CN114887851B - 一种核电重要厂离心泵紧固件的表面防腐方法 - Google Patents

Abstract

一种核电重要厂离心泵紧固件的表面防腐方法，步骤：1)在安装螺柱之前对螺柱表面镀镉后，进行超疏水防护处理；2)螺柱安装到泵壳后，在泵壳与泵盖的接触面和螺柱下端螺纹的交界处预喷防水膜，在防水膜上涂抹防锈脂；在螺柱中间光杆部分用防锈油或防锈剂防护处理；3)在泵壳上安装泵盖后，在泵盖与轴承支架的接触面和该接触面与螺柱光杆的交界处涂抹防锈脂，在螺柱中间光杆部分采用防锈剂防护处理；4)安装轴承支架并用螺母紧固螺柱后，在露头的螺柱和螺母表面涂抹防锈脂，覆盖其表面以及缝隙。本发明具有工艺简单、拆装便捷，不仅满足紧固连接要求，还能有效避免泵安装和检修过程中对镀镉层磨损，实现紧固件在高湿盐雾及积水条件下的长效防腐。

Description

一种核电重要厂离心泵紧固件的表面防腐方法

技术领域

本发明属于金属材料表面腐蚀防护领域，涉及一种核电重要厂离心泵紧固件的表面防腐方法。

背景技术

核电重要厂离心泵是核电站重要厂用水系统的核心设备，其功能是对重要厂用水系统输送冷却水介质，保障重要厂用水系统在核电站正常运行工况和事故工况下，把从设备冷却水系统收集的热负荷输送到最终热阱；属于核安全三级设备。我国目前绝大部分核电站建在沿海，重要厂离心泵的输送介质为海水。在沿海高湿、高盐雾大气环境下，紧固件腐蚀成为影响重要厂离心泵结构可靠性与安全服役的重要因素。

离心泵紧固件是通过螺柱和螺母，把泵的泵壳、泵盖和电机轴承支架三个部件连接在一起，将电机和泵作为整体固定在混凝土台架上。核电RCC-M标准规定该类紧固件采用合金钢，表面采用镀镉防护层；但对安装后紧固件的防护措施没有具体规定，导致实际镀镉紧固件在泵运行很短时间内发生腐蚀，对离心泵安全运行构成潜在威胁。通过对重要厂离心泵紧固件的腐蚀失效分析和现场调研发现，在高盐雾大气环境下，紧固件表面易形成液滴，并汇聚在泵壳与泵盖交界面的螺柱螺纹处。高氯离子浓度积液的形成，使得常规镀镉螺柱在服役很短时间内发生腐蚀，不能满足离心泵耐蚀性要求。考虑到通孔和下端螺纹处难以检测，在定期年检拆解过程中表面镀层和防护层易发生磨损、划伤；因此，紧固件的防护必须考虑比海洋大气环境更为苛刻的服役条件，其防护方法必须在紧固件连接的间隙几何结构要求基础上，满足防腐、防积水和防磨损划伤的多功能长时服役要求。简单地增加镀镉层厚度，或采用防锈油脂、包覆防蚀方法，将堵塞泵盖和电机轴承支架内孔及螺纹孔，不利于年检大修时离心泵零部件的拆解安装与现场检查。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种核电重要厂离心泵紧固件的表面防腐方法，该方法综合考虑了紧固件的安装过程及其与泵接触的几何结构，通过对螺柱不同部位实施精准防护，具有工艺简单、拆装便捷，实现紧固件在高湿盐雾及其积水条件下的长效防腐。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种核电重要厂离心泵紧固件表面的防腐方法，包括下列步骤：

第一步，在安装螺柱之前，对螺柱进行表面镀镉后，再进行超疏水防护处理，形成超疏水防护层；其中，所述镀镉层厚度为15-25微米；所述超疏水防护层厚度大于2微米、小于10微米，涂层硬度大于6H；

第二步，将螺柱安装到泵壳后，在泵壳与泵盖的接触面和螺柱下端螺纹的交界处，预喷防水涂料，形成防水膜，并在防水膜基础上涂抹防锈脂；在螺柱中间光杆部分用防锈油或防锈剂防护处理。所述防水膜的厚度小于5微米、防锈脂厚度不小于2mm。

第三步，在泵壳上安装泵盖后，在泵盖与轴承支架的接触面和该接触面与螺柱光杆的交界处涂抹防锈脂，在螺柱中间光杆部分采用防锈剂防护处理。所述防锈脂的厚度不多于2mm。

第四步，安装轴承支架并用螺母紧固螺柱后，在露头的螺柱和螺母表面涂抹防锈脂，覆盖其表面以及缝隙，所述的表面防锈脂厚度不小于4mm。

进一步，第一步所述的超疏水防护处理是指，采用喷涂、浸泡或刷涂等工艺制备的超疏水疏油涂层或超疏水亲油涂层。

进一步的，当第一步所述的超疏水防护处理是采用超疏水超疏油涂层时，在第二步和第三步的螺柱光杆部分采用防锈剂防护处理，所用防锈剂为氟性基团改性树脂为主要成分的防锈剂。

与现有技术相比，本发明采用的技术方案为：

本发明在满足螺柱紧固连接工艺标准基础上，有效避免泵安装和检修过程中对镀层和防护层的机械磨损，防止泵在服役环境下紧固件表面高盐雾液滴的积留，弥补目前业内单一镀镉层不满足长时防腐的不足。

本发明具有工艺简单、拆装便捷，不仅满足紧固连接要求，还能有效避免泵安装和检修过程中对镀镉层磨损，防止泵在服役环境下紧固件表面高盐雾液滴的积留，实现紧固件在高湿盐雾及积水条件下的长效防腐。

附图说明

图1为安装后紧固件表面的防腐涂料状态。

图中：1镀镉层；2超疏水防护层；3防水涂层；4防锈脂；5防锈油/防锈剂。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明作进一步说明。

本发明中核电重要厂离心泵紧固件表面防腐方法，安装后紧固件表面的防腐涂料状态，如图1所示。具体方案由以下实施例详细给出。

选取与泵壳、泵盖和电机轴承支架等厚的2507超级双相不锈钢，分别加工出通孔和螺纹，用以模拟离心泵的紧固结构。采用中性盐雾实验评估螺柱及其紧固状态下的耐蚀性，相关样品数量和试验周期的时间间隔参照国标GB/T10125，分别为24h、48h、72h、96h、144h、240h、480h、720h、1000h、1600h、2400h、3000h、3600h、4200h、4800h、5400h、6000h。采用肉眼观察和邻菲罗啉显色检测法(参考专利ZL201710237881.2)检测盐雾条件下的腐蚀性；一旦邻菲罗啉显色检测呈橘红色，则表明表面防护层已腐蚀失效，并裸露出钢基体。

在紧固件安装之前，按照本发明方法的步骤(1)，对螺柱螺母预先采用如表1所示的表面防护方法，包括不同镀镉层厚度及其防护涂层。对表面预防护的螺柱开展防腐性能评价。不同状态螺柱编号如下表所示：

表1不同状态螺柱及其编号

螺柱类型编号	镀镉层厚度等级/微米	表面涂层种类及厚度等级
			1#	15	——
2#	25	——
			3#	15	超疏水亲油涂层，10微米厚
4#	15	超疏水超疏油涂层，10微米厚
			5#	25	超疏水亲油涂层，2微米厚
6#	25	超疏水超疏油涂层，2微米厚

注：超疏水涂层仅针对螺柱光杆区；鉴于螺纹区对紧固连接的要求，螺纹区未使用超疏水防护层

对比例

将表1所述螺柱在未采取综合防护措施的单一零件，以及其连接紧固结构进行盐雾试验的对比例，利用显色检测判据测试其盐雾腐蚀时间等级结果，如下表2所示：

表2仅考虑涂层防护的盐雾时间等级对比结果

*注：下端螺纹区即实验模拟的泵壳与泵盖接触面和螺柱下端螺纹的交界处

从表2可知，单一螺柱镀镉防护时，螺纹区镀镉层厚度薄，其防腐设计远小于光杆区；在紧固连接条件下，当上下不锈钢块的螺孔和通孔之间存在安装的微小偏心时，螺柱表面涂层发生摩擦划伤；特别是过厚涂层下，螺纹区和中部光杆区的磨损更为严重；紧固结构条件下螺柱下端螺纹区发生严重积水，导致该区域防腐时间明显缩短，如1#和2#盐雾试验结果所示。在超疏水防护层条件下，光杆区的耐蚀防护时间有所提升；因螺纹区没有超疏水防护层，其耐蚀性不仅没有提升，在紧固条件下因积水程度的增加，下端螺纹区的耐蚀时间反而进一步缩短，如3#、4#、5#和6#盐雾试验结果所示。

按照耐盐雾试验3000h后螺柱下端螺纹不腐蚀为判据标准，上述涂层防护措施在紧固结构下均不满足长时耐蚀防护要求。因此，在螺柱进行表面防护同时，还需结合紧固安装过程及其腐蚀重点部位开展实施针对性强的防腐措施。

实施例1

使用实施例1中，核电重要厂离心泵紧固件的表面防腐方法，包括以下步骤：

第一步，在安装螺柱之前，对螺柱进行表面镀镉后，再进行超疏水防护处理，形成超疏水亲油防护层；其中，所述镀镉层厚度为15微米；所述超疏水防护层厚度10微米，涂层硬度6H。

第二步，将螺柱安装到泵壳后，在泵壳与泵盖的接触面和螺柱下端螺纹的交界处，预喷防水涂料，形成防水膜，并在防水膜基础上涂抹防锈脂；在螺柱中间光杆部分涂抹防锈油或防锈剂。所述防水膜的厚度2微米、防锈脂厚度2mm。

第三步，在泵壳上安装泵盖后，在泵盖与轴承支架的接触面和该接触面与螺柱光杆的交界处涂抹防锈脂，在螺柱中间光杆部分涂抹防锈剂。所述防锈脂的厚度2mm。

第四步，安装轴承支架并用螺母紧固螺柱后，在露头的螺柱和螺母表面涂抹防锈脂，覆盖其表面以及缝隙，所述的表面防锈脂厚度4mm。

对上述紧固结构的中性盐雾试验及其拆解后的邻菲罗啉显色检测表明，3000h后螺柱光杆区未见明显腐蚀，在局部划伤区发现镀层的失泽；在泵壳、泵盖与电机轴承三个零部件的两个接触面与螺柱交接的区域均未见腐蚀，在螺柱下端螺纹区镀镉层也没有腐蚀。

实施例2

使用实施例2中，核电重要厂离心泵紧固件的表面防腐方法，包括以下步骤：

第一步，在安装螺柱之前，对螺柱进行表面镀镉后，再进行超疏水防护处理，形成超疏水超疏油防护层；其中，所述镀镉层厚度为15微米；所述超疏水防护层为超疏水超疏油涂层，其厚度6微米，硬度8H。

第二步，将螺柱安装到泵壳后，在泵壳与泵盖的接触面和螺柱下端螺纹的交界处，预喷防水涂料，形成防水膜，并在防水膜基础上涂抹防锈脂；在螺柱中间光杆部分滴加氟性基团改性树脂为主要成分的防锈剂。所述防水膜的厚度2微米、防锈脂厚度3mm。

第三步，在泵壳上安装泵盖后，沿装配间隙滴加氟性基团改性树脂为主要成分的防锈剂，之后，在泵盖与轴承支架的接触面和该接触面与螺柱光杆的交界处涂抹防锈脂。所述防锈脂的厚度1mm。

第四步，安装轴承支架后，沿装配间隙滴加氟性基团改性树脂为主要成分的防锈剂，当用螺母紧固螺柱之后，在露头的螺柱和螺母表面涂抹防锈脂，覆盖其表面以及缝隙，所述的表面防锈脂厚度6mm。

对上述紧固结构的中性盐雾试验及其拆解后的邻菲罗啉显色检测表明，3000h后螺柱光杆区未见明显腐蚀，在局部划伤区发现镀层的失泽；在泵壳、泵盖与电机轴承三个零部件的两个接触面与螺柱交接的区域均未见腐蚀，在螺柱下端螺纹区镀镉层也没有腐蚀。

实施例3

使用实施例3中，核电重要厂离心泵紧固件的表面防腐方法，包括以下步骤：

第一步，在安装螺柱之前，对螺柱进行表面镀镉后，再进行超疏水防护处理，形成超疏水亲油防护层；其中，所述镀镉层厚度为25微米；所述超疏水防护层厚2微米，硬度10H。

第二步，将螺柱安装到泵壳后，在泵壳与泵盖的接触面和螺柱下端螺纹的交界处，预喷防水涂料，形成防水膜，并在防水膜基础上涂抹防锈脂；在螺柱中间光杆部分涂抹防锈油或防锈剂。所述防水膜的厚度5微米、防锈脂厚度4mm。

第三步，在泵壳上安装泵盖后，在泵盖与轴承支架的接触面和该接触面与螺柱光杆的交界处涂抹防锈脂，在螺柱中间光杆部分涂抹防锈剂。所述防锈脂的厚度2mm。

第四步，安装轴承支架并用螺母紧固螺柱后，在露头的螺柱和螺母表面涂抹防锈脂，覆盖其表面以及缝隙，所述的表面防锈脂厚度10mm。

对上述紧固结构的中性盐雾试验及其拆解后的邻菲罗啉显色检测表明，3000h后螺柱光杆区未见明显腐蚀，在局部区超疏水层因装配划伤发生局部划伤，该区域镀层发生轻微镀镉层的腐蚀，但基体不发生腐蚀；在泵壳、泵盖与电机轴承三个零部件的两个接触面与螺柱交接的区域均未见腐蚀，在螺柱下端螺纹区镀镉层也没有腐蚀。

实施例4

使用实施例4中，核电重要厂离心泵紧固件的表面防腐方法，包括以下步骤：

第一步，在安装螺柱之前，对螺柱进行表面镀镉后，再进行超疏水防护处理，形成超疏水超疏油防护层；其中，所述镀镉层厚度为25微米；所述超疏水超疏油层，其厚度2微米，硬度10H。

第二步，将螺柱安装到泵壳后，在泵壳与泵盖的接触面和螺柱下端螺纹的交界处，预喷防水涂料，形成防水膜，并在防水膜基础上涂抹防锈脂；在螺柱中间光杆部分涂抹防锈油或防锈剂。所述防水膜的厚度2微米、防锈脂厚度3mm。

第三步，在泵壳上安装泵盖后，在泵盖与轴承支架的接触面和该接触面与螺柱光杆的交界处涂抹防锈脂，在螺柱中间光杆部分涂抹防锈剂。所述防锈脂的厚度2mm。

第四步，安装轴承支架并用螺母紧固螺柱后，在露头的螺柱和螺母表面涂抹防锈脂，覆盖其表面以及缝隙，所述的表面防锈脂厚度4mm。

对上述紧固结构的中性盐雾试验及其拆解后的邻菲罗啉显色检测表明，3000h后螺柱光杆区未见明显腐蚀；在泵壳、泵盖与电机轴承三个零部件的两个接触面与螺柱交接的区域均未见腐蚀，在螺柱下端螺纹区镀镉层也没有腐蚀。

Claims (3)

1.一种核电重要厂离心泵紧固件的表面防腐方法，其特征在于，包括下列步骤：

第一步，在安装螺柱之前，对螺柱进行表面镀镉后，再进行超疏水防护处理，形成超疏水防护层；

所述镀镉层厚度为15-25微米；

所述超疏水防护层厚度大于2微米、小于10微米，涂层硬度大于6H；

第二步，将螺柱安装到泵壳后，在泵壳与泵盖的接触面和螺柱下端螺纹的交界处，预喷防水涂料，形成防水膜，并在防水膜基础上涂抹防锈脂；在螺柱中间光杆部分用防锈剂防护处理；

所述防水膜的厚度小于5微米、防锈脂厚度不小于2mm；

第三步，在泵壳上安装泵盖后，在泵盖与轴承支架的接触面和该接触面与螺柱光杆的交界处涂抹防锈脂，在螺柱中间光杆部分采用防锈剂防护处理；

所述防锈脂的厚度不多于2mm；

第四步，安装轴承支架并用螺母紧固螺柱后，在露头的螺柱和螺母表面涂抹防锈脂，覆盖其表面以及缝隙；

所述螺柱和螺母表面的防锈脂厚度不小于4mm。

2.根据权利要求1所述的一种核电重要厂离心泵紧固件的表面防腐方法，其特征在于，第一步所述的超疏水防护处理是指，采用喷涂、浸泡或刷涂或其他工艺制备的超疏水疏油涂层或超疏水亲油涂层。

3.根据权利要求1所述的一种核电重要厂离心泵紧固件的表面防腐方法，其特征在于，当第一步所述的超疏水防护处理是采用超疏水超疏油涂层时，在第二步和第三步的螺柱光杆部分采用防锈剂防护处理，所用防锈剂为氟性基团改性树脂为主要成分的防锈剂。

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