AP1000核电站钢制安全壳防锈蚀措施浅析

李林+王启元

【摘 要】本文对AP1000核电站钢制安全壳寿期中的加工制造、存储、吊装及拼装等施工过程中可能导致锈蚀的原因进行了分析，并针对不同施工过程提出了一定的应对措施，如采用特定的防护材料及适当的防护等，从而达到控制工期及造价的目的。

【关键词】AP1000；核电站；钢制安全壳；防锈蚀

【Abstract】This article analyzed the potential reasons of corrosion during the manufacturing， delivery， storage， handling and assembly process in the life time of the steel containment vessel in AP1000 nuclear power plant， and then proposed a number of measures accordingly to control the construction period and the cost， for example， choosing the specified coating material and taking appropriate protection measures， etc.

【Key words】AP1000；Nuclear Power Plant；Steel Containment Vessel；Anti-Corrosion

0 概述

钢制安全壳（CV）是AP1000核电站非能动安全壳冷却系统中最关键的组成部分，属于核安全2级设备，是隔离安全壳内部空间与外部电厂构筑物和环境的边界，也是核岛厂房起到放射性物质包容功能的最后一道屏障。在事故工况下CV作为一个传热表面，蒸汽在壳内表面冷凝并加热内表面，然后通过导热将热量传至钢壳，受热的钢壳外表面通过对流、辐射、导热等机理，由水和空气自然循环冷却，可起到维持安全壳边界的完整性、防止或限制事故后放射性物质向环境释放的作用[1]。

AP1000核电站采用了创新性的模块化建造方式，在条件完备的情况下土建与安装工作平行施工，可大大缩短电站的建造周期。但该方式也存在一定的不足，由于电站设计紧凑、各构筑物之间间隔较小，因此为尽量缩短现场工期，必须采用类似于搭积木式的“开顶法”式施工，即首先建造厂房各个房间并将大型模块和构件引入，随后通过吊装将其余设备和模块安装到各房间中，再进行厂房封顶。这就导致了钢制安全壳的建造时间跨度很长（从底封头开始就位到顶封头就位至少为28个月），在此期间由于CV各模块需经历不同的加工制造、存储及施工过程，各过程的环境条件差异较大，且易受其他施工过程影响，极易导致表面防护涂层受到损伤而造成锈蚀，进而影响工程进度甚至造成经济损失。

1 CV结构特点

CV为一个包含椭圆形底封头和顶封头的“自由站立式”圆筒形钢制压力容器，其内径为39.624m，高度为65.634m，封头厚度为41.3mm，筒体厚度为44.5mm，材质为SA738 Gr. B低合金調质钢，设计寿命为60年。

CV底封头由64块压制成型的钢板组成， 分为4层瓜瓣型板材结构，总高度11.43m。CV筒体环段由11层钢板（每层12块弧形钢板）拼装焊接而成，总高度42.735m；CV顶封头与底封头结构类似，由64块压制成型的钢板组成，分为4层板型结构，总高度11.468m。

2 CV加工制造、运输及拼装等主要流程及防锈蚀措施梳理

2.1 钢板板材采购及运输

目前国内生产SA738 Gr. B钢板的厂家主要有宝钢和鞍钢，而CV制造厂主要是山东核设备制造厂，钢板生产厂家与CV制造厂均距离较远，需经过长途运输，在运输途中不良的天气条件及不充分的保护措施可能导致钢板出现锈蚀。因此，合同签订时，应参照技术规格书明确供货商提供的钢板厚度及运输和保护要求，留出一定的加工裕量；在验货时应仔细查看钢板板材的锈蚀程度及生产日期，对于已经出现锈蚀的钢板应及时处理并予以保护，避免在压制成形前的存放过程中锈蚀较多导致压制处理后厚度不足。

2.2 单板压制成形

经尺寸处理后，底封头钢板使用温模压成形方法压制成形、筒体钢板通过卷制成形方法卷制。在压制/卷制的过程中，需进行升温处理。CV制造厂地处海滨，空气相对湿度大且含有一定量的盐雾，在此情况下金属升温时锈蚀速度加快（每升高10摄氏度速度增加一倍）。因此，对于完成压制/卷制的CV钢板，应密切关注环境相对湿度，当相对湿度较高时，应注意增加防护措施（如使用篷布遮盖或进行除湿处理），以减少干湿交替，降低锈蚀速度。

2.3 单板坡口加工、临时附件焊接

压制成形后，需对各单板进行坡口加工及临时附件焊接。该过程中操作人员需要在钢板上进行坡口加工操作，很容易将可加速锈蚀的物质带到钢板上，如水渍、油渍等。因此，应加强对操作人员的培训，要求在坡口加工过程中尽量保证钢板的清洁度，及时清除发现的水渍油渍等物质。同时，需注意对完成加工后的坡口进行保护。

2.4 单板喷砂、涂层喷涂

单板预制完成后，除距离焊接边缘50mm范围外，全部应按照设计文件的要求进行喷砂处理，并喷涂相应的无机富锌和环氧面漆[2]。该过程对操作方式有一定要求，如操作不当则易引起漆面粘结不牢甚至脱落。因此，应做好涂料的进厂验收，杜绝使用不合格产品；在喷涂前应做好表面清理，喷涂时应严格按照操作规程执行并控制环境温湿度[3]，做好涂层的养护。如部分区域喷涂有问题则必须彻底清除后再重新喷砂、油漆。

2.5 单板出厂运输到拼装现场

由于CV制造厂与核电现场距离较远，在运输过程中需采取一定的成品保护措施，如加盖防护性遮盖、避免吊装时磕碰及与异型钢接触等。

核电现场一般地处海滨，空气湿度大且含盐雾，成品在现场存放时，应加强施工人员对涂层的保护意识，保证漆面的清洁度，避免因人为破坏漆面而导致锈蚀。由于环氧漆耐候性较差，因此应避免室外阳光直射及雨水接触；如有发现破损应及时修补并采取防护措施。

2.6 封头及筒体焊接拼装、吊装就位

囿于开顶法建造的特点，CV在核电厂房封顶前现场需进行大量的拼装、吊装过程，不可避免地会受到阳光直射和雨水的侵蚀[4]。因此应加强对CV封头和筒体的保护意识，优化施工方式，尽量缩短相关设备吊装进入核岛的时间，及时处理外界污染物，同时应加强通风（可设置除湿设备以降低厂房内的湿度），做好漆面的保护。

3 总结

AP1000核电站钢制安全壳的制造、拼装、安装周期长，加之开顶法施工过程中易受环境和其他因素影响，必须加强对CV钢板原料、半成品及成品的保护，避免因锈蚀而造成返修、返工，从而缩短CV整体建造周期，最终达到控制工期及造价的目的。

【参考文献】

[1]朱继洲.压水堆核电厂的运行，原子能出版社，2000：111-112.

[2]王国彪，王国彪，晏桂珍，王洋，杨中伟，王厚高，丁海明.AP1000核电站钢制安全壳涂层工艺改进，电镀与精饰，2015.

[3]李炳颖，林金平，朱瑞峰.AP1000核电站施工期间防护涂层失效的原因及对策，电镀与精饰，2015.

[4]杨楠，王洋.AP1000结构模块涂层失效与防护分析，中国新技术新产品，2015.

[责任编辑：朱丽娜]