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核电设备的腐蚀与防护

所属分类:常见问答    发布时间: 2020-09-29    作者:admin
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  除了油气输送管道面临腐蚀威胁,高铁、桥梁、核电站等设施也都曾经因为腐蚀出现过事故。如位于美国旧金山的San Mateo-Hayward跨海大桥,处于浪溅区的预制横梁因钢筋锈蚀产生破坏,使用不到20年就必须耗巨资进行修补。然而,对于严重腐蚀的结构,目前尚无成熟的修复技术,即使投入大量资金,也只是阻止腐蚀加速进程。如果腐蚀发生在核电站,则更加危险。然而,对于严重腐蚀的结构,目前尚无成熟的修复技术,即使投入大量资金,也只是阻止腐蚀加速进程。如果腐蚀发生在核电站,则更加危险。位于美国俄亥俄州的一核电站曾经在2002年因为严重的腐蚀而被迫关闭长达两年之久。

 目前,我国核电已经进入规模化批量化发展的新阶段,成为世界上发展.快、新建机组.多的国家。核设备服役环境极为苛刻,应力腐蚀,辐照脆化等老化现象都会导致设备整体或部分部件功能失效而引发事故。随着我国在役核电机组服役时间的推移,机组老化问题进一步凸显,加强对核电设备材料腐蚀与防护问题的研究,采取科学合理的核安全腐蚀与防护是关键。


出于安全和设备运行需要的,设计建造核电站一般位于远离人口稠密地区的江河、海边,因此外部一般设备、厂房等腐蚀环境基本属于腐蚀等级较高的临水、海水或淡水条件。核电设备运行后,使用周期长,这对核电及相关系统钢结构等的防风防腐防潮性能、安全可靠性、工作效率等提出了十分苛刻的要求。建造核电站的设备主要分为三类:核岛设备、常规岛设备和辅助系统(BOP)。在核电厂主要存在的腐蚀有均匀腐蚀、原电池腐蚀、缝隙腐蚀和应力腐蚀开裂四种。根据核电站各个部位防腐要求的不同,尤其是核电自身的特殊运行条件,核电站涂层防护可分为抗大气腐蚀涂层和抗液体、埋地环境涂层,可以结合核电站设备组成分别对不同功用的适用涂层进行分析。同时核电必须采用特殊的重防腐涂料涂装,才能满足长期防腐。

   核电站BOP设备的腐蚀问题与其他工业设施基本相同。目前,我国核电站全都建在东南沿海地区,构筑物和设备及部件中大量使用的碳钢材料长期在海水中浸泡,有的直接与腐蚀性大气环境接触,腐蚀与防护问题比较突出。采取的防护手段主要有各种涂层保护、电化学保护(如阴极保护)以及其他一些措施(如充氮和表面涂膜)等。



核电站运行时,环境温度较高,且存在各种辐射辐射。因此核岛内适用涂层必须具有一定的耐温性、抗辐照老化性。核岛部分的使用的涂料和其冷却水系统的防腐蚀要求和一般钢结构有重大区别。用于核电站的涂料,除了与一般涂料相同的要求外,还有一些特殊的更高的要求。核电站钢结构涂料需要按标准进行去污试验、辐照试验、老化试验及盐水喷雾等试验,且符合核电站安全壳内钢结构防护涂料的技术性能和要求。核岛适用涂层的选择需满足以下要求:(1)耐液体性实验。达到EJ/T1087—1998,对长期与液体接触的涂层系统按程序A进行,对有可能造成液体飞溅区的涂层系统按程序B进行。(2)去污、耐辐照实验。达到EJ/T 1112--2000、EJ/T 1111-2000中丫射线辐照、去污性的要求。(3)涂料中的各种成分应尽可能降低卤族元素、硫元素的含量。根据各核岛设计要求,控制硫和卤素的总含量。(4)模拟DBA(Design Basis Accident)实验及修补性试验。

   为尽可能提高涂料的防护周期,除了采用优质可靠的核电专用产品外,严格的新造施工控制手段和高标准的施工规格也是必须采用的。涂层防护的好坏与施工过程的质量控制密切相关,尤其对于核电体系所要达到的长期防腐要求而言,高标准的表面处理等级、严格的新造施工控制等条件,都是达到良好涂装品质的必要条件。如:涂装前表面处理,要求磨料干燥无油;涂装前的表面清洁度;两道面漆涂装间隔;不同温度、湿度条件下的涂层养护时间等。表面处理质量包括三个方面,即钢板表面的可视清洁度(锈蚀、氧化皮等)、粗糙度和不可视清洁度(油脂、可溶性铁盐、氯化物、硫化物、灰尘等)。钢材表面可视清洁度(锈蚀、氧化皮)的评定,可分为定量和定性两种方法。为了能正确、方便地评定钢材在除锈之后的表面处理质量,许多国家都先后制定了钢材除锈的质量等级标准,我国标准为GB8923-88《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》。在施工中严格遵照现场技术服务工程师以及涂料商提供的产品说明书、施工指导书等进行施工也是保证涂料性能达到.大限度发挥的前提。在对混凝土表面涂装前处理中,新水泥一般不宜立即涂装涂料,至少要经过28天的干燥养护后,使水分蒸发、盐分析出才能开始涂装。如需急施工,可采用15~20%的硫酸锌溶液刷洗水泥表面数次,待干燥后出去析出的粉质和浮粒;也可用5~10%的盐酸溶液喷淋,再用清水洗涤干燥;此外也可用耐碱的底漆先进行表面封闭处理。经表面处理后的混凝土表面应无浮浆、脱膜剂、油污,去除凸起物及打开所有表面的孔洞,用配套的环氧腻子修补表面存在的缺陷,注意不要使空气滞留在坑内,使表面平整。为保证施工质量,核电站涂层施工均设有独立的质量QC,负责施工过程的质量检查和记录。配合现场涂料施工的技术支持工程师同样担负着解决涂料施工困难,控制涂装效果,严格涂装规范和条件等责任。

 通常核电站会遵循相关规定,定期停堆进行维修、保养;但也可能在正常运行过程中,由于核电结构材料腐蚀开裂而被迫停堆。停堆一天,对核电站造成的经济损失大约为1000万元。因此,要做到事前防控,才能.大限度地减少损失。企业要在生产过程中规范防腐蚀设计、合理选择耐蚀材料和防腐蚀方法,才能.大程度地减少腐蚀带来的损失或腐蚀事故。


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