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一文带你了解神秘的核电站防腐!

来源:河南省腐蚀与防腐协会|发布时间:2019-02-15 00:00|浏览次数:774

最近网上扒了下核电安全的话题,发现很有意思。

    A说核电很好,B提日本福岛、切尔诺贝利;

    A说那火电好,B提北方雾霾;

     A说那那水电好,B提三峡,提南方暴雨和干旱

    小清新都抱着“就算是很安全的,一旦发生事故了呢”、“一旦发生事故,毁灭的将是千千万鲜活的生命”的心理在矫情,我们伟大的工程师们就算证明了一个项目99.9%是安全的,小清新们也死咬那0.1%不放,从而对整个项目进行100%的否定。这跟反对转基因问题的崔叫兽是一样样的。

    回到核电站的话题。

 

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(中国核电站全景图)

 

    其实我国自1994年4月1日秦山核电站一期开始商运,已经走过了23年的里程。中国作为核大国,更是将核电发展作为重要国家战略。截止到2017年10月,我国已商业运营核电总装机容量达到35748MW。


    英国石油公司(BP)预测,未来20年,平均每三个月中国就有一个新的反应堆启动,中国核电将以年均11%速度增长,届时占据全球新增核电发电量近四分之三的江山。日本和欧盟随着核电老化和退役,新核电装机容量将会下降。

 

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(全球不同地区核电增量预测)

 

    核电站为啥都建在海边?


    我国在役和拟建的核电站基本都在海边,至于原因并不像大家想象的那样,一旦出了事故方便排污,而是综合了冷却、排放、区域经济发展等一系列因素的考量。沿海高盐、高湿的恶劣环境,也给核电站防腐提出更高要求。


    沿海服役环境,如何搞好防腐?


    利用核电的关键在于控制,如何控制能量均匀释放、如何控制服役材料的腐蚀等等,而腐蚀问题会严重影响核安全和经济运行。其腐蚀和防护一般经历材料研发、可靠性设计和水化学优化三个步骤,核电站涂料从材料研发、配方设计、涂层设计都需要专门开发,行业标准主要有三:美国ASTM标准、法国NF标准、中国EJ标准。

 

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(核电站涂料的EJ标准)

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(核级专用涂料性能试验标准)

 

    核电站的主要涂装部位有哪些?


    核岛内部钢结构、核岛内部混凝土结构、安全壳常规岛、BOP(电站配套设施)钢结构/混凝土结构等风道、管道、各类储罐埋地件、与液体介质接触部位等。

 

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(核电站运行结构图)


    核电站涂层系统是如何分类的?


    核电站内部结构复杂,各部分对涂层的要求也不尽相同,所以在核电涂装中会将核电站的涂层系统进行分类。


    涂层系统一般根据以下几个方面分类:


    1、涂层所处的位置,如反应堆厂房、反应堆厂房外核区、非核区

    2、涂层所处的环境,如室内大气环境、沿海环境

    3、涂层所涂覆设备的运行条件,如温度、是否为保温材料4、基底材料的性质,如钢铁、镀锌根据不同的涂层系统分类,会有对应的涂层系统代号。


    涂层系统代号由三个英文字母、三个阿拉伯数字组成:三个英文字母代表涂层系统的系列代号,三个阿拉伯数字代表基底材料的性质和运行条件。


    以与大气系统接触的涂层系统代号为例:

 

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系统代号

适用的厂房和环境       

系统代号

涂层所接触的介质

PIB

用于非核厂房内腐蚀性气氛环境下的涂层系统

PLA

埋入地下

PIC

用于安全壳内的涂层系统(如果设备运行温度t>100℃且包保温材料,归入PIT类)

PLB

硬水

PID

用于安全壳外核厂房内的涂层系统(如果设备运行温度t>100℃且包保温材料,归于PIT

PLC

软水

PIT

用于安全壳内及安全壳外核厂房内包保温材料的高温设备(t>100℃

PLD

除盐水

PEC

用于露天环境下的涂层系统(海洋性大气环境)

PLE

海水

    (核电站涂层系统代号)

 

    单一的涂层体系不能满足复杂的核电站服役环境,都是由几种不同类型的涂层组合而成。以金属机械部分为例,一般都是由“底-中-面”三层组成完整的涂层配套系统。


    底漆:主要为无机富锌底漆、富锌环氧底漆。要求对金属基底有良好的附着力,并有优异的防锈作用。


    中间漆:主要有高固体分环氧厚浆漆、云母氧化铁环氧漆。主要作用在于增加涂层厚度,以提高整个涂层系统的屏蔽性。


    面漆:主要有丙烯酸聚氨酯面漆。主要起遮蔽紫外辐照、阻挡雨水风雪的作用,同时兼具装饰作用。


    以大亚湾核电站为例,室内金属构件主要采用膦酸锌环氧聚酰胺底漆/聚酰胺环氧苯酚面漆或环氧云母氧化铁涂料/高固体分环氧涂料;室外金属构件主要采用含硅或环氧富锌底漆/聚酰胺环氧乙烯中间漆/脂肪族聚酯聚氨酯面漆或环氧富锌涂料,以及环氧云母氧化铁涂料。


    核电涂层系统的检测也异常严格

 

    要经历附着力测试、耐盐雾试验、人工老化试验、耐温试验、耐液体性试验、去污试验、耐辐照试验、模拟DBA试验、修补性试验、耐磨试验、以及卤素、硫含量的测定。


    核电站涂料系统以保护金属构件和混凝土构件为主,除要满足上述测试外,还要具有重防腐要求,特别是在非核区域的室外环境。


    去污、耐辐照和LOCA模拟试验反而不是最重要的测试要求,这时候的金属构件主要以防电化学腐蚀、附着力、耐久性、机械性能等为重点,混凝土构件的涂装则主要关注如何防止CO2的渗透,以防止其内部的碱性环境被打破。


    所以混凝土构件涂装方面,涂料多选用环氧涂料,因为环氧涂料中没有聚合物结构中常见的酯键,而酯键会在碱性环境中发生皂化反应,从而破坏碱性环境和涂层结构。


    核电涂料种类有哪些?


    未来20年,平均每3个月中国就有一个核反应堆启动!涂料是核电站用量最大的非金属材料,在核电站建设中占据着重要一环。核电涂料企业以美国PPG、法国Peintures Maestria、美国Carboline Co、日本关西等为代表。

 

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(核电常用涂料种类)


来源: DT新材料

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