《核电用钢板混凝土结构类设备在建安期维护管理技术创新》
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完成单位:三门核电有限公司
登记编号:ZSCX-DL2019-J-2-21
登记年份:2019
发布时间:2019-11-18
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一、项目背景:
三门二期工程是我国首批CAP1000项目,在设计上并未考虑在施工期间的CA模块(即核电用钢板混凝土结构类设备)钢板腐蚀和保护问题,更未考虑项目延期导致CA模块现场施工和存放期延长导致的负面影响,CA模块面临CA模块钢板腐蚀减薄导致的结构强度不满足要求的质量和进度风险。
根据采取专项措施之前的摸底数据,已有72%的钢板厚度为负偏差,其中5%的钢板厚度裕量不足0.3mm。
CA模块用于构成核岛厂房房间墙体,需维持60年的电站使用寿命,控制钢板腐蚀速率,确保钢板厚度,关系到核岛厂房的结构稳定性和抗震性能。
二、主要做法:
(一)湿度控制:
对CA顶部搭设固定防雨棚,结构强度需保证防台14级风力要求。
(二)防护涂层:
对CA裸露钢板根据钢板功能要求、施工可达性、环境暴露情况分别采取水泥浆涂层、水基阻锈剂等防护涂层。
(三)壁厚监测:
对可达的582块CA模块碳钢板采用超声波测厚仪,每三个月测厚一次,全面检测钢板厚度减薄量,并形成书面评估报告。
三、功能效果:
CA模块是用于构成AP1000核电站的核岛房间,仅CA20、CA01模块单堆造价高达近2亿,并且属于长周期物项,属于AP1000电站建造的关键路径,一旦由于保护不当导致模块降级、报废,将对费用、进度产生重大影响。
通过下述的合理的保护方案、合适的保护材料、创新的施工工艺,既满足了预期的质量要求目标,控制了腐蚀速率,也节省了保护费用。
四、创新亮点:
(一)防护涂层比选、定型
CA模块碳钢板防护涂层需要满足廉价、长效、便于施工、便于去除、无残留等要求,且乏先例可循。
现场安排防锈油防护效果试验、水泥浆防护效果试验、水泥浆耐水性试验、水泥浆去除试验、水基阻锈剂防护效果试验、可剥落涂层防护效果试验和去除试验,选定了防护涂层,验证了防护涂层的保护效果、耐久性、实施可行性、去除方法,确定了全套施工流程、工艺参数、施工要点,测算了实施效率、实施成本,为大规模实施提供了科学的依据。
(二)施工工艺“自动化”
现场需防护的裸露面积高达7914㎡,且一年需施工几次,最初承包商采取手工除锈、手工涂装的方法,施工效率低、人工成本高。三门核电有限公司组织承包商通过工艺试验验证和施工设备微改造,优化工艺,将表面处理方法从钢丝刷手工除锈改为高压水枪除锈,将手工涂刷水泥浆改为压缩空气喷涂,有效提高了施工效率,节约了人工成本,减少了施工扬尘,并且“自动化”施工相比手工施工更均匀,有利于长效的防护效果。
(三)“廉价”防雨棚
参考电站的做法为在CA模块顶部安装钢骨架-彩钢面板防雨棚,但建设费用加上每年维护费用高达118万元,同时防雨棚设计抗风能力有限,在台风季节需要多次拆装作业,涉及多起吊装和高空作业,安全风险突出,且在台风雨季还不能发挥作用。因此,三门核电有限公司否决了这一方案,改用“土办法”:
(1)就地取材,选择现场富余的脚手架、跳板、三防布等廉价材料搭设防雨棚。
(2)优化防雨棚结构,降低防护棚的跨度和高度,提高了防护棚结构的稳定性和抗风性,因此不需要在台风期间拆卸,可以持续发挥防护作用。
五、实施应用前后效果:
获得了更好的保护效果,实测壁厚减薄速率为10μm/年,相比不采取措施的100μm/年,有效地遏制了钢板的继续锈蚀和减薄趋势。
同时也降低了施工安全风险,降低了成品保护费用(减少3/4费用,约500万/年)。详见成果报告。
六、推广价值及范围:
本技术主要用于对高价值碳钢物项的临时防腐、监测、保护,尤其适合钢板混凝土结构,已形成一整套科学合理、行之有效的成品保护和评价体系,并已经过一年半时间实施效果的验证。该技术契合了AP1000堆型的模块化施工的建造特点和保护需求,同时随着模块化施工以及钢板混凝土结构在核电、电力、造船、石化行业不断应用,对于其他行业也有广阔的应用前景和借鉴意义。