红沿河核电一期常规岛偏碱性除盐水贮箱内防腐材料的选择及应用

2014-11-25董宜玲张春艳王冬刘军

电镀与涂饰 2014年10期

董宜玲 *，张春艳，王冬，刘军

（1.中广核工程有限公司，广东深圳 518057；2.辽宁红沿河核电有限公司，辽宁大连 116000）

CPR1000 核电机组偏碱性除盐水水箱(SER)的主要功能是储存pH 约为9 的除盐水，通过除盐水泵向核电站各相关用户(如核岛、常规岛和辅助锅炉等)提供合格的除盐水。虽然除盐水箱在电厂投资中所占比例很小，但其对核电站的安全、经济运行具有十分重要的意义。红沿河核电一期工程(以下简称红沿河一期)设置3 个容积为3 600 m3的SER 除盐水箱，其主体材质采用碳钢，外表面涂环氧沥青厚浆型面漆加保温层，内表面喷涂防腐涂料。

大亚湾和岭澳核电站SER 除盐水箱均为碳钢内涂覆防腐材质，由于设计时所选的内防腐涂层材料不当，导致硫酸根浓度严重超标。后经试验分析，选用乌龟油对SER 水箱进行内防腐涂层改造，目前除长期运行造成小部分涂层鼓泡外，总体效果比较理想，不影响使用。为了避免发生大亚湾、岭澳核电站的问题，岭澳二期核电站等后续项目均采用乌龟油作为SER 除盐水箱内防腐材料[1]。

红沿河一期核电站采用CPR1000 机型，补水水质要求与岭澳一期及岭澳二期基本一致，红沿河一期SER 水箱用乌龟油进行内防腐是比较理想的选择。但使用乌龟油对施工环境有一定限制。乌龟油主要由底漆ED1和面漆LP100/512(或AL8T/AP)组成，其中底漆的施工环境温度在8～30°C 之间，最大相对湿度90%，而且要求基底干燥且温度必须在5～30°C 之间；面漆施工环境温度为10～30°C，基材表面温度高于露点3°C。不满足上述施工条件则容易发生流挂或鼓泡现象，使防腐层容易脱落。

根据工程进度安排，红沿河一期SER 除盐水箱内防腐施工时间为2009年的冬季，历史数据显示，进入11月份后该地区气温基本低于10°C，施工环境温度无法满足乌龟油的使用要求。因此，在进度要求不能改变的前提下，改变现场施工环境的难度很大，投资高，所以红沿河一期SER 除盐水箱不能采用乌龟油进行内防腐涂装，只能选择其他涂料。

1 核电及常规火电除盐水箱内防腐调研概况

1.1 核电站除盐水箱内防腐概况

目前，在国内已运行的核电站中，大亚湾核电站、岭澳一期核电站、岭澳二期核电站均为CPR1000 机组，其核岛用中性除盐水水箱材质为304L 不锈钢，常规岛用偏碱性除盐水水箱采用碳钢内涂进口的防腐涂料乌龟油，水箱出水水质满足化学规范要求。

秦山核电一期及秦山二期分别为 CNP-300 及CNP-600 机型，其除盐水箱采用碳钢内表面喷涂EAA(乙烯丙烯酸共聚物)，秦山核电三期采用304L 不锈钢。

1.2 火电厂除盐水箱内防腐概况

碳钢除盐水箱传统的防腐较多采用内涂环氧树脂或内衬玻璃钢材质。环氧树脂相对容易脱落，而内衬玻璃钢施工较困难，拉裂后很难修补，因此，此方法在常规火电中基本不采用。

近年来新建电厂较多采用内表面喷塑的方法，主要包括喷涂EAA、聚脲弹性体(以下简称聚脲)材料[2-4]，EAA和聚脲均为高分子聚合物，喷塑与基体结合紧密，不易脱落、开裂，使用寿命可达15 a。经初步了解，80%以上的除盐水箱采用聚脲材料喷涂。随着电力锅炉、发电机组参数的提高，对除盐水水质要求越来越高，尽管聚脲弹性体渗出物影响电导率的问题频繁被业内人士提出，但聚脲材料溶出物试验基本上为空白，无数据可参考。

2 红沿河一期SER 水箱内防腐材料的选择

借鉴常规火电除盐水箱的防腐经验，对聚脲弹性体的特性及应用情况进行了调研，发现市场上的聚脲分为聚氨酯/聚脲(通常称为混合聚脲)和纯聚脲。混合聚脲性能一般，主要用在混凝土表面的防腐，除盐水箱内防腐材料以进口纯聚脲居多。纯聚脲的主要优点是100%固含量，可快速固化，对环境温度、湿度不敏感，施工温度范围宽(约−30～135°C)，施工方便。近几年，常规火电超临界、超超临界机组除盐水箱大都采用进口纯聚脲作为内防腐材料，且无水质不合格的反馈。

常规火电厂纯聚脲应用广泛，但在核电站除盐水箱的防腐中无应用经验，直接选用进口纯聚脲作为SER 除盐水箱的内防腐材料存在一定的风险，出于安全考虑，决定进行防腐材料溶出物检测试验。

2.1 聚脲溶出物试验

2.1.1 试验内容

对不同厂家提供的进口纯聚脲试片(编号为A、B、C)进行试验，试片规格为10 mm×100 mm，每个试片分别用500 mL 的高纯水浸泡，最长浸泡时间为15 d，每3 d 进行一次溶出物测试，同时做空白试验，试验前用高纯水将试片冲洗干净，试验及分析过程中避免外部污染，在25°C 的恒温环境下进行，测试测量精度小于1 μg/L。

水质检测项目主要包括：卤素离子(Cl−、F−)、硫酸根离子、碳酸氢根离子、Na+及重金属离子。取样及分析遵循DL/T 502.1−DL/T 502.32–2006 标准《火力发电厂水汽分析方法》。

2.1.2 试验结果及分析

A、B、C 3 组纯聚脲试片浸泡不同时间的水质变化如表1 所示。从表1 可以看出，A、B和C 3 组试片经过浸泡后其溶出物的检测值中，Cl−、F−和Na+均小于0.5 μg/L，的溶出浓度随着浸泡时间的延长呈增加的趋势，但在最长浸泡时间15 d(低于SER 水箱最长储存除盐水时间)时，的质量浓度仍低于2 μg/L。同时，从试验结果可以看出，在试验时间内无重金属离子溶出。另外，试验所用的试片的表面积与浸泡水样容积的比值大于SER 水箱实际的水接触壁体表面积与容积之比，试片溶出物检测值均在二回路补给水(加氨调节后的除盐水)水质(见表2)的允许范围内，满足SER 水箱内防腐要求。表2 中阳电导率、总电导率和pH 的测试温度均为25°C。

表1 3种试片浸泡不同时间的水质参数Table 1 Water quality parameters of three kinds of test pieces after immersion for different time

表2 二回路补给水水质参数Table 2 Quality parameters of the feed water in secondary loop

试验结束后，将试片密封存放2 个月后发现，试片C 的颜色发生了变化。分析结果显示，其水样中含有微量的铜离子，判断铜离子由聚脲中添加的色浆溶出。为谨慎起见，建议SER 水箱内防腐所用的聚脲不添加色浆，以免除盐水长时间储存造成铜离子超标。

2.2 技术经济分析

由以上分析可知，进口纯聚脲在高纯水中的溶出物指标均低于核电站化学技术规范中要求的限值，纯聚脲施工温度范围宽，不受红沿河现场低温环境的影响。因此，选用不添加色浆的进口纯聚脲作为SER 除盐水箱的内防腐涂料在技术上是可行的。

红沿河一期有3 台SER 水箱，每台水箱直径16 m，高19 m，容积3 600 m3，内表面积约为1 500 m2。选用纯聚脲，以喷涂厚度(1 ± 0.2)mm 计，3 台水箱所用涂料总价约45 万元；而选用乌龟油，3 台水箱所用涂料的总价约190 万元。选用进口纯聚脲比选用法国乌龟油能节省投资约145 万元。另外，整个分析试验费用约25 万元，工程成本在一定程度上增加了，但仍节省投资约120 万元。因此，选用不添加色浆的进口纯聚脲A 或B 作为SER 除盐水箱的内防腐材料是经济的。

2.3 方案确定

经过以上分析，确定红沿河一期工程SER 除盐水箱内防腐材料选用不添加色浆的进口纯聚脲弹性体。基于价格等方面的原因，施工供应商最终选用试验中的A 产品。

聚脲是由异氰酸酯(简称A 组分)与氨基化合物(简称R 组分)反应生成的一种弹性体物质，其中的A组分可以是单体、聚合体，也可以是异氰酸酯的衍生物、预聚物和半预聚物；R 组分必须是由端氨基树脂和端氨基扩链剂组成，而且在端氨基树脂中，不得含有任何羟基成分和催化剂。聚脲对湿气、温度不敏感，施工时基本不受环境温度、湿度的影响(可在−28°C 下施工)，且可快速固化，可在任意曲面、斜面及垂直面上喷涂成型，不产生流挂现象。除盐水箱内壁的喷涂厚度一般为(1 ± 0.2)mm，使用成套设备施工，一次施工即可达到设计厚度要求。施工后，应对涂层进行外观检测，涂层表面应平整、无流挂、无针孔、无起泡、无空鼓和无开裂现象。然后利用超声波测厚仪进行厚度检测等。