演讲：经证实有效的 CUI 缓解措施 Pyrogel

在本次MECOC 2026的演讲中，Aspen技术服务高级总监Mark Krajewski探讨了保温层下腐蚀（CUI）的成因、其对炼油厂业主和运营商构成的风险（工艺效率降低、泄漏、能源消耗增加），以及在高温环境下保持保温层干燥的科学原理。他还重点介绍了如何…… Pyrogel 气凝胶隔热材料有助于减轻冷腐蚀，同时提高隔热性能和运行效率。

以下是演讲稿：

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今天我们来聊聊如何利用气凝胶绝缘产品来缓解绝缘材料下的腐蚀问题。好的。我们需要先准备些什么呢？

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腐蚀。我们需要水、金属和氧气。就这么简单。你知道，有很多精彩的演讲会更详细地讲解腐蚀机理。而我们今天要讨论的是，当这三种条件同时存在，并且有绝缘层时，就会发生绝缘层下的腐蚀，这种腐蚀形式非常强烈，有时速度甚至比正常腐蚀快20倍。

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那就只用这三种常规成分了。为什么这这么重要？原因有二：一是它难以预测，二是它可能造成灾难性后果。

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你知道，我们和世界各地的很多客户都交流过，经常会听到类似的故事。比如，一家德国石化公司告诉我们，他们一个厂区每年就会发生50起与腐蚀无关的事件。

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另一家总部位于美国的国际石油公司告诉我们，他们每天都会发生一起因受控地下泄漏（CUI）导致的泄漏事故，这相当可怕。

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马克，今天有个来自沙特阿美的人，叫艾哈迈德。我不知道你们有没有人去听开幕主题演讲，但他提到600起故障中只有30起是灾难性故障，而灾难性故障实际上只造成一人死亡。

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所以，你知道，他提到了三个非常惊人的数字。当你从整体上看待CUI和腐蚀问题时，就会发现这一点。

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没错。这显然对我们的行业来说是一个巨大的问题。

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很多研究原因的人都发表了大量信息。NACE 或 AMPP 的专家们，以及他们的 SP 0198、欧洲腐蚀联合会、他们的第 55 号出版物和 AP 583，在诊断方面都一致认为问题出在水上，对吗？

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你可以做些什么。但你对氧气无能为力。你对金属也无能为力。你必须关注水。所以在这次演讲中，我们将讨论水，以及它在与绝缘材料接触时的动态行为。我们将通过几个真实的案例研究来阐述这一点，其中一个非常有趣的案例是2015年至2020年间发生在阿尔伯塔油砂的一系列事件。

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他们发现，由于应力腐蚀开裂和碳钢管道的问题，发生了多起泄漏事故，这有点不寻常。而且事故不止一起。所有管道都是2000年以后建造的，均为未涂层碳钢材质，工作温度在70至190摄氏度之间，采用矿物棉保温，外覆铝层。这些管道的应力水平通常不会导致应力腐蚀开裂。

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裂纹呈多方向扩展，并非仅限于应力方向。因此，研究人员投入大量精力来探究其成因。最终，通过三个简单的步骤，揭示了问题的根源：矿物棉粘合剂发生降解，导致pH值降低并产生腐蚀性离子，同时水渗入金属表面。这些离子聚集在金属表面。

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温度、管道压力和设计共同作用，为这种应力腐蚀开裂创造了完美的条件。以典型的管道泄漏案例为例，2017 年发生在加拿大阿尔伯塔省冷湖市的一条乳化液管道，运行温度高达 150 摄氏度，全长 35 公里，已投入使用 14 年，其外层包裹着 2.5 英寸厚的矿物保温层。

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当他们拆除这些管道段时，发现绝缘层潮湿，存在大面积的腐蚀性地下水（CUI），并且发生了泄漏事故。问题是，在150摄氏度的高温下，绝缘层怎么可能潮湿呢？观察矿物绝缘层横截面的典型温度分布图，应该存在一条温度线穿过100摄氏度并高于100摄氏度。

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不应该有液态水，而下面可能存在液态水，但一旦液态水被隔热层吸收，就会产生热管效应，液态水被吸入干燥机隔热层，汽化，蒸汽逸出后再次冷凝，这就形成了一个热泵，将边界层向内移动，使水能够更接近工艺温度。

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而且，它还会导致热损失显著增加。当我们近距离观察管道时，就能清楚地看到这一点。粘合剂已经烧焦。在6点钟方向可以看到潮湿的保温层。我们还可以看到完好的外层护套系统。这是我们多次听到的观察结果之一。

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如果你仔细阅读一些文档，你会发现系统、外壳和保温层看起来都完好无损，非常新。那么问题来了，水是从哪里来的？这些水是从哪里进入系统的？在思考CUI（保温层下腐蚀）的预测和结果时，我们需要退一步思考。

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实际上，关键在于钢材的潮湿程度。它多久会潮湿一次，每次潮湿的时间有多长？所有这些水分都来自降雨和大气中的水汽。因此，当我们考虑某个地区的保温层下腐蚀风险时，我们会考察该地区的降雨量和相对湿度。

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所以，它多久会再次被水浸湿？干燥速度有多快？当我们把这些数据绘制成图表时，就能看出哪些地区风险较低，哪些地区风险较高。您可以看到我在这里标出了两个点。第一个点是加拿大艾伯塔省的冷湖，那里碳钢出现了应力腐蚀开裂的问题。另一个点是阿布扎比，就在这里。

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我们看到它们都属于风险相对较低的类别，但都容易受到大气雨水的影响而发生保温层下腐蚀（CUI）。好的。我们来看另一个案例，了解水如何与保温材料相互作用并可能引发问题。这个案例涉及一位在德克萨斯州运营蒸汽管道的客户，他们有一些性能下降的保温材料，而且他们知道这些材料已经受潮了。

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于是我们找到他们说，好吧，我们来做个试验，用我们的材料把受损的夹克面料再包起来。 Pyrogel 我们先用保温材料包裹一层，然后进行监测，看看能否提高保温性能。下面的保温材料会逐渐干燥，性能也会有所提升。所以我们就下去了。我们用保温材料包裹了一段十米长的区域。

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然后，我们还在一段十米长的对照段上安装了仪器，开始进行试验。四周后，果然，我们测试的这段对照段也出现了类似的情况。它干燥了，热损失减少，性能提升。试验成功了。但随后发生了一件奇怪的事情。我们没有处理的对照段的性能也开始改善。所以，经过一番思考，我们意识到，问题在于水正在沿着这些保温系统向下迁移，并在距离渗水点很远的地方造成了性能下降。

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这种迁移可以将水分带入保温层数百米。结果如何呢？很简单。保温层出现缺陷。液态水以蒸汽形式进入，扩散到较干燥的区域，在那里再次液化、聚集并继续移动，同时将水分带入保温层下方，这不仅会导致腐蚀，还会增加热量损失。

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所以，即使千斤顶出现很小的损坏，也可能导致大面积的隔热层失效。如果真是这样，那么当你对不同的系统进行监测时，就会发现隔热性能有所下降。而这正是我们过去15年来所做的。我们有机会专门监测高压蒸汽总管，以检验其隔热性能是否正常。

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每次我们进行这项检查时，都会发现保温层存在问题。有时，实际保温效果比设计值差两倍左右，有些甚至差得更厉害。而且，在这些情况下，保温系统看起来完好无损，外层看起来也完好无损，但它们的实际性能却达不到设计标准。因此，综合所有这些观察结果，我们最终会得出结论：即使保温系统看起来完美无瑕，它内部也极有可能存在局部渗水的情况。

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那么，您能做些什么呢？首先，您可以修复可见的护套缺陷，仅节能一项就能很快收回成本。您可以使用…… Pyrogel 用隔热材料包起来修复这些问题。这样在干燥系统的同时还能增加一些额外的热阻。或者你可以使用 Pyrogel 首先，它是一种以气凝胶为基础的毯状隔热材料。

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它不易受这种轴向水迁移机制的影响，因为它具有防水性能。它的透气性比普通保温材料略低。它的横截面更薄，因此水在保温层中迁移的面积更小。而且它没有环形间隙。而环形间隙几乎就像一条水迁移的高速公路。

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所以，你知道，我们一直都在做这件事，供应 Pyrogel 过去15到20年来，我们一直致力于行业发展，这一点并没有逃过竞争对手的眼睛。因此，市面上有很多材料都在模仿我们关于防水和防腐蚀的说法。所以，作为设计人员，您最终会面临一个问题：我该如何真正判断保温材料是否能够有效防止腐蚀性下沉（CUI）？

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你可以参考一些标准化的实验室测试。比如，ASTM 79 5（不锈钢测试）、871（量化绝缘材料渗滤液中的腐蚀性离子）、1617（给出碳钢腐蚀数值）或 1763（仅讨论绝缘材料能吸收多少水）。

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这些测试都很棒，我不会推荐未经这些测试的保温材料，但毕竟它们只是在实验室里对全新未使用的材料进行的测试。而且这些测试结果也可能被人为操纵。所以它们很重要。或许你可以参考系统级的评估方法，比如AMPP 21442方法，或者以前的NACE 516方法。在这种方法中，将保​​温材料缠绕在管道上，进行温度循环测试，先浸湿三天，再干燥三天，然后重复上述步骤。

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当我们这样做的时候 Pyrogel它大约三个小时就能干透。用矿棉的话，它永远不会干透。所以你要考虑钢材的湿润时间。但我认为，这比一次性的分析测试更能准确地评估钢材的性能。不过，这仍然是一个非常特殊的应用案例。所以我们稍后再回到这个问题。

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如何判断一种绝缘材料能否有效缓解侧面腐蚀？我更关注的是它在实际应用中的长期表现。你们是否有长期案例研究，能够证明该材料在缓解绝缘层下腐蚀的同时，还能与其他因素有效结合？是否有充分的证据能够让设计人员对此问题感到放心？

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所以，你知道，我们向工业界供应这些防腐蚀气凝胶装置已经有15到20年了。我们有一个很棒的案例研究。我们为韩国丽水地区的Hu-Chems化工公司建造了一个MNB工厂，丽水是亚热带地区，降雨量大，腐蚀风险高。

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我们在2008年为一家工厂做了保温改造。然后在2012年进行了二期工程，大约十年后，他们允许我们回来对工厂进行勘测。我们考察了许多不同的使用等级。其中一些等级正好处于保温层下腐蚀风险最高的温度范围，即50到175摄氏度。

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有些管道的工作温度更高。因此，当我们研究不同的工作温度时——我将向您展示前两个案例，例如这根10英寸的管道在300摄氏度下运行，以展示材料的性能——我们测量了其表面温度与设计表面温度的对比。结果表明，材料的实际性能符合设计要求。

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所以它的性能就像十​​年前刚建成一样。同样的情况也发生在72英寸炮管和硝酸装置上，该装置在约136°C的温度下运行，性能完全符合设计预期。仅凭这一点，正如我刚才提到的，我们在一项研究中考察了其他材料，一项非常广泛的弹道研究表明，所有这些材料都对我们考察的每个系统造成了性能退化，而…… Pyrogel 系统运行符合设计要求。

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毫不奇怪，当我们检查一个在 90 摄氏度下运行的系统，十年后却未发现任何腐蚀痕迹。因此，大量真实数据表明了这一点。 Pyrogel 保温层可以减轻保温层下的腐蚀。我认为这是一条温度为 84 摄氏度的管道，已经保温了十年。 Pyrogel他们已经把它切开了。

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看起来就像刚穿上时一样。这就是经过实战检验的材料应有的样子。

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谢谢，马克。所以，谢谢马克的介绍。我这里还有120张幻灯片要讲，我知道我挡在你们吃午饭之前，所以，嗯。我想总结一下马克刚才展示的一些案例研究，实验室测试固然重要，但它并非最终的检验标准。

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最终的检验在于实际应用。重要的是，在选择保温产品时，要明白并认识到，经过现场测试的产品比任何实验室测试都更重要。例如，ASTM 1720 标准是针对气凝胶毯的，而我认为目前市场上存在一种错误的观念，认为只要符合 ASTM 1728 标准，就能达到相应的性能要求。

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而且，我认为我们想要打破这个迷思。基本上，那只是实验室测试的结果。真正能体现消费者选择权的是实际使用效果。我想花点时间帮助您理解为什么您应该选择Aspen。当您考虑隔热产品或气凝胶隔热产品时，您应该考虑Aspen。

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我们在全球拥有超过1.6亿的装机量，产品安装面积超过450,000,000亿平方英尺。我们每年拥有价值超过640亿美元的产能。我们拥有22年的研发经验，是气凝胶毯的真正开创者。我们的产品拥有超过350项专利，这是我们原创的毯状产品。

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我们在全球四大生产基地中设有三个，分别位于远东和美国。全球24家最大的炼油厂中，已有23家在使用我们的产品。我诚挚邀请您莅临我们的展位，进一步了解我们的技术。我们的产品在该地区得到了广泛的应用。

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沙特阿美、阿布扎比国家石油公司、沙特基础工业公司，这些公司现在都在使用我们的产品。我们在该地区的业务发展迅速，我们相信能够为本地客户提供巨大的价值。总而言之，从腐蚀和性能的角度来看，水是安装的敌人。而这正是我们产品的作用所在。我们的产品旨在预防腐蚀。

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今天我听到了很多关于检测等等的讨论。但实际上，预防才是检测的先决条件。而这正是我们技术的优势所在。我们有很多案例研究，可以证明我们在实际应用中的性能。所以，当您使用我们的产品时，您可以完全放心，您使用的是已经在实际应用中得到验证的产品。

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所有主要运营商都在使用它。最后一个在这里。 Pyrogel 是目前唯一经过实际测试并在 CUI 领域证明其性能的气凝胶毯。

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感谢。