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 水泵被吸入過濾器形成堵塞,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,無法單單依據其施作完成後之形質來驗證其品質,因此必需被列為「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,其中彙報了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,著重於安全有關塗裝之定期檢查與局部修復,可擇要參考,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。共分上、中、下三輯刊載,上、中輯已分別於台電核能月刊第336期、337期刊出,本次刊載下輯並分述如下。
捌、狀態評估(Condition Assessment)
8.1塗裝評估
一般狀況下,塗層狀況評估包括:
Ø 適用於一次圍阻體內的牆壁、地板、管道、其他設備和鋼結構的塗裝。大修檢查計畫應包括由一次圍阻體隔離移出的設備。在BWR的濕井,和圍阻體浸沒部分、管路以及組件一樣,也應評估汽相部分的塗裝。
Ø 安全相關之水系統的塗裝或內襯表面。一般用於熱交換器組件塗裝(即:管道、側蓋、蓋板、管板等)或管路內表面。管路內襯可能是全廠或可能有問題的特定部分。
Ø 柴油發電機儲存槽塗層。一般來說,燃料儲存槽的內襯為經驗證可用於供油系統的煤渣環氧樹脂(coal tar epoxy)或無機鋅塗層。NSI/API RP 12R1內有燃料槽塗料的檢查指引。
Ø在燃料填換用或ECCS用儲水槽的塗裝。
Ø 柴油發電機燃燒空氣進口塗裝。
Ø 高分子修補化合物。
Ø 非安全相關的塗層也可使用本節指引,進行狀態評估。
8.2塗裝評估的優先順序和頻率
由於 ANSI 與 ASTM以前沒有明確要求,一些電廠過去可能並未評估安全相關塗裝和記錄執行結果。過去大多數電廠的塗裝均會有一定程度的檢查與評估,但這些作業活動、文件的紀錄以及採取的改正措施,在範圍與形式方面有很大的差異。
為了符合NRC報告NUREG 1801(Generic Aging Lessons Learned [GALL] Report),Volume 2,Appendix XI.S8),回應GL 98-04與執照更新之承諾,現在核電廠對全廠安全有關塗裝定期進行詳細的狀況評估。
一次完成對所有與安全相關塗裝之基準檢查(baseline assessment)並不符合實際。取而代之的,建議在塗裝方案內規劃塗裝評估之優先順序,其中包括方案範圍內同類型塗裝具有代表性的樣本評估。其優先目標是獲得早期狀況的指標,並用以強化優先次序評估程序。例如,在一開始就檢查「每個柴油儲存槽或水系統每條水管」是不切實際的。
規劃全面的檢查計畫時,決定檢查優先順序首先應考慮塗層失效對電廠安全的影響。在考慮影響安全的同時,應經由審查先前檢查結果、規範、程序書以及品管紀錄等,來找出具有潛在問題的區域,並列為高度優先。不合格塗料也可給予高度優先。塗層設備或表面的可用性和可接近性等因素、ALARA以及大修排程也是優先次序考慮的要素。
表8-1提供了與安全有關塗裝應用項目的清單,及其建議之評估頻率和依據。評估頻率主要考慮塗裝的安全功能,並假設在初始狀態評估時並無可見之明顯劣化現象。評估頻率的取決會受到評估結果趨勢走向影響,本報告第8.12節中有所討論。該表主要係說明決定優先順序時應思考事項,而非真正訂定優先順序。實際的優先次序會依業主狀況條件有所不同,電廠特定承諾(例如,GL 89-13廠用水、電廠的技術規範等)亦會影響表8-1建議的評估頻率。
表8-1 塗裝狀況評估應用與顏率(Condition assessment applications andfrequency)
安全有關塗裝
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評估頻率
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技術依據
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圍阻體-非浸沒塗裝
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每次大修巡檢
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據信此類塗裝在ECCS 運轉時有重大潛在衝擊;易接近檢查
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安全有關流體系統塗裝
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每隔一燃料週期取樣或3~5年
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裝設於具侵犯性環境(aggressive environment)
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圍阻體-浸沒塗裝
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3~5年
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裝設於具侵犯性環境,檢查有相當難度
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DG燃油貯存槽塗裝
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每10年
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裝設於具侵犯性環境,檢查有相當難度
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ECCS 水源水槽塗裝
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每5年一般性檢查
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中度侵犯性環境;通常為後備水源(secondary source)
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圍阻體外-非浸沒塗裝
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每10年一般性檢查
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一般處於不具侵犯性環境,低優先順位;電廠設計時通常已考慮過濾系統之影響,易接近檢查
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聚合材質修復塗裝
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依塗料特性規範
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依塗料特性規範
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評估頻率基準應納入對於現有塗層的文件審查,並包括以下內容:
Ø 出現不良的表面處理技術或施作的規範和程序書
Ø 品管紀錄顯示的問題,如塗料批次可追溯性資料(認證文件)不完整或漏失、環境標準不當、表面處理不佳、塗層銜接遺漏、施作者或檢查員資格不符等。
Ø 電廠相關方案內記錄過去問題的證據(例如:塗裝豁免清單)
Ø 狀況評估報告和可用的營運數據/紀錄
經安全有關的塗層初次檢查後,可依據分析結果與所發現缺失來調節檢查範圍。如果檢查狀況良好,可據此調整後續檢查的頻率。
安全有關流體系統的塗層檢查可依其環境特性排定優先順序。經電廠經驗確認有問題的區域應是首要檢查點。可以先檢查塗層中侵蝕、空洞化、撞擊、或機械損傷之處。高運轉溫度之熱交換器要在較低運轉溫度設備之前進行評估。人孔和伸縮接頭(維修期間可進入)、裝配部位(例如,拆卸和組裝時受到機械損傷的法蘭)以及異材金屬相接處等都是過去常發現有問題區域。
安全有關熱交換器系統下游的管路最熱處,應較熱交換器其他管道優先檢查。亦須考慮到塗層損壞剝落造成水池或冷卻塔噴嘴堵塞的可能性。此外亦應考慮根據風險評估結果安排塗裝檢查優先順序。
8.3與其他檢查配合
核能安全有關的塗裝檢查和評估方案,若有可能,可與現有的檢查方案或維修活動配合。例如:設計變更改善案依ASME Section XI IWE和IWL規定執行檢查時,合併檢查圍阻體襯板塗裝;或者,圍阻體襯板檢查評估最小壁厚時,納入塗層檢查的接受標準。
如果電廠承諾按照ASME Section XI檢查圍阻體襯板之同時檢查襯板塗裝,且檢查員具合格塗裝檢查資格,即可同時執行完成。可在電廠的塗裝方案中要求檢查人員同時具有ASME檢驗與塗裝方案檢查資格。圍阻體襯板及圍阻體塗裝的合併檢查應在塗裝方案中有所陳述。
其他可能與塗裝方案檢查配合的各類檢查如下:
Ø 評估圍阻體內非浸沒塗層,可於進行減震器檢查時(檢查和試驗),或每次大修圍阻體巡查(walkdown)時一併進行。
Ø 維護法規巡查(10 CFR 50.65)。
Ø 圍阻體外安全相關的廠用水系統,可與依據NRC GL 89-13要求之熱交換器檢查同時進行。這些檢查之目的在確保安全有關廠用水熱交換器有足夠的熱移除能力。
Ø 柴油燃油貯存槽可與柴油發電機維修同時進行檢查。
如果在大修時執行評估,檢查應是大修管理的重點和系統可用性的要件,需密切配合工作規畫。建議定期召開會議,以便儘早瞭解現況變化可能影響評估計畫的範圍,促進排序效能。
8.4辨識塗裝劣化機制
通常塗裝劣化或剝離前很容易看出。
ASTM D5163 及ASTM Report Manual on Maintenance Coatings for Nuclear Power Plants, Chapter 3提供安全有關塗料狀況評估的指引。目視檢查可確認安全有關塗裝的一般狀況,鑑定塗層劣化的區域(例如,起泡和腐蝕)或其他「表8-2」所列的塗裝缺陷。
表8-2 典型塗裝劣化機制例(Examples of typical coating degradation mechanisms)
塗裝系統
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典型劣化機制
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無機鋅塗料表覆環氧塗料
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內層與內鋅層層化(delamination)
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混凝土表面環氧塗料,浸沒塗裝
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因ILRT或水汽傳送形成氣泡
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高溫區塗裝
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褪色、脆化、或薄片化
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抑壓池或其他腐蝕區域浸沒塗裝無機鋅塗料襯面
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腐蝕小瘤結、全面性鋅耗盡
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襯板與混凝土板界面與其他難接近區域
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成鐵銹色
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一般所有塗裝系統
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V形凹陷、裂隙、疑似機械性損傷
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在初步目視確認後,應在有問題的範圍進行更精細調查。
8.5狀況評估通則
周密的塗裝狀況評估和塗料劣化檢測最有效的方法就是目視檢查。圖 8-1表示了幾個理由。考慮塗層的損壞失效特性、安全相關塗裝的基本前提以及與其他方法相比的相對優點,可推導出目視檢查的整體性優勢。圖 8-2說明了處理目視檢查結果的一個通用程序。可以在交叉引用對應章節找到更多的指引。
在進行GSI-191彙編期間,NRC質疑以目視檢查是否能及時準確地檢測出安全相關塗料初期失效的時效性問題。為回應NRC,EPRI於2006年接受委託開始進行名為「塗層失效與潛在影響老化/黏附數據採集程序評估」的任務。在這項任務中,業界專家前往美國的四座核電廠,進行圍阻體安全有關塗料目視檢查,並於目視檢查可接受的區域進行塗層附著力測試。在所有情況下,目視檢查可接受的區域塗層附著力通過 200 psig(13.79MPa)或更高黏附強度測試。這些數據被NRC引用於NRC Generic Letter 2004-02。
圖8-1 塗裝狀況評估目視檢查之優點與效益(Advantages and benefits of visual inspection for coating condition assessment)
8.6人員資格
本報告中所指獨立執行狀況評估目視檢查者為塗裝檢測員,應符合電廠的持照承諾(通常是ANSI N45.2.6 Level II or III認證和/及ASME NQA-1塗裝檢查員),並經由核能塗裝專家核定。塗裝檢測員應具備經由訓練或電廠經驗獲得的塗裝知識,並應熟悉電廠相關程序。本報告附錄B提供了此類訓練教學大綱。塗裝檢測員資格應在有效期限內,並依電廠特定人員資格要求妥善保存紀錄。
最好由核能塗裝專家評估檢查結果和執行評估狀況。本報告的第拾節詳細討論與塗裝方案相關的人員資格問題。
圖8-2 狀況評估一般流程
8.7狀態評估目視檢測文件
塗裝狀態評估文件記錄是評估程序的一個重要步驟。攝影和錄影是常見的方法,可提供塗層狀況的對比紀錄。應保存塗裝檢查的結果紀錄,以顯示塗裝狀況的良窳。
除了塗裝狀態測試和評估紀錄,攝影文件、書面說明等應彙編成檢查報告。ASTM D5163提供檢查報告指引(參閱D5163 Section 10,Reporting and Documentation)。
可引用ASTM D714/D7721/ASTM D610,以及 SSPC VIS2等標準來鑑定塗裝之劣化程度。
8.8接受標準
塗裝評估接受標準應列入塗裝方案裡的規範和程序書。影響塗層劣化之因素很多,因此接受標準原則上應依據電廠特性個別訂定。在一般情況,劣化塗層對安全功能設備的影響是接受標準的關鍵考量。因此,核能塗裝專家在建立塗裝評估接受標準時,應考慮諮詢對設備元件和系統操作規定要求有相關知識的人員。訂定接受標準應考慮在該塗層劣化區域的下一次檢查前,塗層可能進一步劣化之可接受性。
其次要訂定劣化物理區域範圍大小。如果相對較大而牽涉到熱導率及/或生氫(hydrogen generation)計算的表面區域劣化,可能影響圍阻體事故分析結果。應訂定這些因素之邊界限值,除非接近限制值,否則可不採取任何改正行動。
對於某些電廠,第三項須考慮的是劣化塗層預期腐蝕速率,以及在下一次檢查前,腐蝕是否可能超過可以接受的最小厚度。應注意雖然塗料用於抑制腐蝕,厚度檢查通常仍應依據 ASME Section XI標準。
8.8.1圍阻體內部-非浸沒塗裝
劣化或不合格塗料,應依據在DBA環境下塗層脫落數量和特性(例如大小、厚度和比重)來判定是否可照現況使用。工程分析結果顯示在許多電廠中,大部分塗料碎屑會滯留沉澱而不會到達取水坑/過濾器。雖然這是普遍預期的滯留現象,仍應根據電廠特性,針對幾種電廠的塗料碎屑影響特定參數,進行過濾器/取水坑之淤塞定量分析。NRC GL 98-04、2004-02 和 RG 1.82 Revision 3提出在 BWR和 PWR 電廠發生LOCA產生碎屑堵塞 ECCS 泵吸水過濾器的議題。因此之故,實際上所有美國國內的BWR和PWR電廠都已經安裝有顯著改善碎屑處理能力的吸水過濾器。
8.8.2圍阻體內部-浸沒塗裝
圍阻體內部浸沒塗裝接受標準通常與BWR電廠抑壓池非浸沒塗裝一樣。圍阻體浸沒塗層之損壞一般發生在環氧樹脂塗料產生水泡或小顆粒,或表面脫鋅與小瘤結,最終形成垂直痕跡,稱為虎斑(tiger stripes)。隨著時間的推移,如果水泡區或小顆粒/條紋不修補,基底可能隨之腐蝕。允許水泡或顆粒不修復的接受標準是依據水池襯板或容器壁兩者的劣化效應(ASME Section XI要求)和塗層對取水坑/濾網堵塞的潛在影響而定。ASME Section XI、電廠持照及設計基準內會訂定壁厚最低可接受標準。
8.8.3圍阻體外部-非浸沒塗裝
塗裝的接受標準是基於劣化塗料可能對設備所具備的安全功能之影響。例如:損壞類型與潛在塗層脫離或腐蝕後果等因素,包括堵塞過濾器,相鄰或相關設備的運作等,須進行可接受性的判斷。
8.8.4圍阻體外部-浸沒塗裝
安全相關的廠用水系統(如ECCS供水貯水箱)及燃油系統的塗層損壞,也應進行安全有關系統運轉相關的影響評估。特別是廠用水系統,主要考量塗層碎屑堵塞熱交換器管減低設計餘裕,以及管內塗層殘留碎屑可能導致侵蝕--如果不加以處理可能造成管壁穿孔。
應注意ECCS貯水箱和燃油系統之進口濾網和供水管堵塞問題。除了系統的運作,對系統的完整性的影響也要注意。例如,塗層損壞不可連帶使管路、桶槽、或熱交換器等受侵害,而限制或喪失提供安全停機設備所需足量的冷卻水或燃油之功能。
8.9檢測結果的初步審查和分析
檢查所得的資料應由核能塗裝專家審查,以評估塗裝狀況並規劃所需的維修作業。這些資料應指出有重大塗裝劣化的區域。當「物理性退化或劣化」為列入「不符合」狀況的原因時,評估的重點是鑑定和分析其嚴重程度。一般來說,「不符合」條件的定義為:「SSC損壞失效不能符合要求或持照承諾」。「不符合」案例如下:
Ø 已被證明不符合一個或多個FSAR中規定適用的法規或標準。既有或修改設備不符合FSAR描述。
Ø 操作經驗或工程審查結果證明設計不當。
Ø 文件不符NRC要求,如10 CFR 50.49,不正確或不完整。
評估「不符合」案件肇因的第一步是審查表面處理和施作程序的適用文件。審查塗料採購文件、應用規範、程序書和品管文件可以獲得資訊。
其次須審查塗層的使用壽命歷程。釐清溫度與化學接觸。其他環境影響,如磨損和物理損傷,也要納入考慮。文件審查和建立使用壽命歷程完成之後,應執行更精細的劣化區域檢查。
重大的惡化經過確認和記錄,下一個步驟是評估原因。可參考ASTM D7091-05/D3359/D3363/ASTM D4541/D4787/D5162/D6677/D7234等標準和測試,可幫助鑑定塗層劣化原因。
鑑定劣化的肇因可能需要特別的測試。在特殊的環境及局部區域,「非目視檢查」(Nonvisual inspections)可提供更多的資訊。可以執行如下實驗室測試,例如:
Ø 用塗層的「原子吸收光譜」和「紅外光特徵圖譜」來確認配方和化學計量
贯 使用顯微鏡檢查塗層橫截面
Ø 用「塗層-基底」或「塗層-塗層」界面的電子光譜化學分析來判斷有無化學污染物存在
評估時核能塗裝專家應鑑定是否有不合格情況存在。本報告第玖節提供「不符合」案件確定後應採取行動的指引。
8.10執行其他檢查的考量
核能安全相關塗層檢查的範圍包括許多不同類型的應用程序(例如,水下檢查、管道內部檢查、橡膠塗層/內襯檢查),因此,對於電廠特有情況,可能需要考慮採某些特殊的檢查方法。
用機器人檢查可減低塗裝監測人員受傷害或曝露於輻射的風險。
對抑壓池和儲水槽要進行水下檢測,但可能因核能安全要求避免水池和桶槽洩水而不允許作正常檢查。潛水員檢查有很多優點,如因不必洩水或洩放燃料而節省時間和成本、潛水員富機動性可檢查到所有表面以及水屏蔽性的利用等等。塗層檢查潛水員通常會被要求接受訓練。也可以由一個合格的潛水員配合塗層檢測人員,利用音頻/視頻聯繫遙控。塗層檢測人員評估時應決定潛水員檢查位置、檢查項目,如果有需要的話,應編撰檢查評估程序書。水下攝影是有效確保檢查紀錄完整的方式。
有些電廠水管在安裝過程之中或安裝之前,或商轉後進行塗裝,以防止腐蝕或侵蝕。運轉中電廠不容易進入這些區域,特別是小管徑或是用焊接接頭來代替法蘭連接的管路。檢查點可能需要配合現場目前的配置更新才能進行檢查。一種可行的方法是在系統上安裝退出法蘭式管節(“drop-out”flanged spools)。退出法蘭式管節拆卸與回裝時要特別注意避免受損。
8.11評估和意見處理
塗裝方案應說明所審查評估的資料以確定安全有關塗裝的可接受性。對於曾經發生重大損壞失效或劣化的塗裝,應採取措施防止再發生。這些塗層劣化的資訊,也能幫助早期發現其他可能損壞失效的塗裝區域。
核能塗裝專家所鑑定的損壞失效塗層,應依電廠程序書進行改正行動,並依據10 CFR 50,App.B,QA program, Criteria XV and XVI,列為「不符合」案件加以管制。
擬定改正措施和時程時應注意以下幾點:
Ø 塗裝劣化對安全有關系統完整性和可操作性之影響。
Ø 安全有關塗層修復前,後續劣化發展的程度。
Ø 其他的劣化後果。
Ø 針對較可能劣化的區域,重新規劃狀況評估排程。
本報告第玖節提供了其他的劣化塗裝評估和「不符合」塗裝處置之指引。
8.12使用壽命監控和塗裝性能
如同ASTM Report Manual on Maintenance Coatings for Nuclear Power Plants(Section 3)及ASTM D5163(Section 11)中建議,紀錄應在下次檢查之前審查和保存。塗層評估紀錄內應包含劣化區域清單、前次檢查至今發生的變化說明、修復優先順序及對將來檢查的建議。
應考量關鍵塗層趨勢資訊。趨勢資訊有助於及早發現潛在問題區域、納入將來評估行動排程以及評估矯正措施的參考。
8.13電廠延壽
過去美國歷史傳統的輕水式核電廠核發40年期執照。由於電廠營運和維修技術的提升,某些電廠的執照已獲准展延20年。NRC已經發布GALL Report(NUREG-1801,Volume 2,April 2001)作為電廠延壽程序塗裝監測指引的一部分。
GALL報告中的Section XI.S8,名為「Protective Coating Monitoring and Maintenance Program」,規範Service Level I塗裝監測和維護作業。執照更新要有一個可被接受的老化管理方案,Level I塗裝監測和維修方案必須納入GALL Report Section XI.S8之內涵。EPRI報告 1019157,Revision 2提供相關作業之指引。
玖、「不符合」塗裝(non-conforming coatings)管理
任何電廠的圍阻體內都會有一些「不符合」塗裝,而這也是可接受的情況。一般電廠的塗裝情形如Figure 9-1。塗層管理主要在於控制缺陷量來確保電廠安全,如水池/過濾器水頭損失或廠用水熱交換器負載之計算等。
Figure 9-1 Managing certain amounts of non-conforming coatings
9.1決定塗層缺陷量的一般導則
鑑定塗層缺陷的二項考量來自於第捌節的報告:
Ø 塗層是否符合執照承諾?承諾符合RG 1.54及ANSI/ASTM標準的電廠基本要求DBA測試及品質合格文件,比未承諾符合這些標準的較老電廠更嚴格。
Ø正常運轉或DBA時,是否合理保證塗層不會剝落?除了符合執照承諾,應依第捌節定期評估結果來考量。
ECCS 水泵淨正吸水頭(NPSH)裕度接近限值時,不合格塗層就可能使之超出限值,電廠應更精確計算不合格塗層的量來確保所需足夠的NPSH裕度。
要標訂出不能符合執照承諾及設計規定的塗層量。如若採用合格施工塗層,但檢驗人員資格不符,或文件遺失或不完整,而這些都是執照基準的一部分,則該塗層不能認定是合格塗層,應採取改正措施。
安裝在圍阻體內而在工場塗裝的設備,可審查其採購規範來決定是否可接受。例如NSSS組件及SG改善的鋼料可預期視為符合RG 1.54的塗裝規定。
塗料的型式及廠牌應分類,有助於區隔塗料是否有經DBA測試合格。
如果圍阻體內無塗裝紀錄可供確認,可用推估方式決定其型式及數量,圍阻體相關圖面、管路ISO圖、管路區域圖、鋼結構細部圖及設備架構圖等有助於預估塗層量。亦可採用油漆包商估價的方式用以推估現場塗裝型式及數量。
各區域塗層面積大小確認後,再按型式細分塗層的面積,若無法由現有文件來判斷,則以傅立葉變換紅外光譜(FTIR fingerprinting)來分類塗層型式。
調查結果列表記錄圍阻體表面塗裝之型式、數量、位置及品質分類,若不能完全接受,應註明有疑問部分並說明可接受程度。
「不符合」塗裝(non-conforming coatings)定義為不符規範(non-conforming)或未經驗證合格(unqualified coatings)之塗裝。每次圍阻體內增加或移除「不符合」塗裝時,需更新相關紀錄表格,以便計算水泵淨正吸水頭(NPSH)裕度。
9.2「不符合」塗裝管理導則
建立並維持塗裝管制表(coatings log)本身並不必要,基本要求是對「不符合」塗裝之數量要有適當控制,而塗裝管制表之運用頗具成效,亦可用其他方式管制「不符合」塗裝之數量。
如果現況評估顯示塗層有劣化現象,應移除或更新。還可以選擇修復、或以圈圍隔離(enclosures)方式來擷取剝落的塗層、或經評估後依現況繼續使用。
第9.3節提供其他改善「不符合」塗裝之方法導則。
9.2.1「不符合」塗裝之移除、修復、或更換
「不符合」塗裝大多予以移除,如該表面塗裝移除後會腐蝕,則其腐蝕生成物亦應納入ECCS 水泵淨正吸水頭(NPSH)裕度計算。
第肆~柒節提供「不符合」塗裝修復、或更換之作業導則。
9.2.2減緩塗層進一步劣化
以案例說明:檢查發現圍阻體內重大設備有「不符合」塗裝,可採取下列方式改善,但不限於下列方式:
Ø 完全移除塗層更換為可接受的塗層系統。
Ø 將有「不符合」塗裝的設備換上具備合格塗層的新設備。
Ø 以適當材料圈圍隔離該設備(如用不銹鋼絲網圈圍覆蓋)
9.2.3評估「不符合」塗裝的安全影響
「不符合」塗裝總量超出ECCS 水泵淨正吸水頭(NPSH)裕度限值時須執行評估,評估應考量塗裝損壞特性、損壞時間、塗層剝落物遷移(transport)以及過濾器堵塞可能造成水頭損失,並依據評估結果採取立即改正措施。
9.2.4新增塗層管理
塗裝方案內應述明程序書及規範之管制,以利管控「不符合」塗裝的增加量。引進新設備、結構組件改善或維護等等可能導致不合格塗層不預期的增加量。
核能塗裝專家應確保更換或修復之技術要求必須符合塗裝規定。
ASTM D7491提供「不符合」塗裝管理導則。
9.3 「不符合」塗裝的檢證升級(upgrading)
塗裝的品質文件遺失或不完整可經由評估或測試來檢證升級(upgrading)成為可接受之塗裝,尤其對較先前承諾其DBA測試應該符合ANSI及ASTM標準的老電廠,則其檢證不需符合最新標準,但須證明符合原先塗裝規定及現行執照基準。
「不符合」塗裝的檢證不需預先訂定接受標準,因為檢證係針對特定弱點,故其接受標準須配合調整;例如:某些「不符合」塗裝部分品質文件遺失或不完整,但有些其他的品質文件可輔助證明其可用性;如果經評估推斷結果,可合理保證該塗裝特性可符合其遺失或不完整品質文件之要求,則該塗裝可被認定為檢證升級(upgrading)之合格塗裝。
塗料材質實驗室分析,配合取樣測試,對於「不符合」塗裝的檢證作業比文件審查更能提供信心。
因為各核電廠塗裝要求差異極大,故建議訂定塗裝檢證計畫,經專家甚至third party獨立審查核定後執行,塗裝檢證計畫之主要考量仍是「不符合」塗裝對ECCS 水泵淨正吸水頭(NPSH)裕度之影響。
塗裝檢證計畫最好經電廠執照人員(plant licensing personnel)審查,以確保檢證作業符合執照要求。
「不符合」塗裝非實體劣化或惡化(other than physical degradation/deterioration)的情況有:
Ø 塗裝施作程序的文件不完整
Ø 塗裝施作品質的文件不完整
Ø 塗裝檢查員資格的文件不完整
Ø 採用(塗裝)替代品的設計變更文件紀錄不完整
Ø 塗裝技術規範及採購品質規範不當或不充份
Ø 商業級塗層檢證不當
Ø 建立設計基準的塗裝測試文件不完整
Ø 塗裝規範及程序書不完整/不充份
Ø 塗裝人員資格接受準則未定義或不明確
Ø 塗裝施作文件被遺失或未發行
Ø 塗裝檢查員文件被遺失或未發行
Ø 塗裝設計基準文件被遺失或未發行
塗裝「不符合」狀況應依據電廠特定執照承諾來判定。下列為塗裝「不符合」狀況及其處理方式之案例:
案例一:
「不符合」狀況:分散於圍組體內全區管路吊架合格塗裝面積42,500 sq ft(3948 m2),這些吊架塗裝由負責全廠安全有關塗裝施作之同一批人員施工,但吊架作業未特別依照10 CFR 50,Appendix B規定建立程序書納入管制。
處理方式:塗裝面積依管路吊架圖推定,有「吊架精簡方案」拆除之吊架可供取樣檢驗,且其種類及數量足具代表性。後續取樣以輻射照射及DBA測試結果允許約35,000 sq ft(3252 m2)面積之吊架塗裝檢證升級(upgrading)合格。
案例二:
「不符合」狀況:原設計55 sq ft(5 m2)「不符合」塗裝剝落碎屑會使圍阻體噴灑循環系統取水過濾器形成錐形水效應(cone of influence),電廠承諾對圍阻體各種系統進行大規模評估審查,結果發現一個不合格之塗裝追蹤方案。現場檢查則發現一處主要設備上有110 sq ft(10 m2)之更新塗裝,經查係外包施工,雖可預期該更新塗裝符合要求,但無資料文件可資佐證。
處理方式:該更新塗裝由於其施工包商之故,要認定為檢證升級(upgrading)合格之不確定性太高,應判定為超出設計基準,決定以在其下方捕捉碎屑方式避免落漆侵入水泵過濾器。
拾、人員訓練與檢定
10.1核能塗裝專家(Nuclear Coating Specialist)
核能塗裝專家須具備充足之核能工業經驗,核能塗裝專家之檢定及其責任定義詳述於ASTM D7108,“Standard Guide for Establishing Qualifications for a Nuclear Coating Specialist”。
核能塗裝專家的責任應在安全有關塗裝方案內詳細說明,其責任如下所列,而不限於如下所列:
Ø 建立及管理安全有關塗裝方案。
Ø 建立安全有關塗裝檢查接受標準並維持該接受標準之更新。
Ø 負責塗裝作業引發問題的解決與處置。
Ø 執行安全有關塗裝狀況評估或資料評估,提出書面評估報告,及採取適當改正措施。
Ø 核准合格人員進行塗裝檢查,以確保符合品保方案。
Ø 提供安全有關塗裝設計基準值,包括建立規範與審查/核定測試程序、測試結果及報告。
Ø 準備及協助安全有關塗裝規範之更新。
Ø 審查及核定有關程序書,必要時建立、或協助建立及審查程序書。
Ø 進行或協助設計準備及其他評估(如10CFR21、10CFR50.59)。
Ø 協助管制單位更新相關安全分析報告。
Ø 協助評估不符規範(non-conforming coatings)或未經驗證合格(unqualified coatings)之塗裝。
Ø 準備或協助準備訓練手冊及辦理資格測驗。
Ø 評估申請施作者的熟練度。
Ø 依品保方案評估塗層失效及安全有關塗裝「不符合」狀況。
表10-1與表10-2 為塗裝工程師/專家資格檢定規範參考案例,包括學歷(Education)、專業實績(Professional achievements)、技術參與經驗(Technology participation)、核能經歷(Nuclear coatings experience)等資格參考,實際上符合各廠執照承諾與ANSI N45.2.6 或 ASME NQA-1之法規精神為資格檢定規範訂定之原則。(註:表10-1與表10-2中學經歷舉例為美國制度系統,如美國塗裝工程師/專家國家註冊委員會(National Board of Registration(NBR))、國際註冊委員會(Board of International Registration)以及各機構訓練資格與經歷等,我國無此類機構,無法參考實施,故未予照譯)
10.2 塗裝施作者(Coating Applicator)的資格檢定
10.2.1實際施作驗證
安全有關塗裝,如圍阻體塗裝施作人員,應依ASTM標準,如ASTM D4227(混凝土表面)、ASTM D4228(鋼表面)等,參照電廠特定塗裝方案及程序書、塗料製造廠家說明書等等,執行安全有關塗裝施作者之實際施作驗證。此外,ANSI N45.2內有「特殊製程」(special processes)施作人員資格檢定之規範要求。圍阻體以外塗裝施作人員之驗證再依現場特性調整訂定。
有些業主將正式訓練資格(formal training)及績效評估(performance-based assessment)納入資格申請程序。
內襯施作人員資格檢定可現場模擬施作驗證,管板環氧塗料被覆塗層(epoxy-type tubesheet cladding)應注意特殊硬化養護(special curing techniques)技術之施作驗證。
塗裝施作人員資格檢定驗證不必包括表面處理,表面處理經由QC停留查證點(hold point)檢查確認。此外塗裝施作人員表面處理噴砂等高壓作業前應有安全操作簡報說明,避免損壞設備與損傷壓力邊界護板(pressure boundary plate)等。
塗料之均質性至為重要,所以塗料混合作業應納入塗裝施作人員資格檢定驗證項目。
10.2.2 評估與文件評估(Evaluation and Documentation of Assessment)
依ASTM塗裝施作人員驗證標準來評估,主要評估項目為乾膜厚度(DFT:dry film thickness),其次為均勻度(uniformity)、表面狀況(appearance:如刷痕(runs)不連續與空泡(holidays),刷毛屑(brush bristles)等。)
依電廠程序書QA規定保存評估紀錄與文件評估資料。
10.2.3 檢定授證與再授證(Certification/Recertification)
各電廠業主(utility)參照ASTM建議訂定適當的文件紀錄檢定標準,並提出定期再檢定期限。有些業主會根據施作者執行安全有關塗裝實績來續延其原授證效期。
10.3負責塗裝人員檢定者之資格(Qualifying Agent,s Qualifications)
ASTM 規定由2名合格人員負責檢定,但也有一些業主選擇由一人負責檢定。ASTM 規定其中之ㄧ人要與塗料生產者有關。ASTM 未限定負責檢定人員之資格,若是選擇由一人負責檢定,則需獨立於塗料生產者。下列為負責檢定人員資格之業界案例。
Ø 核能塗裝專家或指定人
Ø 符合ANSI N45.2.6之 Level II or III核能塗裝檢查員
Ø 對建立核能塗裝方案與方案驗證富有經驗者
Ø 持BIRNCS (Board of International Registration for Nuclear Coating Specialists)證照者
列資格並非需全部具備,每個負責塗裝人員檢定者可檢定一個或多個ANSI N45.2.6 及/或 ASME NQA-1規定項目。
10.4塗裝檢查員之資格檢定
10.4.1一般導則
一般電廠品保手冊多會有塗裝檢查員資格檢定之規定,如無現成規定者可參考ANSI N45.2/N45.2.6/N101.4;與ASTM D4537/NQA-1D5498,以及ASTM,“Standard Guide for Developing a Training Program for Coating Work Inspectors in Nuclear Facilities”等導則。
10.4.2其他 ASTM Standards
10.4.2.1 ASTM D4537:
為“Standard Guide for Establishing Procedures to Qualify and Certify Inspection Personnel for Coating Work in Nuclear Facilities”,本導則述及各種檢查員資格檢定之規範,可作為塗裝檢查員資格檢定之依據。
10.4.2.2 ASTM D5498:
為“Standard Guide for Developing a Training Program for Coating Work Inspectors in Nuclear Facilities”,本導則共列有32條接受標準,分別陳述Levels I、II 及 III之接受標準架構。可參考本報告附錄B “TRAINING SYLLABUS FOR COATINGS INSPECTORS”。
10.5 監測檢查員資格檢定
本報告所稱監測檢查員(Coatings Surveillance Personnel)應指執行目視狀況評估檢查(condition assessment visual inspections)之個人。該檢查員應符合執照承諾且經核能塗裝專家核定,應經驗證具有核能塗裝知識技術、訓練、與經驗,且熟知電廠程序書。同時最好懂得如何建立塗裝檢查員訓練大綱(可參考本報告附錄B“TRAINING SYLLABUS FOR COATINGS INSPECTORS”)。監測檢查員資格檢定相關資料文件依電廠程序書品保規定登錄與保存。