AP1000核電站鋼制安全殼防銹蝕措施淺析

李林+王啟元

【摘 要】本文對(duì)AP1000核電站鋼制安全殼壽期中的加工制造、存儲(chǔ)、吊裝及拼裝等施工過程中可能導(dǎo)致銹蝕的原因進(jìn)行了分析，并針對(duì)不同施工過程提出了一定的應(yīng)對(duì)措施，如采用特定的防護(hù)材料及適當(dāng)?shù)姆雷o(hù)等，從而達(dá)到控制工期及造價(jià)的目的。

【關(guān)鍵詞】AP1000；核電站；鋼制安全殼；防銹蝕

【Abstract】This article analyzed the potential reasons of corrosion during the manufacturing， delivery， storage， handling and assembly process in the life time of the steel containment vessel in AP1000 nuclear power plant， and then proposed a number of measures accordingly to control the construction period and the cost， for example， choosing the specified coating material and taking appropriate protection measures， etc.

【Key words】AP1000；Nuclear Power Plant；Steel Containment Vessel；Anti-Corrosion

0 概述

鋼制安全殼（CV）是AP1000核電站非能動(dòng)安全殼冷卻系統(tǒng)中最關(guān)鍵的組成部分，屬于核安全2級(jí)設(shè)備，是隔離安全殼內(nèi)部空間與外部電廠構(gòu)筑物和環(huán)境的邊界，也是核島廠房起到放射性物質(zhì)包容功能的最后一道屏障。在事故工況下CV作為一個(gè)傳熱表面，蒸汽在殼內(nèi)表面冷凝并加熱內(nèi)表面，然后通過導(dǎo)熱將熱量傳至鋼殼，受熱的鋼殼外表面通過對(duì)流、輻射、導(dǎo)熱等機(jī)理，由水和空氣自然循環(huán)冷卻，可起到維持安全殼邊界的完整性、防止或限制事故后放射性物質(zhì)向環(huán)境釋放的作用[1]。

AP1000核電站采用了創(chuàng)新性的模塊化建造方式，在條件完備的情況下土建與安裝工作平行施工，可大大縮短電站的建造周期。但該方式也存在一定的不足，由于電站設(shè)計(jì)緊湊、各構(gòu)筑物之間間隔較小，因此為盡量縮短現(xiàn)場(chǎng)工期，必須采用類似于搭積木式的“開頂法”式施工，即首先建造廠房各個(gè)房間并將大型模塊和構(gòu)件引入，隨后通過吊裝將其余設(shè)備和模塊安裝到各房間中，再進(jìn)行廠房封頂。這就導(dǎo)致了鋼制安全殼的建造時(shí)間跨度很長(zhǎng)（從底封頭開始就位到頂封頭就位至少為28個(gè)月），在此期間由于CV各模塊需經(jīng)歷不同的加工制造、存儲(chǔ)及施工過程，各過程的環(huán)境條件差異較大，且易受其他施工過程影響，極易導(dǎo)致表面防護(hù)涂層受到損傷而造成銹蝕，進(jìn)而影響工程進(jìn)度甚至造成經(jīng)濟(jì)損失。

1 CV結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

CV為一個(gè)包含橢圓形底封頭和頂封頭的“自由站立式”圓筒形鋼制壓力容器，其內(nèi)徑為39.624m，高度為65.634m，封頭厚度為41.3mm，筒體厚度為44.5mm，材質(zhì)為SA738 Gr. B低合金調(diào)質(zhì)鋼，設(shè)計(jì)壽命為60年。

CV底封頭由64塊壓制成型的鋼板組成， 分為4層瓜瓣型板材結(jié)構(gòu)，總高度11.43m。CV筒體環(huán)段由11層鋼板（每層12塊弧形鋼板）拼裝焊接而成，總高度42.735m；CV頂封頭與底封頭結(jié)構(gòu)類似，由64塊壓制成型的鋼板組成，分為4層板型結(jié)構(gòu)，總高度11.468m。

2 CV加工制造、運(yùn)輸及拼裝等主要流程及防銹蝕措施梳理

2.1 鋼板板材采購(gòu)及運(yùn)輸

目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)SA738 Gr. B鋼板的廠家主要有寶鋼和鞍鋼，而CV制造廠主要是山東核設(shè)備制造廠，鋼板生產(chǎn)廠家與CV制造廠均距離較遠(yuǎn)，需經(jīng)過長(zhǎng)途運(yùn)輸，在運(yùn)輸途中不良的天氣條件及不充分的保護(hù)措施可能導(dǎo)致鋼板出現(xiàn)銹蝕。因此，合同簽訂時(shí)，應(yīng)參照技術(shù)規(guī)格書明確供貨商提供的鋼板厚度及運(yùn)輸和保護(hù)要求，留出一定的加工裕量；在驗(yàn)貨時(shí)應(yīng)仔細(xì)查看鋼板板材的銹蝕程度及生產(chǎn)日期，對(duì)于已經(jīng)出現(xiàn)銹蝕的鋼板應(yīng)及時(shí)處理并予以保護(hù)，避免在壓制成形前的存放過程中銹蝕較多導(dǎo)致壓制處理后厚度不足。

2.2 單板壓制成形

經(jīng)尺寸處理后，底封頭鋼板使用溫模壓成形方法壓制成形、筒體鋼板通過卷制成形方法卷制。在壓制/卷制的過程中，需進(jìn)行升溫處理。CV制造廠地處海濱，空氣相對(duì)濕度大且含有一定量的鹽霧，在此情況下金屬升溫時(shí)銹蝕速度加快（每升高10攝氏度速度增加一倍）。因此，對(duì)于完成壓制/卷制的CV鋼板，應(yīng)密切關(guān)注環(huán)境相對(duì)濕度，當(dāng)相對(duì)濕度較高時(shí)，應(yīng)注意增加防護(hù)措施（如使用篷布遮蓋或進(jìn)行除濕處理），以減少干濕交替，降低銹蝕速度。

2.3 單板坡口加工、臨時(shí)附件焊接

壓制成形后，需對(duì)各單板進(jìn)行坡口加工及臨時(shí)附件焊接。該過程中操作人員需要在鋼板上進(jìn)行坡口加工操作，很容易將可加速銹蝕的物質(zhì)帶到鋼板上，如水漬、油漬等。因此，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)操作人員的培訓(xùn)，要求在坡口加工過程中盡量保證鋼板的清潔度，及時(shí)清除發(fā)現(xiàn)的水漬油漬等物質(zhì)。同時(shí)，需注意對(duì)完成加工后的坡口進(jìn)行保護(hù)。

2.4 單板噴砂、涂層噴涂

單板預(yù)制完成后，除距離焊接邊緣50mm范圍外，全部應(yīng)按照設(shè)計(jì)文件的要求進(jìn)行噴砂處理，并噴涂相應(yīng)的無機(jī)富鋅和環(huán)氧面漆[2]。該過程對(duì)操作方式有一定要求，如操作不當(dāng)則易引起漆面粘結(jié)不牢甚至脫落。因此，應(yīng)做好涂料的進(jìn)廠驗(yàn)收，杜絕使用不合格產(chǎn)品；在噴涂前應(yīng)做好表面清理，噴涂時(shí)應(yīng)嚴(yán)格按照操作規(guī)程執(zhí)行并控制環(huán)境溫濕度[3]，做好涂層的養(yǎng)護(hù)。如部分區(qū)域噴涂有問題則必須徹底清除后再重新噴砂、油漆。

2.5 單板出廠運(yùn)輸?shù)狡囱b現(xiàn)場(chǎng)

由于CV制造廠與核電現(xiàn)場(chǎng)距離較遠(yuǎn)，在運(yùn)輸過程中需采取一定的成品保護(hù)措施，如加蓋防護(hù)性遮蓋、避免吊裝時(shí)磕碰及與異型鋼接觸等。

核電現(xiàn)場(chǎng)一般地處海濱，空氣濕度大且含鹽霧，成品在現(xiàn)場(chǎng)存放時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)施工人員對(duì)涂層的保護(hù)意識(shí)，保證漆面的清潔度，避免因人為破壞漆面而導(dǎo)致銹蝕。由于環(huán)氧漆耐候性較差，因此應(yīng)避免室外陽(yáng)光直射及雨水接觸；如有發(fā)現(xiàn)破損應(yīng)及時(shí)修補(bǔ)并采取防護(hù)措施。

2.6 封頭及筒體焊接拼裝、吊裝就位

囿于開頂法建造的特點(diǎn)，CV在核電廠房封頂前現(xiàn)場(chǎng)需進(jìn)行大量的拼裝、吊裝過程，不可避免地會(huì)受到陽(yáng)光直射和雨水的侵蝕[4]。因此應(yīng)加強(qiáng)對(duì)CV封頭和筒體的保護(hù)意識(shí)，優(yōu)化施工方式，盡量縮短相關(guān)設(shè)備吊裝進(jìn)入核島的時(shí)間，及時(shí)處理外界污染物，同時(shí)應(yīng)加強(qiáng)通風(fēng)（可設(shè)置除濕設(shè)備以降低廠房?jī)?nèi)的濕度），做好漆面的保護(hù)。

3 總結(jié)

AP1000核電站鋼制安全殼的制造、拼裝、安裝周期長(zhǎng)，加之開頂法施工過程中易受環(huán)境和其他因素影響，必須加強(qiáng)對(duì)CV鋼板原料、半成品及成品的保護(hù)，避免因銹蝕而造成返修、返工，從而縮短CV整體建造周期，最終達(dá)到控制工期及造價(jià)的目的。

【參考文獻(xiàn)】

[1]朱繼洲.壓水堆核電廠的運(yùn)行，原子能出版社，2000：111-112.

[2]王國(guó)彪，王國(guó)彪，晏桂珍，王洋，楊中偉，王厚高，丁海明.AP1000核電站鋼制安全殼涂層工藝改進(jìn)，電鍍與精飾，2015.

[3]李炳穎，林金平，朱瑞峰.AP1000核電站施工期間防護(hù)涂層失效的原因及對(duì)策，電鍍與精飾，2015.

[4]楊楠，王洋.AP1000結(jié)構(gòu)模塊涂層失效與防護(hù)分析，中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2015.

[責(zé)任編輯：朱麗娜]