彭舒舒 王水勇 李鴻遠(yuǎn) 曹 巖 周其文 費(fèi)克勛

(1.蘇州熱工研究院腐蝕防護(hù)研究所，江蘇 蘇州 215004；2.遼寧紅沿河核電有限公司，遼寧 大連 116001)

核電廠除鹽水箱聚脲防腐涂層應(yīng)用

彭舒舒1 王水勇1 李鴻遠(yuǎn)1 曹 巖2 周其文2 費(fèi)克勛1

(1.蘇州熱工研究院腐蝕防護(hù)研究所，江蘇 蘇州 215004；2.遼寧紅沿河核電有限公司，遼寧 大連 116001)

核電廠常規(guī)島除鹽水分配系統(tǒng)的除鹽水貯存罐因二回路水質(zhì)對防腐措施要求較高。國內(nèi)某核電廠首次采用聚脲防腐涂層，本文介紹核電廠除鹽水貯存罐聚脲涂層設(shè)計(jì)要求、施工過程、質(zhì)量驗(yàn)收和投運(yùn)情況。

聚脲涂層 除鹽水箱 核電廠

0 前言

聚脲彈性體防腐涂料是一種高彈性、100%高固含量的新型涂料。由于其特殊的分子結(jié)構(gòu)，它具有杰出的延伸率、抗張強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度和抗沖擊性，還具有熱穩(wěn)定性、耐化學(xué)性、耐水、耐老化和耐腐蝕等優(yōu)異性能。而且噴涂聚脲彈性體技術(shù)(SPUA)還具有施工速度快，一次性可施工厚度范圍廣，受環(huán)境溫度和濕度影響小和對環(huán)境友好等特點(diǎn)。

目前已有很多火電廠成功應(yīng)用聚脲防腐涂層的案例，但國內(nèi)核電廠除鹽水箱應(yīng)用較少。國內(nèi)某核電廠常規(guī)島除鹽水分配系統(tǒng)水箱首次設(shè)計(jì)采用聚脲防腐涂層，設(shè)計(jì)壽命為30年。此外，海水淡化系統(tǒng)的超濾產(chǎn)水箱、一級淡水箱、二級淡水箱和生活飲用系統(tǒng)水箱都設(shè)計(jì)采用聚脲防腐涂層。

1 聚脲防腐涂層設(shè)計(jì)

1.1 設(shè)計(jì)要求

核電廠常規(guī)島除鹽水分配系統(tǒng)是將離子交換處理的除鹽水加氨后貯存在水箱，然后通過泵把除鹽水分配給各廠區(qū)用戶。常規(guī)島除鹽貯存罐(除鹽水箱)設(shè)計(jì)參數(shù)如表1所示。

表1 水箱設(shè)計(jì)參數(shù)

表2 水箱水質(zhì)參數(shù)

除鹽水箱的介質(zhì)為除鹽水，本身不具有強(qiáng)腐蝕性，其內(nèi)壁的涂層為鋼鐵基材的防水防腐蝕問題，同時(shí)要求涂層在接觸除鹽水時(shí)無滲(溶)出物或雖有微量的滲出物，但不會對水質(zhì)造成表征上的影響。根據(jù)其核電廠化學(xué)規(guī)范，常規(guī)島除鹽水箱水質(zhì)要求參數(shù)如表2所示。

除鹽水是核電廠重要生產(chǎn)用水，水質(zhì)要求十分嚴(yán)格。常規(guī)島除鹽水箱水質(zhì)直接影響到二回路的水質(zhì)，如產(chǎn)生腐蝕產(chǎn)物甚至影響著蒸汽發(fā)生器等重要設(shè)備。同時(shí)正式運(yùn)行后除鹽水箱檢修窗口短，涂層修補(bǔ)較為困難。所以除鹽水箱要求設(shè)計(jì)采用滲出雜質(zhì)極少、高質(zhì)量和長壽命的防腐涂層。而聚脲防腐涂層因其優(yōu)良的性能符合這一要求。

1.2 性能指標(biāo)

根據(jù)GB/T 23446-2009要求，聚脲涂層出廠檢驗(yàn)項(xiàng)目應(yīng)包括：外觀、固體含量、凝膠時(shí)間、表干時(shí)間、拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長率、撕裂強(qiáng)度、不透水性。所采購某品牌聚脲防水涂料出廠檢驗(yàn)結(jié)果如表3所示，產(chǎn)品符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

表3 產(chǎn)品性能檢驗(yàn)參數(shù)

1.3 用量計(jì)算

某品牌聚脲涂層理論混合料使用率為每加侖100平方英尺，產(chǎn)生16.0干密爾(406干微米)的厚度，對聚脲涂層用量進(jìn)行計(jì)算：

(1) 除鹽水箱總施工面積：水箱直徑16m，高度19.35m，3個(gè)水箱施工面積為3602m2。

(2) 除鹽水箱設(shè)計(jì)干膜厚度：1±0.2mm。

(3) 根據(jù)公式：每產(chǎn)生16.0干密爾的理論用量=理論混合料使用率÷施工面積。

(4) 得出結(jié)果為：1770.01kg。

設(shè)計(jì)干膜厚度1±0.2 m m理論用量=1770.01×(1200÷406)=5231.56kg。

(5) 實(shí)際用量需考慮涂料浪費(fèi)和涂覆損失，至少考慮損失率20%以上。

(6) 其他材料消耗：清洗劑240kg。

2 聚脲防腐涂層施工

2.1 底材表面處理

金屬底材采用噴砂處理，并結(jié)合磨光機(jī)等手動機(jī)械除銹打磨作為輔助處理手段。

2.1.1 噴砂前準(zhǔn)備

(1) 水箱焊口確認(rèn)打磨完好，焊渣清除干凈。

(2) 確認(rèn)無灰塵、油污等雜質(zhì)，如有油污采用乳化劑或堿性溶液脫脂后用凈水清洗并干燥。

(3) 噴砂磨料采用鋼砂，使用前應(yīng)檢查是否受到雜質(zhì)污染，禁止使用受污染鋼砂。

(4) 裝砂不能超過砂罐的3/4，以免砂罐內(nèi)的砂不能順利流出。

(5) 砂的干燥程度要合適，含水率小于2%，干砂粒徑以0.7mm-1.2mm為宜。

2.1.2 噴砂過程

檢查管路是否通暢，然后打開出風(fēng)口截止閥，進(jìn)行噴砂作業(yè)。

(1) 空壓機(jī)氣源壓力達(dá)到6-8kg/cm2，空壓機(jī)出口加油水分離器，保證壓縮空氣品質(zhì)。

(2) 噴槍與被噴表面成60-80°角噴射，噴口距離距被噴表面約300mm。

(3) 噴砂要達(dá)到Sa2.5級，粗糙度要求2-4密爾。

(4) 噴砂后采用膩?zhàn)訉λ浔砻嫠腥毕荨⒖障?、凹陷等處進(jìn)行修補(bǔ)，達(dá)到表面平整，圓滑過渡的要求。特別是對頂面與水箱壁，水箱壁與地面所形成的陰角，一定達(dá)到圓滑過渡的要求。

2.2 底漆施工

采用配套的專用底漆，底漆的聚合物與聚脲為主要原料的彈性體能發(fā)生化學(xué)關(guān)聯(lián)，因而它能在金屬底材和聚脲之間產(chǎn)生超強(qiáng)的粘結(jié)性能。

(1) 施工前用電動真空吸塵器清除浮塵、噴砂微粒等。

(2) 采用常規(guī)真空噴涂設(shè)備，采用0.4mm規(guī)格噴嘴的自潔型噴頭。

(3) 噴涂厚度為1.5-2.0干密爾(38 μm-50μm)。

(4) 干燥時(shí)間為30分鐘(24℃，50%R.H)，應(yīng)在24小時(shí)內(nèi)進(jìn)行聚脲施工。

2.3 聚脲噴涂

采用專門的1:1比例的雙組分高溫高壓撞擊混合噴涂設(shè)備施工。

(1) 檢查噴涂原料：A料必須防潮，所以原料筒中必須裝有硅膠杯或氮保護(hù)層。每次使用B原料前，必須進(jìn)行攪拌以使其中沉淀的色素或添加劑重新溶解。在噴涂開始之前，容器的原料溫度介于21～49℃之間。

(2) 噴涂時(shí)A組分加熱器溫度設(shè)置為80℃，B組分加熱器溫度設(shè)置為70℃，同時(shí)噴槍附近以及位于保溫層內(nèi)的輸送管溫度感應(yīng)器顯示應(yīng)大于63℃。

(3) 抽料泵輸送原料的壓力要求為200-300psi，設(shè)置主配料泵的壓力為2100-2800psi，同時(shí)根據(jù)噴嘴原料溫度和周圍環(huán)境狀況靈活調(diào)節(jié)。

(4) 按操作程序啟動設(shè)備，檢查設(shè)備運(yùn)行狀況，調(diào)整設(shè)備、設(shè)置工藝參數(shù)，一切正常后，進(jìn)行噴涂測試，確保噴出的扇形是令人滿意的，確保按體積比1:1混合且固化正常。

(5) 噴涂聚脲按從上至下，先頂板、后側(cè)板、最后底板的施工順序，連續(xù)噴涂，一次成形。施工過程中應(yīng)經(jīng)常性地檢查，確保所有表面都進(jìn)行了均勻的噴涂，沒有漏噴、起泡和厚度不夠的區(qū)域。

2.4 涂層修補(bǔ)

噴涂過程中出現(xiàn)的不合格涂層，采用以下方法修補(bǔ)。

(1) 對于涂層大面積的修補(bǔ)，打磨待修補(bǔ)的表面，同時(shí)打磨聚脲邊緣擴(kuò)展至15cm處。 清潔干凈后先對金屬基體及邊緣擴(kuò)展至15cm處噴涂底漆，然后再進(jìn)行聚脲噴涂，要求修補(bǔ)的涂層平滑過渡到周圍的涂層。

(2) 對于涂層小面積的修補(bǔ)，打磨金屬基體及聚脲邊緣，清潔干凈后對金屬基體及邊緣處刷涂底漆，然后手工按1:1比例配好聚脲涂料，涂抹在修補(bǔ)區(qū)域上，要求邊緣維持不少于20密爾(508微米)厚的流邊。

3 驗(yàn)收與投運(yùn)

3.1 聚脲涂層驗(yàn)收

(1)外觀檢查涂層局部有毛刺，但并無脫落、起泡和開裂現(xiàn)象。

(2)使用涂層測厚儀檢測，防腐層厚度都在1.0mm以上。

(3)使用直流電火花檢驗(yàn)儀檢測，電壓選擇6000V，探頭檢驗(yàn)移動速度為100mm/S，無電火花出現(xiàn)。

3.2 調(diào)試投運(yùn)

常規(guī)島除鹽水分配系統(tǒng)調(diào)試充水3個(gè)月后，檢查發(fā)現(xiàn)其中1個(gè)水箱內(nèi)壁涂層局部起泡開裂，其余2個(gè)水箱涂層完好。該水箱涂層脫落部位都位于距地面3米以下，目視檢查聚脲涂層成片起泡開裂，但底漆完好，只有少量腐蝕產(chǎn)物。原因分析得出在此段噴涂過程中，由于噴涂設(shè)備故障，壓力突然波動大，A、B物料混合比例有偏差，從而造成了涂層質(zhì)量不合格。修補(bǔ)措施是清除結(jié)合力差的聚脲涂層，動力工具打磨金屬基體至St3級，同時(shí)打磨聚脲邊緣擴(kuò)展至15cm，噴涂底漆后重新噴涂聚脲涂層。正式運(yùn)行后，水箱出口水質(zhì)檢驗(yàn)合格，電導(dǎo)率符合化學(xué)要求。

4 結(jié)束語

由于聚脲涂層的種種優(yōu)良性能，其完全可以符合核電廠除鹽水箱的防腐要求，但除鹽水箱聚脲防腐涂層的質(zhì)量保證，涉及到該工程的設(shè)計(jì)、施工和檢驗(yàn)等方方面面的問題。合理的設(shè)計(jì)是質(zhì)量保證的前提，施工過程控制則是質(zhì)量保證的重中之重，涂料行業(yè)有句俗話“三份料，七份工”。由于噴涂聚脲涂層施工對工藝參數(shù)控制要求十分嚴(yán)格，這就要求操作者有足夠的知識技能和操作經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)施工負(fù)責(zé)人和質(zhì)保人員應(yīng)在施工過程中嚴(yán)格把關(guān)，避免因機(jī)具故障、人員操作和工藝條件等因素造成涂層質(zhì)量的不合格。聚脲涂層因其優(yōu)良的性能，在核電高防腐要求方面應(yīng)用前景廣泛。

[1] 黃微波. 噴涂聚脲彈性體技術(shù)[M]. 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社, 2005.5: 223-233.

[2] 廖有為. 電廠除鹽水箱聚脲防腐涂層的設(shè)計(jì)和應(yīng)用[J]. 電鍍與涂飾, 2006. 25(7): 37-39.

[3] 陳軍. 淺析聚脲涂層常見缺陷及防治措施[J]. 全面腐蝕控制, 2010. 24(9): 24-27.

Application of Demineralized Water Tank Polyurea Coating in the Nuclear Power Plant

PENG Shu-shu1, WANG Shui-yong1, LI Hong-yuan1, CAO Yan2, ZHOU Qi-wen2, FEI Ke-xun1
(1.Suzhou Nuclear Power Research Institute, Suzhou 215004, China; 2.Liaoning Hongyanhe Nuclear Power Co., Ltd, Dalian 116001, China)

Because of second loop water quality ,demineralized water storage tank of conventional island demineralized water distribution in the nuclear power plant anticorrosion measures require a higher. Polyurea coatings used in domestic nuclear power plant for the first time. This paper introduced nuclear power plant demineralized water storage tank of polyurea coating design requirements, construction process, quality inspection and operation situation.

polyurea anticorrosion coating; demineralized water tank; nuclear power plant

TG174.461

A

10.13726/j.cnki.11-2706/tq.2014.11.037.03

彭舒舒 (1986－) ，男，湖南湘潭人，助理工程師，學(xué)士，從事核電腐蝕管理工作。