核電廠除鹽水箱聚脲防腐涂層應用

彭舒舒 王水勇 李鴻遠 曹 巖 周其文 費克勛

(1.蘇州熱工研究院腐蝕防護研究所，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用

彭舒舒1 王水勇1 李鴻遠1 曹 巖2 周其文2 費克勛1

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

核電廠常規島除鹽水分配系統的除鹽水貯存罐因二回路水質對防腐措施要求較高。國內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計要求、施工過程、質量驗收和投運情況。

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構，它具有杰出的延伸率、抗張強度、撕裂強度和抗沖擊性，還具有熱穩定性、耐化學性、耐水、耐老化和耐腐蝕等優異性能。而且噴涂聚脲彈性體技術(SPUA)還具有施工速度快，一次性可施工厚度范圍廣，受環境溫度和濕度影響小和對環境友好等特點。

目前已有很多火電廠成功應用聚脲防腐涂層的案例，但國內核電廠除鹽水箱應用較少。國內某核電廠常規島除鹽水分配系統水箱首次設計采用聚脲防腐涂層，設計壽命為30年。此外，海水淡化系統的超濾產水箱、一級淡水箱、二級淡水箱和生活飲用系統水箱都設計采用聚脲防腐涂層。

1 聚脲防腐涂層設計

1.1 設計要求

核電廠常規島除鹽水分配系統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用戶。常規島除鹽貯存罐(除鹽水箱)設計參數如表1所示。

表1 水箱設計參數

表2 水箱水質參數

除鹽水箱的介質為除鹽水，本身不具有強腐蝕性，其內壁的涂層為鋼鐵基材的防水防腐蝕問題，同時要求涂層在接觸除鹽水時無滲(溶)出物或雖有微量的滲出物，但不會對水質造成表征上的影響。根據其核電廠化學規范，常規島除鹽水箱水質要求參數如表2所示。

除鹽水是核電廠重要生產用水，水質要求十分嚴格。常規島除鹽水箱水質直接影響到二回路的水質，如產生腐蝕產物甚至影響著蒸汽發生器等重要設備。同時正式運行后除鹽水箱檢修窗口短，涂層修補較為困難。所以除鹽水箱要求設計采用滲出雜質極少、高質量和長壽命的防腐涂層。而聚脲防腐涂層因其優良的性能符合這一要求。

1.2 性能指標

根據GB/T 23446-2009要求，聚脲涂層出廠檢驗項目應包括：外觀、固體含量、凝膠時間、表干時間、拉伸強度、斷裂伸長率、撕裂強度、不透水性。所采購某品牌聚脲防水涂料出廠檢驗結果如表3所示，產品符合標準要求。

表3 產品性能檢驗參數

1.3 用量計算

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

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

(2) 除鹽水箱設計干膜厚度：1±0.2mm。

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

(4) 得出結果為：1770.01kg。

設計干膜厚度1±0.2 m m理論用量=1770.01×(1200÷406)=5231.56kg。

(5) 實際用量需考慮涂料浪費和涂覆損失，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，并結合磨光機等手動機械除銹打磨作為輔助處理手段。

2.1.1 噴砂前準備

(1) 水箱焊口確認打磨完好，焊渣清除干凈。

(2) 確認無灰塵、油污等雜質，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，使用前應檢查是否受到雜質污染，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，然后打開出風口截止閥，進行噴砂作業。

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

(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) 噴砂要達到Sa2.5級，粗糙度要求2-4密爾。

(4) 噴砂后采用膩子對水箱表面所有缺陷、空隙、凹陷等處進行修補，達到表面平整，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生化學關聯，因而它能在金屬底材和聚脲之間產生超強的粘結性能。

(1) 施工前用電動真空吸塵器清除浮塵、噴砂微粒等。

(2) 采用常規真空噴涂設備，采用0.4mm規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) 干燥時間為30分鐘(24℃，50%R.H)，應在24小時內進行聚脲施工。

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層。每次使用B原料前，必須進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A組分加熱器溫度設置為80℃，B組分加熱器溫度設置為70℃，同時噴槍附近以及位于保溫層內的輸送管溫度感應器顯示應大于63℃。

(3) 抽料泵輸送原料的壓力要求為200-300psi，設置主配料泵的壓力為2100-2800psi，同時根據噴嘴原料溫度和周圍環境狀況靈活調節。

(4) 按操作程序啟動設備，檢查設備運行狀況，調整設備、設置工藝參數，一切正常后，進行噴涂測試，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、后側板、最后底板的施工順序，連續噴涂，一次成形。施工過程中應經常性地檢查，確保所有表面都進行了均勻的噴涂，沒有漏噴、起泡和厚度不夠的區域。

2.4 涂層修補

噴涂過程中出現的不合格涂層，采用以下方法修補。

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

(2) 對于涂層小面積的修補，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，涂抹在修補區域上，要求邊緣維持不少于20密爾(508微米)厚的流邊。

3 驗收與投運

3.1 聚脲涂層驗收

(1)外觀檢查涂層局部有毛刺，但并無脫落、起泡和開裂現象。

(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儀檢測，電壓選擇6000V，探頭檢驗移動速度為100mm/S，無電火花出現。

3.2 調試投運

常規島除鹽水分配系統調試充水3個月后，檢查發現其中1個水箱內壁涂層局部起泡開裂，其余2個水箱涂層完好。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，只有少量腐蝕產物。原因分析得出在此段噴涂過程中，由于噴涂設備故障，壓力突然波動大，A、B物料混合比例有偏差，從而造成了涂層質量不合格。修補措施是清除結合力差的聚脲涂層，動力工具打磨金屬基體至St3級，同時打磨聚脲邊緣擴展至15cm，噴涂底漆后重新噴涂聚脲涂層。正式運行后，水箱出口水質檢驗合格，電導率符合化學要求。

4 結束語

由于聚脲涂層的種種優良性能，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量保證，涉及到該工程的設計、施工和檢驗等方方面面的問題。合理的設計是質量保證的前提，施工過程控制則是質量保證的重中之重，涂料行業有句俗話“三份料，七份工”。由于噴涂聚脲涂層施工對工藝參數控制要求十分嚴格，這就要求操作者有足夠的知識技能和操作經驗，同時施工負責人和質保人員應在施工過程中嚴格把關，避免因機具故障、人員操作和工藝條件等因素造成涂層質量的不合格。聚脲涂層因其優良的性能，在核電高防腐要求方面應用前景廣泛。

[1] 黃微波. 噴涂聚脲彈性體技術[M]. 北京: 化學工業出版社, 2005.5: 223-233.

[2] 廖有為. 電廠除鹽水箱聚脲防腐涂層的設計和應用[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，學士，從事核電腐蝕管理工作。