核電站適用涂層特點分析論文

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核電站適用涂層特點分析論文

　　【摘要】涂料廣泛應(yīng)用于核電站核島、常規(guī)島的鋼結(jié)構(gòu)、混凝土、設(shè)備管道等部位，是核電站腐蝕防護的重要手段之一。自我國首座核電站——秦山核電站起，國內(nèi)各涂料研究單位、供應(yīng)商做了大量研究開發(fā)工作，如：蘭州應(yīng)通特種涂料研究所開發(fā)的耐高溫涂料、上海開林造漆廠開發(fā)的核島內(nèi)環(huán)氧涂料、常州涂料化工研究院開發(fā)的NC系列涂料，這些工作對于推動我國核電涂料產(chǎn)業(yè)自主化起了重要鋪墊作用。

核電站適用涂層特點分析論文

　　0前言

　　目前秦山、大亞灣核電站已經(jīng)運行十年以上，秦山二期、三期、嶺澳、田灣核電站也相繼建成，這些核電站在涂料的運用方面獲得了許多寶貴經(jīng)驗。同時，比較類似條件，如石油化工、城市管網(wǎng)、海洋船舶、電力等行業(yè)的涂料使用經(jīng)驗，我們開展了核電站適用涂料特點及防護分析的研究工作。希望能對國內(nèi)涂料供應(yīng)商、研究院所提供一些有益的啟示。

　　1 核電站環(huán)境適用涂層及防護分析

　　我國現(xiàn)有核電機組均為壓水堆，核電站設(shè)備可分為核島、常規(guī)島和輔助系統(tǒng)三部分。核電站涂層防護可分為抗大氣腐蝕涂層和抗液體、埋地環(huán)境涂層，因此可以結(jié)合核電站設(shè)備組成分別對不同功用的適用涂層進行分析。

　　1．1核島適用涂層及防護分析

　　核電站運行時，環(huán)境溫度較高，且存在中子、僅離子、13l離子、丫離子輻射。因此核島內(nèi)適用涂層必須具有一定的耐溫性、抗輻照老化性。除此之外，核島涂層還必須具備以下兩個基本功能：

　　(1)去污性能要求，即易于清除涂層表面的放射性污染物，以免檢修時對工作人員造成放射性損傷。

　　(2)LOCA條件附著力要求，即核島內(nèi)管道破口時，涂層不剝落。

　　核島的環(huán)境特點是：正常條件下，’核島內(nèi)空氣中腐蝕性離子較少，溫度保持恒定，涂層劣化的主要途徑是人為損傷和輻照作用；異常條件下，如核島內(nèi)管道發(fā)生破口事件，管道內(nèi)充滿的高溫高壓蒸汽瞬間能使核島局部達到約300~C、1 6 MPa。因此更強調(diào)核島內(nèi)適用涂層滿足在異常條件下的使用要求。此外，根據(jù)ALARA原則(所有輻射劑量應(yīng)保持在可合理達到的盡可能低水平)，核島適用涂層還應(yīng)具備較低表面處理條件下的可維修性。

　　1．2常規(guī)島適用涂層及防護分析

　　核電站常規(guī)島涂層主要用于：設(shè)備外表面的抗大氣腐蝕防護和去離子水儲存罐的內(nèi)部腐蝕防護。

　　核電站常規(guī)島設(shè)備通常溫度較高，一般來說當(dāng)溫度達到60 0(2，表面都會覆蓋絕熱層，而絕熱材料中總存在一定的Cl一、S042一類腐蝕性離子，如果有水滲人絕熱層，在局部形成微酸性溶液。因此常規(guī)島設(shè)備外表面涂層必須具有足夠的耐溫性和一定耐酸性。需要特別說明的是，通常選用的含鋅涂料，在高于60℃時，會發(fā)生鋅與鐵構(gòu)成電偶對的極性轉(zhuǎn)換，造成涂層與水對金屬的腐蝕，必須禁止使用。

　　與常規(guī)電站不同，核電站去離子水更為“純凈"，滲透性更強。因此，在常規(guī)島去離子水儲罐鋼基體、去離子水及涂層半透膜三者之間，對核電站運行管理存在如下的風(fēng)險：

　　(1)由于滲透壓的不同，促使去離子水通過涂層向鋼基體滲透，從而使涂層出現(xiàn)鼓泡或脫落，最終影響二回路水質(zhì)。

　　(2)涂料中的鹵素、硫等離子通過涂料向去離子水?dāng)U散，從而使二回路水中腐蝕性離子含量超標(biāo)。

　　1．3輔助系統(tǒng)適用涂層及防護分析

　　核電站輔助系統(tǒng)涂層主要包括：酸堿鹽飛濺條件下的涂層、結(jié)露設(shè)備及鋼結(jié)構(gòu)表面的涂層、電器設(shè)備表面涂層、燃料儲存箱內(nèi)表面涂層、海洋大氣和海水環(huán)境下的涂層等。其中結(jié)露設(shè)備及鋼結(jié)構(gòu)表面涂層、海水環(huán)境下涂層與其它工業(yè)領(lǐng)域有著不同的使用要求。

　　核電站冷凍水系統(tǒng)設(shè)備及流速較大的冷卻水管道外表面，普遍存在結(jié)露現(xiàn)象，似乎對這些設(shè)備外表面涂裝并不難，但問題在于核電站一旦開始運營，這些系統(tǒng)的檢修時間常常不到24 h，因此這些設(shè)備外表面涂層的修復(fù)施工、固化條件往往很難滿足要求。

　　海水環(huán)境下涂層與其它工業(yè)領(lǐng)域有著某種相似性，卻始終為核電站管理者的關(guān)注焦點，如：含泥砂海水對涂層的沖刷破壞、海水管道內(nèi)焊縫處涂層補口、含鹽高濕度環(huán)境中涂層涂裝等問題一直沒有得到很好的解決。此外，核電站海水環(huán)境下涂層選擇還要考慮涂層脫落后堵塞下游設(shè)備造成其功能下降和潛在腐蝕風(fēng)險增加所造成的不利影響。

　　2 核電站涂層的選擇及管理要求

　　2．1核電站涂層的選擇

　　商業(yè)運行的核電站機組一般均為大功率、連續(xù)運行，核電站涂層的施工時機一般選擇機組換料大修期間�；诤穗娬具\行的經(jīng)濟性和設(shè)備的可靠性，核電站涂層必須選擇已成熟運用的可靠產(chǎn)品，并且至少能夠滿足所在設(shè)備一個或幾個大修周期的防護要求。

　　核島適用涂層的選擇需滿足以下要求：

　　(1)耐120℃、400℃溫度試驗，200h以上。

　　(2)達到EJ／T 1086-1998中規(guī)定的涂層在模擬設(shè)計基準條件下的附著力要求。

　　(3)達到EJtr 11 11--2000、EJ/TI111-2000中丫射線輻照、去污性的要求。

　　(4)涂料中的各種成分應(yīng)盡可能降低鹵族元素、硫元素的含量。

　　(5)為避免對金屬材料析氫過程的影響，涂膜應(yīng)不含鋁粉，盡量不使用含金屬鋅的涂料。

　　常規(guī)島適用涂層的選擇：保溫層下管道涂層除具有一定的耐溫性外還應(yīng)有一定的耐酸性。

　　對于去離子水環(huán)境下的涂層，涂料中各種成分應(yīng)盡可能降低鹵族元素、硫元素的含量。

　　輔助系統(tǒng)適用涂層的選擇除滿足涂層所處環(huán)境的耐蝕條件以外，還應(yīng)重點考慮滿足要求施工條件下的全面防護。這部分涂層量大面廣，根據(jù)涂料的特性和電站管理方便，要求戶外設(shè)備禁止使用環(huán)氧面漆。

　　2．2核電站涂層的施工要求

　　與核電站涂料的選擇一樣，核電站涂層的施工單位也應(yīng)具有核電或同類型施工的業(yè)績。為盡可能提高涂料的防護周期，一般新建核電站設(shè)備要求表面處理達到Sa 2．5(近白級)、選擇配套的底、中、面漆涂裝方案，對于運行中的核電站，多為St 2級情況下的涂裝。

　　涂層防護的好壞與施工過程的質(zhì)量控制密切相關(guān)，如：涂裝前表面處理，要求磨料干燥無油；鱗片涂料的涂裝方法、底漆涂裝前的表面清潔度；兩道面漆涂裝間隔；不同溫度、濕度條件下的涂層養(yǎng)護時間等。為保證施工質(zhì)量，核電站涂層施工均設(shè)有獨立的質(zhì)量QC，負責(zé)施工過程的質(zhì)量檢查和記錄。

　　2．3核電站涂層的檢查要求

　　由于核電站涂層的選擇策略、嚴格的施工要求，新建核電站在運行初期一般不會出現(xiàn)由于涂層缺陷而發(fā)生的較大質(zhì)量事故。但隨著運營時間的延長和核電站管理的精細化，涂層問題還時有發(fā)生，因此核電站涂層的檢查和評估就非常必要。

　　核電站涂層的設(shè)計壽命一般在1 O年以上，但由于設(shè)計、施工、檢修因素的不理想，3～5年后涂層失效會逐漸表現(xiàn)出來。因此，在核電站投用1。2年后，定期對核電站涂層進行檢查和評估，能夠及時發(fā)現(xiàn)失效涂層并采取修補措施。提早檢查的目的是盡可能多掌握涂層變化的趨勢，為隨后的涂層方案優(yōu)化提供建議。

　　3 核電站涂料的發(fā)展要求

　　為適應(yīng)我國“十一五”加快發(fā)展核電的產(chǎn)業(yè)方針，及時總結(jié)核電站涂料的適用特點和進行涂料防護分析以及借助于國內(nèi)外涂料應(yīng)用的成功經(jīng)驗和國內(nèi)核電站涂層的應(yīng)用實踐，我國核電站涂料的發(fā)展應(yīng)圍繞以下要求進行開發(fā)和研究。

　　(1)假想事故工況下，安全殼內(nèi)涂層須滿足附著力要求。

　　(2)安全殼涂層的耐溫、耐輻照、去污性的改進和提高。

　　(3)嚴格進行核島涂層、二回路液體環(huán)境中涂層成分的控制，如降低鹵素、硫元素的含量。

　　(4)借鑒國內(nèi)其它行業(yè)在核電站輔助系統(tǒng)類似環(huán)境中的成功經(jīng)驗，如：低表面處理涂料、濕固

　　化涂料的應(yīng)用經(jīng)驗；海水管道涂層焊縫涂層補口施工工藝的技術(shù)改進等。

　　(5)核電業(yè)者嚴格控制施工質(zhì)量并定期檢查涂層。

　　參考文獻

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