DIN 53781-2016 Paints and varnishes - Methods for testing the resistance of coatings to ionizing radiation in nuclear plants《油漆和清漆 核设备涂层抗电离辐射试验方法》.pdf

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1、Mrz 2016DEUTSCHE NORM Preisgruppe 9DIN Deutsches Institut fr Normung e. V. Jede Art der Vervielfltigung, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des DIN Deutsches Institut fr Normung e. V., Berlin, gestattet.ICS 27.120.01; 87.040!%K0“2405613www.din.deDIN 53781Beschichtungsstoffe Verfahren zur Prfung

2、der Bestndigkeit von Beschichtungen gegen ionisierende Strahlung in kerntechnischen AnlagenPaints and varnishes Methods for testing the resistance of coatings to ionizing radiation in nuclear plantsPeintures et vernis Mthodes pour la dtermination de la rsistance des revtements de peinture aux radiat

3、ions ionisantes dans lindustrie nuclaireAlleinverkauf der Normen durch Beuth Verlag GmbH, 10772 BerlinErsatz frDIN 53781:200307www.beuth.deGesamtumfang 13 SeitenDDIN-Normenausschuss Beschichtungsstoffe und Beschichtungen (NAB)DIN-Normenausschuss Materialprfung (NMP)DIN 53781:2016-03 2 Inhalt Seite V

4、orwort 3 1 Anwendungsbereich . 4 2 Normative Verweisungen . 4 3 Begriffe 5 4 Probenahme 5 5 Herstellen der Proben- und Vergleichsbeschichtungen . 5 6 Bestrahlungsverfahren 5 7 Auswertung 7 8 Prfbericht . 8 Anhang A (normativ) Muster fr einen Prfbericht . 9 Literaturhinweise . 13 DIN 53781:2016-03 3

5、Vorwort Die vorliegende Norm wurde vom Arbeitsausschuss NA 002-00-07 AA Allgemeine Prfverfahren fr Be-schichtungsstoffe und Beschichtungen“ im DIN-Normenausschuss Beschichtungsstoffe und Beschichtungen (NAB) ausgearbeitet. Sie wurde in Anlehnung an DIN EN 60544-2 (VDE 0306-2) so abgefasst, dass ihr

6、Inhalt speziell fr Prfung von Beschichtungen in kerntechnischen Anlagen anwendbar ist. Zur Bestrahlung knnen Rntgen-, Gamma- oder Elektronenstrahlen verwendet werden. Die Strahlung unterscheidet sich zwar in ihrem Energiespektrum, kann jedoch hinsichtlich der Auswirkung auf die Be-schichtungen bei g

7、leicher absorbierter Energiedosis als gleichwertig angesehen werden. Vorsicht ist jedoch bei Elektronenstrahlung geboten. Fr die Praxis ist Gamma-Strahlung, z. B. aus Kobalt-60-Strahlern, Caesium-137-Strahlern oder bestrahlten Reaktor-Brennelementen zu bevorzugen. Das Ausma der Schdigung einer Besch

8、ichtung durch ionisierende Strahlen ist vor allem abhngig von der Energiedosis, wobei Bestrahlung ber lngere Zeit mit einer geringeren Energiedosisleistung auf Grund des Einflusses von Luftsauerstoff zu strkerer Schdigung als kurzzeitiges Bestrahlen mit hoher Energiedosis-leistung fhren kann. Die No

9、rm beschreibt nicht allein die experimentellen Bedingungen, unter denen zu bestrahlen ist, sondern legt auch visuelle Prfungen fest, die nach der Bestrahlung vorzunehmen sind. Da Beschichtungen mit zu-nehmender Beanspruchung deutlich sichtbare Vernderungen erfahren, kann sich die Bewertung der Probe

10、n auf solche Vernderungen beschrnken, die anhand der Vergleichsbeschichtungen nach einfachen Kriterien festzustellen sind. Es knnen zustzliche Prfungen durchgefhrt werden, wenn besondere Anfor-derungen an die physikalischen Eigenschaften der Beschichtung nach der Bestrahlung gestellt werden. Es wird

11、 auf die Mglichkeit hingewiesen, dass einige Elemente dieses Dokuments Patentrechte berhren knnen. DIN ist nicht dafr verantwortlich, einige oder alle diesbezglichen Patentrechte zu identifizieren. nderungen Gegenber DIN 53781:2003-07 wurden folgende nderungen vorgenommen: a) die Norm wurde redaktio

12、nell berarbeitet; b) ein Abschnitt Begriffe“ wurde eingefgt; c) in 7.3 wurde die Prfung der Chemikalienbestndigkeit als Beispiel fr weitere Prfungen gestrichen; d) die normativen Verweisungen wurden aktualisiert. Frhere Ausgaben DIN 53781: 1980-04, 2003-07 DIN 53781:2016-03 4 1 Anwendungsbereich 1.1

13、 Diese Norm legt Verfahren zum Prfen der Bestndigkeit von Beschichtungen auf organischer und/oder anorganischer Basis gegen ionisierende Strahlung fest. Diese Norm gilt fr die Prfung der Bestndigkeit von Beschichtungen gegen Langzeiteinwirkung einer ioni-sierenden Strahlung in kerntechnischen Anlage

14、n. 1.2 Der Anwendungsbereich der Norm erstreckt sich auf ionisierende Strahlung mit einem niedrigen linearen Energiebertragungsvermgen (LET). Hierunter fallen Beta-, Elektronen-, Gamma- und Rntgen-strahlen. Die bertragung der Ergebnisse auf andere Strahlungsarten, insbesondere auf Alpha- oder Neu-tr

15、onenstrahlung, ist nicht zulssig. 1.3 Folgende Einzelheiten sind im Rahmen der in dieser Norm festgelegten Bedingungen zu vereinbaren: Art und Energie der Strahlung; Energiedosis; anzuwendende Energiedosisleistung; umgebendes Medium; Temperatur; Bestrahlungsverfahren; Verfahren, nach denen die Eigen

16、schaftsnderungen beurteilt werden sollen. 2 Normative Verweisungen Die folgenden Dokumente, die in diesem Dokument teilweise oder als Ganzes zitiert werden, sind fr die Anwendung dieses Dokuments erforderlich. Bei datierten Verweisungen gilt nur die in Bezug genommene Ausgabe. Bei undatierten Verwei

17、sungen gilt die letzte Ausgabe des in Bezug genommenen Dokuments (ein-schlielich aller nderungen). DIN 25415, Radioaktiv kontaminierte Oberflchen Verfahren zur Prfung und Bewertung der Dekontami-nierbarkeit DIN 55991-1, Beschichtungsstoffe Beschichtungen fr kerntechnische Anlagen Teil 1: Anforderung

18、en und Prfverfahren DIN EN 23270, Lacke, Anstrichstoffe und deren Rohstoffe Temperaturen und Luftfeuchten fr Konditionie-rung und Prfung DIN EN 60212 (VDE 0308-1), Standardbedingungen fr die Anwendung vor und whrend der Prfung von festen Elektroisolierstoffen DIN EN 60544-1 (VDE 0306-1), Elektroisol

19、ierstoffe Bestimmung der Auswirkungen ionisierender Strah-lung Teil 1: Einfluss der Strahlenwirkung und Dosimetrie DIN EN ISO 1513, Beschichtungsstoffe Prfung und Vorbereitung von Proben DIN EN ISO 1514, Beschichtungsstoffe Norm-Probenplatten DIN 53781:2016-03 5 DIN EN ISO 4618, Beschichtungsstoffe

20、Begriffe DIN EN ISO 4628-1, Beschichtungsstoffe Beurteilung von Beschichtungsschden Bewertung der Menge und der Gre von Schden und der Intensitt von gleichmigen Vernderungen im Aussehen Teil 1: Allgemeine Einfhrung und Bewertungssystem DIN EN ISO 15528, Beschichtungsstoffe und Rohstoffe fr Beschicht

21、ungsstoffe Probenahme 3 Begriffe Fr die Anwendung dieses Dokuments gelten die Begriffe nach DIN EN ISO 4618. 4 Probenahme Eine reprsentative Probe des zu prfenden Beschichtungsstoffes nehmen, wie in DIN EN ISO 15528 be-schrieben. Jede Probe nach DIN EN ISO 1513 vorprfen und fr die weitere Prfung vor

22、bereiten. Zum Prfen fertiger Beschichtungen Proben so nehmen, dass sie als reprsentative Proben gelten knnen. 5 Herstellen der Proben- und Vergleichsbeschichtungen 5.1 Als Untergrund (Trger) fr die Probenbeschichtungen Norm-Probenplatten aus Stahl nach DIN EN ISO 1514 mit den Maen 150 mm 70 mm 3 mm

23、verwenden. In kurzem Abstand von einer der Schmalseiten muss sich mittig eine Bohrung mit etwa 6 mm Durchmesser zum Aufhngen der Probe befin-den. Fr geforderte anschlieende Dekontaminationsprfungen gelten die Angaben nach DIN 25415. 5.2 Die Beschichtungsstoffe, falls nicht anders vereinbart, im voll

24、stndigen Aufbau allseitig praxisblich aufbringen. 5.3 Jede Prfung an einer Probenbeschichtung durchfhren. Die erforderliche Anzahl der Probenplatten fr nachfolgende Prfungen (siehe 7.3) entsprechend den anzuwendenden DIN-Normen festlegen. 5.4 Vergleichsbeschichtungen unter identischen Bedingungen gl

25、eichzeitig mit den Probenbeschichtungen herstellen. 5.5 Die Proben- und Vergleichsbeschichtungen vor der Bestrahlung 4 Wochen bei einer Temperatur von (23 2) C und einer relativen Luftfeuchte von (50 5) % (nach DIN EN 23270) lagern. 6 Bestrahlungsverfahren 6.1 Allgemeines 6.1.1 In Gegenwart von Luft

26、sauerstoff knnen im Bindemittel einer Beschichtung oxidative Zerfallsreaktio-nen mit strahleninduzierten reaktiven Zustnden eintreten. Die Auswirkung hngt von der Menge des in die Beschichtungsprobe diffundierenden Sauerstoffs, und damit vom Permeationskoeffizienten der Beschich-tung fr Sauerstoff,

27、sowie von der Probendicke ab. Bezogen auf eine bestimmte absorbierte Energiedosis wird die Wirkung des Sauerstoffs mit zunehmender Bestrahlungsdauer grer. Es ist daher bei der Prfung anzustreben, mit einer Dosisleistung zu bestrahlen, die derjenigen im Anwendungsfall, unter Einhalten eines vertretba

28、ren Zeitaufwandes fr die Prfung, entspricht. DIN 53781:2016-03 6 6.1.2 Die Energiedosis ist je nach Vereinbarung entsprechend der Prfaufgabe oder dem Anwendungsfall festzulegen. Vorzugsweise sind hierfr Energiedosiswerte aus folgender Stufung anzuwenden: 103Gy, 104Gy, 105Gy, 3 105Gy, 106Gy, 3 106Gy,

29、 107Gy. 6.1.3 Zur Bestrahlung kann Rntgen-, Gamma- oder Elektronenstrahlung angewendet werden. Bestrah-lungen fr Beschichtungen in kerntechnischen Anlagen unter Einwirkung von Luftsauerstoff sollten bei Energiedosisleistungen von 100 Gy/h bis 1 000 Gy/h durch Gamma-Strahlenquellen realisiert werden.

30、 Hohe Energiedosiswerte (3 MGy) erfordern bei niedrigen Energiedosisleistungen Bestrahlungsdauern von 1 Jahr und lnger. Hier knnen verkrzte Bestrahlungsdauern z. B. unter Anwendung von Elektronenstrahlung hoher Energiedosisleistung erreicht werden. Allerdings ist unter derartigen Kurzzeit-Bestrahlun

31、gsbedingun-gen der Einfluss des Luftsauerstoffs eingeschrnkt; definierte Aussagen ber das Langzeitverhalten einer Beschichtung gegenber ionisierender Strahlung unter Umgebungsbedingungen sind daher nur nherungs-weise zu erhalten. 6.1.4 Die von der Beschichtung aufgenommene Energiedosis kann ber die

32、Messung der Ionendosis bzw. durch die Bestimmung der Energiedosis in einem geeigneten Absorbermedium ermittelt werden. Das dosi-metrische Verfahren ist vom Prfer zu whlen, wobei vorzugsweise die in DIN EN 60544-1 (VDE 0306-1) tabellierten Verfahren anzuwenden sind. Die Grenzabweichungen fr den Absol

33、utwert der Energiedosis-angabe drfen fr die in 6.1.3 genannten Strahlenarten 10 % nicht berschreiten. 6.1.5 Die Strahlung hat mglichst senkrecht auf die zu bestrahlende Probenflche aufzutreffen. Inhomogenitten der Energiedosisleistung sind durch geeignete Anordnung von Strahlenquelle und Proben, geg

34、ebenenfalls durch Drehen der zu prfenden Probenflchen um 180 nach der halben Bestrahlungsdauer, auszugleichen. An keiner Stelle in der Probe darf die Energiedosis um mehr als 5 % vom Mittelwert ab-weichen. Kann die Bestrahlung nur mit einer Anlage durchgefhrt werden, deren Strahlungsfeld sich nicht

35、aus-reichend gleichmig ber die ganze Probenflche erstreckt, so sind die Proben mit entsprechender Geschwindigkeit durch das Strahlungsfeld hindurchzufahren. 6.1.6 Die Grenzwerte der Temperaturstreuung in der Beschichtungsprobe bei Gamma-Bestrahlung be-tragen 10 C. Im Falle hoher Energiedosisleistung

36、en, wie sie bei Bestrahlungsprfungen in einer Elek-tronenbestrahlungsanlage Anwendung finden, knnen auch bei intermittierender Bestrahlungsweise die Temperaturen in einer Beschichtungsprobe innerhalb krzester Zeit Werte von etwa 70 C erreichen. Dieser vom Regelfall abweichende Temperaturanstieg in d

37、er Probe ist im Prfbericht unter Angabe des tatschlich erreichten Wertes in C aufzufhren. 6.1.7 Die Probe wird nach Einbringen in das Strahlungsfeld bis zur festgelegten Energiedosis bestrahlt. Wenn mit einer Serie von Energiedosiswerten bestrahlt werden soll, kann die Bestrahlung mit allen, in glei

38、cher Weise vorbehandelten Beschichtungsproben gleichzeitig beginnen, welche nach dem Erreichen der jeweiligen Energiedosis einzeln oder chargenweise entnommen werden. 6.2 Bestrahlungsbedingungen 6.2.1 Die Proben- und Vergleichsbeschichtungen vor der Prfung entsprechend DIN EN 60212 (VDE 0308-1), vor

39、zugsweise bei einer Temperatur von (23 2) C und einer relativen Luftfeuchte von (50 5) % mindestens 48 h, oder bis ein angenhertes Gleichgewicht mit diesen Normbedingungen erreicht ist, lagern. Hiervon abweichende Bedingungen sind zu vereinbaren und im Prfbericht anzugeben. 6.2.2 Bestrahlungen unter

40、 Luftzutritt bei (25 10) C und einer relativen Luftfeuchte bis 75 % durchfhren. Die Beschichtungsproben dabei so anordnen, dass freier Luftzutritt an der zu prfenden Seite sichergestellt ist und sich keine Reaktionsprodukte an den Oberflchen der Beschichtungen sammeln knnen. Bei zu vereinbarenden ab

41、weichenden Bestrahlungstemperaturen diese im Prfbericht angeben. DIN 53781:2016-03 7 6.2.3 Muss die Bestrahlung in einem geschlossenen Behlter1)durchgefhrt werden, in diesem vor dem Bestrahlen das angegebene Klima einstellen. Um keine Verflschungen des Bestrahlungsergebnisses durch Vernderungen der

42、Umgebungsatmosphre infolge Freisetzen strahlenchemischer Reaktionsprodukte zu erhalten (z. B. durch NOx-Bildung), die Luft im Behlter mindestens viermal tglich austauschen. 6.2.4 Bestrahlungen unter Inertgas (z. B. Argon, Helium, Stickstoff) in geschlossenen Behltern bei einer Temperatur von (25 10)

43、 C durchfhren. Dabei muss das Behltervolumen kontinuierlich, mindestens viermal tglich, erneuert werden. Beim Verwenden von Stickstoff muss dessen Feuchtigkeitsgehalt so sein, dass der Taupunkt -50 C betrgt. 6.2.5 Fr Bestrahlungen in Wasser als umgebendes Medium vollentsalztes Wasser mit einem pH-We

44、rt zwischen 5,5 und 7,2 und einer spezifischen elektrischen Leitfhigkeit von 0,5 mS/m verwenden. Die Temperatur muss (25 10) C betragen. Die Flssigkeitsschicht in der Nhe der Probenoberflche durch entsprechende Manahmen (Rhren, Umwlzen usw.) hufig erneuern. Gegebenenfalls muss bei Langzeit-bestrahlu

45、ngen das gesamte Medium mehrmals erneuert werden. 6.2.6 Fr spezielle Anwendungsflle knnen Abweichungen von den vorgenannten Prfbedingungen ver-einbart werden. Sie sind im Prfbericht aufzufhren und detailliert zu beschreiben. 6.2.7 Bei intermittierenden Bestrahlungsverfahren, wie sie z. B. beim Bestr

46、ahlen mit Elektronenbeschleu-nigern hoher Energiedichte erforderlich sind, ist darauf zu achten, dass die vorgeschriebenen Umgebungs-bedingungen in den bestrahlungsfreien Zeitrumen eingehalten werden. 6.2.8 Vergleichsbeschichtungen (siehe 5.4) ohne Bestrahlung im Normalklima DIN EN 60212 (VDE 0308-1

47、) bei einer Temperatur von (25 10) C und einer Luftfeuchte von 75 % ber die gleiche Dauer, die das Bestrahlen in Anspruch nimmt, lagern. 6.3 Bestrahlungsdauer 6.3.1 Die Dauer des Bestrahlens ergibt sich aus der zulssigen Energiedosisleistung nach 6.1.3. Die sich ergebenden Zeiten sind auch bei inter

48、mittierender Bestrahlung unter Einbeziehung der Bestrahlungspausen einzuhalten. 6.3.2 Bei intermittierender Bestrahlung, z. B. mit Elektronenbeschleunigern (siehe 6.1.6 und 6.1.7), das Verhltnis der Bestrahlungsdauer zur Nicht-Bestrahlungsdauer whrend des gesamten Bestrahlens konstant halten. Mindes

49、tens 5 Wechsel vornehmen. 6.3.3 Ergeben visuelle Prfungen whrend des Bestrahlens deutliche Hinweise auf Strukturvernderungen an den Proben, wie z. B. zu Bruch fhrende Versprdungen, Blasenbildung, flssige Zersetzungsprodukte, die Bestrahlung abbrechen und den Zeitpunkt im Prfbericht angeben. Farbnderungen u