核电站防护涂层的应用

2018-08-29 11:39:25 作者：刘新，曹伟，孙玉凤，赵荣坊来源：庞贝捷涂料昆山有限公司分享至：

1 核电站核级涂料的要求

核电站是利用动力反应堆中进行的核裂变反应所产生的热能来发电的动力设施。目前核电站采用的反应堆有压水堆、沸水堆、重水堆、快堆以及高温气冷堆等。比较广泛使用的是压水反应堆，以普通水作冷却剂和慢化剂。核能现在已经成为人类使用的重要能源，不会造成对大气的污染排放。

应用于核电站的涂料，按其使用部位，可分为核级和非核级涂料。非核级涂料用于普通场所，如常规岛钢结构和混凝土表面。核级涂料是用于存在核辐射的场所和结构的防护涂料，涉及辐射的厂房、设备和其它结构表面。

安全壳是核电站的中心部位，应用涂料使用环境中存在大量的放射性物质，高辐射物，高放射性裂变产物的沾污；经常处在高温高湿条件下，暴露于去除放射性污染的试剂中，特别是在失水情况下，瞬间产生的高温高压伴随着大量的放射性物质形成的强辐射，同时喷淋高浓度硼酸水。因此，应用于核岛安全壳内的防护涂层不可以有严重的剥落、起壳、粉化。否则，大量的残余物进入堆内总应急冷却液中，导致管线、泵、喷嘴及堆总冷却管道堵塞，降低影响安全系统的功能，会带来严重的安全事故。因此，安全壳内钢结构用涂料必须经受耐辐照试验、去污试验和DBA试验的考核。

全世界在核电站建设中，应用于核岛的涂料标准规范主要按法国NF和美国ASTM执行，尽管很多国家有自己的标准，比如中国的EJ标准。美国和法国的标准基本原理和测试方法相同，但是在试验温度压力特征曲线、喷淋液、试样等方面有所不同。

中国的核工业标准中涂料方面的标准主要由核工业第二研究设计院起草，包括以下几个标准：

（1）EJ/T 1086-1998压水堆核电厂用涂料，漆膜在模拟设计基准事故条件下的评价试验方法。该标准同时参考了ASTM D 3911-95和法国NF T30-900-1996，合并了两者的共同点，列出了不同点。在技术内容上，按a.喷淋液、a.试验温度压力特征曲线a实施，与ASTM D 3911等效；按b.喷淋液，b.试验温度压力特征曲线b实施，与NF T 30-900等效。

（2）EJ/T 1087-1998压水堆核电厂用涂料耐化学介质的测定。本标准等效采用美国ASTM D 3912-95，但是没有包括容器内壁漆膜在厚度方向存在显着温差情况下耐化学性的试验方法。

（3）EJ/T 1111-2000压水堆核电厂用涂料漆膜受γ射线辐照影响的试验方法。本标准根据美国ASTM D 4082-95和法国NF T 30-903-1988两个标准编制。两个标准试验原理和方法相同，但是试验温度、辐照的累积剂量和剂量率等方面不同，本标准将上述两个标准的共同点合并，列出了不同点供用户选用。

（4）EJ/T 1112-2000 水堆核电厂用涂料漆膜可去污性的测定。本标准等效采用了法国NF T 30-901标准。

表1 核电站用涂料的测试标准

测试项目	法国	美国	中国	其它
辐照试验	NF T30-903	ASTM D 4082	EJ/T 1111
去污试验	NF T30-901	-	EJ/T 1112	ISO 8690
LOCA/DBA	NF T30-900	ASTM D 3911	EJ/T 1086
耐化学性		ASTM D 3912	EJ/T 1087

2 核电站防腐涂料系统

2.1 涂料系统适用范围及系列代号

核电站是一个非常复杂的场所，不同区域对于防腐蚀涂料的要求也不尽相同。通常对核电站的不同的部位要进行系统化的编号。核电站防腐蚀涂料的系列代号以及适用范围分别见表2和表3。划分的编号系统主要依据法国电力局EDF编制的《表面涂层规格书》No.91.C.031.05。

表2 与大气接触的涂层系统的系列代号

系列代号	适用的厂房和环境
PIA	用于室内非核区域正常大气环境下的涂层系统（没有放射性污染，没有酸碱等腐蚀性气氛的区域）
PIB	用于室内非核区域内腐蚀性气氛环境下的涂层系统（没有放射性污染的区域）
PIC	用于反应堆厂房内的涂层系统（如果设备运行温度t≥120℃且包保温材料，归入PIT类）
PID	用于除反应堆厂房外其它核区内的涂层系统（如果设备运行温度t≥120℃且包保温材料，归入PIT类）
PIT	用于厂房内的包保温材料的高温设备、管道（t≥120℃）
PEC	用于露天海洋性大气环境下的涂层系统

表3 埋入土中或与液体介质接触的涂层系统的系列代号

系列代号	涂层所接触的介质	系列代号	涂层所接触的介质
PLA	埋入土中	PLG	酸性溶液
PLB	硬水（原水）	PLH	碱性溶液
PLC	软水	PLJ	放射性液体
PLD	除盐水	PLK	气体
PLE	海水	PLL	侵蚀性原水
PLF	碳氢化合物

2.2核区涂层配套系统

核岛内有放射性物质污染区域（核区），主要包括：①反应堆厂房（RX）；②核辅助厂房（NX）；③核燃料厂房（KX）；④电气和连接厂房的部分区域（LX）；⑤废物辅助厂房（QS）和⑥液体废物贮存箱区（QA）。

核岛放射性物质污染区域内各涂层系统，金属、混凝土和抹灰表面，分别见表4和表5。

表4 核岛放射性物质污染区域内涂层系统（金属表面）

涂层系统

涂料产品

干膜厚度／mm

PIC 100

PID 100

圣波N

圣富格EAP

PIC 103

PID 103

圣波N

圣富格EAP

PLJ 300

圣波PZ

恩都克465.11

600

PID 120

圣波PZ

圣富格EAP

PIC100主要用于反应堆厂房内的安全壳钢衬里、钢结构和铁制品，不包括集水坑内长期与水接触的钢结构和铁制品。PID100主要用于除反应堆厂房外其它核区内的钢结构和铁制品，不包括集水坑内长期与水接触的钢结构和铁制品。PIC 103主要用于反应堆厂房内地面的钢结构和铁制品，不包括集水坑内长期与水接触的钢结构和铁制品。PID 103主要用于除反应堆厂房外其它核区内地面的钢结构和铁制品，不包括集水坑内长期与水接触的钢结构和铁制品。PLJ 300主要用于核区内和长期与放射性液体接触的钢结构，如集水坑中的钢结构、但不适用于反应堆厂房内EAS及RIS集水坑内的钢结构等。PID 120主要用于除反应堆厂房外其它核区内镀锌金属表面的防腐。

表5 核岛放射性物质污染区域内涂层系统（混凝土和抹灰表面）

涂层系统

涂料产品

干膜厚度／mm

PIC 151

PIC 152

庞德斯腻子

伊特露涂料

填坑找平

PIC 154

伊特露涂料

PIC 155

庞德斯腻子

伊特露涂料

填坑找平

PID 151

PID 152

伊特露腻子

伊特露涂料

填坑找平

PID 154

伊特露涂料

PID 155

伊特露腻子

伊特露涂料

填坑找平

PLJ 350

飞达波240

恩都克465.11

600

PLJ 351

飞达波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

1000

（450g/m²）

1000

（450g/m²）

500

PID 159

飞达波240

恩都克465.61

M123/M5玻璃布

恩都克465.61

1000

（450g/m²）

500

500PIC 151和PIC152主要用于反应堆厂房内的墙面和天花板。PIC 154主要用于反应堆厂房内地面在安装期间的临时保护。PIC 155主要用于反应堆厂房内的混凝土地面，涂装前需采用带磨料回收装置的喷丸装置去除PIC 154，使表面平整干净无油，并具有一定的粗糙度，然后再用庞德斯腻子填坑找平。

PID 151和PID 152主要用于除反应堆厂房外其它核区内的墙面和天花板，对安装设备后无法接近的墙面和天花板，应在安装设备前涂覆完整的涂层系统。

PID 154主要用于除反应堆厂房外其它核区内的的混凝土地面在安装期间的临时保护。PID 155主要用于除反应堆厂房外其它核区内的的混凝土地面，涂装前需采用带磨料回收装置的喷丸装置去除PID 154，使表面平整干净无油，并具有一定的粗糙度，然后再用伊特露腻子填坑找平。PLJ 350主要用于较长时间内与放射性液体接触的混凝土表面。PLJ351主要用于长期受到放射性液体浸泡的混凝土表面，如集水坑，但不适用于反应堆厂房内的EAS及RIS集水坑。PID 159主要用适用于非长期与放射性液体接触，若放射性液体一旦泄露需要防止其渗透的区域。

2.3非核区涂层配套系统

核岛内无射性物质污染的区域（非核区），主要包括：①柴油机厂房（DX）；②电气和连接厂房的部分区域（LX）；③重要厂用水构筑物及泵站（PX）；④废物辅助厂房（QS）；⑤核岛液体储存罐区（QA）和⑥厂用气体贮存区（ZA）。

核岛内无放射性物质污染区域内（非核区）各涂层系统，金属、混凝土和抹灰表面，分别见表6和表7。

表6 核岛内无放射性物质污染区域内涂层系统（金属表面）

涂层系统

涂料产品

干膜厚度／mm

PIC 100

PID 100

圣波N

圣富格EAP

PIC 103

PID 103

圣波N

圣富格EAP

PLX300

（X代表A、B、C、D、E、F、H、J）

圣波PZ

恩都克465-11

600

PID 120

圣波PZ

圣富格EAP

PEC200和

PEC 203

环氧富锌底漆

高固态环氧中间漆

可覆涂聚氨酯面漆

100

PIA 100系统主要用于非核区厂房内钢结构和铁制品，不包括地坑内长期与水接触的钢结构和铁制品。PIA 103主要用于非核区厂房内地面的钢结构和铁制品，不包括地坑内长期与水接触的钢结构和铁制品。PLX 300（X代表 A、B、C、D、E、F、H、J）主要用于非核区内长期与液体接触的钢结构。PID 120主要适用于非核区内镀锌金属表面的防腐。PEC 200和PEC 203主要用于室外露天中的钢结构和铁制品。

表7 核岛无放射性物质污染区域内涂层系统（混凝土和抹灰表面）

涂层系统

涂料产品

干膜厚度／mm

PIA 151

PIA 152

伊特露腻子

伊特露涂料

填坑找平

PIA 154

伊特露涂料

PIA 155

伊特露腻子

伊特露涂料

填坑找平

PLX 350（X代表B、E、F、G、H、L）

飞达波240

恩都克465.11

600

PLX 351（X代表A、B、D、E、F、G、H、K、L）

飞达波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

1000

（450g/m²）

1000

（450g/m²）

500

PIA 151和PIA 152主要用于非核区厂房内的墙面和天花板，对安装设备后无法接近的墙面和天花板，应在安装设备前涂覆完整的涂层系统。PIA 154主要用于核岛非核区室内地面在安装期间的临时保护，在安装工作开始前应涂覆伊特露涂料50微米。PIA 155主要用于核岛非核区室内的混凝土地面，在建造和安装完工交付使用前，用带磨料回收的喷丸系统去除PIA 154，使表面干净、平整、无油，并具有一定的粗糙度。PLX 350X代表A、B、C、D、E、F、H、J）主要用于较长时间内与液体接触的混凝土表面。PLX 351（X代表A、B、C、D、E、F、H、J）主要用于较长期受到液体浸泡的混凝土表面，如集水坑。

3 AP 1000涂料系统

AP1000是美国西屋公司开发的一种双环路第三代先进型PWR机组，采用了非能动安全系统，非能动堆芯冷却系统和非能动安全壳冷却系统。应用于AP1000核电站的涂料不能含有有毒有害物质，在供给AP1000项目的涂料要求不能含有砷、氰化物、汞或硒；铅含量不能超过100ppm，六价铬和镉含量不能超过100ppm；富锌底漆中锌分要满足ASTM D 520 II 型中铅含量的限制（≤ 100 ppm；涂层系统按ASTM E84测试时，火焰传播≤ 50，烟密度（无要求）。AP1000核电站所核准的涂料系统见表8。

表8 AP1000核电站所核准的涂料系统

工厂区域	区域标号	涂料类型和名称	Ameron 亚美隆
工厂区域	区域标号	涂料类型和名称	Ameron 亚美隆
安全壳内	PIC
	操作温度< 250°F	选择1：高固体分环氧	Amercoat 90 HSN DFT @ 5½–8 Mils (138–200 mm)
	未定的导热测试	选择2 无机富锌（底漆） + 高固体分环氧（面漆）	Dimetcoat D6N + Amercoat 90 HSN DFT @ 5½–8 Mils (138–200 mm)
	操作温度≥250°F （不保温）	无机富锌	Dimetcoat D6N
RCAs 和其它室内表面	RCA & IV
	操作温度 < 250°F	选择1 高固体分环氧	Amercoat 90 HS 或Amerlock 400
		选择2 无机富锌（底漆） + 高固体分环氧（面漆）	Dimetcoat D9或Dimetcoat D6 + Amerlock 400
RCAs 和其它室内表面	RCA & IV	选择2B 环氧富锌（底漆） + 高固体分环氧（面漆）	Amercoat 68HS + Amercoat 90 HS或 Amerlock 400
	操作温度 < 250°F	选择2B 环氧富锌（底漆） + 高固体分环氧（面漆）	Amercoat 68HS + Amercoat 90 HS或 Amerlock 400
	操作温度 ≥ 250°F （不保温）	无机富锌	Dimetcoat D9 或 Dimetcoat D6 DFT @ 2–4 Mils(50–100 mm)
室外	IV/X	锌/环氧/聚氨酯	Dimetcoat D9 或Dimetcoat D6
	操作温度< 250°F	底漆选择2A 无机富锌	Dimetcoat D9 或Dimetcoat D6
		底漆选择2B 环氧富锌	Amercoat 68HS VOC
		+ 高固体分环氧（中间漆） +	+ Amercoat 90 HS或Amerlock 400 +
可省却遮蔽钢结构面漆		丙烯酸聚氨酯面漆	Amercoat 450HS
室外	操作温≥ 250°F （不保温）	无机富锌	Dimetcoat D9 或 Dimetcoat D6 DFT @ 2–4 Mils (50–100mm)