保溫層下腐蝕先進監檢測技術：材料世界網

賴柏全、廖彥珵 / 祐貹工程股份有限公司

保溫層下腐蝕(CUI)問題困擾各界已久，因其不可見之特性，若採外觀目視加局部拆檢測厚之傳統方法，不但花費甚鉅且收效甚微，歷年大小CUI引起工安事故即證明其成效不彰。因此利用先進科技於最少搭架需求及保溫拆除數量之前提下，快速篩檢出CUI潛在風險區域越顯重要，透過整合最新監檢測科技，以系統性方式介入CUI問題，方為CUI防治長久之計。

【內文精選】

從幾個迷思談起……

1. 仰賴防蝕塗料即可解決CUI問題

塗料耐高溫性能取決於樹脂(Resin)特性，以及塗裝後塗層底抗熱應力開裂表現，為保持良好抗熱應力性能，樹脂之交聯密度(Crosslink Density)不宜過高，方可保持部分彈性對抗熱應力，這就是為何酚醛環氧比一般環氧更適合作為抗CUI塗料基質。然而，為求良好的阻水性，我們則需要交聯密度較高的塗料，盡可能防止水分子通過塗層，故耐熱性能佳的塗料往往阻水性較差，如：惰性共聚物塗料；而阻水性較佳的塗料，我們不能期待其耐熱性之優異，如：環氧類塗料。

2. 無須重視保溫層下含水

保溫層下含水會導致抗CUI塗層早期失效，更重要的是，CUI不外乎腐蝕的一種，而所有腐蝕反應具有四要素：①水、②電解質、③電位差、④金屬通道，如同燃燒三要素，只要缺一即可阻止其反應發生。

保溫層下腐蝕先進監檢測技術

1. 手持式紅外線熱顯像儀(Infrared Thermography)

我們現在了解保溫層下含水的重要性，浸濡之保溫材的隔熱係數會大幅降低，導致局部溫度的異常，紅外線熱顯像儀即利用此現象找出保溫層下可能含水的區域；所有溫度在絕對零度(-273˚C)以上的物體皆會因自身分子運動而釋放輻射紅外線，紅外線熱顯像儀如同數位照相機，具備感光(紅外線)元件，可被動地接收特定紅外線頻段並依能量強度將之轉成數位化的影像訊號供人員判讀。

3. 微導波CUI快篩(Guided MicrowaveCUI Screening)

此為目前最新CUI快篩工具，具有免拆保溫、涵蓋範圍最廣之特性。其係利用電磁波探頭發射微波(Microwave)，以金屬管線外壁及保溫金屬外覆材內壁間之甜甜圈狀空間形成導引軌道，一方面可使微波能量沿管線運行，甚至隨彎頭轉彎，另一方面可防止微波能量衰退並阻絕外在電磁干擾，故最大傳輸範圍可達100公尺。若遇保溫層下含水或CUI，微波會產生回波，供檢測者定位CUI異常點，再針對檢出處搭架檢修即可。因涵蓋範圍廣，適合針對迴路或一場域進行總體檢，在最低搭架花費及免拆保溫前提下，快速篩出CUI風險處；但不適合作為定量工具，因電磁波傳輸特性，雖可用於彎頭，但無法通過法蘭(Flange)處。

4. 脈衝式渦電流(Pulsed Eddy Current; PEC)

脈衝式渦電流近年有顯著發展，具許多衍生設備。其原理係利用探頭產生脈衝式渦電流，當探頭(渦電流)通過導電材質(金屬管線)時，管壁上會因電磁效應產生一感應磁場，而此渦電流遇CUI等管壁損傷處，感應磁場會產生扭曲，探頭便以感應磁場衰退速率推估損傷程度。其支援掃描成像(Mapping)雖解析度稍有失真(如圖九)，但可手持隔著保溫掃描管壁是最大優點；惟因須手持掃描，故須搭架以利作業，適合用於快篩檢出後，保溫拆除前確認工作。

圖九、PEC成像示意

6. 特殊CUI監檢測–不銹鋼之應力腐蝕開裂(Stress Corrosion Cracking;SCC)

部分案場因特殊考量或為避免碳鋼CUI問題，改選用不銹鋼材質，不銹鋼雖不像碳鋼CUI減薄情形如此嚴重，但不銹鋼的CUI會導致另一個比減薄更棘手的問題—應力腐蝕開裂(SCC)。台灣地處亞熱帶且四面環海，不銹鋼更易受環境中氯離子侵蝕，此時一旦發生應力集中，便容易導致SCC。SCC比起碳鋼CUI甚至更難檢查，即使拆除保溫也可能無法以目視檢出，若未及時發現微小的早期開裂(Micro-cracking)，可能持續惡化以致裂痕累積(Accumulation)而釀成管壁破裂(Rupture)。過去在現場只能仰賴滲透檢測(PT)來檢查，但無有效方法追蹤SCC進程供後續應變措施決策；如今，有廠商利用先進聲學(Acoustic)感知監測科技(Passive AE Monitoring)(如圖十一)，讓我們可「監聽」SCC的發展。研究指出，Micro-crack形成時隨能量釋放，會發出30~90 dB不等的聲響，此能量也會以機械波形式於金屬表面傳導，我們可同時監測兩者能量強度及發生頻率，以數據資料庫推估SCC進程，避免過早介入形成浪費，也防止過晚介入導致破裂的風險---以上為部分節錄資料，完整內容請見下方附檔。