核电厂除盐水箱聚脲涂层施工探讨

2019-06-12吉振川

科技视界 2019年9期

吉振川

（三门核电有限公司维修处，浙江台州 318000）

【关键字】核电厂；除盐水箱；聚脲；施工

0 前言

目前采用AP1000 系统的核电厂除盐水箱普遍采用的是聚脲防腐处理。喷涂聚脲技术以其优越的综合性能和优良的施工工艺，已发展成为一种成熟的防腐技术，广泛地应用于建筑、交通、能源、化工等领域[1]。近年来关于聚脲的施工质量问题层出不穷，以至于极大的增加了工程制造费用。

某核电站除盐水系统的3 个除盐水箱采用Q235A碳钢和内部喷涂聚脲防护的方式进行设计，全部由建安单位负责施工。运行半年后，检查其中一个除盐水箱内部30%的聚脲涂层出现鼓包、起皮、脱落等多种类型的缺陷，导致碳钢箱体局部锈蚀，影响除盐水水质。

1 缺陷的种类

1.1 通过近几年对除盐水箱聚脲检查和维修的情况，分析发现聚脲涂层缺陷以及产生的原因如下：

1.1.1 热鼓包：聚脲涂装涂过程中瞬间固化成型放热造成部分热气包裹在涂层下

1.1.2 湿鼓泡: 基表表面的水汽与异氰酸酯组份反应，产生二氧化碳导致聚脲涂层鼓起;

1.1.3 起皮: 聚脲厚度不足，补喷处理过程中原聚脲层表面处理不当导致补喷的聚脲翘起;

1.1.4 穿孔: 聚脲喷涂过程中漏涂或者喷涂前焊缝位置表面处理不足所致;

1.1.5 流挂: 聚脲喷涂机预热不足、未进行试喷或者喷涂前未清洗机器;

1.1.6 脱落: 表面处理不足，罐壁处聚脲搭接位置裂缝后在自重的作用下大面积脱落;

1.1.7 机械损伤: 脚手架等设备搬运过程中损坏聚脲。

1.1.8 附着力不足：采用拉拔实验的方法对原始涂层进行附着力检查，发现附着力均低于4Mpa[7],不满足规范的要求。

2 缺陷的处理措施

核查原始设计文件后，发现聚脲施工过程中存在多处不规范的操作，随后笔者从中吸取教训重新编制检修方案进行了施工，并严格按照质量要求进行核查，取得了很好的施工效果，与原施工方案的区别如下：

表1 方案对比

通过对提前预制样块附着力检查发现：附着力大于4.5Mpa,附着力最大值为11.87Mpa,满足要求。

经过两年后对水箱聚脲检查未发现任何的缺陷，证明本次的修复工作非常成功。

3 经验总结

聚脲涂层后期缺陷处理难度较大，且效果并不理想。从缺陷原因来看，大多数的聚脲涂层缺陷是在施工过程中产生的，几乎每一道工序都关系着最终的质量。因此，需要对每一道工序做好质量管控。

3.1 材料验收与储存

施工前，需对聚脲A/B 组分、底漆、稀释剂、界面剂等材料进行到场验收，确认产品包装是否完好，品牌型号、生产日期和保质期等是否符合要求，合格证、使用说明书等文件资料是否齐全。材料的储存应避免日晒雨淋，禁止接近火源，防止碰撞，注意通风，温度宜为10-40 ℃，具体操作时可按产品说明书进行。

3.2 脚手架

对于大型箱体内部防腐，根据经验，脚手架层高1.8 ～2m，才能保证有充足施工空间；外排架（靠近罐壁侧）距离罐壁约50cm，检测和修补可达性较好；喷枪口距离喷涂处约1m 时可有效控制流挂现象；每层脚手架上翘板平行固定放置，方便人员行走和工器具摆放。

为了避免脚手架装卸对聚脲涂层造成损伤，应预先对脚手架钢管、翘板采取保护措施，钢管两端用橡胶套管封堵，翘板两端用弹性发泡材料包覆，这样的处理方式可以大大降低物理损伤的产生。

3.3 施工环境

根据规范要求[4]，聚脲的施工温度宜为5-40 ℃，相对湿度小于85%，基体表面温度高于露点3 ℃，还应保持适当的通风和良好的照明。根据经验，暴晒后的金属表面不宜进行聚脲喷涂，因为膨胀的金属降温收缩后容易导致聚脲鼓泡，可待金属基体表面降温后再进行施工。

3.4 表面处理

表面处理是防腐工程最为关键的一道工序，直接影响涂层附着力的好坏，喷涂聚脲技术也不例外。《喷涂型聚脲防护材料涂装工程技术规范》对金属表面处理有着明确的要求，设备内金属底材除锈等级不小于Sa2.5 或St3.0 级，焊渣等尖锐突出物需打磨平整，平面拼接焊缝应平整连续，直角焊缝应为圆弧或斜角，人孔、接管焊缝应为大于或等于Ф3mm 的圆弧角，焊缝空隙处应用树脂腻子填实后进行表面处理。这是因为平整的表面易于形成连续的膜层，而结构复杂、不平整的表面不利于施工操作，是缺陷高发部位。

表面处理合格后，确保底材干燥清洁，并在4 小时内完成底漆涂装，以免金属表面返锈。

3.5 底漆和界面剂

为了增加聚脲与金属基体之间的附着力，可采用配套底漆，一般厚度为10～35μm，涂装完成后应进行适当保养。

聚脲表面进行复喷时，为了增加新旧聚脲的层间结合力，需将原有聚脲层表面磨毛，清洁后采用界面剂处理，再进行复喷。

底涂和界面剂的使用，大大增加了聚脲涂层的附着力，降低了鼓泡、起皮等缺陷发生的可能。

3.6 设备调控

较多的失败案例显示，聚脲喷涂设备参数设置不当易使聚脲涂层产生缺陷。一般情况下，要求主机工作压力大于7MPa，加热装置加热温度应大于65 ℃，管道加热温度应大于45 ℃，A 组分和B 组分进料体积比为 1:1，空压机压力应大于 0.7MPa，容量应大于0.85m3/min。不同厂家的产品对于设备的参数可能存在些许差异，实际使用时参照说明书。

聚脲施工前须在样板上进行试喷，以检验设备参数是否设置正确。

3.7 喷涂操作

喷涂距离过近，容易造成流挂，距离过远又容易形成颗粒，走枪速度过快涂层厚度太薄，速度太慢容易造成流挂，因此对施工人员的技能要求很高。

根据经验总结，从顶部到侧面再到底部的施工顺序最为合适，施工时对侧面和底部的未完成面需进行有效遮蔽。焊缝附近是缺陷高发区域，需进行特殊处理。焊缝处聚脲层应加厚1-2mm，接管、人孔处焊缝应加厚0.5-1.5mm，施工面阴角应加厚1-2mm，流体冲击力变化较大区域应加厚1.5-2mm。喷涂时先对焊缝部位进行局部点喷，再对平面进行喷涂。喷距应控制在50cm 左右，走枪速度控制在30-50cm/s，喷嘴尽量与施工面保持垂直，喷涂角度应控制在70°～90°范围内，这是保证聚脲均匀成膜的关键。每次施工宽度应小于120cm，相邻施工层间的宽度应大于20cm，设计厚度大于2mm 宜分两次施工完成。

3.8 质量验收

质量验收是对聚脲涂层质量最为直接的评价，一般包括外观检查、厚度检测、附着力检测、电火花检漏等项目。目视检查聚脲涂层外观应光滑，无鼓泡、起皮等可见缺陷。厚度检测时采用涂层测厚仪，附着力检测采用拉拔试验仪，分别对水箱内部聚脲涂层进行抽检，厚度和附着力的验收标准都遵循“双10 原则”，即实际值小于设计值10%的点不多于总测点的10%。电火花检漏采用高压电火花仪对水箱内部聚脲涂层进行全面检查，仪器报警即表明该部位存在漏点，须修补。质量验收是聚脲质量控制的主要途径，一定要对各个主控项目严格把关，对发现的问题及时进行处理。

3.9 养护

未进行正确养护，过早投入使用也会导致聚脲涂层产生缺陷。施工完毕的聚脲涂层应进行适时保养，这样才能使其完全固化发挥性能。黄微波等研究表明，室温保养1-7 天聚脲涂层的力学强度发展迅速[5]。养护时间跟环境温度有关，一般环境温度低于10℃时养护时间至少要48 小时，环境温度10～23℃时养护时间至少要24 小时，环境温度高于23 ℃时养护时间至少要8小时。