CN114739893A - 一种评估涂层可靠性的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种评估涂层可靠性的方法,包括:准备涂层试样;对涂层试样进行模拟严重事故试验;对模拟严重事故试验后的涂层试样进行性能评定。本发明能够在严重事故条件下对涂层的性能进行评估,解决现有技术中涂层评估方法存在的局限性问题,为选择合适的涂层提供可靠依据,从而进一步提升核电站应对严重事故的能力,提高核电站的安全性。
Description
技术领域
本发明涉核工程技术领域,具体涉及一种评估涂层可靠性的方法。
背景技术
在压水堆核电站(如标准化华龙一号)内,安全壳内的大部分金属结构和混凝土结构的表面均需要大量涂漆以形成涂层。在事故工况下尤其是严重事故工况下,这些涂层可能受到损坏,产生碎渣,当这些碎渣进入到安全系统中如安全壳喷淋系统喷淋环管喷嘴以及安注系统燃料棒支撑隔栅等位置时,易造成堵塞,从而影响事故工况下的安全系统中的泵等设备的正常运行。
然而,目前对这些金属结构和混凝土结构的表面涂层评估方法,基本上只考虑了在正常工况下的各种环境条件对涂层老化的影响,导致选择的涂层在实际应用中只能满足正常工况下的性能需求,而难以满足事故工况尤其是严重事故工况下的性能要求,也就是说,现有涂层评估方法存在严重的局限性。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对现有技术存在的以上不足,提供一种评估涂层可靠性的方法,能够在严重事故条件下对涂层的性能进行评估,解决现有技术中涂层评估方法存在的局限性问题,为选择合适的涂层提供可靠依据,从而进一步提升核电站应对严重事故的能力,提高核电站的安全性。
解决本发明技术问题所采用的技术方案是:
本发明提供一种评估涂层可靠性的方法,其包括:
准备涂层试样;
对涂层试样进行模拟严重事故试验;
对模拟严重事故试验后的涂层试样进行性能评定。
优选的是,所述对涂层试样进行模拟严重事故试验,具体包括:
S71,将涂层试样置于温度为50±10℃、压力为0.1-0.2MPa的环境下,并保持24小时以上;
S72,在0-30秒内将涂层试样所处环境的温度加热至大于等于150℃和将压力升高至大于等于0.47MPa,并保持12-24小时;
S73,对涂层试样进行化学喷淋,并在12-24小时内将涂层试样所处环境的温度降至137-150℃和将压力降低至0.44-0.50MPa;
S74,保持涂层试样所处环境的温度为137-150℃、压力为0.44-0.50MPa,并持续保持15-20天。
优选的是,步骤S73中,在对涂层试样进行化学喷淋时,所述化学喷淋的喷淋物的pH为9-10,所述喷淋物包括硼酸1.43-2.00wt%,氢氧化钠0.46-1.00wt%,其余为水;所述化学喷淋的时间为84-204小时。
优选的是,所述对模拟严重事故试验后的涂层试样进行性能评估,具体包括:
对进行模拟严重事故试验后得到的涂层试样进行表面形态评定,所述表面形态评定包括剥落现象评定、分层现象评定、开裂程度评定、以及起泡程度评定;
对进行模拟严重事故试验后得到的涂层试样的进行附着力测试;
根据表面形态评定结果和附着力测试结果,评估涂层在严重事故下性能的可靠性。
优选的是,在对涂层试样进行模拟严重事故试验之前,还包括:
对涂层试样进行湿热老化处理;和/或,对涂层试样进行辐照处理。
优选的是,所述对涂层试样进行湿热老化处理,具体包括:
S21,将涂层试样置于温度为15~35℃、相对湿度为80-85%的环境中,并在1-2小时内将温度升高到55±2℃和将相对湿度增加至95%以上;
S22,保持涂层试样所处环境的温度为55±2℃和相对湿度为95%以上,并持续保持16-24小时;
S23,在5-6小时内将涂层试样所处环境的温度降低至初始的15~35℃和将相对湿度降低至初始的80-85%;
S24,重复步骤S21-S23,直至达到能够模拟实际工况的环境条件。
优选的是,所述对涂层试样进行湿热老化处理之后,所述方法还包括:
对湿热老化处理后的涂层试样进行抗湿热老化的性能评定。
优选的是,所述对涂层试样进行辐照处理,具体包括:
将涂层试样置于辐照场中,用60Co辐照源对涂层试样进行辐照,其中,涂层试样受到的辐射剂量率为≥2.8Gy/s,辐射剂量率偏的差小于等于10%,累计辐射剂量小于等于1×107Gy,辐照场的温度小于等于60℃。
优选的是,所述对涂层试样进行辐照处理之后,所述方法还包括:
对辐照处理后的涂层试样进行抗辐照的性能评定。
优选的是,所述准备涂层试样,具体包括:
取碳钢基底和/或混凝土基底,并在碳钢基底和混凝土基底上设置修补区;
在所述修补区以外的区域涂覆涂层,以制得所述涂层试样。
优选的是,在对涂层试样进行湿热老化处理之后、以及在对涂层试样进行辐照处理之前,还包括:
对湿热老化处理后的涂层试样进行修补,以在涂层试样的修补区涂覆所述涂层;
所述对模拟严重事故试验后的涂层试样进行性能评定之后,所述方法还包括:
根据涂层试样的评定结果,确定在实际工况中的涂层的修补过程所需的工艺条件参数。
本发明的评估涂层可靠性的方法,可对严重事故下涂层的可靠性进行评估,可解决解决现有技术中涂层评估方法存在的局限性问题,并且,通过湿热老化处理和辐照处理,可以更加准确的模拟出涂层的真实服役环境,提高评估结果的准确性,为实际操作中选择合适的涂层提供更可靠的依据,使实际操作中所选择的涂层产品更为可靠,从而可以提高核电站应对严重事故工况的能力,进而提高核电站的安全性。此外,通过抗湿热老化性能评定和抗辐照性能评定,还可以评价涂层在正常工况下的抗湿热老化性能和抗辐照性能。
附图说明
图1为本发明实施例中评估涂层可靠性的方法的示意图。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好的理解本发明的技术方案,下面将结合本发明中的附图,对本发明中的技术方案进行清楚、完整的描述,显然,所描述的实施例是本发明的一部分实施例,而不是全部实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例,都属于本发明的保护范围。
在本发明的描述中,需要说明的是,属于“上”等指示方位或位置关系是基于附图所示的方位或者位置关系,仅是为了便于和简化描述,而并不是指示或者暗示所指的装置或者元件必须设有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或者暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。
在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“连接”、“设置”、“安装”、“固定”等应做广义理解,例如可以是固定连接也可以是可拆卸地连接,或者一体地连接;可以是直接相连,也可以是通过中间媒介间接相连,还可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1
如图1所示,本实施例公开一种评估涂层可靠性的方法,其包括:
准备涂层试样;
对涂层试样进行模拟严重事故试验;
对模拟严重事故试验后的涂层试样进行性能评定。
在一些实施方式中,准备涂层试样,具体包括:
根据实际需求,取若干块用于核电站(如标准化华龙一号压水堆核电站)安全壳内房间的金属结构和/或混凝土作为涂层试样的基底,其中,金属结构基底可以是核电站安全壳房间内需要防腐保护的碳钢结构件、铁制品及金属制品、预埋件、各类金属门、机械设备、金属管道、以及支撑件的任意一种,混凝土结构可以是核电站安全壳房间内的地面、墙面、以及天花板中的任意一种,本实施例中,优选采用碳钢结构件基底(简称碳钢基底)和/或混凝土基底,并在碳钢基底和混凝土基底上设置修补区,修补区的大小优选为基底面积的三分之一左右,并优选在基底的一端开设挂装孔;按照要评估的涂层产品的要求,在修补区以外的区域以喷涂等方式涂覆涂层,以制得涂层试样,其中,涂覆过程中修补区用遮盖物遮蔽,待涂层的最外一层涂料完成后(比如,24小时之后),揭去遮盖物。
本实施例中,碳钢基底和/混凝土基底的数量优选为五块,即每次评估准备五块涂层试样,以提高对涂层可靠性评估的结果的准确性。碳钢基底的尺寸优选为200mm×100mm×5mm,混凝土基底的尺寸优选为200mm×100mm×40mm。并且,每块基底上还设有一个或多个直径为2mm左右的挂装孔。
在一些实施方式中,对涂层试样进行模拟严重事故试验,具体包括:
S71,将涂层试样置于温度为50±10℃、压力为0.1-0.2MPa的环境下,并保持24小时以上;
S72,在0-30秒内将涂层试样所处环境的温度加热至大于等于150℃和将压力升高至大于等于0.47MPa,并保持12-24小时;
S73,对涂层试样进行化学喷淋,并在12-24小时内将涂层试样所处环境的温度降至137-150℃和将压力降低至0.44-0.50MPa;
S74,保持涂层试样所处环境的温度为137-150℃、压力为0.44-0.50MPa,并持续保持15-20天。
在一些实施方式中,步骤S73中在对涂层试样进行化学喷淋时,化学喷淋的喷淋物的优选pH为9-10,喷淋物包括硼酸1.43-2.00wt%,氢氧化钠0.46-1.00wt%,其余为水;化学喷淋的时间优选为84-204小时。
本实施例中,喷淋物采用去离子水、硼酸、以及氢氧化钠配制而成,在室温下的pH优选为9.3,其中,硼酸的质量比例优选为1.439(相当于含硼2500ppm的硼酸溶液),氢氧化钠的质量比例优选为的0.46%,其与为去离子水。
在一些实施方式中,对模拟严重事故试验后的涂层试样进行性能评估,具体包括:对进行模拟严重事故试验后得到的涂层试样进行表面形态评定,所述表面形态评定包括剥落现象评定、分层现象评定、开裂程度评定、以及起泡程度评定;对进行模拟严重事故试验后得到的涂层试样的进行附着力测试;根据表面形态评定结果和附着力测试结果,评估涂层在严重事故下性能的可靠性。
具体来说,剥落现象评定、分层现象评定为直接观察涂层试样的表面是否有剥落、分层现象产生。开裂程度评定按GB/T30789.4-2015中要求进行评级,开裂数量等级不得超过4级。起泡程度评定按GB/T 30789.2-2014中要求进行评级。模拟严重事故试验后的附着力测试按GB/T 5210进行测试,附着力检测值应大于0.2MPa。每个涂层试样应至少测量3个数据并记录。保存每块涂层试样的表面状态的照片。
在一些实施方式中,在对涂层试样进行模拟严重事故试验前,本方法还包括:对涂层试样进行湿热老化处理;和/或。对涂层试样进行辐照处理。
通过湿热老化处理和辐照处理,可以更加准确的模拟出涂层的真实服役环境,提高评估结果的准确性。
在一些实施方式中,对涂层试样进行湿热老化处理,具体包括:
S21,将涂层试样置于温度为15~35℃、相对湿度为80-85%的环境中,并在1-2小时内将温度升高到55±2℃和将相对湿度增加至95%以上;
S22,保持涂层试样所处环境的温度为55±2℃和相对湿度为95%以上,并持续保持16-24小时;
S23,在5-6小时内将涂层试样所处环境的温度降低至初始的15~35℃和将相对湿度降低至初始的80-85%;
S24,重复步骤S21-S23,具体重复的次数可以根据实际需求进行选择,直至达到能够模拟实际工况的环境条件。本实施例中,优选重复21次。
在一些实施方式中,在对涂层试样进行湿热老化处理之后,本方法还包括:对湿热老化处理后的涂层试样进行抗湿热老化性能评定,以评估涂层的抗湿热老化性能。
具体来说,湿热老化处理后的性能评定包括剥落现象评定、分层现象评定、开裂程度评定、以及起泡程度评定,具体评定的标准按照GB/T 1766的要求。
在一些实施方式中,对涂层试样进行辐照处理,具体包括:
将涂层试样置于辐照场中,用60Co辐照源对涂层试样进行辐照,其中,涂层试样受到的辐射剂量率优选为为≥2.8Gy/s,辐射剂量率偏的差优选为小于等于10%,累计辐射剂量优选为小于等于1×107Gy,辐照场的温度优选为小于等于60℃,具体实施处理过程可通过NB-T 20133.3-2012程序A来控制。
在一些实施方式中,在对涂层试样进行辐照处理之后,本方法还包括:对辐照处理后的涂层试样进行抗辐照性能评定,以评估涂层的抗辐照性能。
具体来说,辐照处理后的性能评定包括:观察涂层试样表面有无剥落、剥离、粉化、以及龟裂等现象,并记录,具体评定的标准按照GB/T 1766的要求。
在一些实施方式中,对涂层试样进行湿热老化处理之后、以及在对涂层试样进行辐照处理之前,本方法还包括:对湿热老化处理后的涂层试样进行修补,以在涂层试样的修补区涂覆所述涂层;
在对模拟严重事故试验后的涂层试样进行性能评定之后,还包括:根据涂层试样的评定结果,确定在实际工况中的涂层的修补过程所需的工艺条件参数,为实际操作中的修补过程提供依据。
具体来说,修补过程按照准备涂层试样步骤中涂覆的涂层产品的要求进行,并记录修补过程中对修补区表面预处理的方法和处理前后的状态、以及涂层中各层涂料的名称和干膜厚度、环境条件、涂装方法、干燥条件和时间、表面状况等工艺条件参数。根据对模拟严重事故试验后的涂层试样进行性能评定的结果,确定以结果为合格的涂层试样的修补过程所采用的工艺条件参数作为在实际工况中的涂层的修补过程所需的工艺条件参数。
本实施例的评估涂层可靠性的方法,可对严重事故下涂层的可靠性进行评估,可解决解决现有技术中涂层评估方法存在的局限性问题,并且,通过湿热老化处理和辐照处理,可以更加准确的模拟出涂层的真实服役环境,提高评估结果的准确性,为实际操作中选择合适的涂层提供更可靠的依据,使实际操作中所选择的涂层产品更为可靠,从而可以提高核电站应对严重事故工况的能力,进而提高核电站的安全性。此外,通过抗湿热老化性能评定和抗辐照性能评定,还可以评价涂层在正常工况下的抗湿热老化性能和抗辐照性能。
可以理解的是,以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式,然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言,在不脱离本发明的精神和实质的情况下,可以做出各种变型和改进,这些变型和改进也视为本发明的保护范围。
Claims (11)
1.一种评估涂层可靠性的方法,包括:
准备涂层试样;
对涂层试样进行模拟严重事故试验;
对模拟严重事故试验后的涂层试样进行性能评定。
2.根据权利要求1所述的评估涂层可靠性的方法,其特征在于,所述对涂层试样进行模拟严重事故试验,具体包括:
S71,将涂层试样置于温度为50±10℃、压力为0.1-0.2MPa的环境下,并保持24小时以上;
S72,在0-30秒内将涂层试样所处环境的温度加热至大于等于150℃和将压力升高至大于等于0.47MPa,并保持12-24小时;
S73,对涂层试样进行化学喷淋,并在12-24小时内将涂层试样所处环境的温度降至137-150℃和将压力降低至0.44-0.50MPa;
S74,保持涂层试样所处环境的温度为137-150℃、压力为0.44-0.50MPa,并持续保持15-20天。
3.根据权利要求2所述的评估涂层可靠性的方法,其特征在于,步骤S73中,在对涂层试样进行化学喷淋时,所述化学喷淋的喷淋物的pH为9-10,所述喷淋物包括硼酸1.43-2.00wt%,氢氧化钠0.46-1.00wt%,其余为水;
所述化学喷淋的时间为84-204小时。
4.根据权利要求2所述的评估涂层可靠性的方法,其特征在于,所述对模拟严重事故试验后的涂层试样进行性能评估,具体包括:
对进行模拟严重事故试验后得到的涂层试样进行表面形态评定,所述表面形态评定包括剥落现象评定、分层现象评定、开裂程度评定、以及起泡程度评定;
对进行模拟严重事故试验后得到的涂层试样的进行附着力测试;
根据表面形态评定结果和附着力测试结果,评估涂层在严重事故下性能的可靠性。
5.根据权利要求1-4任一项所述的评估涂层可靠性的方法,其特征在于,在对涂层试样进行模拟严重事故试验之前,还包括:
对涂层试样进行湿热老化处理;和/或,
对涂层试样进行辐照处理。
6.根据权利要求5所述的评估涂层可靠性的方法,其特征在于,所述对涂层试样进行湿热老化处理,具体包括:
S21,将涂层试样置于温度为15~35℃、相对湿度为80-85%的环境中,并在1-2小时内将温度升高到55±2℃和将相对湿度增加至95%以上;
S22,保持涂层试样所处环境的温度为55±2℃和相对湿度为95%以上,并持续保持16-24小时;
S23,在5-6小时内将涂层试样所处环境的温度降低至初始的15~35℃和将相对湿度降低至初始的80-85%;
S24,重复步骤S21-S23,直至达到能够模拟实际工况的环境条件。
7.根据权利要求5所述的评估涂层可靠性的方法,其特征在于,所述对涂层试样进行湿热老化处理之后,所述方法还包括:
对湿热老化处理后的涂层试样进行抗湿热老化的性能评定。
8.根据权利要求5所述的评估涂层可靠性的方法,其特征在于,所述对涂层试样进行辐照处理,具体包括:
将涂层试样置于辐照场中,用60Co辐照源对涂层试样进行辐照,其中,涂层试样受到的辐射剂量率为≥2.8Gy/s,辐射剂量率偏的差小于等于10%,累计辐射剂量小于等于1×107Gy,辐照场的温度小于等于60℃。
9.根据权利要求8所述的评估涂层可靠性的方法,其特征在于,所述对涂层试样进行辐照处理之后,所述方法还包括:
对辐照处理后的涂层试样进行抗辐照的性能评定。
10.根据权利要求5所述的评估涂层可靠性的方法,其特征在于,所述准备涂层试样,具体包括:
取碳钢基底和/或混凝土基底,并在碳钢基底和混凝土基底上设置修补区;
在所述修补区以外的区域涂覆涂层,以制得所述涂层试样。
11.根据权利要求5所述的评估涂层可靠性的方法,其特征在于,在对涂层试样进行湿热老化处理之后、以及在对涂层试样进行辐照处理之前,还包括:
对湿热老化处理后的涂层试样进行修补,以在涂层试样的修补区涂覆所述涂层;
所述对模拟严重事故试验后的涂层试样进行性能评定之后,所述方法还包括:
根据涂层试样的评定结果,确定在实际工况中的涂层的修补过程所需的工艺条件参数。
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