聚脲防腐层对出水水质的影响

来源：https://www.shuizhifenxi.com/ 作者：余氯检测仪 时间：2018-08-06

　　摘 要：核电施工对水质的要求较高，在除盐水过程中，为了防止箱体腐蚀，通常在水箱内壁上涂上一层聚脲防腐涂层。聚脲防腐层对出水水质具有一定的影响。笔者分析了这一影响，并且通过试验的过程提出了除盐水箱内壁聚脲防腐涂层对水质具有影响的结论，但影响不大，电厂处于正常运行状态下，通过监测和间断性的淡水输入就可以解决。

　　聚脲是核电厂除盐水箱为防止腐蚀而使用的一种表面涂层，主要成分为异氰酸酯类化合物。这种技术最初源于美国，随后日本和韩国也在20世纪末期开始使用这一技术，并且在核电领域取得了很好的效果。我国第一次使用聚脲材料是在1995年，事实上是早于日本等国家。随着核电工程的发展，在核电工厂除盐水箱上的应用成为一种流行。将其应用于核电厂污水处理过程中的箱体上，就可以实现防腐以及脱硫作用，聚脲以其高效性受到各个行业的欢迎，如箱体防腐、废水池衬里以及管道的涂层等。但对于核电厂来说，水质的保证是基础，聚脲弹性材料除盐水箱内壁防腐材料溶出物对出水水质具有严重的影响，因此针对聚脲涂层的处理就成为核电厂的主要任务之一。

　　1 电厂除盐水的水质要求

　　电厂发电用水主要为自然水，海水居多。海水中含大量的盐分，盐对于发电具有较大影响，因此电厂要通过一系列的除盐过程来确保水质。除盐生产系统的作用是对已经合格的水进行超滤渗透处理，是电厂水辅助处理系统的代表。电厂的水处理技术目前主要包括离子交换技术和超滤渗透技术。对于除盐水的浓度，要根据水质需求而定。随着我国核电发电的快速发展，设备的类型增加，水质的好坏不仅会影响发电效果，还影响电厂设备的性能。过多盐分会造成腐蚀严重，电厂为了防止腐蚀过程通常采用表面涂抹防腐层的方式，但从根本上，还应注重水质的提高。

　　以某电厂为例，该核电厂为了防止盐分过多造成设备腐蚀，在水箱表层上使用了聚脲材料，水箱材料为碳钢，聚脲涂层厚度为1.5 mm ，并且要保证施工环境为天气晴朗。使用一段时间后，水箱内壁出现溶出物，为了检测其是否影响水质，我们对喷涂后的设备内壁进行溶出物检查。

　　2 碳钢板聚脲涂层溶出物检测试验

　　2.1 试块制作

　　聚脲试块以1∶1的比例设计，并喷涂于除盐水箱表面，在除锈过程中，要将试块置于通风处，加速其固化过程。该次的聚脲喷涂层厚度为1.5 mm。聚脲凝固时间短，通常为2～3 s，但完全固化却需要2 d。我们对使用一周后的除盐水箱进行析出成分检测，分析其工作压力、工作温度以及析出物的性质，期间实际的运行温度为70 ℃～75 ℃。

　　2.2 试验方法和结果

　　我们将试验中试块分成2组，并分别浸入于1 000 mL的除盐水中，2组的浸泡时间均为7 d，不同的是第一组要求每浸泡1 d后取出，换水后再植入盐水中，第二组则直接浸泡7 d。要保证两种的试验条件相同，对空白水样进行检查，检测水中Mg2+、F-、SO42-、Cl-、Ca2+以及TOC的含量。水箱盐水量3 000 m3，2个水箱的直径均为16 m，高H=15.766 m，对析出物质的计算采下述公式进行。计算所得的面积为水箱中的水与内壁接触的最大面积：

　　S=πD・H+π(D/2)2=3.14×16×15.766+3.14×(16/2)2= 993.04 m2。

　　我们将箱内盐水面积和试块的接触面积设为S2，试块的长度、宽度和高度分别用l，w，h来代表，水样体积V2，经过测试所得试块的长度分别为10 cm，10 cm和1 cm，则水样的体积V2=1 000 mL。S2=2lw+2(l+w)h=0.024 m2。之后我们将能够与水接触的面积S和计算所得体积V2的比值记作Ssa，也就是Ssa=S/V=993.4 m2/3 000 m3=0.331 m-1。这个试验说明了被测试样品并没有完全应用，其面积是已应用面积的72倍。根据现场所测得的数据，并对其进行折算后，可以得出2种浸泡方法下的水中F-、SO42-、Cl-、Ca2+、Mg2+及TOC含量的变化。从整体上，直接浸泡7 d的试块中离子和TOC的含量均高于第一种浸泡方式。

　　2.3 试验分析及结论

　　除盐水水质标准要求F-、SO42-、Cl-、Ca2+、Mg2+离子的含量要<1 g/L，而TOC<50 g/L。在该次试验中，连续浸泡之后的离子含量较大，其中以Mg2+最多，但含量远小于1 g/L，仅为0.143 g/L，不会影响系统除盐效果。但2种方式的TOC均偏高，连续浸泡后的TOC含量超过了50 g/L，已经可以对除盐水水质造成一定的影响，间断性浸泡的含量为25.4 g/L。通过分析，笔者认为这是由于喷涂机A组分微量过量，使得聚脲涂层与水发生了化学反应，生成了大量的CO2，尤其是连续浸泡，生产的CO2量不断提高，从而导致了除盐水初期水中的TOC升高。产生影响主要在最初的7 d，进一步验证了这一理论。最后，我们对除盐系统运行1个月后进行测试，测试项目为水中的含盐量和其他离子的含量。结果显示，系统中钙离子、镁离子等均符合水质要求，小于1 g/L。但在长时间使用后，水箱内壁上会残留多种污染物，也使钙离子的含量上升，通电使用后，由于有循环水的介入，很快钙离子和镁离子的含量又下降至1 g/L以下。说明在正常运行情况下，使用聚脲防腐涂层对水质的影响较小;有循环水介入的情况下，基本上可以保持稳定。

　　为进一步解决这一问题，我们对核电站运行用水水质需求进行分析，发现调试期间对水质的要求并不高，上述水质可以满足需求。因此只要控制好水量，将其应用于调试期，就可以节省二次处理或者提高系统性能的成本。但对于出水水质的控制依然十分重要，要保证除盐水的快速更新，一般不能超过24 h。在核电厂正常运行情况下，适当地向水箱内补充水分来稀释盐水，再通过加强监管就可以实现这一过程。

　　3 结语

　　核电厂在除盐水过程中，通常在盐水箱表面涂上一层聚脲防腐涂层，来防止盐水对设备的腐蚀作用，延长设备寿命。但大量的聚脲弹性体会造成除盐率下降，因此对除盐水箱聚脲涂层进行处理是十分必要的。文章通过试验的方式说明了这一点，以间隔性浸泡和连续浸泡相应材料试块的方式进行测验，结果显示，在连续浸泡后水中TOC含量确实能够引起水质的降低，但其他离子的含量较低，不会影响水质。因此提示核电厂可以使用聚脲防腐涂层，但要除盐水过程中，有意识地向水箱内输送适量的淡水，减少聚脲与内壁接触的可能，确保水质的正常，促进核电厂的稳定发展。

　　参考文献

　　[1] 娄宁.新型涂装材料聚脲弹性体的发展与应用[J].化工科技市场，2010，33(2)：1-5.

　　[2] 廖有为，马刚林.新型聚脲涂料的发展及在电力行业的应用[J].湖南电力，2010，30(5)：36-38.

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