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核電站防護涂層的應用

作者:廊坊森卓化工有限公司 來源:本站 發表時間:2018-08-30 08:47:42 查看:
典閱讀‖核電站防護涂層的應用


 
摘要:介紹了核電站防護涂層的要求和標準規范,以及不同部位的涂料系統,并簡要說明了AP1000核電站的涂料系統要求。

 
1核電站核級涂料的要求
核電站是利用動力反應堆中進行的核裂變反應所產生的熱能來發電的動力設施。目前核電站采用的反應堆有壓水堆、沸水堆、重水堆、快堆以及高溫氣冷堆等。比較廣泛使用的是壓水反應堆,以普通水作冷卻劑和慢化劑。核能現在已經成為人類使用的重要能源,不會造成對大氣的污染排放。
應用于核電站的涂料,按其使用部位,可分為核級和非核級涂料。非核級涂料用于普通場所,如常規島鋼結構和混凝土表面。核級涂料是用于存在核輻射的場所和結構的防護涂料,涉及輻射的廠房、設備和其它結構表面。

全世界在核電站建設中,應用于核島的涂料標準規范主要按法國NF和美國ASTM執行,盡管很多國家有自己的標準,比如中國的EJ標準。美國和法國的標準基本原理和測試方法相同,但是在試驗溫度壓力特征曲線、噴淋液、試樣等方面有所不同。
中國的核工業標準中涂料方面的標準主要由核工業第二研究設計院起草,包括以下幾個標準:
(1)EJ/T 1086-1998壓水堆核電廠用涂料,漆膜在模擬設計基準事故條件下的評價試驗方法。該標準同時參考了ASTM D 3911-95和法國NF T30-900-1996,合并了兩者的共同點,列出了不同點。在技術內容上,按a.噴淋液、a.試驗溫度壓力特征曲線a實施,與ASTM D 3911等效;按b.噴淋液,b.試驗溫度壓力特征曲線b實施,與NF T 30-900等效。


安全殼是核電站的中心部位,應用涂料使用環境中存在大量的放射性物質,高輻射物,高放射性裂變產物的沾污;經常處在高溫高濕條件下,暴露于去除放射性污染的試劑中,特別是在失水情況下,瞬間產生的高溫高壓伴隨著大量的放射性物質形成的強輻射,同時噴淋高濃度硼酸水。因此,應用于核島安全殼內的防護涂層不可以有嚴重的剝落、起殼、粉化。否則,大量的殘余物進入堆內總應急冷卻液中,導致管線、泵、噴嘴及堆總冷卻管道堵塞,降低影響安全系統的功能,會帶來嚴重的安全事故。因此,安全殼內鋼結構用涂料必須經受耐輻照試驗、去污試驗和DBA試驗的考核。
(2)EJ/T 1087-1998壓水堆核電廠用涂料耐化學介質的測定。本標準等效采用美國ASTM D 3912-95,但是沒有包括容器內壁漆膜在厚度方向存在顯著溫差情況下耐化學性的試驗方法。
 (3)EJ/T 1111-2000壓水堆核電廠用涂料漆膜受γ射線輻照影響的試驗方法。本標準根據美國ASTM D 4082-95和法國NF T 30-903-1988兩個標準編制。兩個標準試驗原理和方法相同,但是試驗溫度、輻照的累積劑量和劑量率等方面不同,本標準將上述兩個標準的共同點合并,列出了不同點供用戶選用。
(4)EJ/T 1112-2000 水堆核電廠用涂料  漆膜可去污性的測定。本標準等效采用了法國NF T 30-901標準。
 
表1    核電站用涂料的測試標準
測試項目
法國
美國
中國
其它
輻照試驗
NF T30-903
ASTM D 4082
EJ/T 1111

去污試驗
NF T30-901
-
EJ/T 1112
ISO 8690
LOCA/DBA
NF T30-900
ASTM D 3911
EJ/T 1086

耐化學性

ASTM D 3912
EJ/T 1087

 
2核電站防腐涂料系統
2.1涂料系統適用范圍及系列代號
核電站是一個非常復雜的場所,不同區域對于防腐蝕涂料的要求也不盡相同。通常對核電站的不同的部位要進行系統化的編號。核電站防腐蝕涂料的系列代號以及適用范圍分別見表2和表3。劃分的編號系統主要依據法國電力局EDF編制的《表面涂層規格書》No.91.C.031.05。
 
表2 與大氣接觸的涂層系統的系列代號
系列代號
適用的廠房和環境
PIA
用于室內非核區域正常大氣環境下的涂層系統(沒有放射性污染,沒有酸堿等腐蝕性氣氛的區域)
PIB
用于室內非核區域內腐蝕性氣氛環境下的涂層系統(沒有放射性污染的區域)
PIC
用于反應堆廠房內的涂層系統(如果設備運行溫度t≥120℃且包保溫材料,歸入PIT類)
PID
用于除反應堆廠房外其它核區內的涂層系統(如果設備運行溫度t≥120℃且包保溫材料,歸入PIT類)
PIT
用于廠房內的包保溫材料的高溫設備、管道(t≥120℃)
PEC
用于露天海洋性大氣環境下的涂層系統
 
表3 埋入土中或與液體介質接觸的涂層系統的系列代號
系列代號
涂層所接觸的介質
系列代號
涂層所接觸的介質
PLA
埋入土中
PLG
酸性溶液
PLB
硬水(原水)
PLH
堿性溶液
PLC
軟水
PLJ
放射性液體
PLD
除鹽水
PLK
氣體
PLE
海水
PLL
侵蝕性原水
PLF
碳氫化合物


 
2.2核區涂層配套系統
核島內有放射性物質污染區域(核區),主要包括:①反應堆廠房(RX);②核輔助廠房(NX);③核燃料廠房(KX);④電氣和連接廠房的部分區域(LX);⑤廢物輔助廠房(QS)和⑥液體廢物貯存箱區(QA)。
核島放射性物質污染區域內各涂層系統,金屬、混凝土和抹灰表面,分別見表4和表5。
 
表4 核島放射性物質污染區域內涂層系統(金屬表面)
涂層系統
涂料產品
干膜厚度/mm
PIC 100
PID 100
圣波N
圣波N
圣富格EAP
45
45
50
PIC 103
PID 103
圣波N
圣波N
圣富格EAP
45
45
50
PLJ 300
圣波PZ
恩都克465.11
50
600
PID 120
圣波PZ
圣富格EAP
圣富格EAP
40
50
50
 
PIC100主要用于反應堆廠房內的安全殼鋼襯里、鋼結構和鐵制品,不包括集水坑內長期與水接觸的鋼結構和鐵制品。PID100主要用于除反應堆廠房外其它核區內的鋼結構和鐵制品,不包括集水坑內長期與水接觸的鋼結構和鐵制品。PIC 103主要用于反應堆廠房內地面的鋼結構和鐵制品,不包括集水坑內長期與水接觸的鋼結構和鐵制品。PID 103主要用于除反應堆廠房外其它核區內地面的鋼結構和鐵制品,不包括集水坑內長期與水接觸的鋼結構和鐵制品。PLJ 300主要用于核區內和長期與放射性液體接觸的鋼結構,如集水坑中的鋼結構、但不適用于反應堆廠房內EAS及RIS集水坑內的鋼結構等。PID 120主要用于除反應堆廠房外其它核區內鍍鋅金屬表面的防腐。
 
表5 核島放射性物質污染區域內涂層系統(混凝土和抹灰表面)
涂層系統
涂料產品
干膜厚度/mm
PIC 151
PIC 152
龐德斯膩子
伊特露涂料
伊特露涂料
填坑找平
40
50
PIC 154
伊特露涂料
50
PIC 155
龐德斯膩子
伊特露涂料
伊特露涂料
填坑找平
60
60
PID 151
PID 152
伊特露膩子
伊特露涂料
伊特露涂料
填坑找平
40
40
PID 154
伊特露涂料
50
PID 155
伊特露膩子
伊特露涂料
伊特露涂料
填坑找平
60
60
PLJ 350
飛達波240
恩都克465.11
50
600
PLJ 351
飛達波240
恩都克465.61
M123/M5玻璃布
恩都克465.61
M123/M5玻璃布
恩都克465.61
50
1000
(450g/m2)
1000
(450g/m2)
500
PID 159
飛達波240
恩都克465.61
M123/M5玻璃布
恩都克465.61
50
1000
(450g/m2)
500
 
PIC 151和PIC152主要用于反應堆廠房內的墻面和天花板。PIC 154主要用于反應堆廠房內地面在安裝期間的臨時保護。PIC 155主要用于反應堆廠房內的混凝土地面,涂裝前需采用帶磨料回收裝置的噴丸裝置去除PIC 154,使表面平整干凈無油,并具有一定的粗糙度,然后再用龐德斯膩子填坑找平。
PID 151和PID 152主要用于除反應堆廠房外其它核區內的墻面和天花板,對安裝設備后無法接近的墻面和天花板,應在安裝設備前涂覆完整的涂層系統。
PID 154主要用于除反應堆廠房外其它核區內的的混凝土地面在安裝期間的臨時保護。PID 155主要用于除反應堆廠房外其它核區內的的混凝土地面,涂裝前需采用帶磨料回收裝置的噴丸裝置去除PID 154,使表面平整干凈無油,并具有一定的粗糙度,然后再用伊特露膩子填坑找平。PLJ 350主要用于較長時間內與放射性液體接觸的混凝土表面。PLJ351主要用于長期受到放射性液體浸泡的混凝土表面,如集水坑,但不適用于反應堆廠房內的EAS及RIS集水坑。PID 159主要用適用于非長期與放射性液體接觸,若放射性液體一旦泄露需要防止其滲透的區域。
2.3非核區涂層配套系統
核島內無射性物質污染的區域(非核區),主要包括:①柴油機廠房(DX);②電氣和連接廠房的部分區域(LX);③重要廠用水構筑物及泵站(PX);④廢物輔助廠房(QS);⑤核島液體儲存罐區(QA)和⑥廠用氣體貯存區(ZA)。
核島內無放射性物質污染區域內(非核區)各涂層系統,金屬、混凝土和抹灰表面,分別見表6和表7。
 
表6      核島內無放射性物質污染區域內涂層系統(金屬表面)
涂層系統
涂料產品
干膜厚度/mm
PIC 100
PID 100
圣波N
圣波N
圣富格EAP
45
45
50
PIC 103
PID 103
圣波N
圣波N
圣富格EAP
45
45
50
PLX300
(X代表A、B、C、D、E、F、H、J)
圣波PZ
恩都克465-11
50
600
PID 120
圣波PZ
圣富格EAP
圣富格EAP
40
50
50
PEC200和
PEC 203
環氧富鋅底漆
高固態環氧中間漆
可覆涂聚氨酯面漆
60
100
80
 
PIA 100系統主要用于非核區廠房內鋼結構和鐵制品,不包括地坑內長期與水接觸的鋼結構和鐵制品。PIA 103主要用于非核區廠房內地面的鋼結構和鐵制品,不包括地坑內長期與水接觸的鋼結構和鐵制品。PLX 300(X代表 A、B、C、D、E、F、H、J)主要用于非核區內長期與液體接觸的鋼結構。PID 120主要適用于非核區內鍍鋅金屬表面的防腐。PEC 200和PEC 203主要用于室外露天中的鋼結構和鐵制品。
 
表7    核島無放射性物質污染區域內涂層系統(混凝土和抹灰表面)
涂層系統
涂料產品
干膜厚度/mm
PIA 151
PIA 152
伊特露膩子
伊特露涂料
伊特露涂料
填坑找平
40
40
PIA 154
伊特露涂料
50
PIA 155
 
伊特露膩子
伊特露涂料
伊特露涂料
填坑找平
60
60
PLX 350(X代表B、E、F、G、H、L)
飛達波240
恩都克465.11
50
600
PLX 351(X代表A、B、D、E、F、G、H、K、L)
飛達波240
恩都克465.11
M123/M5玻璃布
恩都克465.61
M123/M5玻璃布
恩都克465.61
50
1000
(450g/m2)
1000
(450g/m2)
500
 
PIA 151和PIA 152主要用于非核區廠房內的墻面和天花板,對安裝設備后無法接近的墻面和天花板,應在安裝設備前涂覆完整的涂層系統。PIA 154主要用于核島非核區室內地面在安裝期間的臨時保護,在安裝工作開始前應涂覆伊特露涂料50微米。PIA 155主要用于核島非核區室內的混凝土地面,在建造和安裝完工交付使用前,用帶磨料回收的噴丸系統去除PIA 154,使表面干凈、平整、無油,并具有一定的粗糙度。PLX 350X代表A、B、C、D、E、F、H、J)主要用于較長時間內與液體接觸的混凝土表面。PLX 351(X代表A、B、C、D、E、F、H、J)主要用于較長期受到液體浸泡的混凝土表面,如集水坑。
3 AP 1000涂料系統
AP1000是美國西屋公司開發的一種雙環路第三代先進型PWR機組,采用了非能動安全系統,非能動堆芯冷卻系統和非能動安全殼冷卻系統。應用于AP1000核電站的涂料不能含有有毒有害物質,在供給AP1000項目的涂料要求不能含有砷、氰化物、汞或硒;鉛含量不能超過100ppm,六價鉻和鎘含量不能超過100ppm;富鋅底漆中鋅分要滿足ASTM D 520 II 型中鉛含量的限制(≤ 100 ppm;涂層系統按ASTM E84測試時,火焰傳播≤ 50,煙密度(無要求)。AP1000核電站所核準的涂料系統見表8。
 
表8 AP1000核電站所核準的涂料系統
工廠區域
區域標號
涂料類型和名稱
Ameron 亞美隆
安全殼內
PIC


操作溫度< 250°F
 
選擇1:
高固體分環氧
Amercoat 90 HSN
DFT @ 5½–8 Mils (138–200 mm)
未定的導熱測試
選擇2
無機富鋅(底漆)
+
高固體分環氧
(面漆)
 
Dimetcoat D6N
+
Amercoat 90 HSN
DFT @ 5½–8 Mils
(138–200 mm)
操作溫度≥250°F 
(不保溫)
無機富鋅
Dimetcoat D6N
RCAs
和其它室內表面
RCA & IV


操作溫度 < 250°F
選擇1
高固體分環氧
Amercoat 90 HS
或Amerlock 400

選擇2
無機富鋅(底漆)
+
高固體分環氧(面漆)
 
Dimetcoat D9或Dimetcoat D6
+
Amerlock 400
RCAs
和其它室內表面
RCA & IV
選擇2B
環氧富鋅(底漆)
+
高固體分環氧(面漆)

Amercoat 68HS
+
Amercoat 90 HS或 Amerlock 400
操作溫度 < 250°F
操作溫度 ≥ 250°F
(不保溫)
無機富鋅
Dimetcoat D9

Dimetcoat D6
DFT @ 2–4 Mils(50–100 mm)
室外
IV/X
鋅/環氧/聚氨酯

Dimetcoat D9
或Dimetcoat D6
操作溫度< 250°F
底漆選擇2A
無機富鋅
底漆選擇2B
環氧富鋅

Amercoat 68HS VOC
+
高固體分環氧(中間漆)
+
+
Amercoat 90 HS或Amerlock 400
+
可省卻遮蔽鋼結構面漆

丙烯酸聚氨酯面漆
Amercoat 450HS
室外
操作溫≥  250°F
(不保溫)
無機富鋅
Dimetcoat D9

Dimetcoat D6
DFT @ 2–4 Mils (50–100mm)
 
4結語
核電站所有的防護涂層,并不單單是為了防腐目的,更多的是為了核電站的安全運行。在防護涂層應用方面,不僅僅是通過LOCA試驗、耐輻射和去污性能試驗后就可以放心選用的,而且要有良好的核電站運行記錄
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