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)核電站長期使用的可靠性，大大降低了運行和維護(hù)成本。本文主要對SWS系統(tǒng)中HDPE管道的安裝技術(shù)進(jìn)行針對性分析，希望對后續(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，從換熱器出來的水經(jīng)過綜合管廊排至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2.1m，寬1.54m，高1.08m，在工作狀態(tài)下尺寸長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，可采用兩個固定式夾具，這種對接方式在管廊內(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，對切削下來的材料進(jìn)行檢查，確認(rèn)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(shè)定加熱溫度（204℃-232℃），用測溫儀檢查加熱板兩端的實際溫度，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，降低壓力，設(shè)備全自動化模式進(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(xù)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(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，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?qū)⒙菟〝Q緊。對于30″法蘭的對準(zhǔn)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(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管道安裝難點及優(yōu)化方案

3.1HDPE管道安裝難點

a管廊封閉，空間小；

b根據(jù)系統(tǒng)運行特點，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(hù)是必要的，特別是對法蘭端面，必須及時對端面進(jìn)行保護(hù)。建議對已經(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，熔接過程主要是對溫度、壓力、時間的控制，必須嚴(yán)格安裝廠家指導(dǎo)時操作，且操作工必須具備資質(zhì)。需要加強(qiáng)對操作工的訓(xùn)練。

e空間不足無法施焊，對于此類問題，應(yīng)提前熟悉管廊環(huán)境，對無法實施熱熔處提前采用32″焊機(jī)進(jìn)行預(yù)制后引入。

f法蘭連接處泄漏：由于法蘭最終通過墊片用螺栓擰緊連接，嚴(yán)密程度不如直接熱熔對接管道，但管廊內(nèi)又無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)此類問題，應(yīng)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(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；若從整體施工計劃無法滿足管廊不封頂，可在布置管廊時，增加內(nèi)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(yōu)化設(shè)計，對管廊內(nèi)的管道布置進(jìn)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(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(jìn)行對比，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，對于直管段的長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，使得施工過程困難，愿通過施工優(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。