核电厂除盐水箱聚脲防腐涂层应用

彭舒舒 王水勇 李鸿远 曹 岩 周其文 费克勋

(1.苏州热工研究院腐蚀防护研究所，江苏 苏州 215004；2.辽宁红沿河核电有限公司，辽宁 大连 116001)

核电厂除盐水箱聚脲防腐涂层应用

彭舒舒1 王水勇1 李鸿远1 曹 岩2 周其文2 费克勋1

(1.苏州热工研究院腐蚀防护研究所，江苏 苏州 215004；2.辽宁红沿河核电有限公司，辽宁 大连 116001)

核电厂常规岛除盐水分配系统的除盐水贮存罐因二回路水质对防腐措施要求较高。国内某核电厂首次采用聚脲防腐涂层，本文介绍核电厂除盐水贮存罐聚脲涂层设计要求、施工过程、质量验收和投运情况。

聚脲涂层 除盐水箱 核电厂

0 前言

聚脲弹性体防腐涂料是一种高弹性、100%高固含量的新型涂料。由于其特殊的分子结构，它具有杰出的延伸率、抗张强度、撕裂强度和抗冲击性，还具有热稳定性、耐化学性、耐水、耐老化和耐腐蚀等优异性能。而且喷涂聚脲弹性体技术(SPUA)还具有施工速度快，一次性可施工厚度范围广，受环境温度和湿度影响小和对环境友好等特点。

目前已有很多火电厂成功应用聚脲防腐涂层的案例，但国内核电厂除盐水箱应用较少。国内某核电厂常规岛除盐水分配系统水箱首次设计采用聚脲防腐涂层，设计寿命为30年。此外，海水淡化系统的超滤产水箱、一级淡水箱、二级淡水箱和生活饮用系统水箱都设计采用聚脲防腐涂层。

1 聚脲防腐涂层设计

1.1 设计要求

核电厂常规岛除盐水分配系统是将离子交换处理的除盐水加氨后贮存在水箱，然后通过泵把除盐水分配给各厂区用户。常规岛除盐贮存罐(除盐水箱)设计参数如表1所示。

表1 水箱设计参数

表2 水箱水质参数

除盐水箱的介质为除盐水，本身不具有强腐蚀性，其内壁的涂层为钢铁基材的防水防腐蚀问题，同时要求涂层在接触除盐水时无渗(溶)出物或虽有微量的渗出物，但不会对水质造成表征上的影响。根据其核电厂化学规范，常规岛除盐水箱水质要求参数如表2所示。

除盐水是核电厂重要生产用水，水质要求十分严格。常规岛除盐水箱水质直接影响到二回路的水质，如产生腐蚀产物甚至影响着蒸汽发生器等重要设备。同时正式运行后除盐水箱检修窗口短，涂层修补较为困难。所以除盐水箱要求设计采用渗出杂质极少、高质量和长寿命的防腐涂层。而聚脲防腐涂层因其优良的性能符合这一要求。

1.2 性能指标

根据GB/T 23446-2009要求，聚脲涂层出厂检验项目应包括：外观、固体含量、凝胶时间、表干时间、拉伸强度、断裂伸长率、撕裂强度、不透水性。所采购某品牌聚脲防水涂料出厂检验结果如表3所示，产品符合标准要求。

表3 产品性能检验参数

1.3 用量计算

某品牌聚脲涂层理论混合料使用率为每加仑100平方英尺，产生16.0干密尔(406干微米)的厚度，对聚脲涂层用量进行计算：

(1) 除盐水箱总施工面积：水箱直径16m，高度19.35m，3个水箱施工面积为3602m2。

(2) 除盐水箱设计干膜厚度：1±0.2mm。

(3) 根据公式：每产生16.0干密尔的理论用量=理论混合料使用率÷施工面积。

(4) 得出结果为：1770.01kg。

设计干膜厚度1±0.2 m m理论用量=1770.01×(1200÷406)=5231.56kg。

(5) 实际用量需考虑涂料浪费和涂覆损失，至少考虑损失率20%以上。

(6) 其他材料消耗：清洗剂240kg。

2 聚脲防腐涂层施工

2.1 底材表面处理

金属底材采用喷砂处理，并结合磨光机等手动机械除锈打磨作为辅助处理手段。

2.1.1 喷砂前准备

(1) 水箱焊口确认打磨完好，焊渣清除干净。

(2) 确认无灰尘、油污等杂质，如有油污采用乳化剂或碱性溶液脱脂后用净水清洗并干燥。

(3) 喷砂磨料采用钢砂，使用前应检查是否受到杂质污染，禁止使用受污染钢砂。

(4) 装砂不能超过砂罐的3/4，以免砂罐内的砂不能顺利流出。

(5) 砂的干燥程度要合适，含水率小于2%，干砂粒径以0.7mm-1.2mm为宜。

2.1.2 喷砂过程

检查管路是否通畅，然后打开出风口截止阀，进行喷砂作业。

(1) 空压机气源压力达到6-8kg/cm2，空压机出口加油水分离器，保证压缩空气品质。

(2) 喷枪与被喷表面成60-80°角喷射，喷口距离距被喷表面约300mm。

(3) 喷砂要达到Sa2.5级，粗糙度要求2-4密尔。

(4) 喷砂后采用腻子对水箱表面所有缺陷、空隙、凹陷等处进行修补，达到表面平整，圆滑过渡的要求。特别是对顶面与水箱壁，水箱壁与地面所形成的阴角，一定达到圆滑过渡的要求。

2.2 底漆施工

采用配套的专用底漆，底漆的聚合物与聚脲为主要原料的弹性体能发生化学关联，因而它能在金属底材和聚脲之间产生超强的粘结性能。

(1) 施工前用电动真空吸尘器清除浮尘、喷砂微粒等。

(2) 采用常规真空喷涂设备，采用0.4mm规格喷嘴的自洁型喷头。

(3) 喷涂厚度为1.5-2.0干密尔(38 μm-50μm)。

(4) 干燥时间为30分钟(24℃，50%R.H)，应在24小时内进行聚脲施工。

2.3 聚脲喷涂

采用专门的1:1比例的双组分高温高压撞击混合喷涂设备施工。

(1) 检查喷涂原料：A料必须防潮，所以原料筒中必须装有硅胶杯或氮保护层。每次使用B原料前，必须进行搅拌以使其中沉淀的色素或添加剂重新溶解。在喷涂开始之前，容器的原料温度介于21～49℃之间。

(2) 喷涂时A组分加热器温度设置为80℃，B组分加热器温度设置为70℃，同时喷枪附近以及位于保温层内的输送管温度感应器显示应大于63℃。

(3) 抽料泵输送原料的压力要求为200-300psi，设置主配料泵的压力为2100-2800psi，同时根据喷嘴原料温度和周围环境状况灵活调节。

(4) 按操作程序启动设备，检查设备运行状况，调整设备、设置工艺参数，一切正常后，进行喷涂测试，确保喷出的扇形是令人满意的，确保按体积比1:1混合且固化正常。

(5) 喷涂聚脲按从上至下，先顶板、后侧板、最后底板的施工顺序，连续喷涂，一次成形。施工过程中应经常性地检查，确保所有表面都进行了均匀的喷涂，没有漏喷、起泡和厚度不够的区域。

2.4 涂层修补

喷涂过程中出现的不合格涂层，采用以下方法修补。

(1) 对于涂层大面积的修补，打磨待修补的表面，同时打磨聚脲边缘扩展至15cm处。 清洁干净后先对金属基体及边缘扩展至15cm处喷涂底漆，然后再进行聚脲喷涂，要求修补的涂层平滑过渡到周围的涂层。

(2) 对于涂层小面积的修补，打磨金属基体及聚脲边缘，清洁干净后对金属基体及边缘处刷涂底漆，然后手工按1:1比例配好聚脲涂料，涂抹在修补区域上，要求边缘维持不少于20密尔(508微米)厚的流边。

3 验收与投运

3.1 聚脲涂层验收

(1)外观检查涂层局部有毛刺，但并无脱落、起泡和开裂现象。

(2)使用涂层测厚仪检测，防腐层厚度都在1.0mm以上。

(3)使用直流电火花检验仪检测，电压选择6000V，探头检验移动速度为100mm/S，无电火花出现。

3.2 调试投运

常规岛除盐水分配系统调试充水3个月后，检查发现其中1个水箱内壁涂层局部起泡开裂，其余2个水箱涂层完好。该水箱涂层脱落部位都位于距地面3米以下，目视检查聚脲涂层成片起泡开裂，但底漆完好，只有少量腐蚀产物。原因分析得出在此段喷涂过程中，由于喷涂设备故障，压力突然波动大，A、B物料混合比例有偏差，从而造成了涂层质量不合格。修补措施是清除结合力差的聚脲涂层，动力工具打磨金属基体至St3级，同时打磨聚脲边缘扩展至15cm，喷涂底漆后重新喷涂聚脲涂层。正式运行后，水箱出口水质检验合格，电导率符合化学要求。

4 结束语

由于聚脲涂层的种种优良性能，其完全可以符合核电厂除盐水箱的防腐要求，但除盐水箱聚脲防腐涂层的质量保证，涉及到该工程的设计、施工和检验等方方面面的问题。合理的设计是质量保证的前提，施工过程控制则是质量保证的重中之重，涂料行业有句俗话“三份料，七份工”。由于喷涂聚脲涂层施工对工艺参数控制要求十分严格，这就要求操作者有足够的知识技能和操作经验，同时施工负责人和质保人员应在施工过程中严格把关，避免因机具故障、人员操作和工艺条件等因素造成涂层质量的不合格。聚脲涂层因其优良的性能，在核电高防腐要求方面应用前景广泛。

[1] 黄微波. 喷涂聚脲弹性体技术[M]. 北京: 化学工业出版社, 2005.5: 223-233.

[2] 廖有为. 电厂除盐水箱聚脲防腐涂层的设计和应用[J]. 电镀与涂饰, 2006. 25(7): 37-39.

[3] 陈军. 浅析聚脲涂层常见缺陷及防治措施[J]. 全面腐蚀控制, 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，助理工程师，学士，从事核电腐蚀管理工作。