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台電核能月刊
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林枝茂(台電核能安全處)

前言:

依據美國聯邦法規10 CFR 50 Appendix B, Criterion IX,核電廠「安全有關的防護塗裝(coating)」屬於「特殊製程」( special process),須納入品保方案加以管制。典型塗裝本身並無安全功能,在改善照明光度及基本美學方面的效果,與機組安全停機、減緩設計基準事故後果等核能安全功能並無直接關係,而在防蝕及易於除污方面之運用亦影響極微,但如果一旦大量損壞剝落,又不幸掉入ECCS 水泵為過濾器吸入形成堵塞,因而使其流率低於接受標準,那麼這類塗裝因為不能完全符合「非安全有關」的定義:「本身無安全功能且本身故障損壞亦不會阻礙其他設備之安全功能」,而應被歸類為「安全有關的防護塗裝」。由於塗裝與焊接、熱處理等相同,無法只依據其施作完成後之形質來驗證其品質,因此必須被列為「特殊製程」管制:要使用合格材料、由合格施工人員按照已核准之程序書來施工,也要有 QC/QA 管制並保存相關文件,以保證品質。

EPRI 的 PSE(Plant Support Engineering)團隊早在1996年即應核能業者塗裝協會業界代表之請,協助制定核電廠安全有關的防護塗裝相關導則。該PSE 團隊在1997年7月至1998年1月間召開5次會議,訂定了防護塗裝導則。在此同時,NRC 在1998年4月簽發 GL 98-04並二次改版,主要反映相關法規標準之改進、業界經驗、以及研發進展。而EPRI之 PSE團隊當初所制定導則定名為“Guideline on Nuclear Safety-Related Coatings”,也歷經二次改版,最近一次改版時間在2009年11月,彙報了GL 98-04及GL 2004-2等技術資訊總結。

EPRI核能安全有關之塗裝導則敘述詳細,可供核能建廠或設備製造廠商生產參考,對於運轉中核電廠,著重於安全有關之塗裝定期檢查與局部修復,可提供參考據以加強改善管制程序書,特別是大型塗裝修復工程,除了大部分遵守安全有關塗料製造廠商指示外,可運用EPRI報告作為Double Check 之準則。

運轉中核電廠安全有關之塗裝作業不多,且零星散佈,管制上容易出現遺漏,建議對技術部門加強宣導,促進塗裝安全觀念與意識,進而提高塗裝安全與品質。可參照 EPRI 報告,建立完整的核電廠塗裝作業導則,供營運與興建核設施使用,除發展更週延的程序書,同時提供同仁訓練教材之用。上輯已於台電核能月刊第336期刊出,本次刊載中輯並分述如下。

陸、表面預處理與塗裝施作

1. 表面預處理

1.1 一般指引

表面處理準備措施標準:

Ø 限制使用磨料噴砂及管制灰塵防治,採取避免顆粒入侵的保護措施。(負壓通風箱、粉塵減低爆炸媒介、真空噴砂)。

Ø 限制使用電廠認可的清潔、脫脂消耗品,有關加熱、通風與空調(HVAC)、碳過濾器限制使用溶劑和清潔劑。

Ø 測定鉛(29 CFR 1926.62),鎘(29 CFR 1926.1127),鉻(29 CFR 1926.1126),及其他有害成分。

Ø 使用乾淨的乾燥壓縮空氣系統(例如:空氣或冷卻水之汽水分離器下游氣冷式或水冷式過濾器)。

Ø 準備壓縮空氣及備用氣源。

Ø 適宜的工具和媒介。

Ø 清潔度測量和粗糙度要求(profile requirements)。

Ø 輻射問題,如:混合廢料(處理/預防)、工作人員的輻射防護、盡量減少空氣污染、基底除污、廢棄物收集包裝與處理。

美國 ASTM「塗裝維修手冊」第4章提供更進一步的建議, 去除局部塗層應進行評估,以確保不會導致危險(例如:石棉和鉛)。

一般來說,儘管目標方法應根據各個電廠對其安全有關塗料方案之持照承諾,其作業標準仍應列入規範並在執行程序書中規定。

為達到RG 1.54的要求,作業標準應說明下列項目:

Ø 塗裝工作程序書應經由持照者(通常為核能塗料專家)、塗料製造商、以及使用者審查核准。

Ø ANSI N101.4 Section 5.2.2 要求:塗裝作業程序書應由塗層施作者、塗料製造商、與業主或其代表審查核准。

Ø 10 CFR 50 App.B 第九條規定:與安全有關的塗層工作是一種「特殊製程」,Appendix B. Criterion IX中說明:應建立制度方法以確保特殊程序…由合格的人員按照適用的法規、規範、標準、以及其他特殊要求,使用合格的程序書來管制和執行。

Ø 需由持有證照的合格人員和檢查員,按照經批准之程序書,來執行作業及管制,以確保安全相關塗裝工程的品質。

關鍵點:如果塗層項目涉及去除受輻射污染的有害物質(如鉛,石棉)材料,所有工作必須由受過訓練的人員,依照地方、州、以及聯邦法規的要求所建立詳細的特殊程序書,使用專門的設備來施工。

1.2 一次圍阻體的表面處理準備措施-非浸沒塗裝

1.2.1 維護與修補

表面潔淨度和粗糙度必須符合該塗料使用條件,以確保維持塗料經驗證合格之特性。因噴砂通常限定用於建造時期的塗裝,往往用在維護或小面積修補塗層是不可行、不切實際的。因此,維護塗層工作的合格基礎應包括電動工具的替代方法,如SSPC-SP3中之「電動工具清潔」、SSPC-SP11中之「裸金屬的電動工具清潔」等。這些方法通常是要配備真空回收和過濾,對灰塵和污染控制極為有用。真空噴砂時用護罩包覆噴嘴周圍,以回收用過的磨料,在粉塵控制方面優於開放式磨料噴射法。包含了多種磨料媒介之泡沫粒子可有效地減少空氣中的灰塵。自拋離心式射出機(Self-propelled centrifugal shot-projecting)可以有效地剝離現有的塗料層,便於混凝土樓板塗裝預處理作業。這些機器亦使用真空回收和過濾來減少粉塵。

手工表面處理就可符合需求,尤其是小面積塗層修補(SSPC-SP2)。如果使用適當的磨料媒介,手動切割比機械式作業更能減少灰塵,但是通常速度較慢,並可能會增加人員輻射曝露。與使用某些電動工具一樣,可用手工清潔方法(例如鋼絲刷)拋光金屬表面。可能影響塗層附著力的拋光方法應該避免。ANSI N5.12 Section 8.2“General”內訂定了表面預處理作業的規範。ASTM Report Manual on Maintenance Coatings for Nuclear Power Plants第8章「核電廠塗料維護手冊」提供用於「圍阻體塗裝各種表面處理方法」及「塗層維修表面處理」的指引。表面處理方法應完整反映在「維護塗料的DBA驗證」合格的基準上。

1.2.2 新建或一般翻新/更換

事故後可能需要大量移除/重新塗裝,應參考下面的標準和導則,ANSI N101.2 Section 6「工場及現場之表面預處理作業」:

Ø Section 6.3.1.2“Occasional… Exposure to Strong Decontamination Materials”援用SSPC SP6「商業噴砂清潔」,是最低要求。

Ø Section 6.3.2、6.3.3、6.3.4.2分別說明不銹鋼、鍍鋅、以及鋁的表面處理。

Ø 混凝土塗裝底層塗料維護與前節討論的金屬一樣,也往往須使用人工或動力工具。有時可能需要在水泥樓板上大範圍完全移除既有的塗層然後再重新塗裝。此外,配合蒸汽產生器更新改善工程的案例中,有些壓水式反應爐圍阻體須更新混凝土層。除了本報告Section 6.1.1中一般的表面處理的規定,在後續章節中敘述適用於混凝土圍阻體塗料的要求。

混凝土塗裝前的考量,適用於以下三個因素:

Ø 在必須處理的表面範圍,運用「可減少或完全去除化學和放射性污染」方法來處理。

Ø 儘量利用刻痕/研磨/化學等方法,提高與舊塗層的黏著力(有需要時應複製驗證設計基準)。

Ø 應延展清除或磨除既有的塗層範圍。可以想像,保留過多現有塗層可能導致乾膜厚度(DFT)超過DBA厚度限制。既有的塗層可能需要磨除以減少厚度,以符合新完成塗層不超過DFT的設計限制要求。

Ø ASTM D4258與D4259為混凝土塗裝前表面處理的導則。

1.2.2.1 塗層前整平工程的考量(如Walking Surfaces)

可使用自動離心拋射機。這種設備可能會形成深切面, 不適用於較薄地板整平作業。這些機器一般用於樓板系統的自動水平抹平作業(self-leveling and trowel-applied floor systems)。深切面也會增加表層空氣陷入之傾向。

Ø 伸縮縫密封劑(sealant)應予保護以免受到噴砂破壞。

當需要覆蓋新的混凝土層時,應考慮以下因素:

Ø表面處理前確定養護範圍(Extent of cure)

Ø 塗料固化劑(curing compounds)和離型劑(release agents)的相容性

Ø 水泥表面細加工(裝袋/灌漿清潔/覆板成型/繫孔填平-清空)

Ø 孔洞、膨脹現象、及控制接點(control joints)處理

Ø 確定是否在周圍的混凝土澆置時進行預置作業

1.2.2.2 新澆置混凝土平整工程的考量(如Walking Surfaces)

Ø 表面硬化的系統相容性(例如:矽酸鹽/水玻璃)

Ø 應避免在圍阻體內進行混凝土酸蝕整平作業

新澆置混凝土塗裝表面處理有關的導則如下:

Ø ANSI N5.12 Section 8.4;ANSI N101.2 Section 6.4

Ø ASTM D4258、D4259、SSPC-SP13/NACE No.6。

1.3 一次圍阻體-浸沒塗裝之表面處理

除了Sec.6.1.1中一般表面處理的規定,應考慮其他的問題(特別適用於濕井內襯)如下:

Ø torus/抑壓池之乾燥。

Ø 用高壓水移除原內襯之要求限制(SSPC-SP12/NACE No.5)。

Ø 生物和可溶性鹽類之檢測和去除。

Ø 粉塵污染、通風、以及密閉空間的考量。

Ø 噴除順序(粗噴(rough blast))-->清淨噴除(clean blast)-->外廓噴除(profile blast)和噴砂介質(渣/海綿/石榴石/氧化鋁)。

Ø 應評估確認是否因腐蝕導致超過最低厚度限值,應謹慎確保在這些區域表面不會造成過度噴除。

Ø 金屬加工:NACE SP0178,ASME Section XI中的考量。

Ø 空氣流動模式要能確保能見度,並確保在粗噴完成後表面保持在露點溫度以上。重要設備組件要加以保護,例如除濕機要裝過濾器防止磨料粉塵損害。

1.3.1保養及維修

小面積之表面維修通常由潛水員在水下執行,以避免濕井排水需時較長而影響成本和時程。水下塗層材料至少應符合DBA的認證。依據SSPC-SP11(Power Tool Clean to Bare Metal),清理個別分離不連接的維修點通常使用氣動工具。

1.3.2一般翻新/更換

濕井內襯進行重大修復或更換應參照ANSI N101.2 Section 6.3.1.1與6.3.2.1。

1.4 圍阻體外-非浸沒塗裝之表面處理

1.4.1保養及維修

塗裝混凝土與磚牆的安全有關塗裝要求不同,本報告僅敘述鋼鐵表面處理。表面處理的程度取決於基底的性質、現有塗料劣化範圍、以及運作環境。塗層脫落被安全相關的組件吸入,可能演變為重大事件,SSPC-SP11提供表面清潔度指標。ASTM Report Manual on Maintenance Coatings for Nuclear Power Plants之第8章亦可適用。

1.4.2 新品或一般翻新/更換

像柴油發電機內部等關鍵設備應密封,防止噴砂或使用電動工具清理時,塵埃及砂礫入侵。

1.5 圍阻體外-浸沒塗裝之表面處理

與濕井塗裝的修復相似,水下修復貯槽的塗裝往往更為實際,也可使用類似的表面處理技術。然而毫無疑問的,貯槽較濕井更易排水,在乾燥的環境裡修復較易施作,從而獲得較可靠的修復成效。通常生水管道系統維修或更換內襯前之表面處理,應先排水、清洗污垢以及乾燥。有些環氧樹脂(epoxies)可在潮濕的表面施作。

燃油槽塗裝修復或重塗應卸油且澈底清潔,可參考API RP 1631。另可參考SSPC-SP12/NACE No.5 Section 2.1.3進行低水壓清洗,亦可依照SSPC-SP1以蒸汽配合清潔劑清洗,或應考慮類似的方法去除殘留燃料而不破壞塗層。類似清理方法也適用於水處理系統的表面處理之前,清除生物製劑和泥巴。表面處理清潔度及粗糙度應與塗層設計的基礎和/或塗料的使用說明一致。

1.5.1 一般導則

在表面處理準備工作進行之前,工作環境應保持空氣流通以維護工作人員的安全和提供充分的能見度。初始噴砂(有時稱為rough blasting)進行基底塗層清理時,不會強制要求進行環境控制。為了達到噴砂後高清潔度,必需控制環境條件,維持基底塗層溫度高於露點至少5℉(2.8℃;註:原文誤為錶測溫度-15℃)、濕度控制在特定限值內。當選擇修復組件塗層還是更換新的組件時,應仔細考慮環境控制的高成本和複雜性。

1.5.2 環境控制系統

供水系統的構型配置常造成現場塗裝工作地點的環境條件難以控制。如果個別管件不能移到工場重新塗裝,工作區的空調送風和排氣配置必須要費心設計安排。封閉圍阻體可以防止外界空氣進入,空調設備處理後之氣體可以利用通過密封開口的管道或軟管傳輸導入(除濕機、加熱器等)。圍阻體出入口應氣鎖密封(air locks with Velcro-sealed opening seams)。大型貯槽中的空調,空氣應自貯氣容器或集管引入強制通風,使整個工作區保持穩定空氣流通。

1.5.3 線上加熱器和冷卻器

如果環境(室外)空氣被用作處理空氣源,應估算通風設備之溫度和濕度處理能力限值。當天氣潮濕,轉動蜂巢式除濕機(rotary honeycomb dehumidification,DH)的效能可能減低,應重新考慮輸送路徑。可用空調機送乾燥空氣至除濕機,除濕機加熱空氣在寒冷的天氣很有幫助。尤其施作完成的內襯需要加速固化養護時,有必要增加加熱器。在炎熱的天氣,除濕機溫度會超過襯裡材料施作或固化養護的限制溫度,可在上游或下游以空氣冷卻器或空調減輕這種影響。

1.5.4 水下保養和維修

表面處理方法是根據塗層基底和既有塗料的現況作選擇。根據經驗,鋼基體表面處理通常參照SSPC-SP11和SSPC-SP12。混凝土基底的表面處理通常參照 SSPC-SP12。

1.5.5 保養和維修-已洩水狀況

除非核能塗裝專家結合塗料製造商制定了其他規範,如果可行,磨料噴射應按照SSPC-SP10準則來執行。如果考慮揚塵問題,可用真空噴砂或使用海綿磨料媒介代替開放式噴砂。特別是小而離散之維修標的,使用電動工具來達到SSPC-SP11的要求可能是一個務實的替代方案。本報告Section 6.1.2.2提供混凝土基底表面處理指引。

1.5.6 一般性翻新/更換/維修

供水系統的內襯施作往往複雜而且要求很高。只要做得到,即應設立塗裝工廠,配備必要的表面處理設備和作業用空氣處理及其控制系統。管道、閥門、以及組件內襯施作和重建應在這樣的設施下進行。長管需分段處理,比較容易掌握。

圍阻體外部的浸沒表面塗裝之表面處理標準可供作一般性重新塗裝的表面處理參考者有限。除非核能塗料專家會同塗料製造商訂定了其他標準,磨料噴砂應按照SSPC-SP10規定進行。如果要利用高壓水流/超高壓水流(HPWJ/UHPWJ)剝離內襯和清潔基板上之放射性污染或石棉、重金屬等危險物質,可參照SSPC-SP12處理後再依SSPC-SP10處理,應注意其污染廢水必須管制、收集、以及妥善處理。

當熱交換器管板進行噴砂,熱交換器管的內徑(ID)應裝置臨時管塞,以防止沖刷和磨損管壁。如果不去設法防止,噴射水流可能在內管兩端形成“疣”。疣代表管壁受碾壓區鼓起,會阻礙未來使用「子彈型(projectile-type)管清潔器具」與聚合物管塞之使用,造成塑料堵塞。依過往經驗,水流的壓力約 10,000 psig(68.95MPa)時可能形成疣。噴射水流如果使用不當,會造成熱交換器一次側和二次側之間的洩漏。

高壓水流/超高壓水流(HPWJ/UHPWJ)相關技術資料記載於“Recommended Practices for the Use of Manually Operated High Pressure Water Jetting Equipment”(Water Jet Technology Association)。

2. 施作

2.1 一般導則

施作方法主要受塗層的工作範圍和工作環境影響。在一次圍阻體或電力區塊(power block)使用噴漆時,應考慮下列因素:

Ø 漆霧對工作人員有害,並且會跳脫輻射監測器。

Ø 噴塗快速釋出溶劑會影響過濾器,噴霧液會滴在關鍵設備上,霧化表面。

Ø 大多數工作項目的範圍有限,通常不准噴塗。

Ø 為了達到適當的塗層養護目的和揮發性有機化合物的濃度控制,有必要進行空氣循環、翻轉、及鼓風。

對於大範圍高填充地板表面重整,可用鏝刀、刮刀、以及電動網箱式(screed box-type)塗抹器等來代替噴塗。使用滾壓器施用稀釋劑,多重塗佈高固環氧樹脂地板塗裝(multicoat high-solids epoxy floor coatings)亦具成效。

供水管線現場噴塗通常是不切實際的作法。噴塗主要使用於大尺寸工作項目,可以增加效率,同時在輻射合理抑低(ALARA)方面亦有極大益處。

塗刷與滾輪通常應用於塗層維修。塗料製造商應提供第一手最適用的參考作業規範。這些作業規範應納入或附入工作程序。可以參考ASTM提供的Manual on Maintenance Coatings for Nuclear Power Plants Section 9“Practical Methods of Coating Application”,此外 SSPC-PA1亦有維修塗層的相關導則,雖然不是專門針對核電廠,應該可以通用。

電廠安全有關的塗層工作程序書應對下列各項內容有所陳述:

Ø 建立且保持周圍環境條件(自最後噴砂開始):

- 表面溫度高於露點溫度(應量化)

- 空氣溫度(應訂定範圍)

- 相對濕度(應訂定範圍)

Ø 維持環境條件直到預定範圍養護完成,持續或定期測量環境條件(如溫、濕度)。

Ø 保護/覆蓋不欲塗裝之表面。

Ø 規劃預期的施作方法。如果在一次圍阻體內噴塗,封閉區域需裝置配有高效率(HEPA)活性碳過濾器(HEPA)的通風設備,並考慮使用爆炸警報儀器來監測封閉區的氣體。

Ø 建立作業可接受標準:塗層的厚度、塗層厚度檢測方法、塗層數量、塗層薄膜缺陷限制(即不可見的針孔、穿孔、凹陷、橘皮(orange peel)、以及坑洞)。

Ø 條列訂定(在施作和養護期間)將要實施的管制規定,以盡量減少對電廠的工作人員、設備、及煙敏材料(如活性碳和非金屬化合物)等之影響。通風系統設計應保持工作區遠低於爆炸下限(the lower explosive limit)。

Ø 預定塗裝工作期間使用活性碳過濾器之時間比率限制,以避免損害活性碳的吸收能力。依技術規範保護活性碳過濾器。

2.2 一次圍阻體-非浸沒塗裝施作

一般使用刷子與滾輪施作。應慎防塗料液體滴到不欲塗裝的表面。修復塗層施作應限制在已預先處理之表面範圍,避免雜亂無章的重複塗佈。從第一層塗層塗料調製開始,直到系統塗層養護完成,施作者應建置且保持必要的環境狀況,延伸到適當時機才恢復;施作者應確保工作完成後,所有遮蓋物和保護蓋等應完全移除、收集,並(自圍阻體)移出回收。

如果必須進行大範圍的重新塗裝,可以採用噴塗。通常必須構建一個防塵區以限制表面處理和環境控制的粉塵。噴塗施作開始前應進行澈底清潔與清空防塵區。施作者應負責覆蓋或保護工作區內所有不欲噴塗層設備。

混凝土表面塗層,應注意下列問題:

Ø 混凝土不可有非相容固化物或其他污染。

Ø 應確定須使用環氧面漆(epoxy surfacer)來填充或補洞的範圍及施作方法(即:無氣噴塗後用刮刀…等等)。

Ø 混凝土表面應乾燥(塑料片測定法(plastic sheet method- ASTM D4263)或濕度儀測定)並充分養護。

Ø 表面處理粗糙(deeply profiled)之混凝土(例如,粗糙度超過粗砂紙面)會導致空氣釋出而在塗層內造成氣泡。薄施以滲透預封劑(penetrating presealer)於塗層,可以緩解這種情況。

Ø 應檢查伸縮縫與控制接縫細部。要擦去過多的環氧樹脂以維持連接處的溝槽。薄膜層應包覆每一角落,使填隙彈性體接合處均被塗層包覆而不會裸露混凝土部份。自平環氧樹脂(self-leveling epoxies)和樹脂/玻璃層等厚膜層地板系統應自伸縮縫頂上穿越以免影響正確伸縮聯結。細節可參考RP0892, Linings over Concrete for Immersion Service, SSPC/NACE Joint Task Group H,“Design, Installation and Repair of Coating Systems for Concrete Used in Secondary Containment”與美國混凝土學會(ACI)的515 1R。

Ø 自流平、抹平、及類似的最後完成細節狀況對其功能性影響極大。一般塗層應當是平整而非羽毛狀。截口(sawed-in kerf)處理通常是首選方法。冷接合處通常會使用導槽式L形堰。應先完成本體塗層整修再做最後清理。清漆可去除磨損刮痕。對於混凝土樓板上色,精巧細心的批次控制非常重要,但要避免明顯色調錯配,如果可行,整個房間及其鄰近應以同一批次油漆著色。

2.3 一次圍阻體的塗裝施作-沉浸塗料

水下的塗裝施作可在岸上混合調配,或多種原料由潛水員按規定數量用注射器混合調配。可用鏟子、寬面刀、刮刀、或戴手套以手指在已處理完成之表面塗佈。刷子和滾輪可用於水下面積較大區域的塗裝施作。

2.3.1 一般翻新/更換

經洩水和乾燥後的濕井內襯更新作業,應採用噴塗施作。在整個表面處理和塗裝施作過程均需要環境控制。

2.3.1.1多成分噴塗設備

多成分內襯的噴塗作業經驗並無常軌可循,如果考慮選用多成分噴塗設備,建議先行試作以驗證其可操作性。大多數使用多成分塗料遇到的技術問題為各個成分混合比例不當或偏差。其他亦曾有噴射泵供料管線或靜態混合器管線加熱不足或加溫不一致問題。

注意透明無色(clear)之固化劑混合不均無法察覺,可能的話,最好使用有色固化劑。

2.3.1.2加速固化養護(Accelerated Curing)

根據定義,液體熱固性聚合物和環氧樹脂一樣,可加熱固化。這樣做是為了加快固化時間及提高性能。固化過程應規定在標準程序中。程序書應考慮以下事項:

首先,逐漸加溫達到固化溫度。製造商通常會訂定最終的固化溫度。氣溫升高將使固化更快,但固化過快可能使塗層受損。塗料製造商應提供下列資料:

Ø 表面溫升率。

Ø 固化的範圍為溫度的函數(分段升溫(ramp up)所增加額外的固化時間可以計入(credit)維持最終固化溫度時間(final cure temperature plateau”))。

Ø 建議(若可行)由容器外部加熱。

Ø 限制自固化溫度的降溫速度,溫降太快可能損害塗層(例如造成預應力)。

Ø 驗證固化的適當性/完整性(ASTM D2583/D5402/D3363)。

其次,一般偏好以測量表面溫度作為追踪固化情形的參數,惟測量容器內空氣的溫度作為評估固化的依據並不可靠。應使用數組的溫度測量點,特別是在較大的容器,空氣混合不均會造成分層和區域性溫度差異,通常位置較低的區域溫度較低。固化的程度應根據最低溫度來判定。對面積較大的塗裝工程,建議使用熱電偶或輻射遙測式溫度感測器來測量溫度。感測器可以放到隔熱層底下的容器表面測量溫度以提高固化效率。

本文Section 6.2.5敘述圍阻體外-浸沒的塗裝施作,說明曝露在室外的容器外表面加襯板的狀況下可能發生與前述相反的情形。總之,進行加強固化時須考量襯板材料受溶劑的影響。

2.4 圍阻體外-非浸沒塗裝施作

請參閱本報告Section 6.2.2 圍阻體內非浸沒塗層適用的指引,在本節中則可見到類似的塗裝施作相關要求。可參考ANSI N5.12 Section 9“Coating Application for Shop and Field Work”

2.4.1 熱噴塗/金屬化噴塗

熱噴塗和金屬化噴塗是塗料也是塗佈的方法,是以熔融金屬直接噴塗到鋼鐵表面,最常用鋁、鋅、鋁/鋅合金,或不銹鋼。熱噴塗及金屬噴塗是一種基板修復(不銹鋼)並作為保護層(鋁,鋅,鋁/鋅合金)的經濟方法,也用於改善流體系統腐蝕和流體沖蝕(FAC)損害。但是已經蝕耗的基底結構不能用熱噴塗/金屬化噴塗來重建。

這些被認為是「冷」處理過程(相對於塗佈基底材料),基底在加工過程中可保持較低溫,以避免損壞、金相變化以及變形。該塗層表面可以很快再恢復使用。

金屬絲或粉末等通過電漿弧或熱火焰而熔化,並轉變為熔融粒子流,此液態金屬再利用空氣或惰性氣體噴到基板上。通常噴塗程序及金屬種類影響空孔產生程度。有時在金屬噴塗層上施以有機或無機塗料可填補空泡從而改善塗層性能。

SSPC-SP10或SSPC-SP5對熱噴塗/金屬化噴塗之表面最低要求為表面粗糙度(surface profile) 3 mil(0.8 mm)。

鋅和鋁塗層的作用為陽極,利用陰極保護的原理保護鋼板表面。保護塗層可以降低在大氣下的鋅和鋁熱噴塗/金屬化塗層的蝕耗率,並延長相對多孔性之熱噴塗/金屬化塗層的壽命。鋅和鋁熱噴塗/金屬噴塗於表面可提供於大氣下運作的長期保護。關於熱噴塗/金屬噴塗作業可參考 NACE No.12/American Welding Society (AWS) AWS C2.23M/SSPC-CS 23.00。

2.5 圍阻體外塗裝施作-浸沒塗裝

本節討論安全有關的流體系統塗裝施作,雖在圍阻體外,但依10 CFR 50 App.B品保18條之規定應列為安全相關項目。以下指引適用於液態、高分子樹脂型塗料,如經調整也可以發展而適用於彈性型和其他類型的塗層。

10 CFR 50 Appendix B, Criterion IX規定,須由經認定合格人員負責特殊內襯之施工。本報告Section 10規定人員的資格認定程序。請參閱本報告Section 6.2.3其他浸沒塗裝的施作指引。類似的標準和指引亦適用於浸沒塗裝的內襯塗佈施作。

2.5.1保養及維修

安全有關水槽內的塗裝可由潛水員使用類似濕井維修的技術和材料來處理。因為通常在電廠廠房現場環境控制很困難,安全有關的流體系統元件,如閥、熱交換器殼體、外蓋等,要移至設有噴砂和環境控制之工場廠房內進行塗裝,如此可簡化修復過程並提高成功率。進行局部修復時要加以羽化處理(be feathered),亦即,使修理塗層與毗鄰既有塗層平滑地銜接。

2.5.2一般翻新/更換

安全有關水槽內的塗裝關鍵在於建立和維持適當的環境條件。本報告Section 6.2.3介紹了環境控制的過程:在最後噴射清洗階段就要開始建立環境控制系統,並在整個塗裝施作過程均要保持環境控制,固化養護階段則可充分地靈活調節環境控制,特別是配合加速固化的狀況。額外的冷卻和加熱能力很重要,可以避免因天氣變化而中斷作業。本報告Section 6.2.3適用於圍阻體外-浸沒塗裝之固化養護作業。

工作現場環境一般會使用帷幕等隔離並容納作業用空氣。在噴洗期間,砂礫和灰塵會侵入帷幕內構造物、鷹架、塗層工件等的縫隙,這些帷幕等隔離物件黏附之細碎粉塵必須澈底清潔,支板和關節應完全拆卸鬆動使砂粒能夠被清除,才能確實避免污染新塗層。

當塗層表面曝露在寒冷的大氣中(如管道和水槽地上部分),引入溫暖的空氣進入塗層工件內部來加快內襯的固化養護作業,可能導致塗層起泡,尤其含溶劑的塗料要特別注意。如果內襯基底涼,「冷牆作用」會使溶劑累積而影響固化養護。相對低溫基底之加速固化會形成一個聚集溶劑的固化表面(skin)。到後來設備引水使用時,被困聚集的溶劑就造成塗層起泡現象。

如果戶外容器必須在寒冷的天氣進行塗裝施作,應覆蓋帳篷或蓋布,並在容器外部與覆蓋物之間注入暖空氣,同時加以通風以從密閉空間排出溶劑氣體。盡可能使用多排氣嘴,並攪動以防止空氣層化。部分熱空氣直接注入容器內部。送風量應大於排風量,使罩內對環境保持正壓,否則,外面冷與濕空氣會被吸入覆蓋物與容器內部。

柒、表面處理和塗裝施作之檢測

如本報告Section 3所述,表面處理的檢驗要求和塗裝施作檢測結果應符合持照基準。ANSI N101.4 Subsection 6.2.4 規定:檢查程序應符合ANSI N5.9 Section 7之要求。然而,ANSI N5.12又取代N5.9。相關的檢查要求規定在ANSI N5.12 Section 10。

ANSI N101.4 Section 6與 N5.12的檢查要求重複且不詳盡(儘管也有些N101.4檢查的規定細節N5.12沒有列入)。ANSI N101.4應加強下列ASTM項目以助方案之實施。

美國 ASTM D3276應被視為塗裝檢查員和監測員很好的入門參考。它展現塗裝有關主流教材全面觀。其附錄「檢查清單」與其作業標準相互參照,呈現了效果良好的塗層檢查之重要資訊的總結。

ASTM D5161概述典型塗層檢查特性。使用矩陣分類4種不同程度的運轉環境,以指出各種環境的檢查方法。其中兩個最艱困的環境為「重度」(severe)與「浸沒」(immersion),其檢驗要求標準基本上相同。ASTM D5161列出參照ASTM標準適用的檢查屬性,建議與安全相關的塗裝作業檢查可採行適用。

1. 檢查(Inspection)的種類

一般而言,檢查分為三種形式:監測(surveillance)檢查、停留查證點(hold point)檢查、驗收(final)檢查。檢查員通常在整個作業中隨機執行監測檢查;停留查證點檢查顧名思義,需在工作過程中暫停,直到確認重要特定項目符合既定要求後才繼續作業(配合工作流程,不能事後驗證);工作結束後則進行驗收,以確認達成主要的設計目標。有時監測檢查與停留查證點檢查可以擇一執行。檢查工作必須由訓練合格人員執行。

2. 典型的監測檢查

以下指引適用於一次圍阻體的內部及外部之安全有關的塗裝工作,監測檢查確認以下內容:

Ø 確認表面處理設備和施作系統設備(包括環境控制系統)功能正常,並按規定程序監測環境。

Ø 檢查被覆保護(預防過度噴砂和異物入侵)和遮蓋(masking)(過度噴塗保護),以及進行狀態監測。

Ø 檢查確認噴砂媒介類型和尺寸,並適當地排除異物、可溶性污染物及殘油(見ASTM D4940 and SSPC-AB 1, Section 4.1; SSPC-AB 2, Section 4; and SSPC-AB 3, Section 4)。

Ø 檢查工作文件正確性。包括塗料庫存清單,設備預防保養計畫等。

Ø 混合和稀釋的過程監控,以確保:

- 成分適當地結合,沒有過多的殘留物留在容器中。

  - 可能的話預留誘發作用時間(Induction time)以符合混合區溫度要求。

  - 使用適當類型和數量的稀釋劑,稀釋並不是用來延長塗料使用壽命的方法。

Ø在配合塗佈溫度下建立的「可用時間」(pot life)內施作。

Ø 目視檢查確認外觀和塗層的狀況,顯示良好工法(即,塗層覆膜上無氣泡、針孔、顏料結塊、陷坑、施作運行痕跡、凹陷、嵌入顆粒等)。

Ø 使用正確的材料,塗料要在有效保存期限(shelf life)內。

Ø 驗證表面處理所需通風、塗料施作,及固化養護等適當運作,全程連貫保持符合塗裝工作規範。

Ø 可適當加熱固化養護。

3. 典型停留保持點檢查

3.1 一次圍阻體-非浸沒塗料停留查證點檢查

應確認以下內容:

Ø 檢驗員的資格認證在有效期限內。

Ø 開始最後的表面處理的環境條件(在此之後應全程保持環境條件)。

Ø 以試紙測定法(ASTM D4285)證明表面處理和噴塗中壓縮空氣清潔和乾燥。

Ø 混凝土pH值試驗(ASTM D4262)。

Ø 表面清潔度達到要求。

Ø 金屬表面粗糙度(Profile)(ASTM D4417)符合規範要求。

Ø 環境條件和表面溫度適合塗料混合和施作(ASTM E337)。

Ø 控制薄膜厚度達到要求的厚度(ASTM D4414)。

Ø 查核最終固化養護(見Section 7.3.2)。

3.2 一次圍阻體-浸沒塗層停留查證點檢查

除了Sections 7.2 and 7.3.1,浸沒塗層的停留查證點檢查,應確認以下內容:

Ø 測試確認微生物已消除(這個測試達到正確的結果可能需要較長時間)。

Ø 金屬邊緣和表面依規定導圓角(NACE SP0178)。

Ø 確認達到最小覆塗時間(recoat time):覆塗時間大多與溫度有關,大多由塗料製造商提供。在某些情況下,可能需要特別測試以確定最小覆塗時間符合要求。

Ø 確認在最大覆塗時間內完成保護層塗佈(Overcoating):通常與溫度相關,因此應洽詢塗料製造商確認最大覆塗時間。

Ø 確認連續性(漏塗:Holiday)測試符合接受標準(鋼鐵 ASTM D5162,混凝土 ASTM D4787)。

適用於圍阻體浸沒塗層停留查證點檢查標準(非一般查證點):ASTM D4752/D4940/D5162/D5402以及 NACE 6F166。

3.3 圍阻體外部-非浸沒塗層停留查證點檢查

本類塗層工作的檢查和接受標準與Sections 7.2 and 7.3.1 相同。

3.4 圍阻體外部-浸沒塗層停留查證點檢查

本報告附錄 D提供了圍阻體外部浸沒塗層表面處理的詳細導則。Sections 7.2 及7.3.2討論適用這類塗層的檢查和接受標準。此外,停留查證點檢查表面氯化物測試(參照SSPC-SP12 Appendix B  Procedures for Extracting and Analyzing Soluble Salts)通常適用於系統已曝露於海水或其他類型的鹽水污染。

4. 典型的驗收檢查(Final Inspection)

4.1 非浸沒塗裝

非浸沒塗層,不論在圍阻體內或外,應評估固化養護、外觀和乾膜厚度。液化施作塗層(liquid-applied coatings)的固化養護通常要在現場或工場以ASTM D3363/D4752/D5402任一方法檢查。

通常用於塗裝外觀的檢查標準為SSPCPA1,Shop, Field, and Maintenance Painting of Steel。

乾膜厚度一般是用磁性基板或非磁性基板的標準方法來檢驗。

4.1.1 磁性基底

 SSPC-PA2或ASTM D7091-05。

4.1.2 非磁性基底

金屬:ASTM D7091-05;混凝土:ASTM D4138。

非破壞超音波技術可用於測量金屬和混凝土基材塗層厚度。

4.2 浸沒塗層

浸沒塗料,不論在圍阻體內或外,驗收時通常應檢查:

Ø乾膜厚度(SSPC-PA2, ASTM D7091, and ASTM D7234)

Ø 連續性檢測 (鋼鐵:ASTM D5162、NACE SP0188;混凝土:ASTM D4787 及 NACE SP1088)

Ø 充份固化養護(ASTM D4752溶劑擦拭測試法、無機鋅和ASTM D5402、有機塗料)

Ø 巴柯爾硬度測試法(Barcol Hardness test)(部分地下燃料油儲存槽):ASTM D2583。

Ø 通常用於塗裝外觀的檢查標準為SSPC-PA1,Shop, Field, and Maintenance Painting of Steel。

5. 檢查記錄

與安全有關的塗層檢查紀錄應按照品保規定管制和保存。

5.1 非浸沒塗層

檢查表格參照:

Ø 見ANSI N101.4 subsection 7.3.3和pp.12–21

Ø ASTM Report Manual on Maintenance Coatings for Nuclear Power Plants, Figures 34–36

5.2 浸沒塗層

適用Section 7.5.2中提到的檢查表格。視需要修正用字或修改格式:

Ø 可溶性鹽類和微生物狀態測試

Ø 再塗時間(Recoat windows)

Ø 固化程度(Degree of cure)

Ø 漏塗測試(Holiday test)結果

浸沒塗層固化養護之累積時間百分比紀錄(curing log),有助於內襯塗層施作。 

 

-待續-

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