中國(guó)核電核CHINA NUCLEAR POWER第7卷第4期2014年12月發(fā)玻璃鋼管道在核電廠循環(huán)水系統(tǒng)中的設(shè)計(jì)及應(yīng)用張旭'，戴云’(1.中國(guó)核電工程有限公司，北京100840;2.南京新核復(fù)合材料有限公司，江蘇南京211212)摘要:文章介紹了玻璃鋼管道在核電廠循環(huán)水系統(tǒng)中具有降低水損、節(jié)約電耗、方便施工等優(yōu)越性，并解決了大口徑循環(huán)水管道難以進(jìn)行水壓試驗(yàn)的難題。從玻璃鋼管道的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)、使用壽命、管道的漲縮影響、泥砂磨損等方面，對(duì)玻璃鋼管道的設(shè)計(jì)、產(chǎn)品工藝、管道材料及試驗(yàn)要求等進(jìn)行了分析。目前該核電廠循環(huán)水系統(tǒng)已通過(guò)工程驗(yàn)收，運(yùn)行正常，為今后玻璃鋼管道在核電廠循環(huán)水系統(tǒng)中的應(yīng)用提供了經(jīng)驗(yàn)和依據(jù)。關(guān)鍵詞:循環(huán)水系統(tǒng);內(nèi)襯玻璃鋼管道;核電廠中圖分類(lèi)號(hào): TL37文獻(xiàn)標(biāo)志碼: A文章編號(hào): 1674- 1617(2014)04- -0297- 05The Design and Application of FRP Pipes in NuclearPower Plant Circulation Water SystemZHANG Xu'， DAI Yun2(1. China Nuclear Power Engineering Co.，Ltd.，Beijing 100840, China;2. Nanjing New Nuclear Composite Materials Co.， Ltd.,Nanjing of Jiangsu Prov. 211212， China)Abstract: This article introduces the FRP pipes in the circulation water system whichcan reduce water loss and save power consumption， facilitate construction, and solvehe problem of large diameter circulation water pipes difficult for the water pressuretest. For harsh working conditions for the circulation water system, in terms of thedesign basis of the FRP pipe, service life， effect of pipe swelling and shrinking， andsand wear， the design， product process， pipe material and test requirements of FRPpipeline were analyzed. Now the nuclear power plant circulation water system haspassed the acceptance check， and operated normally， which will provide experienceand reference for the future application of FRP pipeline in the circulation watersystem.Key words: circulation water system; lined FRP pipeline; nuclear power plantCLC number: TL37 Article character: A Article ID: 1674- 1617(2014)04- -0297- -05中國(guó)煤化工收稿日期: 2014- -07-16作者簡(jiǎn)介:張旭(1972- -)，男，北京人，高級(jí)工程師，學(xué)士，從事循環(huán)水系統(tǒng)設(shè).MHCNMH G297.Nuclear Power R&D核電研發(fā)樣徑向壓縮變形量為25%，臨界值為50%，試驗(yàn)道的影響。數(shù)據(jù)經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析，外推得出該種橡膠圈的平均使6)海水中泥砂沖刷對(duì)管道系統(tǒng)的影響用壽命為75年。根據(jù)評(píng)估結(jié)果，可以認(rèn)為三元乙海水中含有泥砂顆粒時(shí)會(huì)對(duì)管路產(chǎn)生磨損，丙橡膠密封圈的使用壽命與玻璃鋼管道的壽命相海水本身還有腐蝕作用，兩種作用的疊加會(huì)使問(wèn)匹配。題更加嚴(yán)重。玻璃鋼管道及三元乙丙橡膠圈的耐(5)循環(huán)水系統(tǒng)瞬態(tài)負(fù)壓對(duì)玻璃鋼管道的海水腐 蝕性能突出，腐蝕作用基本排除，可以?xún)H影響考慮磨損作用。玻璃鋼管本質(zhì)上是耐磨性較好的工程內(nèi)襯的玻璃鋼管道，是按耐內(nèi)壓進(jìn)行設(shè)管材，采用管段旋轉(zhuǎn)試驗(yàn)法對(duì)幾種管材的耐磨性計(jì)的，外壓由混凝土溝道承受。在循環(huán)水系統(tǒng)運(yùn)進(jìn)行試驗(yàn)， 試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比見(jiàn)表1。行出現(xiàn)負(fù)壓情況下，空氣有可能穿透較薄的外?？梢?jiàn)，玻璃鋼管道具有較好的耐磨性。護(hù)層及結(jié)構(gòu)層，到達(dá)結(jié)構(gòu)層與內(nèi)襯層的界面。由由于工程當(dāng)?shù)睾Ｋ骄傲繛?于內(nèi)襯層具有防滲作用，空氣無(wú)法穿過(guò)，易造成0.021 kg/m',海水泥砂含量較少，泥砂對(duì)管道內(nèi)襯層與結(jié)構(gòu)層剝離。對(duì)這樣的問(wèn)題，工程的解的磨 蝕作用較輕微。在工程設(shè)計(jì)中，為減少管道決辦法是在玻璃鋼管道結(jié)構(gòu)層與外保護(hù)層之間，磨損，管路敷設(shè)平緩，減少了彎頭等管件。再增加-一個(gè)防滲層，有效地解決負(fù)壓對(duì)玻璃鋼管表1不同管材的耐磨性試驗(yàn)Table 1 Resistance test for different materials of pipeline管材種類(lèi)玻璃鋼管水泥砂漿內(nèi)襯鋼管環(huán)氧瀝青涂層鋼管瀝青搪瓷鋼管磨損量(相對(duì)值)0.400.910.984玻璃鋼管道工藝設(shè)計(jì)及材料4.1 設(shè)計(jì)要求該核電廠內(nèi)襯玻璃鋼管道設(shè)計(jì)的基準(zhǔn)條件4.1.1 采用的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)如下:玻璃鋼管的管材、管件、接頭的設(shè)計(jì)、原材輸水管徑/mmDN3000料體系、制造工藝及安裝操作執(zhí)行下述標(biāo)準(zhǔn):輸水水量/ (m'/s)20JC 552- 2011 纖維增強(qiáng) 熱固性樹(shù)脂壓力管;管道流速/ (m/s)2.8AWWA C950 fiberglass pipe;設(shè)計(jì)壓力/MPa0.AWWA M45 fiberglass pipe design;試驗(yàn)壓力/MPa0.45ASTM D2992確定 玻璃鋼(玻璃纖維增強(qiáng)設(shè)計(jì)真空壓力/ MPa-0.1熱固性樹(shù)脂)管及管件靜水壓力或壓力基準(zhǔn)推薦海水溫度/C最高32.8， 最低13.7實(shí)驗(yàn)方法;混凝土單位重量/ (kg/m') 2 500BS 7159 design and construction of glass混凝土澆筑速度/ (m3/h)≤1.067reinforced plastics (GRP) pipings systems for連接方式承插膠圈連接individual plant and sites;管道使用壽命/a50ISO 14692 petroleum and natural gas循環(huán)水進(jìn)水溝道采用內(nèi)襯玻璃鋼管道外包鋼industries- -glass reinforced plastics (GRP)筋混凝土的組合結(jié)構(gòu)，DN3000管道四周鋼筋混凝piping.土溝壁厚600 mm。玻璃鋼管除承受內(nèi)壓、真空、4.1.2重要設(shè)計(jì)參數(shù)的分析和確定施工時(shí)的鋼筋混凝土的重量外，外部荷載全由鋼(1)設(shè)中國(guó)煤化工筋混凝土承受。確定玻璃MYHCNMHG因素是組成300.中國(guó)核電核CHINA NUCLEAR POWER證第7卷第4期2014年12月發(fā)材料的應(yīng)變特性。因?yàn)椴ＡЮw維的斷裂延伸率通土12.7mm。常比樹(shù)脂基體大，因此在確定玻璃鋼管設(shè)計(jì)應(yīng)變(2)管件和接頭要求值時(shí)，應(yīng)確保樹(shù)脂基體不發(fā)生開(kāi)裂。在樹(shù)脂基體彎頭、三通、變徑管和法蘭及其他特殊部件斷裂延伸率≤0.02時(shí)，要滿(mǎn)足式(1) 要求:和接頭采用手糊工藝成型。管件性能應(yīng)等于或高εg≤0.lεr(1)于同壓力等級(jí)管材;材料體系規(guī)格與管材相同。式中: εs一玻璃鋼管設(shè)計(jì)應(yīng)變值;彎頭的曲率半徑，除另有規(guī)定外，- -般為管徑的-樹(shù)脂基體斷裂延伸率。1.5倍。假設(shè)ε ,= 2%，則設(shè)計(jì)應(yīng)變值應(yīng)≤0.002。(3)承插接口要求根據(jù)多年工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，工程選定的管道承插口與管段同時(shí)纏繞成型，是管材整ε。=0.001 7。體的一部分，其長(zhǎng)度調(diào)節(jié)能力是接口的標(biāo)準(zhǔn)位移該值已經(jīng)在?？隈R村電廠、秦山核電廠的循加每個(gè)管段的允許熱應(yīng)力位移。導(dǎo)向口保證最小環(huán)水系統(tǒng)溝道得到驗(yàn)證。25%的密封圈壓縮量。法蘭接口設(shè)計(jì)應(yīng)考慮熱應(yīng)(2)許用應(yīng)力和安全系數(shù)分析力和彎曲等組合荷載。玻璃鋼管道設(shè)計(jì)包括材料設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(4)密封圈的要求兩部分，兩者既有區(qū)別又互為前提。在確定設(shè)密封圈的邵氏A硬度為40~60，由三元乙丙計(jì)應(yīng)力許用值時(shí)，可以用強(qiáng)度極限值和靜水壓橡膠制成。設(shè)計(jì)應(yīng)力基準(zhǔn)兩種方法。兩種方法的失效判據(jù)是相同的。5結(jié)束語(yǔ)根據(jù)材料極限強(qiáng)度確定許用應(yīng)力時(shí)，先通核電廠循環(huán)水系統(tǒng)已經(jīng)調(diào)試運(yùn)行，循環(huán)水溝過(guò)水壓爆破試驗(yàn)獲得或校核爆破壓力，計(jì)算環(huán)道的內(nèi)襯玻璃鋼管道運(yùn)行良好。在國(guó)內(nèi)目前已建向失效強(qiáng)度;其次是確定合理的安全系數(shù)，見(jiàn)成并運(yùn)行的這類(lèi)組合結(jié)構(gòu)中，其玻璃鋼管道直徑式(2):是最大的。內(nèi)襯玻璃鋼管道的使用，降低了循環(huán)(2)水泵的揚(yáng)程，減少了溝道的滲漏，解決了循環(huán)水溝道水壓試驗(yàn)的難題，加快了工程進(jìn)度。通過(guò)細(xì)式中: σ一許用設(shè)計(jì)應(yīng)力， MPa;化玻璃鋼管的設(shè)計(jì)、工藝要求，解決了玻璃鋼管-水壓試驗(yàn)的環(huán)向失效應(yīng)力，MPa;道及密封圈的使用壽命、熱膨脹、設(shè)計(jì)應(yīng)變及負(fù)s一安全 系數(shù)。壓等問(wèn)題，為循環(huán)水系統(tǒng)內(nèi)襯玻璃鋼管的設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)壽命為50年時(shí)，安全系數(shù)應(yīng)不低于6.3使用提供 了經(jīng)驗(yàn)和依據(jù)。(JC 552- -2011)。4.2產(chǎn)品 工藝要求參考文獻(xiàn):工程的玻璃鋼管結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)符合JC 552- -2011 (] JC 552- 2011 纖維纏繞增強(qiáng)熱固性樹(shù)脂壓力管[S].要求。(JC552- 2011 Two fiber winding strengthened(1)管道要求thermoset resin pressure pipe [S].)結(jié)構(gòu)層采用玻璃纖維在成型芯模上連續(xù)纏繞[2] HG/T 3087- -2001 靜密封橡膠零件貯存期快速測(cè)定方法[S]. (HG/T 3087- 2001 Rapid determination制成。玻璃纖維的重量含量65%左右，纏繞角為method for static sealing rubber parts storage55°可適當(dāng)調(diào)整但不得超過(guò)55°。duration [S].)玻璃鋼管的標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)一般為12 m，允許誤差為中國(guó)煤化工MHCNMH G301.