Các phương pháp phát hiện ăn mòn kim loại dưới lớp bảo ôn

62 DẦU KHÍ - SỐ 3/2019 
CÔNG NGHỆ - CÔNG TRÌNH DẦU KHÍ
2. Các phương pháp phát hiện gián tiếp ăn mòn dưới 
lớp bảo ôn 
2.1. Phương pháp sử dụng camera nhiệt [2]
Camera nhiệt (thermographic camera) là một loại 
camera sử dụng cảm biến nhiệt để chụp ảnh. Camera 
nhiệt bản chất là camera hồng ngoại sử dụng các tia bức 
xạ hồng ngoại hoạt động ở dải sóng có bước sóng từ 
9.000 - 14.000nm (9 - 14μm). Các tia hồng ngoại này có 
khả năng phát hiện sự thay đổi nhiệt độ, ánh sáng. Khi 
gặp các vật có nhiệt độ khác nhau, các sóng phản xạ hồng 
ngoại thu được khuếch đại ánh sáng. Thông qua các thiết 
bị cảm biến, tín hiệu nhiệt được tạo thành một hình ảnh.
Camera nhiệt độ hồng ngoại cho phép chụp ảnh bề 
mặt đối tượng ở xa hoặc đối tượng không thể đo nhiệt độ 
trực tiếp. Camera nhiệt có 2 loại chính là cảm biến được 
làm lạnh và cảm biến không được làm lạnh.
- Camera có cảm biến được làm lạnh: Nhiệt độ làm 
lạnh trong khoảng 4oK đến dưới nhiệt độ phòng (chủ yếu 
Ngày nhận bài: 29/11/2018. Ngày phản biện đánh giá và sửa chữa: 29/11 - 11/12/2018. 
Ngày bài báo được duyệt đăng: 6/3/2019.
CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÁT HIỆN ĂN MÒN KIM LOẠI DƯỚI LỚP BẢO ÔN
Hình 1. Phản ứng gây ăn mòn kim loại khi có nước, hơi ẩm [1]
TẠP CHÍ DẦU KHÍ
Số 3 - 2019, trang 62 - 66
ISSN-0866-854X
Phạm Vũ Dũng, Nguyễn Đình Dũng, Nguyễn Thị Lê Hiền
Viện Dầu khí Việt Nam
Email: dungpv@vpi.pvn.vn
Tóm tắt
Quá trình ăn mòn kim loại dưới lớp bảo ôn (Corrosion Under Insulation - CUI) rất khó theo dõi và kiểm soát, thường chỉ được phát 
hiện khi tháo lớp bảo ôn để khảo sát hoặc khi xảy ra sự cố. Do đó, việc nghiên cứu phát hiện ăn mòn dưới lớp bảo ôn đóng vai trò rất quan 
trọng, nhằm xác định chính xác các vị trí có nguy cơ cao xảy ra ăn mòn kim loại dưới lớp bảo ôn, giúp phòng chống kịp thời hỏng hóc, giảm 
thiểu chi phí bảo dưỡng sửa chữa, giúp nhà máy vận hành ổn định, hiệu quả và an toàn. Bài báo giới thiệu các phương pháp để phát hiện 
ăn mòn kim loại dưới lớp bảo ôn như: chụp phóng xạ, siêu âm dẫn hướng, dòng xoáy xung, chụp ảnh camera nhiệt, tán xạ ngược neutron 
và kiểm tra trực quan.
Từ khóa: Ăn mòn dưới lớp bảo ôn, chụp phóng xạ, siêu âm dẫn hướng, dòng xoáy xung, camera nhiệt, tán xạ ngược neutron. 
1. Giới thiệu
Ăn mòn kim loại dưới lớp bảo ôn là dạng ăn mòn khó 
phát hiện nhất, có thể xuất hiện trên các thiết bị đang 
vận hành, dừng vận hành hoàn toàn hoặc tạm thời. Theo 
thống kê, có tới hơn 40% đường ống, thiết bị bị phá hủy 
do ăn mòn kim loại dưới lớp bảo ôn. Nguyên nhân chính 
gây ra hiện tượng này là do trên bề mặt kim loại có tồn tại 
nước/hơi nước. Việc sử dụng lớp vỏ nhôm ốp bên ngoài 
có vai trò bảo vệ lớp bảo ôn, giữ cho lớp bảo ôn luôn 
khô và cách ly với môi trường ẩm. Tuy nhiên, trong quá 
trình vận hành, theo thời gian với sự thay đổi của nhiệt 
độ môi trường và/hoặc tác động của ngoại lực sẽ làm 
suy thoái/già hóa keo trám, hư hỏng lớp vỏ và lớp bảo ôn, 
do vậy nước có thể thấm vào bên trong. Tại vị trí bảo ôn bị 
ẩm ướt, bề mặt đường ống kim loại tiếp xúc với nước chứa 
oxy hòa tan/tác nhân ăn mòn khác bị ăn mòn theo cơ chế 
ăn mòn điện hóa (Hình 1). 
Có 2 phương pháp gián tiếp phát hiện lượng ẩm dưới 
lớp bảo ôn là chụp ảnh camera nhiệt và tán xạ neutron. 
Ngoài 2 phương pháp gián tiếp này còn có các phương 
pháp đánh giá trực tiếp mức độ ăn mòn dưới lớp bảo ôn, 
xác định độ suy giảm chiều dày thành đường ống, thiết 
bị như: chụp phim phóng xạ, siêu âm dẫn hướng (Guided 
Wave), dòng xoáy xung (PEC) và kiểm tra trực quan. Mỗi 
phương pháp đều có ưu nhược điểm riêng. 
Môi trường điện ly
Dòng ELECTRON CATHODE
O2
O2
Fe2+
Fe(OH)2
ANODE
H20
OH-
63DẦU KHÍ - SỐ 3/2019 
PETROVIETNAM
hoạt động trong khoảng 60 -100oK). Đặc 
điểm của loại camera này là cho hình ảnh 
chất lượng cao hơn loại camera có cảm 
biến không được làm lạnh, tuy nhiên giá 
thành cao, tiêu thụ nhiều năng lượng 
(cho hệ thống làm lạnh) và tốn thời gian 
làm lạnh. Do có độ nhạy cao, camera này 
cho phép lắp thêm ống kính có tiêu cự 
lớn (F-number lớn), có thể giảm kích cỡ 
và giá thành của ống kính lắp thêm, từ đó 
cho phép quan sát với khoảng cách xa.
- Camera có cảm biến không được 
làm lạnh: Cảm biến ổn định và làm việc 
ở nhiệt độ môi trường, camera nhỏ và rẻ 
hơn tuy nhiên độ phân giải và chất lượng 
ảnh thấp hơn.
Ứng dụng
Phương pháp chụp ảnh sử dụng 
camera nhiệt là phương pháp trực quan 
nhằm khoanh vùng các khu vực có nguy 
cơ ăn mòn. Tại các vị trí bảo ôn có khuyết 
tật, có hiện tượng ngưng tụ ẩm, hệ số 
truyền nhiệt trong bảo ôn khô và bảo 
ôn ẩm khác nhau dẫn đến sự chênh lệch 
nhiệt độ và được phát hiện nhờ hình ảnh 
camera nhiệt. 
Kiểm tra rò rỉ khí gas trong đường 
ống (Hình 4) 
Ưu điểm của camera nhiệt là có thể 
kiểm tra khi thiết bị đang vận hành; có 
thể kiểm tra nhanh trên diện rộng; không 
cần đến khâu xử lý bổ sung... Tuy nhiên, 
thiết bị này cũng có nhược điểm là sự 
không đồng nhất về vật liệu dẫn đến 
phản xạ nhiệt khác nhau, ảnh hưởng đến 
độ chính xác cao; có thể bị ảnh hưởng bởi 
các nguồn bức xạ nhiệt xung quanh.
2.2. Phương pháp tán xạ ngược neutron [2] 
Phương pháp này dựa trên sự giảm 
tốc của neutron xuất phát từ một nguồn 
neutron nhanh do va chạm, chủ yếu 
với các hạt nhân hydro. Bằng cách đo 
số lượng các neutron làm chậm do quá 
trình tương tác với nguyên tử hydro khi 
đi qua môi trường vật liệu có thể xác 
định số lượng nguyên tử hydro có trong 
Hình 2. Cấu tạo của camera nhiệt [2]
Hình 3. Hình ảnh đường ống bị ăn mòn dưới lớp bảo ôn chụp từ camera nhiệt [2]
Hình 4. Kiểm tra rò rỉ khí gas trong đường ống flare bằng camera nhiệt [2]
Hệ thống 
hồng ngoại Quang học Cảm biến Điện tử Hiển thị
197,5oC
64 DẦU KHÍ - SỐ 3/2019 
CÔNG NGHỆ - CÔNG TRÌNH DẦU KHÍ
kiểm tra đường ống (Guide Wave Ultrasonic) hay còn gọi 
là Long Range Ultrasonic (LRUT).
Siêu âm dẫn hướng sử dụng một vòng đệm chứa các 
đầu dò gắn xung quanh đường ống tạo ra sóng siêu âm 
tần số thấp truyền theo hướng dọc trục của đường ống 
về 2 phía của vòng đệm. Tại một vị trí bất thường (hao 
hụt về chiều dày hoặc thay đổi tiết diện ống), sóng siêu 
âm sẽ phản xạ xung vọng từ vị trí bất thường. Dựa vào 
thời gian xuất hiện của xung vọng và vận tốc lan truyền 
sóng xác định được vị trí bất thường (ăn mòn). Mức độ ăn 
mòn được ước tính dựa trên sự hao hụt diện tích mặt cắt 
ngang.
Phương pháp siêu âm dẫn hướng phạm vi kiểm tra 
rộng, có thể kiểm tra đường ống dài đến 91m. Phương 
pháp này giới hạn nhiệt độ vận hành dưới 125oC. Ăn mòn 
pitting hoặc ăn mòn lân cận mối hàn có thể không phát 
hiện được. Đường ống có chứa chất lỏng độ nhớt cao 
hoặc có nhiều mối hàn/mặt bích làm giảm khả năng kiểm 
tra. Chi phí đầu tư thiết bị lớn.
vật liệu. Trên cơ sở đếm số nguyên tử hydro này cho biết 
lượng nước có mặt trong vật liệu. Các nguồn neutron 
thường được cố định trên đầu dò của máy. 
Thiết bị MCM-2Hydrotector (Instrotek, Mỹ), dải đo ẩm 
0 - 70% được sử dụng để phát hiện độ ẩm dưới lớp bảo 
ôn (Hình 6).
Phương pháp sử dụng thiết bị nhỏ gọn, có thể kiểm tra 
nhanh, kết quả hiển thị thời gian thực, dễ đánh giá mức độ 
ẩm, không cần tháo dỡ lớp bọc bảo ôn; có thể kiểm tra ngay 
cả khi đang vận hành thiết bị; có cần nối dài để linh động 
kiểm tra các vị trí khó tiếp cận; độ chính xác cao... Phương 
pháp tán xạ ngược neutron có thể ảnh hưởng bởi vật liệu 
chứa hydro (nếu có) trong lớp bảo ôn và không chính xác 
khi lớp bảo ôn có khoảng trống hoặc gần nguồn ẩm cao.
3. Các phương pháp phát hiện trực tiếp ăn mòn dưới 
lớp bảo ôn 
3.1. Phương pháp siêu âm dẫn hướng [2, 3] 
Phương pháp siêu âm dẫn hướng ứng dụng trong 
Hình 7. Cấu tạo, nguyên lý hoạt động thiết bị siêu âm dẫn hướng [2]
Hình 6. Thiết bị đo tán xạ ngược neutron phát hiện độ ẩm dưới lớp bảo ôn [2]
Hình 5. Cấu tạo và hình ảnh thiết bị đo tán xạ ngược neutron [2]
MCM-2 Hydrotector
Nguyên lý tán xạ ngược neutron
Vòng đệm GWUT Mặt bích
Kiểm tra 100%
Sóng dẫn hướng
Sóng dẫn hướng Mất kim loại
Mất kim loại
65DẦU KHÍ - SỐ 3/2019 
PETROVIETNAM
3.2. Phương pháp chụp ảnh X-ray kỹ thuật số [4] 
Khác với chụp ảnh phóng xạ dùng phim, phim trong 
phương pháp này được thay bằng tấm tạo ảnh (imaging 
plate) có tráng lớp phosphor lưu trữ (storage) và kích 
thích phát sáng (photostimulable luminescence). Tấm tạo 
ảnh khi được tia X chiếu lên sẽ tạo nên 1 tiềm ảnh (latent 
image), sau đó tấm tạo ảnh này sẽ phát quang lần 2 khi 
quét bởi 1 tia laser trong máy kỹ thuật số hóa (digitiser), 
ánh sáng này được bắt lấy (capture) và cho ra hình kỹ 
thuật số tức là có sự chuyển đổi từ hình analog ra digital. 
Hình này sẽ được chuyển qua máy điện toán chủ để xử lý. 
Tấm tạo ảnh sẽ được xóa bởi nguồn ánh sáng trắng và tái 
sử dụng.
X quang kỹ thuật số có thể xem trực tiếp trên màn 
hình monitor và chỉnh sửa, phóng to vùng cần quan sát 
Tấm tạo ảnh phosphor lưu trữ (phosphor storage plate) 
và bảng cảm ứng (sensor panel) có khả năng chụp lại 
nhiều lần, có dải phổ xạ rộng hơn phim X quang quy ước, 
nên không sợ hỏng phim do tia quá yếu hoặc quá mạnh. 
Hình X quang điện toán sau khi xử lý bằng các phần mềm 
chuyên dụng cho các hình ảnh chất lượng cao hơn phim 
X quang cổ điển. Việc lưu trữ các hình ảnh trở nên dễ dàng 
trong các đĩa CD-ROM. Tuy nhiên, X quang kỹ thuật số là 
máy móc, phim khô đắt tiền hơn so với hệ thống X quang 
cổ điển.
3.3. Phương pháp dòng xoáy xung PEC [5, 6]
Kỹ thuật dòng xoáy xung sử dụng các xung lặp đi lặp 
lại có bước sóng ngắn thay cho tín hiệu xung hình sin 
tần số đơn. Vì khả năng xuyên thấu phụ thuộc vào tần số, 
nên sự khuếch tán của dòng xung phát ra trùm lên hết 
chiều dày thành ống. Xung có tần số lớn sẽ xuyên qua 
kém hơn tần số thấp. Khả năng đâm xuyên phụ thuộc 
vào thời gian. Khi xuất hiện các vị trí bất liên tục, xung sẽ 
bị ngắt và hiển thị trên thiết bị bằng thời gian gián đoạn. 
Từ đó xác định được khuyết tật trên bề mặt và trong thân 
thiết bị, đường ống bọc bảo ôn.
Phương pháp dòng xoáy xung PEC không cần tháo 
bảo ôn, sử dụng trong khoảng nhiệt độ rộng -100oC 
- 550oC nhưng khó phát hiện ăn mòn pitting, không sử 
dụng đối với thép mạ kẽm hoặc phủ nhôm.
3.4. Phương pháp kiểm tra trực quan
Phương pháp kiểm tra trực quan là phương pháp đơn 
giản nhất để kiểm tra ăn mòn dưới lớp bảo ôn. Phương 
pháp này chỉ cần tháo bỏ lớp bảo ôn và kiểm tra điều kiện 
bề mặt của đường ống hay thiết bị bọc bảo ôn bằng mắt 
thường. Phương pháp kiểm tra trực quan có thể chia làm 
2 dạng: tháo bỏ 1 phần bảo ôn hoặc tháo bỏ hoàn toàn 
lớp bảo ôn. 
Chỉ có phương pháp này mới có thể phát hiện 100% 
hư hỏng ăn mòn bề mặt bên ngoài. Tuy nhiên nhược điểm 
là chi phí thực hiện lớn do phải tháo và lắp sửa lại lớp bảo 
ôn (đặc biệt vị trí phải lắp giàn giáo...); có thể ảnh hưởng 
đến chế độ công nghệ khi tháo bảo ôn lúc đường ống 
đang hoạt động.
4. Kết luận
Để nâng cao hiệu quả kinh tế và kỹ thuật, các nhà máy 
sử dụng kết hợp các phương pháp phát hiện ăn mòn kim 
loại dưới lớp bảo ôn. Các nhà máy thường nhận diện và 
phân loại các loại đường ống, thiết bị có nguy cơ ăn mòn 
kim loại dưới lớp bảo ôn từ cao tới thấp, sau đó đưa ra 
Hình 8. Hình ảnh hiển thị vùng ăn mòn dưới lớp bảo ôn tương ứng [2]
Hình 10. Nguyên lý hoạt động phương pháp dòng xoáy xung PEC [6]
Vị trí cố định thiết bị GWUT
Mối hàn Mất kim loại Mất kim loại
Chế 
độ đối 
xứng
Chế độ đối xứng
Khoảng
Chế độ uốn dọc Chế độ uốn ngang
Bi
ên
 đ
ộ
Hình 9. Hình ảnh chụp X quang kỹ thuật số đường ống xuyên qua lớp bọc bảo ôn [4]
Trường từ tính v Tín hiệu điều khiển
mV Thời gian
Thời gian
μ, σ
Z r2
r1
z1
z2
Phản hồi GMR
66 DẦU KHÍ - SỐ 3/2019 
CÔNG NGHỆ - CÔNG TRÌNH DẦU KHÍ
chương trình kiểm tra ăn mòn kim loại dưới lớp bảo ôn 
cho từng đường ống, thiết bị định kỳ, ưu tiên kiểm tra mức 
rủi ro cao trước và lựa chọn các phương pháp kiểm tra tiết 
kiệm và hiệu quả nhất. 
Tài liệu tham khảo 
1. Nguyễn Văn Tư. Ăn mòn và bảo vệ vật liệu. Đại học 
Bách khoa Hà Nội.
2. NDT inspections. Corrosion Under Insulation and 
High Temperature Corrosion Conference.
3. ASNT. Ultrasonic testing. Nondestructive testing 
handbook, Third edition, Volum 7.
4. ASNT. Radiographic testing. Nondestructive testing 
handbook, Third edition, Volume 4.
5. Ivan C.Silva, Ygor T.B.Santos, Lurimar S.Batista, 
Claudia T.Farias. Corrosion inspection using pulsed eddy 
current. 11th European Conference on Non-Destructive 
Testing (ECNDT), Prague, Czech Republic. October 6 - 10, 
2014.
6. TUV. Pulsed eddy current - detecting corrosion under 
isolation.
7. James Higgins. Corrosion under insulation - 
Detection methods and inspection. NACE meeting June 18, 
2013.
8. API RP 583. Corrosion under insulation and 
fireproofing. 2014.
9. Pllock WI, Barnhart JM. Corrosion of metals under 
thermal insulation. ASTM STP 880. 1985.
10. NACE SP0198. Control of corrosion under thermal 
insulation and fireproofing materials - A systems approach. 
2010. 
11. Robin Ellis Jones. Use of microwaves for the 
detection of corrosion under insulation. Department of 
Mechanical Engineering, Imperial College London. 2012.
12. Dharma Abavarathna, William G.Ashbaugh, 
Russell D.Kanev, Nancy McGowan. Measurement of 
corrosion under insulation and effectiveness of protective 
coatings.
13. Gary L.Bastin. Detecting corrosion under paints 
and insulation. PRCI pipelines research program meeting. 
2011.
14. 
duong-ong33/kiem-soat-an-mon-duoi-lop-bao-on.html. 
15. V.Mitchell Liss. Preventing corrosion under 
insulation. The National Board of Boiler and Pressure 
Vessed Inspectors. 
Đầu dò PEC
Tấm kim loại ⅜” Khoảng cách 1”
Hình 11. Hình ảnh hiển thị vị trí CUI bằng phương pháp dòng xoáy xung PEC [6]
Hình 12. Phương pháp kiểm tra trực quan ăn mòn dưới lớp bảo ôn
Summary
Corrosion under insulation (CUI) is difficult to monitor and control. It is usually only detected when the insulation layer is removed 
for surveying or when an incident occurs. The study of corrosive detection under the insulation layer therefore plays a very important 
role in accurately determining the location of high risk of corrosion under insulation, which can help prevent breakdowns and minimise 
maintenance costs, contributing to the stable, effective and safe operation of the plant. The paper introduces methods for detecting 
corrosion under insulation such as Radiography, Guided Wave Ultrasonic, Pulsed Eddy Current, Thermography, Neutron Backscatter and 
Visual Inspection. 
Key words: Corrosion under insulation, Radiography, Guided Wave Ultrasonic, Pulsed Eddy Current, Thermography, Neutron Backscatter.
METHODS TO DETECT CORROSION UNDER INSULATION
Pham Vu Dung, Nguyen Dinh Dung, Nguyen Thi Le Hien
Vietnam Petroleum Institute
Email: dungpv@vpi.pvn.vn