阅读说明：本技术 用于热室内可剥离膜去污的剥膜工装及工艺 (Membrane stripping tool and process for removing dirt of strippable membrane in hot chamber ) 是由 苏冬萍 王孝强 梁帮宏 匙芳廷 罗婷 周道辉 张劲松 陈云明 李顺涛 王小兵 税 于 2020-05-18 设计创作，主要内容包括：本发明公开了热室内可剥离膜去污的剥膜工装及工艺,该去污工艺包括以下步骤：S1、布置剥膜工装：将4个支撑组件对应布置在热室的4个墙角,然后在2个矩形框体之间安装水平连杆,填充成膜吸附网；S2、采用喷涂装置将可剥离去污剂喷涂在热室的墙面；S3、成膜后,采用机械手剥离可剥离膜。本发明所述工装能够实现成膜吸附网热室四周墙面、四周拐角、底面紧密贴合,能够实现完整去污、没有死角；当喷涂可剥离去污剂后,成膜吸附网与热室的墙面紧贴,成膜吸附网与可剥离去污剂成为一体,成膜吸附网能够结合可剥离去污剂将成膜吸附网的污染物粘接起来并可以回取,即通过设置成膜吸附网,提高了成膜的完整性,提高去污效果,且利于后期的剥膜处理。(The invention discloses a film stripping tool and a process for removing dirt of a strippable film in a hot chamber, wherein the dirt removing process comprises the following steps: s1, arranging a membrane stripping tool: correspondingly arranging 4 support components at 4 corners of the hot chamber, then installing horizontal connecting rods among 2 rectangular frame bodies, and filling the horizontal connecting rods into a film adsorption net; s2, spraying the strippable detergent on the wall surface of the hot chamber by adopting a spraying device; and S3, stripping the strippable film by a manipulator after film formation. The tool can realize the tight fit of the peripheral wall surface, peripheral corners and bottom surface of the film-forming adsorption net heating chamber, can realize complete decontamination and has no dead angle; after the strippable detergent is sprayed, the film-forming adsorption net is tightly attached to the wall surface of the hot chamber, the film-forming adsorption net and the strippable detergent are integrated, the film-forming adsorption net can be combined with the strippable detergent to bond pollutants of the film-forming adsorption net and can be taken back, namely, the film-forming adsorption net is arranged, the integrity of film forming is improved, the decontamination effect is improved, and the later-stage film stripping treatment is facilitated.)

用于热室内可剥离膜去污的剥膜工装及工艺

技术领域

本发明涉及核设施运行维护、退役及放射性废物处理技术领域，具体涉及用于热室内可剥离膜去污的剥膜工装及工艺。

背景技术

热室作为长期的放射性材料分析试验场所，直接对辐照过的燃料元件、各种辐照靶件、辐照材料等进行切割、封装及检测等，在操作过程中，放射性微粒散落以及酸碱腐蚀导致其墙体不锈钢壳体、内部设备、通风系统及穿墙管道等均被严重污染。表面污染水平可达10⁵Bq/cm²，切割、解体类热室辐射水平达到几百mSv/h，主要放射性污染核素为⁶⁰Co、⁶³Ni、¹³⁷Cs、⁵⁵Fe、⁹⁰Sr，用于乏燃料检验分析的热室还可能存在α放射性核素(如U、Pu、Am等)。一般热室均采用高密度的重混凝土屏蔽，内部壳体采用不锈钢覆面，厚度3mm～5mm。热室内物项布置紧凑，设备基座、地坑、支架较多，存在焊缝、边角等局部热点以及去污死角，热室内部空间较为狭小，墙体上埋藏有大量的预埋管件，处理不好容易造成污染扩散，放射性去污难度较大。

从去污时所使用的机理角度，可将去污大致分为化学去污、物理去污、电化学去污和物理化学联合去污四大类。热室长期使用后存在去污的问题，去污成果的好坏直接影响着后期热室使用，热室去污方法有机械去污、化学去污等。机械去污利用擦、刷、磨、刮、削、刨、共振等机械作用除去物项表面的锈斑、污垢或表面涂层、氧化膜层。人工擦拭，最简单的机械去污，主要针对于极低放表面放射性松散污染物，人工操作较灵活，但人工劳动强度大，工作效率较低，去污率不均匀，对表面平整度要求高。化学去污用浓的或稀的化学溶剂与污染的部件相接触，以溶解带有放射性核素的污染物、油漆涂层或氧化膜层，达到去污目的；对粗糙、多孔的表面去污效率低；产生的清洗废液体积较大；使用不当时会产生腐蚀和安全方面的问题。

可剥离膜去污法是较为优良的设备表面放射性去污方法。把含有多种官能团的高分子化合物(成膜剂)与各种添加剂混合制成的具有强去污能力和优良物理化学性质的去污膜。成膜过程中吸附与粘附设备表面的松散污染物，或将某些表面的半同态污染物富集在膜上，膜剥离即可去除这些污染物，达到去污的目的。具有操作简单、启封方便的突出优点，因此在先进国家，早已将可剥离涂料用于军事设备、工业设施的防护和封存。我国对于可剥离涂料的研制起步较晚，且研制的可剥离涂料仍然大部分是溶剂型。因为环保的需求，目前对可剥离涂料的研究逐渐集中于水性可剥离涂料上。

水性可剥离涂料成膜完整性较差，不仅导致去污不彻底，且影响后期的剥膜处理。热室内剂量水平高，人员难以进入内部实施去污操作，采用动力机械手、远程控制实现可剥离涂料喷涂、剥离，将可剥离膜去污成功应用于热室去污，存在一定技术难度。

发明内容

本发明的目的在于提供用于热室内可剥离膜去污的剥膜工装及工艺，解决热室内剂量水平高、人员难以进入内部实施去污操作及现有水性可剥离涂料成膜完整性较差的问题，能够有效去除热室内体积较小的废物以及热室不锈钢表面松散污染物。

此外，本发明还提供基于上述剥膜工装的去污工艺，通过本发明所述去污工艺能够有效去除热室内体积较小的废物以及热室不锈钢表面松散污染物。

本发明通过下述技术方案实现：

用于热室内可剥离膜去污的剥膜工装，包括4个与热室墙角配合的支撑组件，位于同一面墙体的2个支撑组件之间设置有成膜组件；

所述支撑组件包括第一L形固定件和第二L形固定件，所述第一L形固定件和第二L形固定件分别与热室墙角的顶面和底面配合，所述第一L形固定件和第二L形固定件的2个端部通过矩形框体连接；

所述成膜组件包括水平连杆，所述水平连杆的两端分别与位于同一面墙体的2个矩形框体顶部可拆卸式连接；

所述第一L形固定件和第二L形固定件之间、矩形框体内部和水平连杆与2个矩形框体外侧壁之间形成的空间均填充有成膜吸附网，所述成膜吸附网松弛设置，当喷涂可剥离去污剂后，成膜吸附网与热室的墙面紧贴。

优选地，所述第一L形固定件和第二L形固定件与个矩形框为可拆卸式连接，具体可以在矩形框上设置与第一L形固定件和第二L形固定件端部配合的卡槽。

本发明所述第一L形固定件和第二L形固定件呈上下平行设置，第一L形固定件和第二L形固定件的2个边分别与2个呈90°角的墙面紧贴，本发明所述水平连杆与矩形框体顶部可拆卸式连接实现支撑组件和成膜组件的可拆卸式连接，便于布置剥膜工装，其中，支撑组件、成膜组件和成膜吸附网的具体尺寸根据热室的具体尺寸进行设计。

本发明所述成膜吸附网具有吸附作用，降低了热室四周墙面可剥离去污剂的流淌速度，减少了可剥离去污剂向热室底面的流淌量。由于成膜吸附网无法固定于热室不锈钢表面，采用剥膜工装将成膜吸附网支撑；待干燥后用机械手夹钳夹住剥膜工装进行揭膜，发现去污剂成膜整体性有所提高，成膜吸附网与可剥离去污剂成为一体，成膜吸附网能够结合可剥离去污剂将成膜吸附网的污染物粘接起来并可以回取，本发明所述膜吸附网的填充方式可以是通过绑扎等技术实现，在进入热室安装前吸附网提前固定于支撑组件和成膜组件上。

由于本发明所述支撑组件在四周拐角处为L形成膜吸附网，避免了在四周拐角处直接设置立杆制成膜吸附网导致法对热室拐角进行去污的问题。

即本发明所述工装能够实现成膜吸附网热室四周墙面、四周拐角、底面紧密贴合，能够实现完整去污、没有死角。

综上，本发明所述支撑组件和成膜组件用于支撑成膜吸附网，通过支撑组件和成膜组件可拆卸式连接，便于布置剥膜工装，当喷涂可剥离去污剂后，成膜吸附网与热室的墙面紧贴，成膜吸附网与可剥离去污剂成为一体，成膜吸附网能够结合可剥离去污剂将成膜吸附网的污染物粘接起来并可以回取，即通过设置成膜吸附网，提高了成膜的完整性，提高去污效果，且利于后期的剥膜处理，采用本发明所述成膜工装进行热室去污处理，由于成膜性好，利于后期采用机械手剥离可剥离膜，喷涂也是采用喷涂装置，无需人工进入热室内部操作，解决了热室内剂量水平高、人员难以进入内部实施去污操作。

进一步地，第一L形固定件的2个边的长度相等，所述第二L形固定件的2个边的长度相等，且所述第一L形固定件的边长大于二L形固定件的长度，即支撑组件的贴墙的部位设计为上宽下窄，以便剥膜工装下方贴墙放置后，保证上方也能够与墙紧密贴合。

进一步地，矩形框体与竖直方向呈3-5°的夹角倾斜设置，即满足支撑组件的贴墙的部位设计为上宽下窄的设置，将下方靠于墙角即可通过重力的影响使其上方也与墙壁贴合。

进一步地，同一个支撑组件上2个矩形框体的内侧壁之间设置有横杆，提高支撑组件的稳定性。

进一步地，支撑组件和成膜组件采用PVC杆制成，所述成膜吸附网采用棉质纤维织物制成。

PVC管材有轻便、承受力较大、加工方便的特点，采用PVC杆制成支撑组件和成膜组件既能满足强度需求，又能降低整体重量。

所述棉质纤维织物具有较好的吸附性，通过使用在墙壁上附棉网的手段可以显著提高可剥离去污剂的附着量。

一种基于用于热室内可剥离膜去污的剥膜工装的去污工艺，包括以下步骤：

S1、布置剥膜工装：使用机械手将4个支撑组件对应布置在热室的4个墙角，然后在2个矩形框体之间安装水平连杆，填充成膜吸附网，具体地，使用机械手轻轻推动支撑组件的底端，使底端完全与墙角紧靠；将四根水平连杆对应热室的长宽搭在支撑组件上预设的凹槽上；将成膜吸附网铺设于底面基座上和填充在成膜组件和支撑组件上，然后用长条形棉网将基座与墙壁之间的底面铺上；

S2、采用喷涂装置将可剥离去污剂喷涂在热室的墙面；

S3、成膜后，采用机械手剥离可剥离膜，具体地，先将水平连杆取下，通过拉拽把附于水平连杆上的成膜吸附网和可剥离膜取下；然后同样通过拉拽的方式四个支撑组件连带成膜吸附网和可剥离膜与墙分开；最后将底面的可剥离膜也连同成膜吸附网一起取下。

本发明所述喷涂装置采用高压无气喷涂机，喷涂机为无气喷涂，相对于有气喷涂而言，涂料喷涂更均匀，无颗粒感；该喷涂机喷涂压力高，能对高粘度涂料进行喷涂，并且高压能满足长管喷涂，结合喷涂机的回流阀、压力调节器完全可以实现远程控制喷涂；该喷涂机可灵活更换长短喷枪、多尺寸喷头，可以更好的适应现场状况。

可剥离去污剂的成膜干燥时间与温度、湿度以及涂膜厚度都有较大关系，一般情况下，温度越低，成膜时间越长；湿度越高，成膜时间越长；涂膜厚度越大，成膜时间越长。可剥离去污剂的成膜时间与热室实际温度、湿度相关，在热室内温度15℃，湿度一般>90％；膜体干燥时间与热室的温度湿度有关，与膜的厚度有关。

热室具有高放射性，无法人工操作，只能通过机械手远程操作。

采用本发明所述剥膜工装用于热室的去污工艺，能够解决热室内剂量水平高、人员难以进入内部实施去污操作的问题；实现了高放射性水平热室内去污的自动化远程操作。

进一步地，可剥离去污剂使用之前进行预处理，所述预处理为通过加热处理将可剥离去污剂的粘度控制在800～1200mPa·s。

可剥离去污剂的粘度对成膜具有较大影响：

如可剥离去污剂粘度过低，会导致喷涂不连续，甚至堵塞；粘度过高，立面和顶面的流挂性能将变差。如现场温度低于20度，可采用硅橡胶控温加热带缠绕盛装可剥离去污剂的容器，对可剥离去污剂进行加热，使可剥离去污剂温度升至30℃-40℃，升温同时进行搅拌，可使去污剂达到适中的粘度。

进一步地，可剥离去污剂为半透明、粘稠液体，膜体断裂伸长率为0.3～0.8N/m，密度为0.9～1.1g/cm3，pH值为3.0～8.0，拉伸强度为15～30MPa。

选择上述参数的可剥离去污剂利于成膜。

进一步地，喷涂装置包括高压泵、高压管和喷枪，所述喷涂装置过高压泵将可剥离去污剂压到10～40MPa后经高压管与喷枪的喷嘴喷出，高压去污剂离开喷嘴至空气中后立刻剧烈膨胀，雾化成极细的涂料颗粒喷到热室表面，所述喷涂装置的喷涂压力为17-20MPa，流量为3-4L/min，所述喷枪与墙面的夹角为30-45°。

优选地，喷嘴距离墙面150mm左右进行喷涂。喷涂按照“S”型轨迹从左至右、从上到下进行喷涂。

喷涂过程中，热室四周墙面光滑，可剥离去污剂向热室底部流淌，干燥后可剥离膜厚度较薄，热室四周采用多次喷涂，使可剥离膜达到一定厚度。由于四周墙面可剥离去污剂流淌到底面，热室底面成膜较厚，成膜速度较慢。

本发明所述喷涂装置置于热室前区，高压管穿过热室预留孔进入热室内部；采用保护膜将喷涂装置高压管进行包裹，防止管壁被放射性沾污，高压喷涂开关和喷涂工艺参数调节设置在热室外部，进行远程控制。

进一步地，高压泵采用0.4～0.6MPa的压缩空气驱动，所述喷枪为气动喷枪。

由压缩空气(0.4～0.6MPa)驱动高压泵，可剥离去污剂增压，而压缩空气不直接与可剥离去污剂接触；采用空压机作为高压气源，结合气动喷枪，采用隔膜泵加强输送去污剂能力。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本发明所述支撑组件和成膜组件用于支撑成膜吸附网，通过支撑组件和成膜组件可拆卸式连接，便于布置剥膜工装，当喷涂可剥离去污剂后，成膜吸附网与热室的墙面紧贴，成膜吸附网与可剥离去污剂成为一体，成膜吸附网能够结合可剥离去污剂将成膜吸附网的污染物粘接起来并可以回取，即通过设置成膜吸附网，提高了成膜的完整性，提高去污效果，且利于后期的剥膜处理。

2、本发明所述工装能够实现成膜吸附网热室四周前面、四周拐角、底面紧密贴合，能够实现完整去污、没有死角。

3、本发明的喷涂装置，高压喷涂开关和喷涂工艺参数调节设置在热室外部，并采用动力机械手夹持喷头进行喷涂，代替了人工近距离喷涂作业，降低了人员受照剂量，安全可靠。

4、本发明所述喷涂装置采用空压机作为高压气源，结合气动喷枪，采用隔膜泵加强输送去污剂能力；因此飞扬到大气中的去污剂雾极少，高压无气喷涂不需要空气雾化，飞散少、去污剂利用率高，大大降低了环境污染指数。

5、本发明工艺原理简明，工艺过程简单，去污效果好，解决了热室去污的问题，为热室或屏蔽室可剥离膜去污提供了可行方法，因而具有良好的市场前景。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为剥膜工装的局部结构示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-第一L形固定件，2-第二L形固定件，3-矩形框体，4-水平连杆，5-成膜吸附网，6-横杆。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例1：

如图1所示，用于热室内可剥离膜去污的剥膜工装，包括4个与热室墙角配合的支撑组件，位于同一面墙体的2个支撑组件之间设置有成膜组件；

所述支撑组件包括第一L形固定件1和第二L形固定件2，所述第一L形固定件1和第二L形固定件2分别与热室墙角的顶面和底面配合，所述第一L形固定件1和第二L形固定件2的2个端部通过矩形框体3连接；

所述成膜组件包括水平连杆4，所述水平连杆4的两端分别与位于同一面墙体的2个矩形框体3顶部通过卡扣方式连接，具体地，在矩形框体3顶部设置有凹槽，所述水平连杆4两端设置有与凹槽配合的凸块，通过凸块与凹槽的配合实现水平连杆4与矩形框体3可拆卸式连接；

所述第一L形固定件1和第二L形固定件2之间、矩形框体3内部和水平连杆4与2个矩形框体3外侧壁之间形成的空间均填充有成膜吸附网5，所述成膜吸附网5松弛设置，当喷涂可剥离去污剂后，成膜吸附网5与热室的墙面紧贴；所述支撑组件和成膜组件采用PVC杆制成，所述成膜吸附网5采用棉质纤维织物制成。

实施例2：

如图1所示，本实施例基于实施例1；所述第一L形固定件1的2个边的长度相等，所述第二L形固定件2的2个边的长度相等，且所述第一L形固定件1的边长大于二L形固定件2的长度；所述矩形框体3与竖直方向呈3-5°的夹角倾斜设置；同一个支撑组件上2个矩形框体3的内侧壁之间设置有横杆6。

实施例3：

一种基于实施例1所述的用于热室内可剥离膜去污的剥膜工装的去污工艺，包括以下步骤：

S1、布置剥膜工装：将4个支撑组件对应布置在热室的4个墙角，然后在2个矩形框体3之间安装水平连杆4，填充成膜吸附网5，将棉质纤维织物(成膜吸附网5)放置于模拟热室四周墙面和底面；模拟热室的湿度为40％、温度为10℃；

S2、可剥离去污剂(络合型)预处理：通过加热处理将可剥离去污剂的粘度控制在1000mPa·s；所述可剥离去污剂为半透明、粘稠液体，膜体断裂伸长率为0.6N/m，密度为1.1g/cm3，pH值为6.0，拉伸强度为25MPa；

S3、采用喷涂装置将可剥离去污剂喷涂在热室的墙面：将预处理后的可剥离去污剂装入喷涂装置内，通过机械手携带喷枪在模拟热室内进行可剥离去污剂喷涂操作，所述喷涂装置包括高压泵、高压管和喷枪，所述喷涂装置过高压泵将可剥离去污剂压到30MPa后经高压管与喷枪的喷嘴喷出，所述喷涂装置的喷涂压力为180MPa，流量为4L/min，所述喷枪与墙面的夹角为45°，所述高压泵采用0.6MPa的压缩空气驱动，所述喷枪为气动喷枪

S4、在热室内湿度达40％、温度10℃条件下，四周墙面干燥时间4天，底面干燥时间7天，可剥离涂料完全干燥成膜，成膜后，采用动力机械手进行剥膜操作；由于棉质纤维织物与热室四周墙面、四周拐角、底面紧密贴合，能够实现完整去污；剥膜后进行观察，由于棉质纤维织物具有吸附围堵作用，可剥离涂料与棉质纤维形成一体，可以有效的对热室四周墙面的污染物进行粘接，采用机械手可以最大限度的将不锈钢表面的污染物整体取出。

在本实施例中，去污剂呈扇形均匀喷涂至墙面、底面，形成一层厚度均匀的去污剂层。由于重力作用，墙面去污剂有少量流挂；去污剂完全干燥后，形成一层乳白色的膜，膜具有较好的柔韧性、拉伸性，以棉质纤维一角为施力点，膜即可被完整揭下。热室墙面由53.90Bq/cm²降低为1.40Bq/cm²；底面由590.90Bq/cm²降低为6.11Bq/cm²；表面辐射水平：墙面由12.59μSv/h降低为5.34μSv/h；底面由10.80μSv/h降低为5.16μSv/h。

实施例4：

本实施例基于实施例3，与实施例3的区别在于：

通过加热处理将可剥离去污剂的粘度控制在800mPa·s。

在本实施例中，去污剂呈扇形均匀喷涂至墙面、底面。与实施例3相比，墙面去污剂流挂量更大，干燥时间更长。完全干燥后，形成一层乳白色的膜，膜具有较好的柔韧性、拉伸性，以棉质纤维一角为施力点，膜即可被完整揭下。热室墙面由53.90Bq/cm²降低为6.40Bq/cm²；底面由590.90Bq/cm²降低为18.34Bq/cm²；表面辐射水平：墙面由12.59μSv/h降低为6.96μSv/h；底面由10.80μSv/h降低为6.74μSv/h。

实施例5：

本实施例基于实施例3，与实施例3的区别在于：

通过加热处理将可剥离去污剂的粘度控制在1200mPa·s。

在本实施例中，去污剂呈扇形喷涂至墙面、底面。与实施例3相比，喷涂均匀性稍差，但墙面去污剂流挂量更小，干燥时间更短；完全干燥后，形成一层乳白色的膜，膜具有较好的柔韧性、拉伸性，以棉质纤维一角为施力点，膜即可被完整揭下。热室墙面由53.90Bq/cm²降低为1.13Bq/cm²；底面由590.90Bq/cm²降低为4.35Bq/cm²；表面辐射水平：墙面由12.59μSv/h降低为3.56μSv/h；底面由10.80μSv/h降低为3.66μSv/h。

对比例1：

本对比例基于实施例3，与实施例3的区别在于：

通过加热处理将可剥离去污剂的粘度控制在600mPa·s。

在本实施例中，喷涂至墙面后，大部分去污剂迅速流挂，墙面剩余去污剂过少，成膜厚度过低，显著影响去污及脱膜效果。热室墙面由53.90Bq/cm²降低为40.65Bq/cm²；底面由590.90Bq/cm²降低为25.69Bq/cm²；表面辐射水平：墙面由12.59μSv/h降低为11.06μSv/h；底面由10.80μSv/h降低为6.89μSv/h。

对比例2：

本对比例基于实施例3，与实施例3的区别在于：

通过加热处理将可剥离去污剂的粘度控制在1400mPa·s。

在本对比例中，去污剂易堵塞喷嘴，无法使去污剂均匀喷涂，难以形成均匀的去污剂层，大面积去污难以实施。

对比例3：

本对比例基于实施例3，与实施例3的区别在于：

不采用实施例1所示剥离工装，直接将成膜吸附网5贴在热室四周墙面和底面。

由于成膜吸附网无支撑组件，无法采用机械手进行布网，只能采用人工进入热室内手工贴网，效率低、人员受照剂量高。胶带粘贴棉网以及棉网挂于真空吸盘上都出现脱落。由于吸附网的着力面积小，难以采用动力机械手进行剥膜操作。由于棉质纤维织物与模拟热室四周墙面无法长期贴合，去污过程顶面和墙面的棉质纤维织物有脱落。

对比例4：

本对比例基于实施例3，与实施例3的区别在于：

不采用实施例1所示剥离工装，直接在热室的4个墙角设置PVC立柱，在2个PVC立柱之间填充成膜吸附网5。

在热室内，采用机械手分别设置立柱效率低、操作困难，立柱难以固定。由于立柱之间无相互支撑力，立柱无法与热室底面保持垂直，立柱出现倾斜，使吸附网无法与热室墙面贴合。矩形框体与竖直方向未采用3-5°的夹角倾斜设置，无法保证上端吸附网与热室墙面的贴合。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。