浮式核動力平臺是船舶工程與小型堆有機結(jié)合的小型核電站，長期駐泊于作業(yè)海域，服役環(huán)境屬于ISO 12944中定義的C5-M（很高腐蝕性）級[1]。為了保證浮式核動力平臺在服役期內(nèi)安全正常的運行，必須提供可靠的腐蝕防護。目前最核電站最常用的腐蝕防護手段之一是在相關(guān)部位涂覆防護涂層。核電站中使用的防護涂層根據(jù)其使用的部位可分為核級專用涂層和非核級涂料。核級專用涂層主要用于存在核輻射的場所和結(jié)構(gòu)，涉及輻射的艙室、設(shè)備和其它結(jié)構(gòu)表面上。非核級涂層主要那個用于普通場所，例如汽輪機艙等部位表面。

    中國核安全法規(guī)（HAF）中“9安全殼系統(tǒng)，9.11覆蓋層和涂層”中明確指出：“為了保證安全殼系統(tǒng)內(nèi)構(gòu)筑物和部件的覆蓋層和涂層的安全功能，并盡量降低其他安全功能在其劣化時所受到的影響，對覆蓋層和涂層的材料必須審慎地進行選擇，對其施工的方法必須作出專門規(guī)定”。

    IAEA國際原子能機構(gòu)安全標(biāo)準(zhǔn)叢書《核動力廠安全》“設(shè)計安全要求NS-R-1，安全殼系統(tǒng)”中要求：必須仔細選擇安全殼系統(tǒng)內(nèi)的部件和結(jié)構(gòu)的覆蓋層和涂層，而且必須詳細規(guī)定其使用方法，以確保這些部件和結(jié)構(gòu)的安全功能得到履行，并在萬一覆蓋層和涂層質(zhì)量變差時盡量減小對其他安全功能的干擾。

    根據(jù)HAF和原子能機構(gòu)對核級專用涂層的描述，與非核級涂料相比，核級專用涂料要求更高的安全性、穩(wěn)定性和施工性能，同時核級專用涂料還必須經(jīng)過一些與安全性相關(guān)的試驗驗證。

    1.涂層系統(tǒng)分級與編號

    1.1 涂層系統(tǒng)的分級

    涂層為安全殼壓力邊界處和安全殼內(nèi)其他系統(tǒng)與設(shè)備提供了持續(xù)的腐蝕防護能力。核級涂層的分級在壓水堆核島機械設(shè)備設(shè)計和建造規(guī)范（RCCM）F5300--油漆涂層體系（PAINT COATING SYSTEM）對核島涂層進行了規(guī)范，根據(jù)設(shè)備的布置區(qū)域，主要分為兩類設(shè)備防護涂層：安全殼以內(nèi)的設(shè)備和安全殼以外核島廠房內(nèi)的設(shè)備。

    在RG1.54《關(guān)于核電廠用I、II、III服役級涂層》中對設(shè)施設(shè)備防護涂層的要求對對服役的涂層做了更細致的分區(qū)，將涂層服役分區(qū)定義為[2-3]：

    1）服役I區(qū)。服役I區(qū)位于反應(yīng)堆安全殼內(nèi)，此區(qū)域內(nèi)的涂層失效脫落可能會對失水事故后流體系統(tǒng)的正常運行不利，從而影響安全停堆，此服役區(qū)的涂層為安全相關(guān)涂層。

    2）服役II區(qū)。服役II區(qū)涂層提供防腐蝕、去臟污功能，其失效不會對安全相關(guān)系統(tǒng)、構(gòu)筑物或部件造成有害影響，此服役區(qū)的涂層為非安全相關(guān)涂層。

    3）服役III區(qū)。服役III區(qū)位于反應(yīng)堆安全殼外，此區(qū)域內(nèi)的涂層失效可能會對安全相關(guān)系統(tǒng)、構(gòu)筑物或部件的安全功能造成有害影響，此服役區(qū)的涂層為安全相關(guān)涂層。

    基于涂層與發(fā)電經(jīng)濟性、安全性的考慮，II類涂層中以下涂層又稱為重要設(shè)備涂層：輻射控制區(qū)內(nèi)的涂層；高溫高壓設(shè)備表面涂層；流體系統(tǒng)內(nèi)部涂層等。

    1.2 涂層系統(tǒng)的編號

    核電站是一個非常復(fù)雜的場所，不同區(qū)域?qū)τ诜栏g涂層的要求也不盡相同。通常對核電站的不同部位要進行系統(tǒng)化的編號。核電站防腐蝕涂層的系列代號以及適用范圍分別如表2和表3所示。劃分的標(biāo)號系統(tǒng)主要依據(jù)法國電力局EDF編制的《表面涂層規(guī)格書》No.91.C.031.05[4]。

    2.核級涂層系統(tǒng)驗證試驗項目及要求

    2.1核級涂層系統(tǒng)驗證試驗項目

    核級涂層的配套性能根據(jù)涂覆部位不同需要進行不同的資質(zhì)驗證試驗，除了普通涂層的性能要求之外，與涂層核性能相關(guān)的試驗要求主要包括：耐輻照試驗、可去污性能、DBA性能等。不同環(huán)境條件下涂層系統(tǒng)的驗證試驗項目如表4和表5所示。

    2.2核級涂層系統(tǒng)驗證試驗要求

    為保證核級涂層的可靠性，供應(yīng)商在提供產(chǎn)品的同時需提供對應(yīng)產(chǎn)品的驗證試驗報告，下面分別對驗證試驗方法及技術(shù)指標(biāo)進行說明。

    1）耐輻照試驗

    試驗方法：NB/T 20133.3-2012《壓水堆核電廠設(shè)施設(shè)備防護涂層規(guī)范 第3部分涂層系統(tǒng)受γ射線輻照影響的試驗方法》，輻照劑量率和累積劑量應(yīng)按程序B進行，累計劑量為8.5×105Gy。

    驗收要求：無剝落、剝離、粉化、龜裂現(xiàn)象；允許有細小的起泡，起泡最大直徑不超過2mm，且每平方米不超過50個氣泡；試樣每個表面只允許有一條從基底到表面的長度小于1cm的裂紋，并允許輕微變色；試驗后附著應(yīng)大于0.2MPa。

    2）設(shè)計基準(zhǔn)事故（DBA）條件下涂層完整性試驗a） 模擬DBA試驗及修補性試驗試驗方法：按NB/T 20133.2-2012《壓水堆核電廠設(shè)施設(shè)備防護涂層規(guī)范 第2部分涂層系統(tǒng)在模擬設(shè)計基準(zhǔn)事故條件下的評價試驗方法》方法b進行b） 輻照后的模擬DBA試驗試驗方法：在按3.2.2.7進行輻照后的試樣上按設(shè)計方給出的溫度壓力-時間特征曲線進行模擬DBA試驗。

    驗收要求：驗收要求：無剝落、剝離、粉化、龜裂現(xiàn)象；允許有細小的起泡，起泡最大直徑不超過2mm，且每平方米不超過50個氣泡；試樣每個表面只允許有一條從基底到表面的長度小于1cm的裂紋，并允許輕微變色；試驗后附著應(yīng)大于0.2MPa。

    3）可去污試驗試驗方法：NB/T 20133.4-2012《壓水堆核電廠設(shè)施設(shè)備防護涂層規(guī)范 第4部分涂層系統(tǒng)可去污性的測定》，沾污核素為90Y+90Sr+137Cs。

    驗收要求：去污百分比不低于85%，沾污敏感率不大于20%。

    4）其他相關(guān)試驗檢驗標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)指標(biāo)如表6所示。

    3.常用的核級專用涂料主要類型

    1998年，EPRI（美國電力研究院）對全美31座核電站專用涂料類型進行了調(diào)查，結(jié)果如表7所示[5]。其中，核電專用涂層主要供應(yīng)商有Cariboline Co.,Ameron Inc.和PPG（Keeler&Long Inc.）等。

    目前能自主研發(fā)核級專用涂層的供應(yīng)商包括常州涂料化工院、中遠關(guān)西和信和新材料。秦山一期核電專用涂料主要供應(yīng)商為常州涂料化工院。其專用涂料主要類型如表8所示[6]。

    大亞灣核電專用涂料由國外涂料供應(yīng)商生產(chǎn)，主要有式瑪涂料和Carboline涂料，目前已在國內(nèi)設(shè)立涂料工廠。所用涂料的主要類型見表9[7]。

    4.結(jié)論

    （1）根據(jù)核級涂層的特點可以分為兩類三級，包括安全殼以內(nèi)設(shè)備的涂層、安全殼以外堆艙內(nèi)設(shè)備的涂層與服役I、II、III級涂層；

    （2）根據(jù)不同類別級別涂層的使用要求對應(yīng)不用的驗證試驗項目與要求，可根據(jù)需要合理選取。

    參考文獻：

    [1] ISO 12944. Paints and varnishes-corrosion protection of steel structures by paint systems [S]. Switzer-land: International Organization for standardization,1998.

    [2]熊壯。 AP1000核電站鋼制安全殼防護涂層的設(shè)計[J]. 電鍍與涂飾， 2012, 31（9）： 66-70.

    [3] 林金平， 黃娜。 AP1000核電站鋼制安全殼涂裝質(zhì)量控制[J]. 電鍍與精飾， 2013, 35（11）： 20-23.

    [4] 劉新， 曹偉， 孫玉鳳， 等。 核電站防護涂層的應(yīng)用[J]. 現(xiàn)代涂料與涂裝， 2009, 12（11）： 10-12, 23.

    [5]U.S. Nuclear Regulatory Commission. Regulatory Guide 1.54 revision 1,Serbice level I,II and III protective coatings applied to nuclear power plants[R].Washington:US NRC,2000.

    [6] 張耀。 核電專用涂層應(yīng)用分析[J]. 電鍍與涂飾， 2008, 27（07）： 57-60.

    [7] 許莉莉。 核電站安全殼內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)防護涂料的性能與應(yīng)用[J]. 上海涂料， 2001, （2）： 29-30.

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