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 臺州 318000）

【關鍵字】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，廣泛地應用于建筑、交通、能源、化工等領域[1]。近年來關于聚脲的施工質量問題層出不窮， 以至于極大的增加了工程制造費用。

某核電站除鹽水系統(tǒng)的3 個除鹽水箱采用Q235A碳鋼和內部噴涂聚脲防護的方式進行設計， 全部由建安單位負責施工。 運行半年后， 檢查其中一個除鹽水箱內部30%的聚脲涂層出現(xiàn)鼓包、 起皮、 脫落等多種類型的缺陷， 導致碳鋼箱體局部銹蝕， 影響除鹽水水質。

1 缺陷的種類

1.1 通過近幾年對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，產(chǎn)生二氧化碳導致聚脲涂層鼓起;

1.1.3 起皮: 聚脲厚度不足，補噴處理過程中原聚脲層表面處理不當導致補噴的聚脲翹起;

1.1.4 穿孔: 聚脲噴涂過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: 聚脲噴涂機預熱不足、未進行試噴或者噴涂前未清洗機器;

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 機械損傷: 腳手架等設備搬運過程中損壞聚脲。

1.1.8 附著力不足：采用拉拔實驗的方法對原始涂層進行附著力檢查，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

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

表1 方案對比

通過對提前預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)過兩年后對水箱聚脲檢查未發(fā)現(xiàn)任何的缺陷，證明本次的修復工作非常成功。

3 經(jīng)驗總結

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

3.1 材料驗收與儲存

施工前，需對聚脲A/B 組分、底漆、稀釋劑、界面劑等材料進行到場驗收， 確認產(chǎn)品包裝是否完好，品牌型號、生產(chǎn)日期和保質期等是否符合要求，合格證、使用說明書等文件資料是否齊全。材料的儲存應避免日曬雨淋， 禁止接近火源， 防止碰撞，注意通風，溫度宜為10-40 ℃，具體操作時可按產(chǎn)品說明書進行。

3.2 腳手架

對于大型箱體內部防腐， 根據(jù)經(jīng)驗， 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）距離罐壁約50cm，檢測和修補可達性較好；噴槍口距離噴涂處約1m 時可有效控制流掛現(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聚脲涂層造成損傷， 應預先對腳手架鋼管、 翹板采取保護措施， 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損傷的產(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 ℃，相對濕度小于85%，基體表面溫度高于露點3 ℃，還應保持適當?shù)耐L和良好的照明。 根據(jù)經(jīng)驗， 暴曬后的金屬表面不宜進行聚脲噴涂， 因為膨脹的金屬降溫收縮后容易導致聚脲鼓泡， 可待金屬基體表面降溫后再進行施工。

3.4 表面處理

表面處理是防腐工程最為關鍵的一道工序， 直接影響涂層附著力的好壞，噴涂聚脲技術也不例外。 《噴涂型聚脲防護材料涂裝工程技術規(guī)范》 對金屬表面處理有著明確的要求， 設備內金屬底材除銹等級不小于Sa2.5 或St3.0 級， 焊渣等尖銳突出物需打磨平整，平面拼接焊縫應平整連續(xù)， 直角焊縫應為圓弧或斜角，人孔、接管焊縫應為大于或等于Ф3mm 的圓弧角，焊縫空隙處應用樹脂膩子填實后進行表面處理。 這是因為平整的表面易于形成連續(xù)的膜層， 而結構復雜、 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 小時內完成底漆涂裝，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，涂裝完成后應進行適當保養(yǎng)。

聚脲表面進行復噴時， 為了增加新舊聚脲的層間結合力， 需將原有聚脲層表面磨毛， 清潔后采用界面劑處理，再進行復噴。

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 設備調控

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

聚脲施工前須在樣板上進行試噴， 以檢驗設備參數(shù)是否設置正確。

3.7 噴涂操作

噴涂距離過近，容易造成流掛，距離過遠又容易形成顆粒， 走槍速度過快涂層厚度太薄， 速度太慢容易造成流掛，因此對施工人員的技能要求很高。

根據(jù)經(jīng)驗總結， 從頂部到側面再到底部的施工順序最為合適， 施工時對側面和底部的未完成面需進行有效遮蔽。 焊縫附近是缺陷高發(fā)區(qū)域， 需進行特殊處理。 焊縫處聚脲層應加厚1-2mm，接管、人孔處焊縫應加厚0.5-1.5mm，施工面陰角應加厚1-2mm，流體沖擊力變化較大區(qū)域應加厚1.5-2mm。 噴涂時先對焊縫部位進行局部點噴， 再對平面進行噴涂。 噴距應控制在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， 噴涂角度應控制在70°～90°范圍內， 這是保證聚脲均勻成膜的關鍵。 每次施工寬度應小于120cm，相鄰施工層間的寬度應大于20cm，設計厚度大于2mm 宜分兩次施工完成。

3.8 質量驗收

質量驗收是對聚脲涂層質量最為直接的評價，一般包括外觀檢查、厚度檢測、附著力檢測、電火花檢漏等項目。 目視檢查聚脲涂層外觀應光滑，無鼓泡、起皮等可見缺陷。 厚度檢測時采用涂層測厚儀， 附著力檢測采用拉拔試驗儀， 分別對水箱內部聚脲涂層進行抽檢，厚度和附著力的驗收標準都遵循“雙10 原則”，即實際值小于設計值10%的點不多于總測點的10%。 電火花檢漏采用高壓電火花儀對水箱內部聚脲涂層進行全面檢查，儀器報警即表明該部位存在漏點，須修補。質量驗收是聚脲質量控制的主要途徑， 一定要對各個主控項目嚴格把關，對發(fā)現(xiàn)的問題及時進行處理。

3.9 養(yǎng)護

未進行正確養(yǎng)護， 過早投入使用也會導致聚脲涂層產(chǎn)生缺陷。 施工完畢的聚脲涂層應進行適時保養(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 天聚脲涂層的力學強度發(fā)展迅速[5]。 養(yǎng)護時間跟環(huán)境溫度有關，一般環(huán)境溫度低于10℃時養(yǎng)護時間至少要48 小時， 環(huán)境溫度10～23℃時養(yǎng)護時間至少要24 小時， 環(huán)境溫度高于23 ℃時養(yǎng)護時間至少要8小時。

4 結論建議

從聚脲涂層的缺陷原因來看， 施工操作對聚脲涂層質量影響最大， 幾乎每一道工序都關系著最終的質量，這也印證了“三分料，七分工”的說法。 聚脲涂層缺陷處理難度較大， 噴涂聚脲修補效果更好， 手工脲修補經(jīng)濟性更優(yōu)，選擇時應綜合考慮功能性和經(jīng)濟性。