CN113529088A - 一种用于核电蒸汽发生器管板深孔长期贮存的防锈方法 - Google Patents

一种用于核电蒸汽发生器管板深孔长期贮存的防锈方法 Download PDF

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Abstract

本发明为一种用于核电蒸汽发生器管板深孔长期贮存的防锈方法。本发明通过设计一种综合运用高效干燥剂与气相缓蚀剂的防锈方法，用于保护核电蒸汽发生器低合金钢管板上的数万个深孔，以避免在制造后的长期贮存期间因大气腐蚀产生锈蚀。其中，高效干燥剂用于吸收环境中的水分，气相缓蚀剂用于阻隔环境中的侵蚀性介质与低合金钢接触。本发明可推广应用于其它核电主承压设备的低合金钢大锻件，如反应堆压力容器、稳压器等，尤其适用于沿海核电设备制造厂的含盐潮湿环境，具有明显的防锈效果，并能产生显著的社会效益和经济价值。

Description

一种用于核电蒸汽发生器管板深孔长期贮存的防锈方法
技术领域
本发明属于核电设备材料检测技术领域，具体涉及一种用于核电蒸汽发生器管板深孔长期贮存的防锈方法，尤其涉及一种综合运用高效干燥剂与气相缓蚀剂以避免核电蒸汽发生器低合金钢管板深孔在制造后的长期贮存期间因大气腐蚀产生锈蚀的防锈方法。
背景技术
凭借机械性能与成本的综合优势，核电蒸汽发生器的管板一般由低合金钢制造。但其耐蚀性差，制造后在厂房里贮存时，管板上的深孔会产生严重锈蚀，对装配后整台蒸汽发生器的结构完整性造成影响，因而长期困扰着核电设备制造厂。
例如大型先进压水堆核电站“国和一号”，它的蒸汽发生器管板采用SA508Cl.3低合金钢制成，直径超过4.5米，管板上布置有25212个用于固定U形传热管的深孔，孔径仅17.73毫米，一旦产生锈蚀将严重影响传热管的穿孔质量，进而对整台蒸汽发生器的安全运行带来隐患。而数量如此众多，孔径如此之小的深孔，使得除锈难度和工作量十分巨大。
目前常用的腐蚀防护方法是对制造后的蒸汽发生器低合金钢管板涂抹防锈油，及在深孔内加塞羊毛塞，并对整个管板用聚乙烯薄膜包覆，但效果只能维持不超过三个月。该问题对建设工期不断滞后的大型先进压水堆核电站而言尤为突出，所以在设备装配前，不得不对长期贮存的蒸汽发生器管板进行除锈处理，耗费了大量人力、物力和时间。
核电固有的安全特性对蒸汽发生器等核级主承压设备的表面清洁度提出了极高要求，故出于保守性的原因，那些在电子器件、石油化工等行业有效的材料防锈方法在核电设备领域未能得到广泛应用。而根据大气腐蚀的原理，电化学腐蚀的产生和发展需满足电解质和电解液两大条件，即主要受到环境中的水分和侵蚀性介质的影响。因此，有必要充分借鉴其它行业现有的材料防锈有效方法，开发一种适用于核电蒸汽发生器管板深孔长期贮存的防锈方法。
发明内容
本发明的目的在于提出一种用于核电蒸汽发生器管板深孔在制造期间的长期贮存的防锈方法。
本发明提出的用于核电蒸汽发生器管板深孔长期贮存的防锈方法，具体步骤如下：
（１）将能缓慢释放气相缓蚀剂的气相防锈材料制成直径0.8~1.2厘米、长度为20~30厘米的长条形圆棒，将其插入蒸汽发生器管板上的深孔内，该长条形圆棒距离管板口为18~22厘米；
（２）将小袋装的高效干燥剂折叠成小于蒸汽发生器管板上深孔直径的尺寸后，将其插入管板上的深孔内，该高效干燥剂距管板口为4.5~5.5厘米；
（３）将能缓慢释放气相缓蚀剂的气相防锈膜裁切成边长为4.5~5.5厘米的方形；
（４）按照蒸汽发生器管板深孔的直径，制作尺寸匹配的弹性硅胶堵头；
（５）将步骤（３）裁得的气相防锈膜贴于蒸汽发生器管板上的深孔口，并用步骤（４）制得的弹性硅胶堵头将气相防锈膜一并塞入并堵住深孔口，但须将气相防锈膜边缘位置1.8~2.2厘米的宽度留在深孔外；
（６）重复步骤（１）至步骤（５），直至将核电蒸汽发生器低合金钢管板上的所有深孔完成防锈处理。
本发明中，步骤（１）所述气相防锈材料采用挥发性腐蚀抑制剂，能缓慢释放气相缓蚀剂，如亚硝酸钠、氨基酸、低碳直链有机酸或植物提取物等中任一种，这些缓蚀剂分子能在蒸汽发生器管板上深孔内的密闭环境中缓慢释放，并在被保护的深孔内壁沉积，以阻隔环境中的侵蚀性介质与深孔的低合金钢材质接触，消除电化学腐蚀形成的电解质条件，从而起到防锈作用；一旦蒸汽发生器管板结束贮存，被保护的深孔密闭空间被打开，这些缓蚀剂分子会自行挥发，无需额外的清洁处理。
本发明中，步骤（２）所述小袋装高效干燥剂为硅胶，该高效干燥剂能吸收蒸汽发生器管板上深孔内密闭环境中的水分，消除电化学腐蚀形成的电解液条件，从而起到防锈作用。
本发明中，步骤（２）所述的用于核电蒸汽发生器管板深孔长期贮存的防锈方法，应根据蒸汽发生器管板制造厂所处环境的年平均相对湿度情况，每隔三个月至半年更换一批高效干燥剂，以避免干燥剂失效引起的管板深孔锈蚀。
本发明中，步骤（３）所述气相防锈膜的基材采用树脂薄膜，方便裁切，且具有良好的韧性不易损坏；气相防锈膜的两面均应能缓慢释放气相缓蚀剂，若只有一面具有缓蚀效果，在步骤（５）中应将这一面直接贴于蒸汽发生器管板上的深孔口。
本发明中，步骤（４）所述弹性硅胶堵头为圆台形结构，高度为4.5~5.5厘米，圆台上底面的直径小于蒸汽发生器管板上深孔的直径，下底面的直径大于蒸汽发生器管板上深孔的直径；弹性硅胶堵头应具有一定的耐老化能力，在蒸汽发生器管板的贮存过程中，不会因弹性丧失而脱落；堵头上应设有堵头帽或提手，以便于对深孔口进行插拔操作。
本发明中，步骤（５）操作时，若步骤（３）所用的气相防锈膜两面均能释放气相缓蚀剂，则将任一面贴于蒸汽发生器管板上的深孔口；若步骤（３）所用的气相防锈膜仅一面能释放气相缓蚀剂，则将这一面直接贴于蒸汽发生器管板上的深孔口；且确保气相防锈膜边缘位置1.8~2.2厘米的宽度留在深孔外，以确保在管板上的深孔内形成密闭环境。
本发明中，步骤（６）操作时，按核电蒸汽发生器的结构不同，管板上的深孔数量从几千到几万不等，应对蒸汽发生器管板上的深孔分区域进行防锈处理以提高效率，整个工期不超过两周；在进行防锈处理前，须仔细检查深孔内壁的质量，若发现已存在锈蚀痕迹，立即使用钢丝刷、磨料刷或丙酮进行清洁。
本发明的有益效果在于：
1、本防锈方法综合运用高效干燥剂与气相缓蚀剂，有效根除了核电蒸汽发生器管板深孔在制造后的长期贮存期间因大气腐蚀而产生锈蚀的“顽疾”。
2、摒弃了以往效率低下、效果不佳的羊毛塞密封加钢丝刷定期抛磨除锈的工艺，可节省核电蒸汽发生器防锈处理的辅料费和人工费至少5万元每台每次。
3、该方法已在我国多个核电项目的蒸汽发生器管板制造后的贮存期间得到应用，并已推广至蒸汽发生器的支承板、上部组件等其它低合金钢大锻件，将防锈时间提高了10倍以上，产生直接经济效益数百万元。
附图说明
图1为实施例中气相防锈棒、高效干燥剂、气相防锈膜、弹性硅胶堵头的安装示意图。
图2为实施例中已插入高效干燥剂但未用弹性硅胶堵头封堵，以及已用弹性硅胶堵头封堵后的外观形貌。
图3为实施例中制作的弹性硅胶堵头与管板深孔的外观形貌。
图4为实施例中依次对两台蒸汽发生器的管板深孔进行分区域防锈处理。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1：大型先进压水堆核电站“国和一号”蒸汽发生器管板深孔的防锈处理
大型先进压水堆核电站“国和一号”的蒸汽发生器管板采用SA508Cl.3低合金钢制成，直径超过4.5米，管板上布置有25212个用于固定U形传热管的深孔，孔径仅17.73毫米。
具体步骤如下：
（1）、制备直径约1厘米、长度为20~30厘米的长条形气相防锈棒，将其插入蒸汽发生器管板上的深孔内，该长条形气相防锈棒距离管板口约20厘米，示意图如图1所示；
（2）、制备或折叠小袋装的高效干燥剂，小袋装的高效干燥剂折叠成小于蒸汽发生器管板上的深孔直径，将高效干燥剂插入管板上的深孔内，距管板口约5厘米，示意图如图1所示；
（3）、将气相防锈膜裁切成边长约5厘米的方形；所述气相防锈膜的基材采用树脂薄膜；
（4）、按照蒸汽发生器管板深孔的直径，制作尺寸与管板深孔直径匹配的弹性硅胶堵头，示意图如图3所示；
（5）、将步骤（３）裁得的气相防锈膜贴于蒸汽发生器管板上的深孔口，并用步骤（４）制得的弹性硅胶堵头将气相防锈膜一并塞入并堵住深孔口，但须将气相防锈膜边缘位置约2厘米的宽度留在深孔外，示意图如图3所示；
（６）、重复步骤（１）至步骤（５），直至将蒸汽发生器管板上的所有深孔进行了防锈处理，示意图如图4所示。

Claims (8)

1.一种用于核电蒸汽发生器管板深孔长期贮存的防锈方法，其特征在于具体步骤如下：
（1）将能缓慢释放气相缓蚀剂的气相防锈材料制成直径0.8~1.2厘米、长度为20~30厘米的长条形圆棒，将其插入蒸汽发生器管板上的深孔内，该长条形圆棒距离管板口为18~22厘米；
（２）将小袋装的高效干燥剂折叠成小于蒸汽发生器管板上深孔直径的尺寸后，将其插入管板上的深孔内，该高效干燥剂距管板口为4.5~5.5厘米；
（３）将能缓慢释放气相缓蚀剂的气相防锈膜裁切成边长为4.5~5.5厘米的方形；
（４）按照蒸汽发生器管板深孔的直径，制作尺寸匹配的弹性硅胶堵头；
（５）将步骤（３）裁得的气相防锈膜贴于蒸汽发生器管板上的深孔口，并用步骤（４）制得的弹性硅胶堵头将气相防锈膜一并塞入并堵住深孔口，但须将气相防锈膜边缘位置1.8~2.2厘米的宽度留在深孔外；
（６）重复步骤（1）至步骤（５），直至将核电蒸汽发生器低合金钢管板上的所有深孔完成防锈处理。
2.根据权利要求1所述的用于核电蒸汽发生器管板深孔长期贮存的防锈方法，其特征在于步骤（1）中：
所述气相防锈材料采用挥发性腐蚀抑制剂，能缓慢释放气相缓蚀剂，所述气相防锈材料为亚硝酸钠、氨基酸、低碳直链有机酸或植物提取物中任一种，这些缓蚀剂分子能在蒸汽发生器管板上深孔内的密闭环境中缓慢释放，并在被保护的深孔内壁沉积，以阻隔环境中的侵蚀性介质与深孔的低合金钢材质接触，消除电化学腐蚀形成的电解质条件，从而起到防锈作用；一旦蒸汽发生器管板结束贮存，被保护的深孔密闭空间被打开，这些缓蚀剂分子会自行挥发，无需额外的清洁处理。
3.根据权利要求1所述的用于核电蒸汽发生器管板深孔长期贮存的防锈方法，其特征在于步骤（２）中：
所述小袋装高效干燥剂为硅胶，该高效干燥剂能吸收蒸汽发生器管板上深孔内密闭环境中的水分，消除电化学腐蚀形成的电解液条件，从而起到防锈作用。
4.根据权利要求3所述的用于核电蒸汽发生器管板深孔长期贮存的防锈方法，其特征在于应根据蒸汽发生器管板制造厂所处环境的年平均相对湿度情况，每隔三个月至半年更换一批高效干燥剂，以避免干燥剂失效引起的管板深孔锈蚀。
5.根据权利要求1所述的用于核电蒸汽发生器管板深孔长期贮存的防锈方法，其特征在于步骤（３）中：
所述气相防锈膜的基材采用树脂薄膜，方便裁切，且具有良好的韧性不易损坏；气相防锈膜的两面均应能缓慢释放气相缓蚀剂，若只有一面具有缓蚀效果，在步骤（５）中应将这一面直接贴于蒸汽发生器管板上的深孔口。
6.根据权利要求1所述的用于核电蒸汽发生器管板深孔长期贮存的防锈方法，其特征在于步骤（４）中：
所述弹性硅胶堵头为圆台形结构，高度为4.5~5.5厘米，圆台上底面的直径小于蒸汽发生器管板上深孔的直径，下底面的直径大于蒸汽发生器管板上深孔的直径；弹性硅胶堵头应具有一定的耐老化能力，在蒸汽发生器管板的贮存过程中，不会因弹性丧失而脱落；堵头上应设有堵头帽或提手，以便于对深孔口进行插拔操作。
7.根据权利要求1所述的用于核电蒸汽发生器管板深孔长期贮存的防锈方法，其特征在于步骤（５）中：
若步骤（３）所用的气相防锈膜两面均能释放气相缓蚀剂，则将任一面贴于蒸汽发生器管板上的深孔口；若步骤（３）所用的气相防锈膜仅一面能释放气相缓蚀剂，则将这一面直接贴于蒸汽发生器管板上的深孔口；且确保气相防锈膜边缘位置1.8~2.2厘米的宽度留在深孔外，以确保在管板上的深孔内形成密闭环境。
8.根据权利要求1所述的用于核电蒸汽发生器管板深孔长期贮存的防锈方法，其特征在于步骤（６）中：
按核电蒸汽发生器的结构不同，管板上的深孔数量从几千到几万不等，应对蒸汽发生器管板上的深孔分区域进行防锈处理以提高效率，整个工期不超过两周；在进行防锈处理前，须仔细检查深孔内壁的质量，若发现已存在锈蚀痕迹，立即使用钢丝刷、磨料刷或丙酮进行清洁。
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