【科技】纳米技术如何解决保温层下的腐蚀问题？
2021-02-19 05:43:16
hualin
腐蚀是指由于金属与周围环境发生反应而导致其基本性能的下降。通常用这个词来表示金属与水或氧气反应而失去一个电子。保温层下腐蚀（CUI）是指发生在金属表面与保温材料接触面上的一种腐蚀现象。这是一种特别严重的腐蚀形式，因为难以检测到保温层下的腐蚀。
由于拆除、更换保温材料的费用与人工成本的原因，通常无法定期检查保温层下的腐蚀，从而无法避免该问题。
01. 诱因
保温层下腐蚀（CUI）的大多数诱因与其他类型的腐蚀相似，最大的区别是环境。
当然，水分与氧气是腐蚀的最大因素。管道、储罐或设备的保温材料形成的封闭环境会创造条件，造成水分积聚，进而导致腐蚀。由于保温材料会阻止水分蒸发，且保温材料又可充当载体，使一个区域的水分通过其移动至另一个区域，从而导致腐蚀更迅速地扩散，因此腐蚀往往更加严重。（见下图）
高温通常会导致水分更快地蒸发，并降低腐蚀速率。但是，被保温材料覆盖的表面会形成保持水分的环境，使水分无法蒸发。
传统的隔热材料含有氯化物。如果它们暴露在湿气中，氯化物可能被释放到管道表面的湿气层中，并可能会导致点蚀/应力腐蚀开裂。
酸、酸性气体和强碱（如苛性碱与盐类）都是侵蚀性的腐蚀剂，不仅会造成而且会加速现有的CUI。
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02. 代价
埃克森美孚化工在2003年9月提交给欧洲腐蚀联合会的一项研究表明：
1、炼油与化工行业中泄漏发生率最高的是CUI，而不是工艺腐蚀。
2、40%至60%的管道维护费用与CUI有关。
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03. 解决方案
Nansulate涂层中的纳米材料为解决CUI问题提供了一种新思路。该涂层不仅具有耐腐蚀性，而且具有较低的导热性，因此可以用作为保温层。
当使用传统保温材料时，处理CUI的方法是在保温层下面添加防腐涂层。然而这种方法治标不治本，无法避免为执行腐蚀检查而移除、更换保温层的成本，也不能根除保温层下方滋生的湿气环境，依然会造成腐蚀，降低保温层的有效性。
Nansulate能够解决CUI问题，主要是因为拥有以下四个特点：
1、低导热系数（使其成为保温层）；
2、耐腐蚀性；
3、耐湿性；
4、清晰可见，可在不拆除保温层的情况下进行视觉检查。
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04. 技术原理
Nansulate中的纳米材料Hydro-NM-Oxide的导热系数仅为0.017W/mK。完全固化后，该涂层含有约70%的Hydro-NM-Oxide材料与30%的丙烯酸树脂和性能添加剂。Nansulate通过减少热能传递，起到了保温作用。与传统的保温材料（如岩棉）相比，使用薄膜保温层的主要优势是延长了产品的使用寿命以及更稳定的保温性能。纳米薄膜涂层不会受到灰尘、水分和微生物的渗透，而这些微生物会降低传统保温层的有效性。
凭借Nansulate中纳米材料的极强疏水性，以及对表面的卓越粘附性，该涂层能够保持耐腐蚀性能。根据美国材料试验协会B-117标准，它已经通过了2000小时的测试，而在更严格的GM9540P加速腐蚀测试中，它通过了24个周期的测试，没有出现红锈。
该涂层与金属表面的交接处会排斥出多余的水分，从而不会为水分聚集以及因此导致的腐蚀创造出理想的环境。
该涂层清晰可见，可以目视检查金属表面，而不会损坏或去除涂层。这种透明涂层结合了耐腐蚀与隔热的特点，是打破常规的纳米技术创新。
05. 结论
CUI仍然是许多行业普遍存在的问题。定期拆除、更换保温系统来进行腐蚀检查的成本高昂，而且已经成为棘手难题。此外，传统类型的保温材料会为湿气以及由此产生的腐蚀创造出完美的环境，并为腐蚀的快速扩散提供渠道。
利用这种纳米技术，检查人员可在不拆除保温层的条件下，定期检测腐蚀。这就降低了人工成本以及因CUI而更换管道与设备的成本。Nansulate纳米涂料为管道、储罐和其他工厂设备的防腐与保温提供了单一产品解决方案，它易于应用，并能长期保持有效性。