某先进压水堆核电站钢结构涂装质量控制

游庆荣

（上海核工程研究设计院有限公司，山东 荣成 264300）

0 引言

某先进压水堆核电站创新性地使用模块化建造方式，土建与安装平行施工减少了计划主线上的实体工作量，缩短了整个核电建造工期。核电站模块化施工使用大量钢结构，其中反应堆厂房、附属厂房、放射性核废料厂房、柴油发电机厂房、汽轮发电机厂房（常规岛）使用量特别大。反应堆厂房内部主要有SPL18、SPL51钢平台、大型模块CA01和SC为钢板混凝土结构和结构，CA01模块以型钢为骨架，外覆碳钢及双相不锈钢钢板，成为结构物的墙体、楼板的“模板”，吊装就位后灌注混凝土成为承重建筑物，外覆碳钢钢板需涂装防腐涂料，涂装面积大。附属厂房、放射性核废料厂房、柴油发电机厂房主体结构为钢结构，楼板支座主要截面形式为等边角钢，钢梁主要截面形式为H型钢，这些结构为单层和多层框架结构，特别是CA20结构模块，整个结构模块属于全钢结构，重达1000吨，涂装面积将近3000m2。另外各厂房存在钢牛腿、钢梁、小平台、设备模块的框架、钢结构爬梯楼梯、预埋件等结构。但厂房需要所有的土建施工和模块设备安装完成之后才能进行封顶，致使防护涂层长期处于外界环境中，而且交叉施工模式会使涂层遭到破坏，造成涂层多次修补，工程进度延长、费用增加。

1 涂层要求

核安全法规 HAFl02（2004）特别规定：“为了实现安全壳系统内部构筑物和部件的覆盖层和涂层的安全功能，并尽量降低在其劣化时对其他安全功能的影响，必须审慎地进行选择覆盖层和涂层材料，并必须规定专门的施工的方法”。国内核电站相对于防腐和装饰功能，涂层在核工程中更重要的作用是作为防止放射性物质沾污的屏障，防止放射性物质渗入到钢铁和混凝土内部，并且易于去除放射性污染[3,6,7]。因此核电站中涂层必须具有优异的耐辐照、耐老化、可去污性能，始终保持连续、封闭、完好的状态，应具有优异抗渗透性和防腐蚀性，卤素及硫含量低、高温、高压、高湿、硼酸碱溶液环境中稳定，火焰传播比值低等特点。

常规性能要求[1,3,9]包括：附着力≥2.0MPa，干膜密度：≥1685kg/m3，耐磨性能：1000g/1000r，≤175mg，盐雾耐蚀性：3500h，不大于3mm扩蚀。为保证可能产生的碎片密度足够大，不会随水迁移到再循环滤网，要求环氧涂层的最小干膜密度比普通涂层要求要高。

特殊鉴定试验方法和验收要求[1,4,5,7,9,10]：耐化学品性能：不得有剥落、分层、起泡、软化等，重金属含量技术条件：不含有砷、氰、汞、硒、金属铝，铅≤100ppm，六价铬、钴、镉≤10ppm，热传导率≥0.32W.m-1.K-1涂层比热技术条件： ≥1046.46J/kg.℃，涂层热辐射系数：≥0.81，防火性能：≤50，DBA性能：168h，不粉化、龟裂、脱落、锈蚀等。耐辐照性能：1×107Gy，不粉化、龟裂、脱落、起泡等。去污试验DF≥100。

2 材料、人员控制

涂层材料应保存在厂商未开封的原包装中，包装上带有名称、批号、生产日期、保质期或贮存期。材料的储存和搬运应根据厂商说明进行，并且应避光和避免材料受潮；油漆进场后要求进行密度、灰分、不挥发物含量、粘度等物理性能指标进行复验，复验数值应满足厂家要求。

油漆作业人员和检查员应分别通过油漆生产厂家符合ASTM D4228《钢结构表面涂装操作者技能评定标准要求》及ASTM D5498《核电站涂装工作油漆检查员培训计划》的资格考试，具备使用油漆生产厂商相关油漆的资格。

3 施工质量控制

3.1 表面处理质量控制要点

表面处理质量约占60%，施工质量约占25%，涂料本身质量约占15%。因此表面处理的优劣在很大程度上决定了涂层系统的性能和使用寿命[11]。钢结构表面清理等级应达到的美国钢结构委员会表面准备工艺SSPC-SP10“Near White Blast Cleaning”的要求；只有在SSPC-SP10难以实现的不可达的区域，允许使用SSPC-SP11“Power Tool Cleaning to Bare Metal”的方法。喷砂工作质量控制要点主要喷砂车间的工作环境、铁砂的品质等。

对于被油脂污染的碳钢和涂层表面，在喷砂前，应对表面进行必要的脱脂清理；使用矿物醇或其它不含石蜡且燃点高于38℃的溶剂去除油脂。表面处理使用的磨料为18目与25目的混合钢砂配比为30%：70%。根据ASTM D4285对压缩空气进行试验以确定压缩空气应是清洁干燥。钢砂按照ASTM D4940的要求每100h检测一次油污染。如果表面粗糙度小于该设计值时，对不合格区域所在的1m2范围内进行二次喷砂，直至粗糙度的测量值符合设计要求。喷砂处理后，使用刷子、压缩空气或真空吸尘器将表面的磨料和粉尘去除。残留粉尘的检验按ISO 8502-3进行，要求的最大量和尺寸等级不低于 2级。

3.2 涂装施工质量控制要点

涂装施工时，基体表面温度要求高于露点温度3℃以上；在车间内施工涂层应在喷砂后4h内施工；湿度要求＞85%。作业过程中每30min进行记录，直至涂料喷涂完成时。油漆混合前，确保油漆处于有效的使用期限内并且储存容器完好。当容器打开后，油漆表面不能出现剥皮、凝胶状、分层等现象。为避免漏喷，涂装过程中新喷射面要与已经完成的喷射面有约5mm的搭接。配制油漆时基料和固化剂按比例配合；搅拌好的油漆按照涂料说明书要求进行要求熟化，并在规定的期间内将油漆 用完。

3.3 油漆检验要求

3.3.1 厚度检测

根据SSPC-PA2实地测量，检查每一度涂层的干膜厚度（DFT）。每9m2检测一次。每次测量取5个点，每个点在直径4cm圆形范围内测量三次，测点平均值不得超过规定的最大涂层厚度，并不得小于最小允许干膜厚度的80%。

3.3.2 附着力试验

当油漆施工情况发生以下变化时，将进行油漆附着力试验（破坏性试验，采用试验板的方式进行，试验板的材质应与正式产品的材质一致，试验板的施工环境应与需试验的正式产品保持一致），试验按照ASTM D4541要求进行，每连续施工超过1000m2进行一次，要求附着力≥2MPa。

4 问题与改进

4.1 “开顶法”施工露天环境下涂层破坏问题

核岛由于开顶法施工，在安全壳顶封头落位前，核岛内部钢结构在施工期间一直暴露在大气环境中，在夏季施工时，昼夜冷热交替会在墙壁和地面上形成结露，防护涂层长期处于这种潮湿的环境下，逐渐被侵蚀而发生鼓泡，甚至有脱落现象[4]。

解决办法：在车间进行喷砂及底漆涂装，在现场进行面漆涂装。

4.2 高固态环氧在大气环境下粉化

油漆受到的碳钢锈水污染主要来自由焊接坡口，拼、安装焊缝、碳钢脚手架，在高温、高湿、高盐环境中碳钢容易锈蚀，在有雨水时会造成油漆污染。个别区域容易受到混凝土浇筑污染。高固态环氧油漆是一种环脂肪族胺固化型环氧树脂漆，通过聚醚胺、异佛尔酮二胺中的胺基与缩水甘油封端双酚A环氧氯丙烷共聚物的环氧基团发生交联反应，从而发生固化成漆膜。油漆中少量的苯环造成漆膜在长期紫外线的照射下，也会引起轻微黄变，致使脆性变大。高固态环氧油漆作为核级涂层虽是最佳的选择，但该涂层自身性能不耐紫外线照射，不合适长期露天存放[2,4]。

解决办法：把高固态环境底漆更换为无机富锌漆，可在车间进行钢结构涂装底漆，现场施工后期再进行面漆涂装，这样能有效避免环氧树脂粉化的情况。

4.3 交叉施工导致钢结构涂层破坏、污损

核电站现场交叉施工外长时间存在多点、多区域的交叉施工，钢结构涂层易发生磕碰、划伤、电弧等损伤[8]。设备引入、吊装应避免与钢结构、模块碰撞，必要时在相关区域采取防碰撞措施。可以采用下列方法进行改进：（1）焊接时使用引弧板，避免焊接起弧时产生弧伤；（2）在钢结构周围边打磨时，应有相应的防飞溅措施，防止打磨飞溅污染和损伤油漆；（3）脚手架应在靠近油漆的部位增加柔性材料，防止脚手架对油漆层的损坏；出现磕碰划痕时及时补漆；（4）在施工区域显眼的位置，设立必要的保护警示牌，要求施工单位加强油漆的保护的监督，提高施工人员对油漆的保护意识；（5）根据现场条件选择及钢结构暴露时间的长短选择使用临时油漆保护、使用可剥离漆保护和预留部分裕量的方法进行涂装。