TCNEA-核电厂海水铸件浸渗喷涂修复技术要求编制说明

《核电厂海水铸件浸渗喷涂修复技术要求》编制说明（征求意见稿）一、工作简况1、任务来源说明标准的主要起草单位、标准编制的起始时间等信息。说明与中国核能行业协会合同签订的基本情况。中国核能行业协会于2023年9月1日，正式下达了《关于《核电厂消防安全风险评估指南》等43项拟立项团体标准的公示》（核协科函〔2023〕646号），福建宁德核电有限公司申请的《核电厂海水铸件浸渗喷涂修复技术要求》核电行业团体标准立项已获批通过。该标准由福建宁德核电有限公司主编，苏州热工研究院有限公司、苍南核电有限公司、福清核电有限公司、山东核电有限公司、阳江核电有限公司参编。本标准的经费预算来源及合同签订情况：企业自筹，预算21万，已于核能行业协会在2023年底签订合同2、主要工作过程可按阶段进行说明，例如起草阶段、征求意见阶段。详细说明每个阶段开展的工作、召开的专家咨询会、会议的主要结论以及改进过程。起草阶段：福建宁德核电有限公司、苏州热工研究院有限公司，苍南核电有限公司等编制单位成立了标准编制组，制订了编制计划，确定了本标准的编制原则、标准结构和编制内容。基于核电海水铸件修复的应用现状，组织人员对海水铸件修复过程中的浸渗和热喷涂工艺进行研究，规定其材料和工序，确定其结合强度、孔隙率和硬度等性能检测方法；查找国内外海水铸件浸渗和热喷涂相关标准规范，对比相关研究内容，总结本标准制定的必要性及重要性，最终制定海水铸件修复的技术要求，为后续其他海水铸件的修复提供技术指导。最后，形成编制初稿。征求意见阶段：在标准初稿编写完成后，2023年8月11日，中国核能行业协会在线上组织团体标准立项评审会议。会议邀请了多位专家进行评审。苏州热工研究院有限公司等编制单位也组织人员参加。标准立项评审会议结果：团体标准立项通过。专家指出如下意见：1、核电厂和核电站统一说法；2、GB/T斜杠统一，格式上统一；3、标题名称是海水铸件，内容是超音速火焰喷涂，要匹配，标题有点大了；4、第五章：浸渗预处理改为喷涂预处理5、第六章：标准量化后有没有普适性？应该根据评定后的浸渗工艺来定，6、7.5喷砂应该是在浸渗之前？7、9.3封孔后加温，给一个温度范围。8、10.2物项名称统一，试样？试片？说法统一；试片结合强度大于50MPa，要不要修改，有没有普适性9、盐雾试验，按照国家标准中的分级标准来评定。10、10.4.3构件无损探伤检测，是否是必须的？11、需要给出喷涂材料的选型要求，避免形成电池加速腐蚀。参编单位根据专家的意见，进行相应修改：1、统一为核电厂；2、GB/T斜杠和格式已统一；3、标题改为“核电厂海水铸件浸渗喷涂修复技术要求”；4、第五章改为喷涂预处理5、第六章已修改，6、7.5喷砂在浸渗前后都需要实施7、9.3封孔后加温，给一个温度范围：100±10℃。8、10.2物项名称统一为试片；试片结合强度具体数值已删除；9、盐雾试验，按照国家标准GB/T6461-2022进行腐蚀评级。10、因内部缺陷辉严重影响铸件性能，需要进行无损探伤检测。11、喷涂粉末选择对应的是铸件性能要求。3、主要参加单位和工作组成员及其所作的工作等说明标准主要参加单位名单，各个参与单位所开展的具体工作等。福建宁德核电有限公司作为主编单位，提出海水铸件浸渗喷涂修复的标准需求，制定修复方案和测试要求，主导标准内容的编制；苏州热工研究院有限公司作为研究机构，制定海水铸件浸渗喷涂修复技术的工序、工艺参数及测试方法，参与标准编制工作；苍南核电有限公司、福清核电有限公司、山东核电有限公司、阳江核电有限公司：作为海水铸件应用单位，对整个海水铸件浸渗喷涂修复的流程及测试方法的规范性进行把控，并将其按照核电管理流程进行梳理规范，使其满足核电要求，推动标准在核电现场的应用落地。二、标准编制原则和主要内容1、标准编制原则主要依据《中国核能行业协会团体标准管理办法（试行）》的相关要求，说明标准的科学性和实用性。1、标准编制原则本标准的修订符合核电行业设备可靠性评价方法发展的原则，本着先进性、科学性、合理性和可操作性的原则以及标准的目标、统一性、协调性、实用性、一致性和规范性原则来进行本标准的制定工作。（1）科学性本标准对海水铸件浸渗喷涂修复的流程、要求进行了大量实测数据验证，因浸渗和喷涂的复合工艺属于首次应用，为了保证标准内容的科学性，参照热喷涂技术的相关国家标准，同时结合核电厂海水铸件修复的实际情况对本团体标准进行编写。（2）实用性本标准规定了海水铸件浸渗喷涂修复的全过程，包括浸渗喷涂修复设备/人员/材料要求、喷涂预处理、浸渗处理、喷砂、喷涂修复过程、封孔、质量检验等环节，以统一海水铸件浸渗喷涂修复方法，使其向科学化、合理化方向迈进，减少海水铸件修复评价的主观性、随意性，增加科学性、客观性，从而达到提高核能行业海水铸件修复管控水平的目的。2、标准主要内容的依据标准编写的格式应遵从GB/T1.1-2009的要求，同时对标准的各个章节技术和内容主要依据进行详细说明。前言：标准归口、主要起草单位及起草人、参与起草单位及起草人；引言：背景、目的及必要性；1、范围：标准适用范围2、规范性引用文件；引用国家法律法规、相关标准和规范；3、术语和定义：阐述浸渗处理、超音速火焰喷涂、喷砂、封孔的术语和定义；4、一般规定：规定了海水铸件浸渗喷涂修复的施工单位、设备、人员及材料要求；5、浸渗预处理：规定了浸渗预处理的实施要求，包括清洗、工件检查；6、浸渗处理：规定了抽真空、浸渗的剧透工艺参数及要求；7、喷砂：规定了喷砂实施过程中的工艺要求；8、喷涂修复过程：规定了喷涂修复过程中预热的温度要求、涂层制备要求及喷涂过程表面温度控制要求；9、封孔：规定了封孔实施过程中的工艺要求；10、质量检验：规定了海水铸件浸渗喷涂修复试片的性能检测方法及要求，包括结合强度、孔隙率及金相、显微硬度及盐雾性能等；11、包装运输：规定了包装运输的具体要求；附录A：提供了浸渗喷涂质量计划。3、解决的主要问题详细说明本标准所解决的主要问题的背景和内容。核电厂有大量设备运行于海水介质中，存在腐蚀老化的设备风险。比如某核电厂在日常运行期间发现某海水泵壳出现渗水现象，经常规的焊接修复、激光熔覆和金属修补剂进行修补，实践证明以上工艺对铸造件修复效果较差，修复后泵壳复用仍然存在渗漏。经分析，发现泵壳基体材料为铸铁，材料表面本身在制造阶段就会存在气孔、夹渣、微裂纹等无可避免的缺陷，在海水中运行时，经过冲刷、海水渗透腐蚀等作用，导致材料缺陷不断发展，从而出现贯穿式孔隙，发生渗漏。鉴于传统方法未能解决核电厂海水铸件的泄漏问题，新的修复技术需求迫在眉睫。为了提高核电厂海水部件的运行安全性，保证其具有优异的耐磨性和密封性，减少泄漏现象的发生，本标准以浸渗和热喷涂工艺为修复技术，规定其材料和工序，检测其结合强度、孔隙率和硬度等性能，最终制定海水铸件修复的技术要求，为后续其他海水铸件的修复提供技术指导。三、主要试验（或验证）情况详细说明为了完成标准中各项指标设置的合理性和先进性，所开展的试验情况。项目组通过喷涂+浸渗方法开展相关性能研究。（1）显微组织图1所示为涂层的截面SEM组织，从图中可以看出，涂层厚度为400μm，涂层形貌为典型的层状堆叠结构，平均孔隙率为6.6%。图1涂层的微观组织形貌（a:100×;b:200×）采用真空法对图层进行浸渗处理，图2和表1是VIS法封孔涂层截面具有代表性的两片区域（3#和4#）元素线扫和点扫结果。根据成分结果可知，在3#和4#区域中，线扫路径中Si元素渗透到最深处分别为P6和P14处，更深处的P7/P8/P16/P17孔中未检测到Si元素。点扫结果中Si元素渗透最深孔隙为P3和P15（Si含量分别为27.3wt%和23.5wt%），P3和P15比P6和P14更深，P3和P15处到涂层表面距离分别为270、280μm，平均深度为275μm。图2渗透深度线扫结果表1渗透深度点扫结果点扫位置元素含量（wt%）CrNiSiOFeP114.827.59.48.639.8P27.2630.515.840.5P333.420.627.314.24.5P1535.123.323.518.10P1624.420.109.145.1P1727.411.3011.947.4盐雾试验为了准确观测涂层的腐蚀情况，以24h为一次观察周期。图3是浸渗涂层试样经盐雾试验腐蚀后的形貌。如图所示，浸渗涂层试样在盐雾实验下经过96h（3次周期）和240h（10次周期）后，表面光亮，无锈迹出现；当盐雾时间达到432h（18个周期）时，涂层表面形貌仍然没有生锈现象发生，说明涂层经浸渗后，涂层贯穿孔和表面开口孔基本被封孔剂填充满，使得腐蚀性介质无法通过孔隙到达基体导致出现腐蚀性斑点，耐腐蚀性能更优异。图3浸渗涂层盐雾试验腐蚀形貌腐蚀试验时长：a1:96h;a2:240h;a3:432h;四、标准中涉及专利的情况本标准不涉及专利问题。五、预期达到的社会效益、对产业发展的作用等情况本标准的制定可以延长核电站海水铸件的使用寿命，延长设备检修周期，降低维修成本；有效减少机组引入的非计划消缺，降低给机组带来的维修风险。六、与国际、国外对比情况目前国内关于浸渗的标准有：GB/T41658-2022《金属粉末（不包括硬质合金）铜基浸渗粉检验方法》和HB/Z220.7-1992《铝合金铸件浸渗》，对于铝合金浸渗以及浸渗粉提供了标准引导；国外浸渗标准有：ASME2394-2001《铝合金砂型铸件中浸渗至纠正渗透泄漏的使用.第IV节》、JISC2412-1975《半硬化树脂浸渗玻璃丝绑带》、美国军工标准MIL-I-17563C-1992《铸造和强金属合成物浸渗剂》，对本文件中的浸渗工艺有一定的指导作用；热喷涂相关的国际标准、国标、行业标准比较多，在核电领域也有NB/T25082-2018《核电厂设备构件超音速火焰喷涂修复技术规范》，对金属轴类、转动部件的超音速火焰喷涂修复提供规范引导，这对于本标准的制定有一定的指导作用；目前国外内对于海水铸件的修复方法包括：喷涂、堆焊、金属修补剂、高分子材料修补剂等，但效果有限；本文件提出的浸渗+喷涂的修复工艺，跨领域整合了两种独立的加工工艺，且在制定过程中参考了国内外关于浸渗、热喷涂的相关报告及管理办法要求，可以有效修复核电厂海水铸件，延长其服役寿命。七、在标准体系中的位置，与现行相关法律、法规、规章及标准，特别是强制性标准的协调性本标准与现行相关法律、法规、规章及相关标准协调一致。八、重大分歧意见的处理经过和依据本标准起草和征求意见过程中，没有出现重大