AP1000核電HDPE管道安裝

甘小馬

摘要：AP1000核電在廠用水系統(tǒng)（SWS）選用高密度聚乙烯（HDPE）管道來(lái)輸送冷卻水，以抵抗惡劣使用環(huán)境引起的外表面腐蝕，以及防止流質(zhì)引起的管內(nèi)積垢和內(nèi)表面腐蝕，進(jìn)而增強(qiáng)核電站長(zhǎng)期使用的可靠性，大大降低了運(yùn)行和維護(hù)成本。本文主要對(duì)SWS系統(tǒng)中HDPE管道的安裝技術(shù)進(jìn)行針對(duì)性分析，希望對(duì)后續(xù)類似工程提供幫助。

關(guān)鍵詞：HDPE管道；管廊

1工程概況

AP1000核電是美國(guó)西屋公司研發(fā)的第三代先進(jìn)型壓水堆技術(shù)，SWS系統(tǒng)作為廠用水系統(tǒng)，它向設(shè)備冷卻水熱交換器提供冷卻水，帶走一回路和特定的二回路非安全相關(guān)電站設(shè)備的熱量。SWS系統(tǒng)利用兩根30 HDPE管道，從循環(huán)水泵房的濕井內(nèi)取水，經(jīng)過(guò)綜合管廊進(jìn)入常規(guī)島內(nèi)的設(shè)冷水熱交換器，從換熱器出來(lái)的水經(jīng)過(guò)綜合管廊排至CWS系統(tǒng)的泄水虹吸井。

2 HDPE管道熱熔

2.1熱熔設(shè)備布置

30寸HDPE管道熱熔連接采用熱熔焊機(jī)PT800，焊機(jī)的整機(jī)重量為1.5t，焊機(jī)在非工作狀態(tài)下長(zhǎng)2.1m，寬1.54m，高1.08m，在工作狀態(tài)下尺寸長(zhǎng)2.1m，寬1.93m，高1.7m。設(shè)備的外形尺寸如下圖1所示。根據(jù)管廊內(nèi)尺寸分析，設(shè)備從吊物孔引入，引入后，把設(shè)備直接放在吊物孔下方旁側(cè)。

2.2固定管材

銑削之前，將兩部件固定在夾具上，且保證夾具端部保留有100mm的直管段長(zhǎng)度用于銑削及熔接。根據(jù)焊接部件的不同，夾具的配置可不一致：管道與管道熔接時(shí)，可采用兩個(gè)固定式夾具，這種對(duì)接方式在管廊內(nèi)占據(jù)大部分焊口。

2.3銑削管端面

施加適當(dāng)?shù)膲毫χ凉芏蝺啥司羞B續(xù)的切削，對(duì)切削下來(lái)的材料進(jìn)行檢查，確認(rèn)平整時(shí)，銑削完畢；熔接之前必須確保銑削至兩端平整；銑削后重新檢查兩端的對(duì)齊情況，確保管材兩端的錯(cuò)邊量小于5mm，如果超過(guò)了允許值，需要重新銑削直到滿足要求。

2.4熔接

設(shè)定加熱溫度（204℃-232℃），用測(cè)溫儀檢查加熱板兩端的實(shí)際溫度，達(dá)到設(shè)定溫度后，放下加熱板，夾具扣緊，檢查最初的熔珠，觀察熔珠的頂部、底部、側(cè)面是否均勻，若不均勻需停止操作。當(dāng)熔珠的寬度達(dá)到15mm時(shí)，降低壓力，設(shè)備全自動(dòng)化模式進(jìn)行，去除加熱板后，在熔接壓力下立即合攏兩管段。

2.5冷卻

熱熔接頭必須保持在熔接壓力下直至接頭充分冷卻，冷卻時(shí)間不得小于2194s。熔接整個(gè)過(guò)程可用下圖2來(lái)表示

其中：t1=具有特殊壁厚的焊縫成形所需時(shí)間；t2=連續(xù)加熱所需時(shí)間；t3=加熱板移除、管端對(duì)接時(shí)間；t4=增加壓力所需時(shí)間；t5=冷卻時(shí)間；

2.6法蘭安裝

熔接完成后，需要對(duì)法蘭進(jìn)行螺栓緊固。30″HDPE法蘭最大力矩值為661.9N.M，最小力矩值為440.82N.M。法蘭的螺栓為28個(gè)，螺栓布置序號(hào)見(jiàn)下圖23，螺栓的擰緊順序?yàn)?-15-8-22；4-18-11-25；6-20-13-27；2-16-9-23；5-16-12-26；7-21-14-28；3-17-10-24。

法蘭安裝時(shí)，必須按照力矩要求及擰緊次序?qū)⒙菟〝Q緊。對(duì)于30″法蘭的對(duì)準(zhǔn)端面，軸線中心線偏差錯(cuò)邊不能超過(guò)1/4″，對(duì)于6″法蘭，軸線中心偏差錯(cuò)邊不能超過(guò)1/8″。對(duì)于30″法蘭適配器的角度錯(cuò)位需要控制在0.15″之內(nèi)，即在30″的HDPE管道上，法蘭可一端接觸，另一邊有0.15″的可以接受的間隙。對(duì)于6″管道，法蘭適配器的角度間隙需要控制在0.03″之內(nèi)。HDPE法蘭由法蘭盤和法蘭翻邊組成，法蘭盤與管道熔接前，必須將法蘭翻邊提前安裝。

3HDPE管道安裝難點(diǎn)及優(yōu)化方案

3.1HDPE管道安裝難點(diǎn)

a管廊封閉，空間?。?/p>

b根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行特點(diǎn)，其介質(zhì)為海水，且管廊內(nèi)環(huán)境潮濕，決定選用該材質(zhì)的管道，從而決定了其連接方式；

c施工中對(duì)管材造成損傷，正在施工的管廊空間更為狹小，所以對(duì)管材的成品保護(hù)是必要的，特別是對(duì)法蘭端面，必須及時(shí)對(duì)端面進(jìn)行保護(hù)。建議對(duì)已經(jīng)施工完成的管道用篷布遮蓋，避免損失。

d設(shè)備操作失誤，導(dǎo)致熔珠外形不合格，熔接過(guò)程主要是對(duì)溫度、壓力、時(shí)間的控制，必須嚴(yán)格安裝廠家指導(dǎo)時(shí)操作，且操作工必須具備資質(zhì)。需要加強(qiáng)對(duì)操作工的訓(xùn)練。

e空間不足無(wú)法施焊，對(duì)于此類問(wèn)題，應(yīng)提前熟悉管廊環(huán)境，對(duì)無(wú)法實(shí)施熱熔處提前采用32″焊機(jī)進(jìn)行預(yù)制后引入。

f法蘭連接處泄漏：由于法蘭最終通過(guò)墊片用螺栓擰緊連接，嚴(yán)密程度不如直接熱熔對(duì)接管道，但管廊內(nèi)又無(wú)法避免采用法蘭連接。且根據(jù)廠家反饋，法蘭連接的嚴(yán)密性是優(yōu)于電熔的。若后期試壓出現(xiàn)此類問(wèn)題，應(yīng)及時(shí)泄壓檢查法蘭端面的完整性，兩片法蘭中心線的錯(cuò)邊量是否超過(guò)了允許值，并檢查螺栓擰緊的力矩值，再根據(jù)要求重新安裝。若法蘭端面存在缺陷，建議將此法蘭去除，增加直管段重新熔接。

3.2HDPE管道安裝優(yōu)化方案

a管道安裝前對(duì)管廊內(nèi)不進(jìn)行封閉，加大施工空間，減小施工難度；若從整體施工計(jì)劃無(wú)法滿足管廊不封頂，可在布置管廊時(shí)，增加內(nèi)部的寬度及高度，且HDPE管道上部的物項(xiàng)在HDPE管道安裝前不可安裝；

b優(yōu)化設(shè)計(jì)，對(duì)管廊內(nèi)的管道布置進(jìn)行簡(jiǎn)化，避免多處的高度變化處，則可減少增加法蘭的位置，并降低施工難度；

c優(yōu)化施工設(shè)備，廠家根據(jù)目前管廊的尺寸再優(yōu)化設(shè)備尺寸，盡快將設(shè)備尺寸最小化，并改善設(shè)備的夾具，將其也適用于管件的加厚區(qū)，則可不再采購(gòu)32″焊機(jī)，且可減少增加法蘭的位置，提高工作效率；

d將三門項(xiàng)目采用的電熔連接方式與海陽(yáng)采用熱熔加法蘭的連接方式的使用性能進(jìn)行對(duì)比，若電熔的連接嚴(yán)密性并不劣于電熔機(jī)法蘭連接，可修改連接方式，該為電熔，替代電熔加法蘭的連接方式，電熔設(shè)備尺寸小，且操作空間小，對(duì)于直管段的長(zhǎng)度要求也小于熱熔設(shè)備，可加快工期。

4總結(jié)

總而言之，管廊內(nèi)熱熔施工，由于管廊空間受限，使得施工過(guò)程困難，愿通過(guò)施工優(yōu)化方案建議，在后續(xù)的類似管道施工中節(jié)省成本，提高效率。