核电装备专用缓蚀剂
核电需试压设备主要包括真空装置、密封构件、压力容器等密封体及管道、阀门在使用前,需要对其密封性能进行试压检测。现如今,对密封体密封性能进行试压监测时,一般先在密封体等容器内充满水加约0.01~0.05MPa的气压,为防止对介质造成污染,各种新造碳钢类压力设备在板材打砂预处理后罐体内表面侧一般不涂装预涂底漆等防锈处理,因为罐体在制造完成后都需要进行水压检测,由此会造成罐体在水压试验后用户使用前,内壁表面附着的水渍及潮湿环境很容易使裸露的板材造成腐蚀,出现不同程度的锈蚀,这种锈蚀会对介质造成污染。
目前用户为防止对介质造成污染,大多采取在进行清洗或除锈的方式,但此方式不但对用户使用造成不便,一旦用户未进行清洗或清洗、除锈不净造成对介质的污染,会导致用户与生产厂家责任追究问题,对产品整体质量形象造成负面影响。因此,为提高压力容器整体质量,满足用户在使用前内壁无返锈,一般保证处理后30天无返锈即可,防止对介质造成污染的要求,有必要对罐体内壁进行防锈处理。
目前,国内外现有对碳钢类材质进行防锈措施比较多,其中包括磷化、钝化、电镀及表面涂装等工艺,但大多数工艺较为复杂,使用操作条件及处理后存放环境要求相对苛刻,且成本相对较高。尤其对核电蒸汽发生器、除氧器等密闭环境且容积相对较大的容器,相关临时性防锈报道、研究还相对空白。同时,各生产企业采用的水压试验工艺用水量相对浪费较大,已不适应我国节能减排、降能耗的政策要求。水压试验既防锈处理后罐体内壁30天内无新增锈蚀,适用于对所有碳钢类压力容器,水压试验前管路及腔体内壁无明显锈蚀进行处理的连续生产方式,并能循环使用试验用水,具有良好的经济效益和社会效益。
在腔体水压试验过程中及试验后,内壁附着的水渍及罐内水汽都无法清除、干燥彻底,腔体会形成潮湿的空气环境下(最高可达到温度60℃,湿度;RH70%),裸露的腔体内表面很快就会与水及氧气发生氧化反应而腐蚀生成赤褐色铁锈(通过对水压试验后3~6天的罐体内壁观察,腔体内表面已基本整体锈蚀)。
设备加工完成后,对设备进行注水打压实验,这一过程会对设备的表面产生腐蚀作用。此类腐蚀是在低温下产生的,腐蚀产物是高价氧化铁,其结构疏松,与金属表面的附着性差,在运行时发生的电化学腐蚀中,他们在阴极区起着去极化作用,使铁发生腐蚀。
其反应为:
阳极过程: Fe→Fe2++2e
阴极过程: Fe2O3+H2O+2e→2FeO+2OH-
从以上返锈原因分析来看,上述电极反应的产物为亚铁化合物;腐蚀过程会随着注水打压过程反复进行。由此可见,此过程对设备的保护是非常必要的,它关系到减缓腐蚀,延长设备寿命和安全运行。钢板表面局部形成导电溶液、与氧气接触、离子在溶液中扩散等锈蚀诱发的主要条件,并且温度越高越加快氧的扩散而加快锈蚀,而对返锈速率起重要作用的是表面保护膜的性质和溶液中氧达到阴极表面的难易程度。因此欲对除氧器、蒸汽发生器这种特定产品进行防锈处理,只能通过阻断空气及水与铁(基材)的接触来降低腐蚀速率。为简化处理工艺和避免对介质的污染,最好选用水性缓蚀剂,缓蚀剂通过协同效应,高分子成分在表面形成高分子沉积膜或吸附膜,阴离子(A)与基材金属表层原子(M)通过反应在表面形成一层氧化层保护膜(mM+nA2—→MmAn+nze),由此各缓蚀剂相结合在碳钢表面形成一种混合膜,共同来阻断、抑制腐蚀反应。
蒸汽发生器采用组件式设计结构,每个蒸汽发生器由多个换热组件构成,每个换热组件有多根换热管,换热管布置在外套简与中心管之间的环形空间。蒸汽发生器换热管采用螺旋结构,每个换热单元共由多层螺旋管式换热管组成。因此,核电蒸汽发生器对防腐的要求更高,比如蒸汽发生器二次侧就要充分做好防锈处理。
近年来,气相缓蚀剂发展迅速日应用比较广泛,与常规的防腐方法比较,气相缓蚀剂的主要优点在于它可以通过气相传播到达金属的全表面,包括缝隙等窄小的部位,非常适用于处于检修状态或密闭的管线和设备。然而随着气相防锈技术的应用发展,人们对气相缓蚀剂的缓蚀性能以及与金属的相容性都提出了更高的要求,因此,迫切需要开发出些缓蚀性能好,且与金属的相容性好的气相缓蚀剂,以实现对金属进行长期有效的防锈保护。
技术指标:
应用于核电设备制造中水压试验的钢铁表面缓蚀。
各种元素满足核电制造中对元素的要求。
达到产品表面清洁度要求。
使用工艺:
按用户对基体清洁度的要求,由实验确定有效可靠的工艺流程操作规程质量控制程序等。
在使用核电装备试压缓蚀剂前,将工件设备表面的油脂、污垢、锈迹进行 清理。
加药量以设备水容积计算,以客户的具体实验特点和实际要求以及经验数据来确定产品的投加药剂量,建议投加量为 1%-2%范围之间。
核电装备试压缓蚀剂在使用时,应随着设备注水过程同时进行,按照注水量注入水压缓蚀剂,并应保证药剂均匀加入和设备完全注满,需要特别注
意的是在应用过程中需使用去离子水作为试压用水。
水压试验结束后及时使用热压缩空气对设备内壁进行吹干,防止水汽滞留设备内部,使设备出现二次返锈现象。
核电装备试压缓蚀剂的使用温度应控制在 10℃-55℃之间,避免局部温度过高,造成药剂分解或析出。
核电装备试压缓蚀剂安全、可靠、无毒副作用,属于环保型产品。
标准工艺步骤:
防锈→试压液(缓蚀剂加入)→试压→排放→防锈(气相+干燥)→吹干→密封包装
1.1防锈在试压前应对内表面喷洒缓蚀剂,喷洒与所有试压部位,不留死角。
1.2由于试压液加入量很大,时间较长,易发生锈蚀,应在就近加入,推荐加入比为1:200,通过机械搅拌预混合,用泵将试压液打入试压罐,通过控制加入速度,适中保持一半以上液位,避免飞溅造成锈蚀,管路、水力组件,必须用试压液冲洗三遍以上。
1.3排放
试压结束后,应尽快排放试压液,排放时间最长允许48小时,以免在潮湿环境再次生锈。排干及时用氮气吹扫。
1.4 防锈
排空后对腔体进行防锈处理,喷洒内壁所有部位不留死角。
1.5吹干
用80度热风吹至腔体内壁完全干燥。
1.6 包装
根据防锈周期要求,放置干燥剂及气相缓蚀剂。