hdpe(高密度聚乙烯)管材在核电项目中的应用

区域治理前沿理论与策略
HDPE（高密度聚乙烯）管材在核电项目中的应用
杜少良
中核能源科技有限公司，北京 100000
摘要：本文主要介绍了HDPE（高密度聚乙烯）管道在用水系统中应用的优点、选型、以及HDPE的设计、施工、以及热熔焊缝对系统流量等方面的影响。

关键词：厂用水系统；管道材质
一、核电现场厂用水系统概况
厂用水系统用于冷却设备冷却系统（CCS）热交换器并将CCS 热量传送到循环水系统排放管道中。

厂用水系统室内管道采用ASTM B804，UNS N08367超级奥氏体不锈钢制造，这包括汽机厂房与循环水系统泵房内的所有管道。

厂区的厂用水系统管道采用30”（762mm ）及6”(152mm)DR-9等级的4710 聚乙烯制成，HDPE 管道主要采用热熔焊接连接，部分接口按厂家或设计要求使用插套法兰连接。

二、厂用水系统管道设计及其选型
1选择厂用水系统管道材质
厂用水系统中的介质主要是过滤掉大颗粒、漂浮的有机物（比如海草等）和其他悬浮物的海水，而海水有比较强的腐蚀性，因此在考虑厂用水系统在选材时必须要考虑海水的腐蚀性。

考虑工程建造成本以及现场气候因素，现场厂用水系统为主要采用了HDPE材质作为管道材料，厂用水系统需要与厂用水泵进。

2HDPE材质管道基本参数
厂用水系统的系统设计压力为1.03MPa，设计温度为38℃，设计流量为2800m³/hr，据此现场选用的HDPE 管道为“Plain ends，seamless，DR 9，HDPE (PE4710)，ASTM D3350 CL445574C，ASTM F714，lPS”，尺寸为30”。

其中相关规范均是参考的美国标准，其中ASTM D3350 HDPE材质的材料标准，ASTM F714为HDPE管道的制造标准。

DR为HDPE材质管道壁厚的规格参数：
DR=D0/t
D0为管道的平均外径，t为管道的最小壁厚；
PE4710为HDPE管道的具体牌号，“CL445574C”中每一个数字都代表HDPE不同的性能参数.
三、HDPE材质管道在施工中的应用
1HDPE材质管道的连接方式
HDPE管道的焊接连接方式主要有热熔焊接和电熔焊接两种，现场主要采用的
热熔焊接的焊接方式，其优点主要有强度
较高，施工工艺较便捷，焊接质量容易控
制等。

1.1热熔焊接
热熔焊接是在两个需连接的表面利
用温度在一定时间内加热成熔融状态并
通过一定的压力挤压将两侧熔融物形成
一个均匀一体的接缝，当接缝冷却并低
于材料的熔化温度时就形成了热熔连接。

任何特定的材料都会在一个温度范围内
产生热熔连接。

1.2电熔连接
电熔焊接是用电熔焊机给镶嵌在电熔
管件内壁的电阻丝通电加热，其加热的能
量是管件和管材的连接界面熔融。

在管件
的建立封闭后，界面熔融区的熔融在高温
和压力作用下，其分子链段相互扩散，当
界面上互相扩散的深度达到了链缠结所必
需的尺寸，自然冷却后界面就可以得到必
要的焊接强度，形成管连可靠的焊接连接。

2HDPE管道热熔焊接施工要点
2.1HDPE管道连接
与钢管不同的是HDPE管道的焊接是
在现场进行的，直管段应先进行连接，连
接时应按照图纸要求从固定端开始施焊，
并向另一端连续施焊，对于有排放管的管
道，在其一侧管段就位后，将其引入就位。

在现场测量确认图纸尺寸后，部分管段可
在车间进行下料。

在管道连接后应对焊接
区域进行保护，以避免恶劣的环境条件带
来的影响，如湿度、大风、潮湿和低于0℃
的温度条件。

2.2HDPE管道焊接表面加热
在加热板放入夹具前，所有的工作人
员都应掌握操作中要求的参数，在放入加
热板前应先测试夹具把管段拉向加热板所
需的压力。

拉动管子的压力由控制单元的
压力调节器进行调节。

此压力值只要能使
两个管段能相互接触即可。

每道焊口的拉
拽压力都应作好记录。

其他操作(如加热
压力、吸热压力等)焊接参数卡上压力值
应加入焊接期间的拉拽压力。

拉拽压力的
记录由施工人员在操作中记录，但其不作
为施工移交资料。

检查加热板的温度是否
处于指定温度范围(204℃-232℃)。

通
常加热板在控制单元有一个黄色或红色的
指示灯用于显示加热板是否已达到了工作
温度，确保没有冷空气在管内流动。

在每
个管端用塑料袋封堵以阻止空气流动到加
热板上。

保持熔接压力，直到观察到管或
管件端部周围出现少量熔化物，才可降低
压力。

一经观察管周围上出现熔化迹象，
则开始通过减少压力进行热浸处理，在无
外力情况下保持接触，同时加热器和管或
配件端部都会出现融化的熔珠。

2.3HDPE热熔焊缝的形成
热熔工艺需要设定合适的热熔焊接参
数，包括吸热温度、吸热时间、切换时间、
热熔压力、冷却时间、焊缝成型以及降温
期间的压力，当HDPE管道按照上述的推
荐的吸热时间完成吸热后，立即分开管段，
去除加热板，然后合拢两端。

热熔压力是
指在切换时间后达到并在冷却期间维持的
压力。

切记要严格按照焊接前设定的焊接
压力进行对接，如压力过大很容易造成焊
接不牢固的情况。

四、结论与展望
HDPE材质在核电建设中主要应用在
厂用水系统管道的敷设中。

厂用水系统主
要功能是利用海水通过热交换器将核电主
要设备运行产生的热量以及正常停堆时产
生的余热排出。

管道内介质温度变化大，
并且管道敷设面积较大，因此需要选择的
管道材质要具有很好冷热性能，并且要具
有很强的任性，HDPE管道材质很好地满
足了这些要求，并且在管线较长的情况的
HDPE管道的施工较为边界，施工质量较
容易控制。

后续项目可以结合不同厂址的
特点，在HDPE管道布置方面进行优化，
降低现场的施工难度，可以节省施工工期，
提高经济效益。

参考文献：
[1]梅涛,迟姚玲,易玉峰,丁福臣.高
密度聚乙烯热解生成聚乙烯蜡及产品的
性质研究[J].石油炼制与化工,2011(11)
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