AP1000核電HDPE管道安裝

甘小馬

摘要：AP1000核電在廠用水系統（SWS）選用高密度聚乙烯（HDPE）管道來輸送冷卻水，以抵抗惡劣使用環境引起的外表面腐蝕，以及防止流質引起的管內積垢和內表面腐蝕，進而增強核電站長期使用的可靠性，大大降低了運行和維護成本。本文主要對SWS系統中HDPE管道的安裝技術進行針對性分析，希望對后續類似工程提供幫助。

關鍵詞：HDPE管道；管廊

1工程概況

AP1000核電是美國西屋公司研發的第三代先進型壓水堆技術，SWS系統作為廠用水系統，它向設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電站設備的熱量。SWS系統利用兩根30 HDPE管道，從循環水泵房的濕井內取水，經過綜合管廊進入常規島內的設冷水熱交換器，從換熱器出來的水經過綜合管廊排至CWS系統的泄水虹吸井。

2 HDPE管道熱熔

2.1熱熔設備布置

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

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的直管段長度用于銑削及熔接。根據焊接部件的不同，夾具的配置可不一致：管道與管道熔接時，可采用兩個固定式夾具，這種對接方式在管廊內占據大部分焊口。

2.3銑削管端面

施加適當的壓力至管段兩端均有連續的切削，對切削下來的材料進行檢查，確認平整時，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齊情況，確保管材兩端的錯邊量小于5mm，如果超過了允許值，需要重新銑削直到滿足要求。

2.4熔接

設定加熱溫度（204℃-232℃），用測溫儀檢查加熱板兩端的實際溫度，達到設定溫度后，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、側面是否均勻，若不均勻需停止操作。當熔珠的寬度達到15mm時，降低壓力，設備全自動化模式進行，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，冷卻時間不得小于2194s。熔接整個過程可用下圖2來表示

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

2.6法蘭安裝

熔接完成后，需要對法蘭進行螺栓緊固。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，螺栓布置序號見下圖23，螺栓的擰緊順序為1-15-8-22；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，必須按照力矩要求及擰緊次序將螺栓擰緊。對于30″法蘭的對準端面，軸線中心線偏差錯邊不能超過1/4″，對于6″法蘭，軸線中心偏差錯邊不能超過1/8″。對于30″法蘭適配器的角度錯位需要控制在0.15″之內，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。對于6″管道，法蘭適配器的角度間隙需要控制在0.03″之內。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管道安裝難點及優化方案

3.1HDPE管道安裝難點

a管廊封閉，空間小；

b根據系統運行特點，其介質為海水，且管廊內環境潮濕，決定選用該材質的管道，從而決定了其連接方式；

c施工中對管材造成損傷，正在施工的管廊空間更為狹小，所以對管材的成品保護是必要的，特別是對法蘭端面，必須及時對端面進行保護。建議對已經施工完成的管道用篷布遮蓋，避免損失。

d設備操作失誤，導致熔珠外形不合格，熔接過程主要是對溫度、壓力、時間的控制，必須嚴格安裝廠家指導時操作，且操作工必須具備資質。需要加強對操作工的訓練。

e空間不足無法施焊，對于此類問題，應提前熟悉管廊環境，對無法實施熱熔處提前采用32″焊機進行預制后引入。

f法蘭連接處泄漏：由于法蘭最終通過墊片用螺栓擰緊連接，嚴密程度不如直接熱熔對接管道，但管廊內又無法避免采用法蘭連接。且根據廠家反饋，法蘭連接的嚴密性是優于電熔的。若后期試壓出現此類問題，應及時泄壓檢查法蘭端面的完整性，兩片法蘭中心線的錯邊量是否超過了允許值，并檢查螺栓擰緊的力矩值，再根據要求重新安裝。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管道安裝優化方案

a管道安裝前對管廊內不進行封閉，加大施工空間，減小施工難度；若從整體施工計劃無法滿足管廊不封頂，可在布置管廊時，增加內部的寬度及高度，且HDPE管道上部的物項在HDPE管道安裝前不可安裝；

b優化設計，對管廊內的管道布置進行簡化，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優化施工設備，廠家根據目前管廊的尺寸再優化設備尺寸，盡快將設備尺寸最小化，并改善設備的夾具，將其也適用于管件的加厚區，則可不再采購32″焊機，且可減少增加法蘭的位置，提高工作效率；

d將三門項目采用的電熔連接方式與海陽采用熱熔加法蘭的連接方式的使用性能進行對比，若電熔的連接嚴密性并不劣于電熔機法蘭連接，可修改連接方式，該為電熔，替代電熔加法蘭的連接方式，電熔設備尺寸小，且操作空間小，對于直管段的長度要求也小于熱熔設備，可加快工期。

4總結

總而言之，管廊內熱熔施工，由于管廊空間受限，使得施工過程困難，愿通過施工優化方案建議，在后續的類似管道施工中節省成本，提高效率。