核電廠除鹽水箱聚脲涂層施工探討

吉振川

（三門核電有限公司維修處，浙江 臺(tái)州 318000）

【關(guān)鍵字】核電廠；除鹽水箱；聚脲；施工

0 前言

目前采用AP1000 系統(tǒng)的核電廠除鹽水箱普遍采用的是聚脲防腐處理。 噴涂聚脲技術(shù)以其優(yōu)越的綜合性能和優(yōu)良的施工工藝， 已發(fā)展成為一種成熟的防腐技術(shù)，廣泛地應(yīng)用于建筑、交通、能源、化工等領(lǐng)域[1]。近年來(lái)關(guān)于聚脲的施工質(zhì)量問(wèn)題層出不窮， 以至于極大的增加了工程制造費(fèi)用。

某核電站除鹽水系統(tǒng)的3 個(gè)除鹽水箱采用Q235A碳鋼和內(nèi)部噴涂聚脲防護(hù)的方式進(jìn)行設(shè)計(jì)， 全部由建安單位負(fù)責(zé)施工。 運(yùn)行半年后， 檢查其中一個(gè)除鹽水箱內(nèi)部30%的聚脲涂層出現(xiàn)鼓包、 起皮、 脫落等多種類型的缺陷， 導(dǎo)致碳鋼箱體局部銹蝕， 影響除鹽水水質(zhì)。

1 缺陷的種類

1.1 通過(guò)近幾年對(duì)除鹽水箱聚脲檢查和維修的情況，分析發(fā)現(xiàn)聚脲涂層缺陷以及產(chǎn)生的原因如下：

1.1.1 熱鼓包：聚脲涂裝涂過(guò)程中瞬間固化成型放熱造成部分熱氣包裹在涂層下

1.1.2 濕鼓泡: 基表表面的水汽與異氰酸酯組份反應(yīng)，產(chǎn)生二氧化碳導(dǎo)致聚脲涂層鼓起;

1.1.3 起皮: 聚脲厚度不足，補(bǔ)噴處理過(guò)程中原聚脲層表面處理不當(dāng)導(dǎo)致補(bǔ)噴的聚脲翹起;

1.1.4 穿孔: 聚脲噴涂過(guò)程中漏涂或者噴涂前焊縫位置表面處理不足所致;

1.1.5 流掛: 聚脲噴涂機(jī)預(yù)熱不足、未進(jìn)行試噴或者噴涂前未清洗機(jī)器;

1.1.6 脫落: 表面處理不足，罐壁處聚脲搭接位置裂縫后在自重的作用下大面積脫落;

1.1.7 機(jī)械損傷: 腳手架等設(shè)備搬運(yùn)過(guò)程中損壞聚脲。

1.1.8 附著力不足：采用拉拔實(shí)驗(yàn)的方法對(duì)原始涂層進(jìn)行附著力檢查，發(fā)現(xiàn)附著力均低于4Mpa[7],不滿足規(guī)范的要求。

2 缺陷的處理措施

核查原始設(shè)計(jì)文件后， 發(fā)現(xiàn)聚脲施工過(guò)程中存在多處不規(guī)范的操作， 隨后筆者從中吸取教訓(xùn)重新編制檢修方案進(jìn)行了施工， 并嚴(yán)格按照質(zhì)量要求進(jìn)行核查， 取得了很好的施工效果， 與原施工方案的區(qū)別如下：

表1 方案對(duì)比

通過(guò)對(duì)提前預(yù)制樣塊附著力檢查發(fā)現(xiàn)： 附著力大于4.5Mpa,附著力最大值為11.87Mpa,滿足要求。

經(jīng)過(guò)兩年后對(duì)水箱聚脲檢查未發(fā)現(xiàn)任何的缺陷，證明本次的修復(fù)工作非常成功。

3 經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

聚脲涂層后期缺陷處理難度較大， 且效果并不理想。 從缺陷原因來(lái)看， 大多數(shù)的聚脲涂層缺陷是在施工過(guò)程中產(chǎn)生的， 幾乎每一道工序都關(guān)系著最終的質(zhì)量。 因此，需要對(duì)每一道工序做好質(zhì)量管控。

3.1 材料驗(yàn)收與儲(chǔ)存

施工前，需對(duì)聚脲A/B 組分、底漆、稀釋劑、界面劑等材料進(jìn)行到場(chǎng)驗(yàn)收， 確認(rèn)產(chǎn)品包裝是否完好，品牌型號(hào)、生產(chǎn)日期和保質(zhì)期等是否符合要求，合格證、使用說(shuō)明書等文件資料是否齊全。材料的儲(chǔ)存應(yīng)避免日曬雨淋， 禁止接近火源， 防止碰撞，注意通風(fēng)，溫度宜為10-40 ℃，具體操作時(shí)可按產(chǎn)品說(shuō)明書進(jìn)行。

3.2 腳手架

對(duì)于大型箱體內(nèi)部防腐， 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)， 腳手架層高1.8 ～2m，才能保證有充足施工空間；外排架（靠近罐壁側(cè)）距離罐壁約50cm，檢測(cè)和修補(bǔ)可達(dá)性較好；噴槍口距離噴涂處約1m 時(shí)可有效控制流掛現(xiàn)象； 每層腳手架上翹板平行固定放置， 方便人員行走和工器具擺放。

為了避免腳手架裝卸對(duì)聚脲涂層造成損傷， 應(yīng)預(yù)先對(duì)腳手架鋼管、 翹板采取保護(hù)措施， 鋼管兩端用橡膠套管封堵， 翹板兩端用彈性發(fā)泡材料包覆， 這樣的處理方式可以大大降低物理?yè)p傷的產(chǎn)生。

3.3 施工環(huán)境

根據(jù)規(guī)范要求[4]，聚脲的施工溫度宜為5-40 ℃，相對(duì)濕度小于85%，基體表面溫度高于露點(diǎn)3 ℃，還應(yīng)保持適當(dāng)?shù)耐L(fēng)和良好的照明。 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)， 暴曬后的金屬表面不宜進(jìn)行聚脲噴涂， 因?yàn)榕蛎浀慕饘俳禍厥湛s后容易導(dǎo)致聚脲鼓泡， 可待金屬基體表面降溫后再進(jìn)行施工。

3.4 表面處理

表面處理是防腐工程最為關(guān)鍵的一道工序， 直接影響涂層附著力的好壞，噴涂聚脲技術(shù)也不例外。 《噴涂型聚脲防護(hù)材料涂裝工程技術(shù)規(guī)范》 對(duì)金屬表面處理有著明確的要求， 設(shè)備內(nèi)金屬底材除銹等級(jí)不小于Sa2.5 或St3.0 級(jí)， 焊渣等尖銳突出物需打磨平整，平面拼接焊縫應(yīng)平整連續(xù)， 直角焊縫應(yīng)為圓弧或斜角，人孔、接管焊縫應(yīng)為大于或等于Ф3mm 的圓弧角，焊縫空隙處應(yīng)用樹脂膩?zhàn)犹顚?shí)后進(jìn)行表面處理。 這是因?yàn)槠秸谋砻嬉子谛纬蛇B續(xù)的膜層， 而結(jié)構(gòu)復(fù)雜、 不平整的表面不利于施工操作，是缺陷高發(fā)部位。

表面處理合格后， 確保底材干燥清潔， 并在4 小時(shí)內(nèi)完成底漆涂裝，以免金屬表面返銹。

3.5 底漆和界面劑

為了增加聚脲與金屬基體之間的附著力，可采用配套底漆，一般厚度為10～35μm，涂裝完成后應(yīng)進(jìn)行適當(dāng)保養(yǎng)。

聚脲表面進(jìn)行復(fù)噴時(shí)， 為了增加新舊聚脲的層間結(jié)合力， 需將原有聚脲層表面磨毛， 清潔后采用界面劑處理，再進(jìn)行復(fù)噴。

底涂和界面劑的使用， 大大增加了聚脲涂層的附著力，降低了鼓泡、起皮等缺陷發(fā)生的可能。

3.6 設(shè)備調(diào)控

較多的失敗案例顯示， 聚脲噴涂設(shè)備參數(shù)設(shè)置不當(dāng)易使聚脲涂層產(chǎn)生缺陷。 一般情況下， 要求主機(jī)工作壓力大于7MPa， 加熱裝置加熱溫度應(yīng)大于65 ℃，管道加熱溫度應(yīng)大于45 ℃，A 組分和B 組分進(jìn)料體積比為 1:1，空壓機(jī)壓力應(yīng)大于 0.7MPa， 容量應(yīng)大于0.85m3/min。 不同廠家的產(chǎn)品對(duì)于設(shè)備的參數(shù)可能存在些許差異，實(shí)際使用時(shí)參照說(shuō)明書。

聚脲施工前須在樣板上進(jìn)行試噴， 以檢驗(yàn)設(shè)備參數(shù)是否設(shè)置正確。

3.7 噴涂操作

噴涂距離過(guò)近，容易造成流掛，距離過(guò)遠(yuǎn)又容易形成顆粒， 走槍速度過(guò)快涂層厚度太薄， 速度太慢容易造成流掛，因此對(duì)施工人員的技能要求很高。

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)， 從頂部到側(cè)面再到底部的施工順序最為合適， 施工時(shí)對(duì)側(cè)面和底部的未完成面需進(jìn)行有效遮蔽。 焊縫附近是缺陷高發(fā)區(qū)域， 需進(jìn)行特殊處理。 焊縫處聚脲層應(yīng)加厚1-2mm，接管、人孔處焊縫應(yīng)加厚0.5-1.5mm，施工面陰角應(yīng)加厚1-2mm，流體沖擊力變化較大區(qū)域應(yīng)加厚1.5-2mm。 噴涂時(shí)先對(duì)焊縫部位進(jìn)行局部點(diǎn)噴， 再對(duì)平面進(jìn)行噴涂。 噴距應(yīng)控制在50cm 左右，走槍速度控制在30-50cm/s，噴嘴盡量與施工面保持垂直， 噴涂角度應(yīng)控制在70°～90°范圍內(nèi)， 這是保證聚脲均勻成膜的關(guān)鍵。 每次施工寬度應(yīng)小于120cm，相鄰施工層間的寬度應(yīng)大于20cm，設(shè)計(jì)厚度大于2mm 宜分兩次施工完成。

3.8 質(zhì)量驗(yàn)收

質(zhì)量驗(yàn)收是對(duì)聚脲涂層質(zhì)量最為直接的評(píng)價(jià)，一般包括外觀檢查、厚度檢測(cè)、附著力檢測(cè)、電火花檢漏等項(xiàng)目。 目視檢查聚脲涂層外觀應(yīng)光滑，無(wú)鼓泡、起皮等可見缺陷。 厚度檢測(cè)時(shí)采用涂層測(cè)厚儀， 附著力檢測(cè)采用拉拔試驗(yàn)儀， 分別對(duì)水箱內(nèi)部聚脲涂層進(jìn)行抽檢，厚度和附著力的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)都遵循“雙10 原則”，即實(shí)際值小于設(shè)計(jì)值10%的點(diǎn)不多于總測(cè)點(diǎn)的10%。 電火花檢漏采用高壓電火花儀對(duì)水箱內(nèi)部聚脲涂層進(jìn)行全面檢查，儀器報(bào)警即表明該部位存在漏點(diǎn)，須修補(bǔ)。質(zhì)量驗(yàn)收是聚脲質(zhì)量控制的主要途徑， 一定要對(duì)各個(gè)主控項(xiàng)目嚴(yán)格把關(guān)，對(duì)發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題及時(shí)進(jìn)行處理。

3.9 養(yǎng)護(hù)

未進(jìn)行正確養(yǎng)護(hù)， 過(guò)早投入使用也會(huì)導(dǎo)致聚脲涂層產(chǎn)生缺陷。 施工完畢的聚脲涂層應(yīng)進(jìn)行適時(shí)保養(yǎng)，這樣才能使其完全固化發(fā)揮性能。 黃微波等研究表明，室溫保養(yǎng)1-7 天聚脲涂層的力學(xué)強(qiáng)度發(fā)展迅速[5]。 養(yǎng)護(hù)時(shí)間跟環(huán)境溫度有關(guān)，一般環(huán)境溫度低于10℃時(shí)養(yǎng)護(hù)時(shí)間至少要48 小時(shí)， 環(huán)境溫度10～23℃時(shí)養(yǎng)護(hù)時(shí)間至少要24 小時(shí)， 環(huán)境溫度高于23 ℃時(shí)養(yǎng)護(hù)時(shí)間至少要8小時(shí)。

4 結(jié)論建議

從聚脲涂層的缺陷原因來(lái)看， 施工操作對(duì)聚脲涂層質(zhì)量影響最大， 幾乎每一道工序都關(guān)系著最終的質(zhì)量，這也印證了“三分料，七分工”的說(shuō)法。 聚脲涂層缺陷處理難度較大， 噴涂聚脲修補(bǔ)效果更好， 手工脲修補(bǔ)經(jīng)濟(jì)性更優(yōu)，選擇時(shí)應(yīng)綜合考慮功能性和經(jīng)濟(jì)性。