防腐涂裝

  傳統(tǒng)發(fā)電主要是火力發(fā)電，會消耗大量的煤和石油，而且近年來煤、石油、天然氣等傳統(tǒng)能源價格不斷上漲，越來越多的國家把目光投向了新能源——核電。核電是發(fā)展最迅速、市場效益最好的新能源之一，對于優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、保護能源安全、積極應(yīng)對氣候變化和保護環(huán)境均有重要意義。但是，核電站很多部位存在核輻射，會加速材料老化，多孔的混凝土表面也容易吸附放射性灰塵形成永久性放射源，從而會對設(shè)備運行和維修人員造成永久性損傷，因此，在核電站建筑和設(shè)備表面涂覆涂料是核電站最常用的防護手段。核電涂料不僅保護核電站設(shè)備不受腐蝕，同時利用其光滑、致密的涂膜保護設(shè)備使其容易去污，另外暴露在核輻射中的涂膜還應(yīng)具有抗輻射性。

1、 核電專用涂料的分類

  我國現(xiàn)有核電機組均為壓水堆核電站，可劃分為核島、常規(guī)島、輔助系統(tǒng)三部分。核島是核電站安全殼內(nèi)的核反應(yīng)堆及有關(guān)系統(tǒng)的統(tǒng)稱，主要包括核蒸汽供應(yīng)系統(tǒng)、安全殼噴淋系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)等，其涂層需具有一定的耐溫性和抗輻射性；常規(guī)島涂層主要用于設(shè)備外表面的抗大氣腐蝕防護和去離子水貯存罐等的內(nèi)部腐蝕防護；輔助系統(tǒng)涂層主要用于非控制區(qū)廠房內(nèi)正常大氣環(huán)境、腐蝕性環(huán)境。

  核電站涂料也可分為核電專用涂料和核電常規(guī)涂料。核電常規(guī)涂料適用于核電站非輻射控制區(qū)，除核安全設(shè)備內(nèi)、外表面涂層及以外的全部設(shè)備及構(gòu)筑物，其技術(shù)要求與其它工業(yè)領(lǐng)域同等環(huán)境條件下涂層的技術(shù)指標(biāo)一致。核電專用涂料用于存在核輻射的場所和結(jié)構(gòu)，主要包括安全殼內(nèi)、輻射控制區(qū)，以及涉及輻射的廠房、設(shè)備和其他結(jié)構(gòu)表面。

  核電專用涂料用于核電站能滿足其特有的環(huán)境條件、技術(shù)要求，可分為 3 類：（1）安全殼內(nèi)全部設(shè)備及構(gòu)筑物表面的涂料；

（2）輻射控制區(qū)涂料（不包含安全殼的輻射控制區(qū)內(nèi)全部設(shè)備及構(gòu)筑物表面的涂料）；

（3）安全設(shè)備涂料，即非輻射控制區(qū)內(nèi)主要核安全相關(guān)設(shè)備、構(gòu)筑物表面的涂料，包括一回路海水冷卻系統(tǒng)設(shè)備、強制通風(fēng)和通水管道或溝槽、核級儲水罐內(nèi)部、高架煙囪或設(shè)施、氣機主油箱及應(yīng)急柴油機油箱內(nèi)部涂料。

2 、核電涂料研發(fā)現(xiàn)狀

2.1 國外核電涂料研發(fā)現(xiàn)狀

  綜合考慮環(huán)保、生態(tài)和世界能源供應(yīng)等多方面因素，核電是一種相對安全、清潔、低碳、可靠的能源，目前越來越多的國家已開始接受和采用核電能源。據(jù)統(tǒng)計，目前全世界有201 家核電廠，約450 多座核反應(yīng)堆機組正在運行，核電總裝機容量3.5 億kW以上，約占世界總發(fā)電量的17%。國外核電專用涂料發(fā)展相當(dāng)迅速，核電涂料主要供應(yīng)商有 CarbolineCo.、Ameron Inc. 和PPG（Keeler ＆ Long Inc.）等，其中中遠(yuǎn)關(guān)西、PPG 等公司都已在我國生產(chǎn)、供應(yīng)核電涂料。

2.2 國內(nèi)核電涂料研發(fā)現(xiàn)狀

  我國對核電工業(yè)相當(dāng)重視，投資力度也非常大，已經(jīng)建成秦山一期、大亞灣核電站，秦山二期、秦山三期、嶺澳、田灣核電站也都相繼建成。長期以來，我國核電涂料始終存在以秦山一期為代表的自主研發(fā)涂料技術(shù)路線以及以大亞灣核電站為代表的全面引進(jìn)涂料技術(shù)路線。我國各涂料研究單位、供應(yīng)商對核電涂料進(jìn)行了大量的研發(fā)工作：蘭州應(yīng)通特種材料研究所開發(fā)了耐高溫涂料、上海開林造漆廠開發(fā)了核島內(nèi)環(huán)氧涂料、常州涂料化工研究院開發(fā)了NC系列涂料，這些研發(fā)工作在很大程度上推動了我國核電涂料產(chǎn)業(yè)的自主化。

3、 核電專用涂料適用的法規(guī)及標(biāo)準(zhǔn)

  核電站專用涂料的應(yīng)用由上層文件、標(biāo)準(zhǔn)和執(zhí)行文件三部分組成。從世界范圍來看，核電專用涂料主要有美國和法國兩套體系：美國體系由上層文件NRC1.54+ASTM 標(biāo)準(zhǔn)+ 可執(zhí)行文件組成；法國體系由 RCCM F5300+NF 標(biāo)準(zhǔn)+ 可執(zhí)行文件組成。我國核級專用涂料標(biāo)準(zhǔn)以秦山一期、秦山二期涂料技術(shù)的成功應(yīng)用為前提，形成核電專用涂料的EJ 標(biāo)準(zhǔn)（核工業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)）。
我國核電專用涂料的EJ標(biāo)準(zhǔn)如下：

EJ/T 413-1989           30萬KW核電廠管道系統(tǒng)標(biāo)色規(guī)定

EJ/T 419-1989           30萬KW核電廠二級泵、三級泵涂裝工藝技術(shù)條件

EJ/T 453-1989           30萬KW核電廠安全二級、三級壓力容器涂裝、包裝和運輸條件

EJ/T 492-1989           30萬KW核電廠核設(shè)施防護涂層質(zhì)量保證

EJ/T 508-1990           30萬KW核電廠防護涂層規(guī)范

EJ/T 509-1990           30萬KW核電廠安全殼內(nèi)設(shè)施、設(shè)備防腐涂層

EJ/T 1086-1998          壓水堆核電廠用涂料涂膜在模擬設(shè)計基準(zhǔn)事故條件下評價試驗方法

EJ/T 1087-1998          壓水堆核電廠用涂料涂膜耐化學(xué)介質(zhì)的測定

EJ/T 1111-2000          壓水堆核電廠用涂料涂膜受γ射線輻照影響的試驗方法

EJ/T 1112-2000          壓水堆核電廠用涂料涂膜可去污性的試驗測定

HAD（核安全導(dǎo)則）102/06  核電廠反應(yīng)堆安全殼系統(tǒng)的設(shè)計
  

  核電專用涂料既要滿足防腐和裝飾性要求，還必須具備易于去除放射性沾污、耐輻射和在事故條件下保持穩(wěn)定的特殊性能。這些特殊性能對于保障核電站安全，防止放射性污染，保證人員安全是非常重要的。安全殼內(nèi)涂層系統(tǒng)應(yīng)進(jìn)行去除放射性沾污、耐輻照和LOCA（冷卻劑跑失事故）三項核性能評定試驗。核級專用涂層性能試驗相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)如下：

試驗項目     NF（法國）       ASTM(美國)         EJ（中國）              其它

輻照試驗     NF T 30-903      ASTM D 4082       EJ/T 1111-2000        ----------

去污試驗     NF T 30-901      -----------       EJ/T 1112-2000        ISO8690-1993

LOCA試驗     NF T 30-900      ASTM D 3911       EJ/T 1086-1998        ----------

4、 核電專用涂料施工要求

  提高涂料的防護周期主要通過采用優(yōu)質(zhì)、可靠的核電專用涂料，以及嚴(yán)格的施工控制手段和高標(biāo)準(zhǔn)的施工規(guī)格等措施來實現(xiàn)。涂層防護的好壞與施工過程的質(zhì)量控制密切相關(guān)，特別是核電體系要達(dá)到長期的防腐要求，高標(biāo)準(zhǔn)的表面處理等級、嚴(yán)格施工控制等條件都是達(dá)到良好涂裝品質(zhì)的必要條件。表面處理質(zhì)量包括3 個方面：鋼板表面的可視清潔度、粗糙度和不可視清潔度。鋼材表面可視清潔度的評定包括定量和定性兩種方法。為了能正確、方便地評定鋼材在除銹之后的表面處理質(zhì)量，許多工業(yè)發(fā)達(dá)國家都先后制定了鋼材除銹的質(zhì)量等級標(biāo)準(zhǔn)，我國標(biāo)準(zhǔn)為GB 8923—1988《涂裝前鋼材表面銹蝕等級和除銹等級》。在施工中要嚴(yán)格遵照現(xiàn)場技術(shù)服務(wù)工程師的指導(dǎo)、涂料供應(yīng)商提供的產(chǎn)品說明書、施工指導(dǎo)書等進(jìn)行施工，提高施工人員的施工技術(shù)和責(zé)任心等，以使涂料性能發(fā)揮到最佳。

5、 我國核電專用涂料應(yīng)用情況

  我國核電行業(yè)發(fā)展迅速，核電涂料的研究與應(yīng)用也不斷進(jìn)步。秦山一期核電專用涂料由我國自主化生產(chǎn)，主要供應(yīng)商是上海開林造漆廠和常州涂料化工研究院，其專用涂料主要類型如表3 所示。大亞灣核電專用涂料由國外涂料供應(yīng)商生產(chǎn)，主要有式瑪涂料和Carboline 涂料，目前已在我國設(shè)立涂料生產(chǎn)加工廠，所用涂料見下表：

5.1、秦山一期核電站核電專用涂料的主要類型

類別           混凝土               鋼結(jié)構(gòu)                 鋼制設(shè)備

安全殼         鐵紅聚氨酯+聚氨酯      無機硅酸鋅+聚氨酯       無機硅酸鋅+聚氨酯

輻射控制區(qū)      環(huán)氧涂料             醇酸涂料               環(huán)氧底漆+聚氨酯

安全設(shè)備       環(huán)氧涂料、聚氨酯       環(huán)氧富鋅+氧化橡膠       醇酸、漆酚、環(huán)氧瀝青

5.2、大亞灣核電站核電站專用涂料的主要類型

類別           混凝土               鋼結(jié)構(gòu)                鋼制設(shè)備

安全殼         水洗聚酰胺環(huán)氧涂料     聚酰胺酚醛環(huán)氧涂料       聚酰胺酚醛環(huán)氧涂料

輻射控制區(qū)     水洗聚酰胺環(huán)氧涂料      聚酰胺酚醛環(huán)氧涂料       聚酰胺酚醛環(huán)氧涂料

安全設(shè)備       環(huán)氧聚氨酯涂料         環(huán)氧聚氨酯涂料           環(huán)氧聚氨酯涂料

6、 我國核電專用涂料發(fā)展前景

  進(jìn)入21 世紀(jì)后，油價升高、全球變暖等一系列問題使得世界各國開始重視核電在能源中的地位，把發(fā)展核電作為滿足能源需求的重要選擇?？紤]到核能的長遠(yuǎn)發(fā)展，各國也提出了新概念的設(shè)計及方案，著重大力發(fā)展核電工業(yè)。我國對核電工業(yè)的投資、開發(fā)力度也相當(dāng)大，到目前為止，秦山一期、大亞灣核電站已經(jīng)運行15 年 以上，秦山二期、秦山三期、嶺澳、田灣核電站也都相繼建成，“十三五”期間我國將再建18 臺核電機組，核電總裝機容量將達(dá)6 000 萬kW。這為耐輻射、抗污染性好的核電涂料提供了廣闊的發(fā)展空間，因此及時總結(jié)核電涂料的應(yīng)用經(jīng)驗，提高新建核電站涂料使用技術(shù)管理水平，對于實現(xiàn)核電涂料的優(yōu)化及核電站的防護具有重要意義。

  經(jīng)過多年生產(chǎn)應(yīng)用實踐，我國核電涂料的研究發(fā)展取得了長足進(jìn)步。面對我國新一輪核電快速發(fā)展機遇，核電涂料的生產(chǎn)、應(yīng)用單位要在現(xiàn)有產(chǎn)品基礎(chǔ)上，充分認(rèn)識到核電專用涂料研發(fā)的技術(shù)難度與復(fù)雜性，進(jìn)一步提高完善我國核電涂料的品種、標(biāo)準(zhǔn)及生產(chǎn)體系，以促進(jìn)我國核電涂料健康、有序、快速發(fā)展。

江蘇悅中悅高空工程有限公司

2019-08-07