AP1000核電站鋼制安全殼防銹蝕措施淺析

李林+王啟元

【摘 要】本文對AP1000核電站鋼制安全殼壽期中的加工制造、存儲、吊裝及拼裝等施工過程中可能導致銹蝕的原因進行了分析，并針對不同施工過程提出了一定的應對措施，如采用特定的防護材料及適當的防護等，從而達到控制工期及造價的目的。

【關鍵詞】AP1000；核電站；鋼制安全殼；防銹蝕

【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

鋼制安全殼（CV）是AP1000核電站非能動安全殼冷卻系統(tǒng)中最關鍵的組成部分，屬于核安全2級設備，是隔離安全殼內部空間與外部電廠構筑物和環(huán)境的邊界，也是核島廠房起到放射性物質包容功能的最后一道屏障。在事故工況下CV作為一個傳熱表面，蒸汽在殼內表面冷凝并加熱內表面，然后通過導熱將熱量傳至鋼殼，受熱的鋼殼外表面通過對流、輻射、導熱等機理，由水和空氣自然循環(huán)冷卻，可起到維持安全殼邊界的完整性、防止或限制事故后放射性物質向環(huán)境釋放的作用[1]。

AP1000核電站采用了創(chuàng)新性的模塊化建造方式，在條件完備的情況下土建與安裝工作平行施工，可大大縮短電站的建造周期。但該方式也存在一定的不足，由于電站設計緊湊、各構筑物之間間隔較小，因此為盡量縮短現場工期，必須采用類似于搭積木式的“開頂法”式施工，即首先建造廠房各個房間并將大型模塊和構件引入，隨后通過吊裝將其余設備和模塊安裝到各房間中，再進行廠房封頂。這就導致了鋼制安全殼的建造時間跨度很長（從底封頭開始就位到頂封頭就位至少為28個月），在此期間由于CV各模塊需經歷不同的加工制造、存儲及施工過程，各過程的環(huán)境條件差異較大，且易受其他施工過程影響，極易導致表面防護涂層受到損傷而造成銹蝕，進而影響工程進度甚至造成經濟損失。

1 CV結構特點

CV為一個包含橢圓形底封頭和頂封頭的“自由站立式”圓筒形鋼制壓力容器，其內徑為39.624m，高度為65.634m，封頭厚度為41.3mm，筒體厚度為44.5mm，材質為SA738 Gr. B低合金調質鋼，設計壽命為60年。

CV底封頭由64塊壓制成型的鋼板組成， 分為4層瓜瓣型板材結構，總高度11.43m。CV筒體環(huán)段由11層鋼板（每層12塊弧形鋼板）拼裝焊接而成，總高度42.735m；CV頂封頭與底封頭結構類似，由64塊壓制成型的鋼板組成，分為4層板型結構，總高度11.468m。

2 CV加工制造、運輸及拼裝等主要流程及防銹蝕措施梳理

2.1 鋼板板材采購及運輸

目前國內生產SA738 Gr. B鋼板的廠家主要有寶鋼和鞍鋼，而CV制造廠主要是山東核設備制造廠，鋼板生產廠家與CV制造廠均距離較遠，需經過長途運輸，在運輸途中不良的天氣條件及不充分的保護措施可能導致鋼板出現銹蝕。因此，合同簽訂時，應參照技術規(guī)格書明確供貨商提供的鋼板厚度及運輸和保護要求，留出一定的加工裕量；在驗貨時應仔細查看鋼板板材的銹蝕程度及生產日期，對于已經出現銹蝕的鋼板應及時處理并予以保護，避免在壓制成形前的存放過程中銹蝕較多導致壓制處理后厚度不足。

2.2 單板壓制成形

經尺寸處理后，底封頭鋼板使用溫模壓成形方法壓制成形、筒體鋼板通過卷制成形方法卷制。在壓制/卷制的過程中，需進行升溫處理。CV制造廠地處海濱，空氣相對濕度大且含有一定量的鹽霧，在此情況下金屬升溫時銹蝕速度加快（每升高10攝氏度速度增加一倍）。因此，對于完成壓制/卷制的CV鋼板，應密切關注環(huán)境相對濕度，當相對濕度較高時，應注意增加防護措施（如使用篷布遮蓋或進行除濕處理），以減少干濕交替，降低銹蝕速度。

2.3 單板坡口加工、臨時附件焊接

壓制成形后，需對各單板進行坡口加工及臨時附件焊接。該過程中操作人員需要在鋼板上進行坡口加工操作，很容易將可加速銹蝕的物質帶到鋼板上，如水漬、油漬等。因此，應加強對操作人員的培訓，要求在坡口加工過程中盡量保證鋼板的清潔度，及時清除發(fā)現的水漬油漬等物質。同時，需注意對完成加工后的坡口進行保護。

2.4 單板噴砂、涂層噴涂

單板預制完成后，除距離焊接邊緣50mm范圍外，全部應按照設計文件的要求進行噴砂處理，并噴涂相應的無機富鋅和環(huán)氧面漆[2]。該過程對操作方式有一定要求，如操作不當則易引起漆面粘結不牢甚至脫落。因此，應做好涂料的進廠驗收，杜絕使用不合格產品；在噴涂前應做好表面清理，噴涂時應嚴格按照操作規(guī)程執(zhí)行并控制環(huán)境溫濕度[3]，做好涂層的養(yǎng)護。如部分區(qū)域噴涂有問題則必須徹底清除后再重新噴砂、油漆。

2.5 單板出廠運輸到拼裝現場

由于CV制造廠與核電現場距離較遠，在運輸過程中需采取一定的成品保護措施，如加蓋防護性遮蓋、避免吊裝時磕碰及與異型鋼接觸等。

核電現場一般地處海濱，空氣濕度大且含鹽霧，成品在現場存放時，應加強施工人員對涂層的保護意識，保證漆面的清潔度，避免因人為破壞漆面而導致銹蝕。由于環(huán)氧漆耐候性較差，因此應避免室外陽光直射及雨水接觸；如有發(fā)現破損應及時修補并采取防護措施。

2.6 封頭及筒體焊接拼裝、吊裝就位

囿于開頂法建造的特點，CV在核電廠房封頂前現場需進行大量的拼裝、吊裝過程，不可避免地會受到陽光直射和雨水的侵蝕[4]。因此應加強對CV封頭和筒體的保護意識，優(yōu)化施工方式，盡量縮短相關設備吊裝進入核島的時間，及時處理外界污染物，同時應加強通風（可設置除濕設備以降低廠房內的濕度），做好漆面的保護。

3 總結

AP1000核電站鋼制安全殼的制造、拼裝、安裝周期長，加之開頂法施工過程中易受環(huán)境和其他因素影響，必須加強對CV鋼板原料、半成品及成品的保護，避免因銹蝕而造成返修、返工，從而縮短CV整體建造周期，最終達到控制工期及造價的目的。

【參考文獻】

[1]朱繼洲.壓水堆核電廠的運行，原子能出版社，2000：111-112.

[2]王國彪，王國彪，晏桂珍，王洋，楊中偉，王厚高，丁海明.AP1000核電站鋼制安全殼涂層工藝改進，電鍍與精飾，2015.

[3]李炳穎，林金平，朱瑞峰.AP1000核電站施工期間防護涂層失效的原因及對策，電鍍與精飾，2015.

[4]楊楠，王洋.AP1000結構模塊涂層失效與防護分析，中國新技術新產品，2015.

[責任編輯：朱麗娜]