Использование HDPE в трубопроводных системах атомных электростанций
Системы трубопроводов на атомных электростанциях США, от которых зависит безопасное остановление станции (т.е. «связанные с безопасностью»), обычно конструируются в соответствии с Разделом III Кодекса по котлам и сосудам под давлением (B&PV) Американского общества инженеров-механиков (ASME). . [ 1 ] Материалы, разрешенные Кодексом ASME B&PV, исторически ограничивались только металлическими материалами. [ 2 ] [ 3 ] Благодаря успеху полиэтилена высокой плотности (HDPE) в других отраслях, атомные электростанции в США выразили заинтересованность в использовании труб из HDPE в приложениях, соответствующих нормам ASME B&PV. В 2008 году первая атомная электростанция в США получила одобрение Комиссии по ядерному регулированию США (NRC США) на установку HDPE в системе, связанной с безопасностью согласно нормам ASME B&PV. [ 4 ] С тех пор правила использования ПЭВП были интегрированы в издания 2015 и 2017 годов Кодекса ASME B&PV. [ 5 ] В 2020 году NRC утвердил редакции 2015 и 2017 годов. [ 6 ]
История
[ редактировать ]- 1963 г. - создан раздел III Кодекса ASME B&PV, в котором разрешены только металлические материалы. [ 7 ]
- 2007 г. – Кодовый случай N-755 выдан от имени Duke Energy для использования полиэтиленовых пластиковых труб для трубопроводов класса 3. Кодекс N-755 ограничивает сварку полиэтилена высокой плотности сваркой встык. [ 8 ]
- 2008 г. – NRC США предоставляет заводу Каллауэй , энергоблок 1, разрешение на использование ПЭВП в системе водоснабжения основных нужд на основании кода N-755 и дополнительной информации, относящейся к заводу. [ 4 ]
- 2009 г. - NRC США предоставляет атомной станции Катавба , энергоблоки 1 и 2, разрешение на использование ПЭВП в системе технического водоснабжения атомной станции на основании Кодекса N-755 и дополнительной информации, касающейся конкретной станции. [ 9 ]
- 2010 г. – выпущена первая редакция Кодекса N-755. [ 10 ]
- 2013 г. – выпущена вторая редакция Кодекса N-755. [ 11 ]
- 2014 г. - NRC США отклоняет код N-755-0 (редакция 0) для общего использования из-за нерешенных проблем, касающихся процедуры соединения, процессов деградации и проверки соединений. [ 12 ]
- 2015 г. - NRC США предоставляет энергоблоку 2 атомной электростанции Эдвина И. Хэтча разрешение на использование полиэтилена высокой плотности в системе технического водоснабжения станции. [ 13 ]
- 2015 г. – Использование полиэтиленовых пластиковых труб для применений класса 3 включено в Обязательное приложение XXVI раздела III ASME. [ 5 ]
- 2017 г. - NRC США отклоняет кодовый случай N-755-1 для непатентованного использования из-за продолжающихся нерешенных проблем. [ 14 ]
- 2020 г. - NRC США утверждает Кодекс ASME B&PV редакции 2015 г., который включает использование труб из полиэтилена высокой плотности для применений класса 3. [ 6 ]
Разделы норм ASME для котлов и сосудов высокого давления для полиэтилена высокой плотности
[ редактировать ]Раздел III Кодекса ASME B&PV – Правила строительства компонентов ядерной установки [ 5 ]
- Приложение XXVI – Правила строительства напорных трубопроводов из подземного полиэтилена класса 3
- Статья XXVI-1000: Общие требования
- Статья XXVI-2000: Материалы
- Статья XXVI-3000: Дизайн
- Статья XXVI-4000: Изготовление и установка
- Статья XXVI-5000: Экспертиза
- Статья XXVI-6000: Тестирование
- Статья XXVI-7000: Защита от избыточного давления
- Статья XXVI-8000: Паспортные таблички, штампы и отчеты
- Статья XXVI-9000: Глоссарий
- Обязательные приложения I – III
- Необязательные приложения A – D
Раздел IX норм ASME B&PV – Квалификация в области сварки, пайки и плавления
- Часть QF – Сварка пластика
- Статья XXI – Общие требования к плавлению пластмасс
- Статья XXII – Квалификация процедуры слияния
Приложение
[ редактировать ]Использование HDPE на атомных электростанциях США в настоящее время ограничено материалом PE4710, поскольку именно этот материал впервые был обнаружен в кодовом случае N-755 и одобрен NRC США. Код N-755 и нормы ASME B&PV издания 2015 г., раздел III, приложение XXVI ограничиваются только стыковой сваркой (т. е. сваркой горячей пластиной ). Электросварка включена в Кодекс ASME B&PV 2017 года, Раздел III, Приложение XXVI. Как N-755, так и Приложение XXVI ограничивают использование HDPE трубопроводными системами класса 3. [ 5 ] [ 10 ]
Обязательное обследование и тестирование
[ редактировать ]Все сварные швы, выполненные с помощью сварки горячей пластиной или электромуфтовой сварки, должны подвергаться визуальному контролю и испытанию гидростатическим давлением. Все соединения труб диаметром 4 дюйма и более должны пройти 100% объемный неразрушающий контроль (NDE). Объемный неразрушающий контроль может представлять собой либо ультразвуковое исследование , либо микроволновое исследование . [ 8 ]
Преимущества
[ редактировать ]Стальные трубопроводы, используемые в системах технической воды на атомных электростанциях, часто подвергаются различным формам разрушения, включая общую коррозию, микробиологическую коррозию, образование бугорков и гальваническую коррозию . ПЭВП обычно невосприимчив к этим формам разложения. Кроме того, к атомным электростанциям обычно предъявляются строгие требования по сейсмичности, а полиэтилен высокой плотности очень гибок, что повышает его способность выдерживать землетрясение. [ 15 ] [ 16 ]
Проблемы
[ редактировать ]Использование ПЭВП на атомных электростанциях требует обширных усилий по квалификации и испытаниям, чтобы продемонстрировать, что материал безопасен при всех проектных условиях. В прошлом NRC США выражал обеспокоенность по поводу использования HDPE, связанного с целостностью стыковых сварных соединений, способностью обнаруживать дефекты в соединениях и возможностью медленного роста трещин. Это помешало NRC в целом одобрить использование HDPE. [ 14 ] [ 9 ] Атомные электростанции по-прежнему могут запрашивать одобрение КЯН США в каждом конкретном случае (т. е. запрос на оказание помощи).
Текущий статус одобрения NRC США
[ редактировать ]NRC рассмотрел редакции Кодекса ASME B&PV 2015 и 2017 годов, которые были приняты и включены в 10CFR50.55a, со следующими условиями, связанными с использованием HDPE: [ 6 ]
| Условие раздела III: Обязательное Приложение XXVI . При применении изданий 2015 и 2017 годов Раздела III Обязательного приложения XXVI «Правила строительства подземных полиэтиленовых напорных трубопроводов класса 3» заявители или лицензиаты должны соблюдать следующие условия: | ||||
| (A) Обязательное приложение XXVI: Первое положение . При проведении квалификационных испытаний технологии сварки в соответствии с XXVI–2300 и XXVI–4330 необходимо использовать следующие существенные переменные для эксплуатационных квалификационных испытаний стыковых сварных соединений: | ||||
| ( 1 ) | Тип соединения: изменение типа соединения по сравнению с квалифицированным, за исключением того, что квадратное стыковое соединение квалифицируется как соединение под углом. | |||
| ( 2 ) | Выравнивание поверхности трубы: изменение смещения поверхности наружного диаметра (НД) трубы более чем на 10 процентов от толщины стенки более тонкого свариваемого элемента. | |||
| ( 3 ) | Материал полиэтилена: каждая партия исходного полиэтиленового материала, используемого в производстве (XXVI–2310(c)). | |||
| ( 4 ) | Толщина стенки: Каждая толщина должна быть сварена при производстве (XXVI–2310(c)). | |||
| ( 5 ) | Диаметр: Каждый диаметр должен быть сплавлен при производстве (XXVI–2310(c)). | |||
| ( 6 ) | Площадь поперечного сечения: каждая комбинация толщины и диаметра (XXVI–2310(c)). | |||
| ( 7 ) | Положение: Максимальный наклон каретки машины составляет более 20 градусов от горизонтали (XXVI–4321(c)). | |||
| ( 8 ) | Температура поверхности нагревателя: изменение температуры поверхности нагревателя до значения, выходящего за пределы проверенного диапазона (XXVI–2321). | |||
| ( 9 ) | Температура окружающей среды: изменение температуры окружающей среды менее чем на 50 °F (10 °C) или более чем на 125 °F (52 °C) (XXVI–4412(b)). | |||
| ( 10 ) | Межфазное давление: изменение межфазного давления до значения, выходящего за пределы тестируемого диапазона (XXVI–2321). | |||
| ( 11 ) | Уменьшение ширины валиков расплава: Уменьшение размера валиков расплава по сравнению с допустимым. | |||
| ( 12 ) | Увеличение времени снятия нагревателя: увеличение времени снятия пластины нагревателя по сравнению с допустимым. | |||
| ( 13 ) | Уменьшение времени охлаждения: Уменьшение времени охлаждения под давлением по сравнению с допустимым. | |||
| ( 14 ) | Модель каретки термозакрепителя: Модель каретки термозакрепителя отличается от протестированной (XXVI–2310(d)). | |||
| (B) Обязательное Приложение XXVI: Второе положение . При проведении аттестации методики испытаний стыковых сварных соединений на ударную вязкость при высокоскоростном растяжении по XXVI–2300 или XXVI–4330 изломы образца, находящиеся вдали от зоны сварки, подлежат повторному испытанию. При проведении квалификационных испытаний сварщика на изгиб стыковых сварных соединений в соответствии с XXVI–4342 необходимо использовать управляемое испытание на боковой изгиб для всех толщин, превышающих 1,25 дюйма. | ||||
| (C) Обязательное Приложение XXVI: Третье положение . При проведении квалификационных испытаний процедуры сварки в соответствии с разделами III XXVI–2300 и XXVI–4330 Кодекса BPV издания 2017 г. для испытаний электросварных соединений необходимо использовать следующие основные переменные: | ||||
| ( 1 ) | Конструкция соединения: изменение конструкции электросварного соединения. | |||
| ( 2 ) | Посадочный зазор: допускается увеличение максимального радиального посадочного зазора. | |||
| ( 3 ) | Материал трубы PE: изменение обозначения PE или классификации ячеек трубы по сравнению с испытанной (XXVI–2322(a)). | |||
| ( 4 ) | Монтажный полиэтиленовый материал: изменение производственного предприятия или производственной партии по сравнению с проверенной (XXVI–2322(b)). | |||
| ( 5 ) | Толщина стенки трубы: каждая толщина должна быть сварена при производстве (XXVI–2310(c)). | |||
| ( 6 ) | Производитель фитинга: смена производителя фитинга. | |||
| ( 7 ) | Диаметр трубы: Каждый диаметр подлежит сварке при производстве (XXVI–2310(c)). | |||
| ( 8 ) | Время охлаждения: Уменьшение времени охлаждения под давлением по сравнению с квалифицированным. | |||
| ( 9 ) | Напряжение плавления: изменение напряжения плавления. | |||
| ( 10 ) | Номинальное время сварки: изменение номинального времени сварки. | |||
| ( 11 ) | Диапазон температур материала: Изменение температуры плавления материала за пределами установленного диапазона. | |||
| ( 12 ) | Источник питания: изменение марки или модели блока управления электросваркой (XXVI–2310(f)). | |||
| ( 13 ) | Шнур питания: изменение материала, длины или диаметра шнура питания, которое снижает ток в катушке до уровня ниже минимально допустимого. | |||
| ( 14 ) | Процессор: изменение производителя или номера модели процессора. (XXVI–2310(ф)). | |||
| ( 15 ) | Седельный зажим: изменение типа седлового зажима. | |||
| ( 16 ) | Скребковое устройство: замена чистого скребкового инструмента на любой другой тип инструмента. | |||
Ссылки
[ редактировать ]- ^ «NRC: Кодексы и стандарты 10 CFR 50.55a» . www.nrc.gov . Проверено 16 февраля 2019 г.
- ^ Международный кодекс - Кодекс ASME по котлам и сосудам под давлением 2010 г., Раздел III. Правила строительства компонентов ядерных установок - Раздел 1 . АСМЭ. 1 июля 2010 г.
- ^ Международный кодекс — Кодекс ASME по котлам и сосудам под давлением 2010 г., раздел II «Материалы», часть D. АСМЭ. 1 июля 2010 г.
- ^ Jump up to: а б Маркли, Майкл (08 ноября 2008 г.). ЗАВОД КАЛЛАВЭЙ, БЛОК 1 - ЗАПРОС НА РАЗМЕЩЕНИЕ 13R-10, УТВЕРЖДЕН 31 ОКТЯБРЯ 2008 ГОДА НА ТРЕТЬИЙ 10-ЛЕТНИЙ ПЕРИОД ИНСПЕКЦИОННОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ - ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПОЛИЭТИЛЕНОВОЙ ТРУБЫ ВМЕСТО ТРУБ ИЗ УГЛЕРОДИСТОЙ СТАЛИ В ПОДЗЕМНОЙ СИСТЕМЕ ТРУБОПРОВОДОВ НЕОБХОДИМОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ ВОДЫ (TAC № MD6792)» (PDF) . www.nrc.gov . Проверено 16 февраля 2019 г.
- ^ Jump up to: а б с д Международный кодекс – Кодекс ASME по котлам и сосудам под давлением 2015 г., Раздел III. Правила строительства компонентов ядерных установок – Раздел 1 . АСМЭ. 1 июля 2015 г.
- ^ Jump up to: а б с «Кодексы и стандарты» . www.nrc.gov . 04.06.2020 . Проверено 30 октября 2020 г.
В данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .
- ^ Международный кодекс - ASME 1963 г. Кодекс по котлам и сосудам под давлением, Раздел III, Правила постройки ядерных сосудов . АСМЭ. 1963.
- ^ Jump up to: а б Международный кодекс — Правила ASME по котлам и сосудам под давлением — Примеры норм . АСМЭ. 2007.
- ^ Jump up to: а б Вонг, Мелани (27 мая 2009 г.). «АТОМНАЯ СТАНЦИЯ КАТАВБА, БЛОКИ 1 И 2, РЕЛЬЕФ 06-CN-003 ДЛЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПОЛИЭТИЛЕНОВОГО МАТЕРИАЛА В ПОДЗЕМНЫХ ТРУБОПРОВОДАХ ТЕХНИЧЕСКОЙ ВОДЫ (НОМЕР ТАС ME0234 И ME0235)» (PDF) . www.nrc.gov . Проверено 15 февраля 2019 г.
- ^ Jump up to: а б Международный кодекс – Нормы ASME по котлам и сосудам под давлением 2010 г. – Примеры норм . АСМЭ. 1 июля 2010 г.
- ^ Международный кодекс – Нормы ASME по котлам и сосудам под давлением 2013 г. – Примеры норм . АСМЭ. 1 июля 2013 г.
- ^ «Нормативное руководство 1.193 в случаях, когда код ASME не одобрен к использованию, редакция 4» (PDF) . www.nrc.gov . Август 2014 года . Проверено 15 февраля 2019 г.
- ^ Маркли, Майкл (21 декабря 2015 г.). «ЭДВИН И. АТЧ-АЭС, БЛОК 2, АЛЬТЕРНАТИВА HNP-ISl-ALTHDPE-01 ДЛЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПОЛИЭТИЛЕНА ВЫСОКОЙ ПЛОТНОСТИ В ТРУБОПРОВОДАХ ТЕХНИЧЕСКОЙ ВОДЫ ЗАВОДА (TAC MF6712)» (PDF) . www.nrc.gov . Проверено 15 февраля 2019 г.
- ^ Jump up to: а б «Нормативное руководство 1.193 в случаях, когда код ASME не одобрен к использованию, редакция 5» (PDF) . www.nrc.gov . Август 2017 года . Проверено 15 февраля 2019 г.
- ^ Маноли, Камаль (11 марта 2010 г.). «Заглубленная труба из полиэтилена высокой плотности» (PDF) . www.nrc.gov . Проверено 15 февраля 2019 г.
- ^ Ананд, Радж (26 февраля 2002 г.). «ЗАПРОС НА ДОПОЛНИТЕЛЬНУЮ ИНФОРМАЦИЮ ДЛЯ ОБЗОРА АТОМНОЙ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ «ПИЧ-ДОН», БЛОКИ 2 И 3» (PDF) . www.nrc.gov . Проверено 15 февраля 2019 г.
