核電廠冷凍水系統的功能是為通風系統冷卻盤管提供冷凍水。冷凍水系統由冷水機組產生溫度為7℃的冷凍水，通過冷凍水管道將冷凍水輸送到通風系統的冷卻盤管進行冷卻。冷凍水管道表面涂有涂層，并包有保冷層。

　　在對某核電廠的冷凍水管道檢查中，去除保冷層后，發現冷凍水管道表面的涂層出現大面積起泡，且起泡處出現銹蝕產物。

起泡的冷凍水管道涂層

　　核電廠冷凍水系統是電廠重要系統，其冷凍水管道在核電站主要廠房均有分布，如果由于涂層失效導致管道腐蝕穿孔，會給電廠安全運行帶來隱患。本文從冷凍水管道保冷層保冷設計和涂層性能兩方面對涂層起泡失效原因進行分析。

　　冷凍水管道保冷層

　　冷凍水管道內的水為7℃的水，低于廠房內溫度。電廠為保證運行效率，防止冷凍水管道內水溫度升高，在冷凍水管道外均包有保冷層。

　　1、保冷層結構

　　保冷層主要有兩方面的作用，一，阻止熱量傳遞到管道表面，二，阻止空氣中的濕氣傳遞到管道表面，形成冷凝水。保冷層由內至外由絕熱層、防潮層、保護層組成。絕熱層主要起到隔絕熱量傳遞的作用，防潮層阻止空氣中的濕氣傳遞到管道表面。保護層，對絕熱層和防

　　潮層起到支撐保護作用。

　　2、冷凍水管道保冷層失效

　　在對某核電廠的現場檢查過程中，去除保冷層后，在冷凍水管道表面發現了大量冷凝水。冷凍水管道表面形成冷凝水的原因，是由于保冷體系中的絕熱層不能有效的阻止空氣中的濕氣的原因造成的。由于冷凍水管道表面溫度僅為7℃，遠低于外部環境溫度，會促使空氣中的濕氣向冷凍水管道表面傳輸，且冷凍水管道表面溫度遠低于水蒸汽露點溫度，管道表面因此形成冷凝水。

　　冷凍水管道涂層失效原因分析

　　起泡通常是涂層防腐蝕能力不足的早期外觀表現，是基材發生腐蝕的前兆。涂層起泡的原因有以下幾種：水浸泡或滲透引起涂膜起泡；有機漆膜中的溶劑引起起泡；陰極保護下浸漬涂膜起泡。在對冷凍水管道檢查過程中，發現涂層起泡具有普遍性，結合上邊涂層表面有冷凝水的情況下，分析冷凍水管道涂層起泡，主要是在水的作用下造成的，具體原因有以下兩方面。

　　1、冷壁效應引起的涂層起泡

　　冷壁效應是通過液體或蒸汽接觸的涂層溫度梯度高于底材到所用的涂層的結果。水/潮氣被迫到襯里/底材界面在冷底材上冷凝。從而形成腐蝕、起泡，最后導致涂層失效。熱壁面的蒸氣壓高于冷壁面的蒸氣壓。存在的蒸氣壓梯度使得濕汽通過滲透迅速穿過涂層，且滲入速

　　率遠快于滲出速率。這樣就導致有一個連續的力從熱的區域向冷的區域牽引液體，因此涂層結合較弱的部位就會出現鼓泡。溫度梯度越高，泡鼓的也就越大越多。

　　冷凍水管道表面溫度僅7℃，遠低于外部環境溫度，且由于保冷層無法阻止水蒸汽到達管道表面，因此，冷壁效應是冷凍水管道涂層失效的一個重要原因。

　　2、涂層潤漲引起涂層的起泡

　　用于防蝕的涂層，暴露于水或電解質水溶液中通常會吸收0.1%~3%（占涂層重）的水。漆膜在浸水或凝露、高濕度環境下，吸水后會引起潤漲，使體積增大。如果潤漲是在局部范圍內發生，吸水腫脹時如產生的應力大于附著力，則會起泡。冷凍水管道表面有冷凝水，冷凍水管道在工作時表面包有保冷層，冷凝水無法排除，從而形成了凝露、高濕度的環境，因此，涂層潤漲是涂層起泡失效的一個可能原因。

　　冷凍水管道涂層防腐建議

　　1、保冷設計

　　保冷層設計不當是導致核電站冷凍水管道出現大面積的起泡的重要因素。由于保冷設計不當，會導致保冷層無法阻止水蒸汽的滲入，進而引發冷凍水管道表面出現大面積的冷凝水。目前國內已有某核電站采用橡塑材料的絕熱材料用做保冷層，在運行一段時間后，未發現表面有冷凝水，因此電廠要在選用冷凍水管道時，對保冷層要嚴格要求。

　　2、冷凍水涂層選用

　　冷凍水管道工作環境具有特殊性，如果保冷層不能有效阻擋潮氣傳輸到管道表面，形成冷凝水的話，冷凍水管道表面就處于潮濕的環境中，因此在選用冷凍水管道表面的涂層時，應著重考慮涂層的耐水性和涂層的冷壁效應問題。

　　在美國腐蝕協會標準中，規定了涂層的冷壁效應試驗方法。待測試的樣板放在槽的兩邊，中間放置試驗溶液，控制試驗溶液溫度，使槽兩邊產生溫度差，形成冷壁效應，目前，此標準主要用于襯里涂層，冷凍水管道涂層性能試驗可參照此標準進行。

　　冷凍水系統是核電廠重要系統之一，為核電廠機組安全、可靠運行提供重要保證。由于冷凍水管線包有保冷層，難于及時掌握涂層失效及管道基材腐蝕狀況。另外，由于管線結構設計上的原因，對管線進行防腐處理難度較大。因此，在核電廠冷凍水管道涂層及保冷層的選用上，充分考慮實際情況，減少因涂層修復造成的不便，減小設備運行的安全隱患。

責任編輯：劉傳

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