核电涂料

苏州热工研究院赵万祥苏州热工研究院寿命中心状态评估所2012-9-26苏州热工研究院苏州热工研究院苏州热工研究院1.1涂料的定义早期大多以植物油为主要原料，故有“油漆”之称。现合成树脂已大部或全部取代了植物油，故称为“涂料”。《现代汉语词典》对涂料的解释为：涂在物体的表面，能使物体美观或保护物体防止侵蚀的物质，如油漆、绘画颜料、干性油、煤焦油等。《GB/T8264-2008涂装技术术语》中涂料的定义为：涂于工件表面，能形成具有腐蚀保护、装饰或特殊性能（如标识、绝缘、耐磨等）的连续固态涂膜的一种液态或固态材料的总称。《涂料工艺》一书是这样定义的：“涂料是一种材料，这种材料可以用不同的施工工艺涂覆在物件表面，形成粘附牢固、具有一定强度、连续的固态薄膜。这样形成的膜通称涂膜，又称漆膜或涂层。苏州热工研究院涂料品种繁杂，目前世界上还没有统一的分类方法，国标《GB/T2705-2003涂料产品分类和命名》提出了两种分类方法：分类方法1：主要以涂料产品用途为主线，并辅以主要成膜物的分类方法。将涂料产品划分为三个类别：建筑涂料、工业涂料和通用涂料及辅助材料。分类方法2：除建筑涂料外，主要以涂料产品的主要成膜物质为主线，并适当辅以产品的主要用途的分类方法。将涂料产品划分为两个类别：建筑涂料、其他涂料及辅助材料。1.2涂料的分类苏州热工研究院现在通行的的分类方法主要有以下几种：1）按涂料形态分类：液态涂料、固态涂料2）按涂料成膜机理分类：非转化型涂料、转化型涂料3）按涂料施工方法分类：刷涂涂料、辊涂涂料、喷涂涂料、浸涂涂料、淋涂涂料、电泳涂料4）按涂膜干燥方式分类：常温干燥涂料、加热干燥涂料、湿固化涂料、蒸汽固化涂料、辐射固化涂料5）按涂膜使用层次分类：底漆、腻子、二道底漆、面漆。1.2涂料的分类苏州热工研究院6）按涂膜外观分类：涂膜透明状况：清漆、色漆涂膜光泽状况：光漆、半光漆、无光漆涂膜表面外观：皱纹漆、锤纹漆、菊形漆、浮雕漆等7）按使用对象分类：使用对象材质：钢铁用涂料、轻金属涂料、纸张涂料、皮革涂料、塑料表面涂料、混凝土涂料等具体使用对象：汽车涂料、船舶涂料、飞机涂料、家用电器涂料等8）按涂膜性能分类：绝缘漆、导电漆、防锈漆、耐高温漆、防腐蚀漆、可剥离漆9）按成膜物质分类：酚醛树脂漆、醇酸树脂漆等1.2涂料的分类苏州热工研究院涂料成膜物质助剂溶剂颜料1.3涂料的组成是组成涂料的基础，具有粘接涂料中其他组分形成涂膜的功能，对涂料和涂膜的性质起决定性作用。颜料使涂膜呈现色彩，以被覆盖物体发挥其装饰和保护作用。颜料还能增强涂膜的机械性能和耐久性能。有些颜料还能为涂膜提供某一特定功能，如防腐蚀、导电、防延燃等是涂料的一个组成部分，是涂料的辅助材料组分，助剂的作用是对涂料或涂膜的某一特定方面的性能起改进作用。溶剂组分的作用是将涂料的成膜物质溶解或分散为液态，以使易于施工成薄膜，而在施工后有能从薄膜中挥发到大气中，从而使薄膜形成固态的涂膜。苏州热工研究院根据涂料成膜物质的性质，涂料的固化方式可分为两大类：非转化型成膜和转化型成膜。1）非转化型成膜成膜物质在成膜过程中组成结构不发生变化，一般这类涂料具有热塑性、受热软化，冷却变硬，多具有可溶解性。这类成膜方式也成为物理干燥。物理干燥可通过以下一种方式或全部方式进行固化：溶剂或分散介质的挥发成膜，如硝酸纤维素漆、过氯乙烯漆、沥青漆等；聚合物粒子的凝聚成膜，如水溶性涂料、塑性溶胶等。1.4涂料的固化机理苏州热工研究院2）转化型成膜成膜物质在成膜过程中组成结构发生变化，形成与原组成结构不同的涂膜。一般具有能起化学反应的官能团。在热、氧或其他物质作用下能形成与原组成结构不同的不溶、不熔的网状结构高聚物。也称为化学固化。化学固化的类型主要有氧化干燥（如醇酸漆）、固化剂固化干燥（如环氧涂料、聚氨酯涂料）、加热固化干燥（如氨基烤漆，有机硅类漆）、水汽固化（如无机硅酸锌、单组分聚氨酯涂料）、二氧化碳固化（如无机硅酸甲富锌漆）、辐射固化干燥（如光固化涂料）。1.4涂料的固化机理苏州热工研究院1.5涂料的施工表面处理的目的：清除基体的锈层、油污、旧的防腐层和其他的污染杂物，得到一定的粗糙的表面，增加防腐层与基体的结合力，延长防腐层的使用寿命。表面处理苏州热工研究院1.5涂料的施工有机溶剂清洗除油用有机溶剂溶解来去除油污，一般要求溶剂具有较强的溶解能力，不易着火，毒性小，便于操作挥发较慢，不易引起空气中的水分冷凝在工件表面，常用有机溶剂油汽油、松节油、丙酮、二甲苯、二氯乙烷、三氯甲烷、四氯化碳、三氯乙烯等。碱性化学除油利用碱溶液对油脂的皂化作用，以除去皂化行油污，同时利用火星的乳化作用除去非皂性油污。对碱液的要求有较强的皂化能力和乳化能力又不腐蚀基体金属。1、金属表面除油金属表面处理的方法苏州热工研究院1.5涂料的施工人工除锈用刮刀、砂布砂纸、钢丝刷、锉刀等清除金属表面铁锈。这种方法古老，劳动强度大，效率低，质量差。适用于防腐要求不高的地方如设备、管道和金属构架外表面的防腐涂料施工。机械除锈用电砂轮或风动砂轮机除锈。这种方法比人工除锈效率高，质量要好一些。但是噪音大，劳动强度大，易损伤基体金属，所以实际中很少使用，只是用于打设备毛刺、焊道不平处。高压水除锈利用高压水泵和高压水枪产生30MPa压力高压水进行除锈的方法。由于水的压力很高，冲力很大，所以除锈效率高、质量好，适用于大面积除锈。但是应注意安全，防止伤害人和破坏基体，要控制还水的压力和喷射角度。2、金属表面除锈苏州热工研究院1.5涂料的施工喷砂除锈喷砂是采用压缩空气为动力，以形成高速喷射束将喷料（铜矿砂、石英砂、金刚砂等）高速喷射到需要处理的工件表面，使工件的外表面或形状发生变化，从而获得一定的清洁度和不同的粗糙度，使工件表面的机械性能得到改善，因此提高了工件的抗疲劳性，增大了涂层间的附着力，延长了涂膜的耐久性，也有利于涂料的流平和装饰。化学除锈金属表面的锈层和氧化皮主要是金属的氧化物，它们能和酸溶液其化学反应而溶解。化学除锈就是利用各种酸溶液与金属表面的氧化物发生反应，使其溶解在酸溶液中，从而达到除锈的目的，通常称为酸洗。酸洗后最好不要用碱中和，因为金属表面的碱比酸更难除净，而残留在金属表面上的碱比酸危害更大。它不但降低防腐层与金属的结合力，而且能与许多涂料和粘结剂发生化学反应（如皂化反应），从而使防腐层遭到破坏。2、金属表面除锈苏州热工研究院1.5涂料的施工在防腐工程中，大都属于设备维修，常遇到旧设备重新防腐施工，这样对原来的防腐层就要进行处理。除去旧漆层，可采用人工方法、机械方法、喷砂方法、火烧、碱液或有机溶剂脱漆方法。3、旧涂层的处理苏州热工研究院1.5涂料的施工手工和动力工具除锈1、金属表面处理的清洁度金属表面处理等级—彻底的手工和动力工具除锈：在不放大的情况下进行观察时，表面应无可见的油脂和污垢，并且几乎没有附着不牢的氧化皮、铁锈、涂料涂层和异杂物；—非常彻底的手工和动力工具除锈：同（St2），但表面处理要彻底得多，表面应具有金属底材的光泽。ST2ST3苏州热工研究院1.5涂料的施工喷射处理以喷射清理方式进行的表面预处理。喷射清理前，任何厚的锈层应予以铲除，可见的油脂和污垢也应予以清除。喷射清理后，表面应清除浮灰和碎屑。根据表面油污的处理清洁度，氧化皮、铁锈、涂料涂层和异物，及金属光泽，判断喷射等级：—轻度喷射处理（Sa1）；—彻底喷射处理（Sa2）；—非常彻底的喷射处理（Sa2.5）；—使钢材表面洁净的喷射清理（Sa3）苏州热工研究院1.5涂料的施工2、金属表面处理的粗糙度金属表面处理等级粗糙度反映了基体表面的粗糙程度。适当的将基体表面粗糙化，对于涂衬是具有好处的，可提高涂、衬层于基体的黏结强度。粗糙度不能超过一定的界限，粗糙度太大反而会降低黏结强度，影响黏结剂对基体表面良好的浸润，凹处残留的空气对黏结不利。另外，尖峰处得涂层过薄，也会影响涂装防腐蚀的效果。苏州热工研究院―用于强腐蚀介质环境时，宜选用氯化橡胶、高氯化聚乙烯、乙烯基酯、聚氨酯、聚脲、环氧、环氧沥青、聚氨酯沥青和丙烯酸改性树脂等涂料。用于弱腐蚀介质环境时，可选用纯酸奶酸涂料和丙烯酸涂料；―用于室外环境时，可选用氯化橡胶、高氯化聚乙烯、氯醚、聚氨酯（脂肪族或丙烯酸型）、丙烯酸、常温固化型氟碳涂料和醇酸涂料、不宜选用环氧、沥青、环氧沥青、聚氨酯沥青和聚氨酯（芳香族或聚酯型）。―用于辐射环境时，宜选用环氧、聚氨酯、有机硅涂料；―用于需快速固化环境时，宜采用聚脲涂料；―对涂层的耐磨，耐久和抗渗性有较高要求时，宜选用高含量陶瓷涂层涂料、玻璃鳞片涂料、聚脲涂料。191.5涂料的施工防腐蚀涂料的选用防腐蚀面层涂料的选择，应符合下列规定：苏州热工研究院―底漆与钢铁基层的附着力按GB/T1720—1979中规定进行检测，附着力宜为1级，并不得低于2级；―在水泥砂浆或混凝土表面上应选用耐碱的底漆；201.5涂料的施工防腐蚀涂料的选用底漆的选择应符合下列规定：防腐蚀涂料的底漆、中间漆和面漆的选择应符合下列要求：―涂层与钢铁基层或水泥基层的附着力按GB/T9286—1998中规定进行检测，附着力不宜低于1级；―涂层与钢铁基体的附着力按GB/T5210—2006中规定进行检测，附着力不宜低于3MPa；―涂层与水泥基层得附着力按GB/T5120—2006中规定进行检测，附着力不宜低于1.5MPa.苏州热工研究院涂装前技术资料应完整，施工人员应经过技术培训后方可上岗；涂装前应按设计要求进行基材表面处理；金属热喷涂前的基材处理，应采用喷（抛）射处理；涂装的环境应符合以下要求：211.5涂料的施工涂装要求一般规定：―施工环境温度宜为10℃~30℃；―施工环境相对湿度不宜大于85%；―钢基材表面涂装施工时，钢材表面温度必须高于露点温度3℃；―在大风、雨、雾、雪及强烈日光照射时，禁止户外施工。苏州热工研究院跟踪涂装场所的条件、基体形状太小、涂料品种及设计要求等选择合适的涂装方法。常用的涂装方法有：刷涂、滚涂、喷涂等1）传统型液体涂料－采用刷涂2）辊涂或喷涂施工－一般应多道涂装，每一道涂层应薄至足以使涂料在干燥和固化时，溶剂得以合适的挥发。3）一些厚膜涂料，特别是那些具有触变性质的涂料，干燥太快而不能采用刷涂施工进行复涂，所以必须喷涂。另一些厚膜涂料不能在稀释后采用传统型喷涂设备进行喷涂，必须使用无气喷涂。221.5涂料的施工涂装方法的选择苏州热工研究院刷涂施工231.5涂料的施工辊涂施工喷涂施工优点：其优越的‘润湿’作用使涂料和表面之间达到更好的接触，可形成有较好的附着力。缺点：效率低、有刷痕、涂膜不均匀优点：施工工具简单、效率较高缺点：劳动强度大、辊涂时压力控制不好，易产生汽泡有气喷涂：适用于无机锌涂料和黏度小的面积施工，喷涂时涂料需稀释，多次喷涂才能达到规定的干末厚度，涂层的成形较好高压无气喷涂：效率高，可喷涂高固体份厚浆型涂料；涂层质量好，不必添加额外稀释剂；便于实现自动化作业。苏州热工研究院苏州热工研究院核动力厂安全：设计安全要求NS-R-1，安全壳系统中要求：必须仔细选择安全壳系统内的部件和结构的覆盖层和涂层，而且必须详细规定其使用方法，以确保这些部件和结构的安全功能得到履行，并在万一覆盖层和涂层质量变差时尽量减小对其他安全功能的干扰。IAEA国际原子能机构安全标准丛书2.1上游文件要求苏州热工研究院美国核管会制定的R.G.1.54“核电站应用的核I、II和III级服务级涂层管理导则（2000版）”，NRC认可和引用了ASTM的最新技术成果和标准，并将其纳入管理导则，成为了该导则的核心的实施标准。该标准体系对核电站核安全Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ级涂层的选择、考核、质量控制、维护和状态监测进行了全面的规定。R.G.1.54第1版由A、B、C、D四部分及参考文献组成，这四部分分别为：•A：介绍•B：讨论•C：规章原则•D：执行其核心章节为C部分，包含了众多ASTM标准，由6部分组成：•ASTM标准导则•质量保证•防护涂层检查和涂装的培训和质量保证•涂层维护•ASTM标准术语•