层是真正能够长期有效防止锈蚀的防护涂层。它建议：凡使用寿命超过25年的新建流程设备各处都需喷涂热喷铝涂层。除此以外，需要进行维护保养、需要定期清洁消毒的流程设备也需要喷涂热喷铝涂层。

与传统的有机防护涂层材料相比较，热喷铝涂层材料有着许多优点，对CUI隔热层下的腐蚀防护可达25~30年之久，而传统的有机防护涂层材料通常只能防腐5~13年。除此以外，热喷铝涂层可以喷涂到高温的流程设备部件，石油精炼能够以480℃的高温持续进行下去。与传统有机颜料涂层不同之处还有，零部件喷上热喷铝涂层后，工作温度最高可达230℃，而传统有机颜料涂层的工作温度只有60℃。另外，传统有机颜料涂层的干燥时间要24h，而流程设备喷上热喷铝涂层后可以马上包裹隔热保护层。价格情况怎么样呢？热喷铝涂层的价格为传统颜料涂层价格的1.05~1.2倍。

图1 热喷铝涂层可以在管道工作温度高达480℃的工况下进行喷涂

Sulzer Metco公司提供的防腐保护技术使得用户能够从传统的有机防腐材料轻而易举地转入到使用热喷铝涂层材料的技术领域之中。这一防护系统有三大模块，通过排列组合，这三大模块可以组成满足各种使用要求的高品质的热喷铝涂层技术方案。这里也包括一些需要用户学习和掌握的专业技术知识，如：了解如何正确地利用火焰喷涂设备把热喷铝涂层涂覆到管道、设备上。通过实际演示，可以让用户自由地选择最经济、最适合自己需要的喷铝涂层涂覆工艺。

重新开发油田

重新开发某油田的时候，人们开始决定采用热喷铝涂层材料。为了长期地、经济有效地防止管道锈蚀，油田向Sulzer Metco公司订购了涂覆25km长管道的抗锈蚀热喷铝涂层材料。

上世纪90年代时，由于原油输送费用居高不下，而原油价格又不高，许多油田被迫关闭。其中就包括荷兰的Schoonebeek油田，蕴藏量约10亿桶的欧洲最大油田。1943年时，它的石油管道就越过荷-德边境向德国输送原油了。自原油开采到1947年间，在油田300个地点上共钻探了600口油井。1954年时，采油日产量达到了24000桶，创历史最高纪录，并在后来的年月中一直保持着这一产量。到1996年油田最终停产为止，共计从Schoonebeek油田中开采了2.5亿桶原油，相当于勘探量的1/4。但由于经济原因迫使油田不得不关闭，原因在于很低的原油价格无法维持高成本运行的油田继续运作下去，外加所需循环水的价格也提高了原油生产的成本。

现如今，原油运输方式更加经济化，原油价格也提高了不少。这些因素足以让荷兰最大的石油和天然气油田重获新生。其目标只有一个：利用现代化的技术在今后的25年里再生产1亿桶原油。但从今天的技术水平来讲，要把理论上7.5亿桶原油顺利地、经济地开采出来也不是一件容易的事情。今天，已经有许多成熟的技术能够把Schoobeek油田中API重度达25左右的原油从地下开采出来，例如：蒸汽喷射加热技术，它是用热水和蒸汽加热储油岩层和周围的岩石，这样可使原油液化，拥有更好的流动性，原油在重力作用下向下沉降。在油井底部，用冷凝水把原油一起泵出油井。经过油田现场的初步处理，开采出来的原油经25km长的管道被运往德国的炼油厂，那里也对德国油田开采出来的原油进行精炼。过去，这些原油的运输是利用铁路运送的，今天，这些原油经大口径的地下管道直接送到炼油厂。从炼油厂生产过程中排出来的水含有很高的盐分，不能排放到地面，因此要排放到枯竭的油气田中去。

图2 热喷铝涂层材料的最高价格为有机涂层材料的120%。在预计使用寿命25年的时间里，热喷铝涂层材料比有机涂层材料（使用寿命10年计算）更加节约资金

油田的重新开发需要成套复杂的管道系统，保障管道不会出现灾难性的断裂和泄漏。地上石油管道出现这样的事故时会很快被发现，但对于地下管道，则只能在泄漏发生一段时间后才被发现。从中转站到Schoonbeek油田之间，蒸气的传送、油-水混合液的运送和天然气的运输采用的是地上管道，因此必须采取足够的安全保护措施，满足有关安全保护、环境保护的要求。石油运输采用地下管道，以提高石油运输的安全性。若地下管道某处出现了泄漏，则泄漏出来的原油黏度会因温度的下降而提高，这样可以阻止泄漏范围的扩大。但污水管道出现泄漏时情况比较糟糕，因为污水能很容易地渗透到土壤中。另外，Schoonebeek油田的污水管道还从生态保护区中通过，因此，定期的检查地下管道、对地下管道进行定期的维护保养是避免这种灾难和事故发生的有效方法。

大量的管道，尤其是蒸气和石油管道都要采取隔热处理，以便减少能源损耗。所需的蒸气由热电厂集中生产，经管道输送到油田的井口。原油在蒸汽作用下加热，保持在一定的温度下，这样才能被方便地提升到地面。

热喷铝涂层更经济实惠

开始时，项目的成本预算中考虑的管道涂层材料是传统的颜料型防护材料，但经过一番对比之后最终决定改用热喷铝涂层材料。与传统的颜料相比较，虽然热喷铝涂层材料的价格高了20%，但从总成本费用的角度来看，这种长达25年的投资还是非常合适的，因为这种涂层材料无需维护保养费用。有机颜料涂层使用7~10年的时间后就可能出现隔热防护层下的锈蚀，而这种锈蚀很难发现，检查发现这种锈蚀所支付的费用也很高。在涉及到安全、健康、环保和可靠性的管道系统中，Schoonebeek油田的管道系统对安全可靠性提出的要求非常高。在这种高要求下二次涂覆防护涂层的费用很快就会超过热喷铝涂层材料的价格了。

防锈和隔热领域的专业委员会和技术规范

由于保温层下腐蚀（CUI）而带来的问题越来越多，因此出现了许多专业委员会和工作组。例如欧盟腐蚀联合会（EFC）的WP 13工作组（油气田防腐工作组）和WP 15工作组（石油精炼防腐工作组）。这些工作组提出了许多关于CUI防腐的技术规范和要求。热喷铝涂层材料是一种长期有效的防腐涂层材料。早在上世纪90年代成立的NACE美国腐蚀工程师协会的一个工作组就建议研发抗隔热层下腐蚀的防护涂层材料。1998年这一工作组公布了专门针对CUI隔热层下腐蚀的技术标准：隔热和防锈层下的涂层材料-抗腐蚀系统。