核电级HDPE管材

1、 目 录1 1、项目背景、项目背景2 2、研究内容、研究内容3 3、可行性分析、可行性分析2 21.1 HDPE的背景的背景1.2 HDPE挤出管道工艺、设备挤出管道工艺、设备1.3 材料所相关研究及产品材料所相关研究及产品3 3HDPEHDPE的特点的特点1.高结晶度非极性热塑性树脂高结晶度非极性热塑性树脂2.无毒、无味、无臭无毒、无味、无臭3.密度在密度在0.9400.976 g/cm34.耐热性和耐寒性，化学稳耐热性和耐寒性，化学稳定性好定性好5.刚性和韧性，机械强度好刚性和韧性，机械强度好6.薄膜对水蒸气和空气的渗薄膜对水蒸气和空气的渗透性小、吸水性低透性小、吸水性低7.耐老化性能差耐

2、老化性能差HDPEHDPE的应用的应用1.注塑制品注塑制品周转箱、瓶盖、食品容器周转箱、瓶盖、食品容器2.吹塑制品吹塑制品汽油箱、日用品等汽油箱、日用品等3.挤塑制品挤塑制品建材排水管、煤气管、热水管建材排水管、煤气管、热水管4 4给排水系统给排水系统燃气输送燃气输送塑料管材主要有塑料管材主要有PVCPVCU U给水管、给水管、PPPPR R管、管、铝塑复合管、钢塑复合管、铝塑复合管、钢塑复合管、HDPEHDPE管等。管等。HDPEHDPE管是采用先进的生产工艺和技术，管是采用先进的生产工艺和技术，通过热挤塑而成型，具有耐腐蚀、内壁通过热挤塑而成型，具有耐腐蚀、内壁光滑、流动阻力小、强度高、韧

3、性好、光滑、流动阻力小、强度高、韧性好、重量轻等特点。重量轻等特点。5 5HDPEHDPE给水管的发展给水管的发展铸铁、镀锌钢管铸铁、镀锌钢管聚氯乙烯水管聚氯乙烯水管PVC-UPVC-U排水管道排水管道PE63PE63、PE80PE80管管替代替代6 6目前在役核电站的循环水系统所使用的预应力混凝土钢筒管（RCCP）均有不同程度的腐蚀与结垢，需要定期进行检测与维护，费用高。据调查，据调查，19821982年美国年美国Duke EnergyDuke Energy公司公司CatawbaCatawba核电站核电站中应用中应用HDPEHDPE管对其管对其#2#2机组发电氢冷却器的机组发电氢冷却器的DN

4、150DN150和和DN200DN200供回水供回水A106A106碳钢管采用碳钢管采用SDR11SDR11的的HDPEHDPE管进行替换，管进行替换，该系统运行至今未发现任何腐蚀、结垢，系统运行性该系统运行至今未发现任何腐蚀、结垢，系统运行性能优异。能优异。7 72.1 主要研究目标及内容主要研究目标及内容2.2 主要技术性能指标主要技术性能指标2.3 关键核心技术关键核心技术8 89 9突破研发瓶颈，研制出国产核级HDPE管材，实现国内电站首次应用。编制核级HDPE管材设计、制造、安装、检测、认证相关规范标准，推动产业化应用。1010研究HDPE管材在国内外核电站中的应用案例研究HDPE在

5、电厂核级HDPE管材设计、制造、安装、质保等要求核电站核电站HDPE管材的抗震研究核电站HDPE管材的防火研究HDPE管材的耐老化、耐疲劳、耐蠕变、乃RCP性能研究HDPE管材的熔接工艺及影响参数研究核级HDPE管材开发无损检测及缺陷识别评定技术的研发国家核安全局产品认证研究内容研究内容1111参数要求数值实验标准1密度，g/cm30.9560.968，包括23%炭黑0.9470.955,不包括炭黑或其他颜料GB/T 10332熔融速率，g/10min420GB/T 3682：实验条件 190/21.6kg3炭黑，%22.5GB/T 18251GB/T 130214抗慢速裂纹增长，hr2000

6、GB/T 184765热稳定性，220ASTM D33506抗拉屈服强度，MPa24.13GB/T 198101212参数要求数值实验标准7断裂伸长率，%220ASTM D33508MRS20水，MPa10.0GB/T 18252,PPI TR9MRS40水，MPa8.0GB/T 18252,PPI TR10MRS60水，MPa6.3GB/T 18252,PPI TR11快速裂纹扩展（RCP）临界压力（0），MPa设计压力1.6MPa设计压力2.0MPa2.43.0ISO 13478（全尺寸）0.60.8GB/T 19280（S4）1313参数要求数值实验标准12静液压强度GB/T 13663

7、GB/T 611113耐外冲击TIR10%GB/T 1415214材料牌号PE100或更高N/A15使用寿命60年16抗震等级抗震类（0.3g）17防火等级耐火极限3h（包括防护措施）18接头强度不低于母材19耐辐射性能在106rad辐照下，机械性能不发生明显变化20管壁缺陷5%制造壁厚1.HDPE管材防火研究。管材防火研究。HDPE管材的融化温度在管材的融化温度在110135之间，闪点和自之间，闪点和自然温度分别约为然温度分别约为341和和349，相较常用的钢管，相较常用的钢管，HDPE管道系统在火灾事管道系统在火灾事故下更容易受到破坏。故下更容易受到破坏。HDPE管材在核电站架空管道中需要

8、满足相应防火规管材在核电站架空管道中需要满足相应防火规范，需要对其火灾实验、防火图层、隔热设计等关键技术深入研究。范，需要对其火灾实验、防火图层、隔热设计等关键技术深入研究。2.HDPE管材熔接研究。管材熔接研究。HDPE管材一般采用电熔管材一般采用电熔/热熔连接，管道熔接点往往热熔连接，管道熔接点往往是管道系统中的受力最薄弱的环节，熔接点的应力集中、抗破裂、抗蠕变以是管道系统中的受力最薄弱的环节，熔接点的应力集中、抗破裂、抗蠕变以及在核电站系统各种运行工况下的管道性能衰减情况需要一系列的试验数据及在核电站系统各种运行工况下的管道性能衰减情况需要一系列的试验数据分析才能得到验证。分析才能得到验

9、证。 3.核级核级HDPE管材的辐照性能研究。管材的辐照性能研究。HDPE管材应用在放射性系统中，应针对管材应用在放射性系统中，应针对HDPE材料在接受不同辐照剂量下的强度、耐慢速裂纹增长性能进行试验，材料在接受不同辐照剂量下的强度、耐慢速裂纹增长性能进行试验，并通过模型计算出在核电站并通过模型计算出在核电站60年寿命期内积累辐照剂量下的性能变化及实际年寿命期内积累辐照剂量下的性能变化及实际应用的阈值。应用的阈值。 14144.核级核级HDPE管材无损检测技术研究。工业领域常用的磁粉探伤、超声波、射管材无损检测技术研究。工业领域常用的磁粉探伤、超声波、射线探测等技术都无法直接用于线探测等技术都

10、无法直接用于HDPE管道系统，管道系统，HDPE管道无损检验和探伤至管道无损检验和探伤至今都是也解难题。整合已有研究成果和应用经验，开展核级今都是也解难题。整合已有研究成果和应用经验，开展核级HDPE管道无损管道无损检测和探伤的研究和试验认证。检测和探伤的研究和试验认证。5.核级核级HDPE管材产品认证和资质认证。管材产品认证和资质认证。 6.核级核级HDPE管材的产业化研究。管材的产业化研究。 15153.1 市场前景广阔市场前景广阔3.2 项目所处阶段项目所处阶段3.3 投资规模投资规模3.4 主要风险主要风险1616必要性国内在役核电站改造需要国内新建核电站工程的需要节省工程造价市场需要

11、煤电污染严重，核电作为清洁能煤电污染严重，核电作为清洁能源，能缓解环境压力。源，能缓解环境压力。2) 同时也为满足中国企业同时也为满足中国企业“走出去走出去”的要求，部署成套设备等。的要求，部署成套设备等。1717新建核新建核电站电站每台机组涉及每台机组涉及HDPEHDPE管材管材2 2亿元亿元十三五规划：拟十三五规划：拟建建4040台台+ +国际市场国际市场份额，超份额，超100100亿亿在役在役2020台机组，台机组，每台有每台有1 1亿的亿的管材改造空间管材改造空间核级核级HDPE管材管材国内该产品正处国内该产品正处在吸收、研发阶在吸收、研发阶段，尚不具备产段，尚不具备产业化的条件，位业

12、化的条件，位于导入期，目前于导入期，目前需要大量的资金需要大量的资金投入，但是从长投入，但是从长远看，总体处在远看，总体处在上升阶段，后期上升阶段，后期可获得巨大回报。可获得巨大回报。18181 1、建立核电站核级、建立核电站核级HDPEHDPE管材技管材技术中心术中心2 2、建立核电站核级、建立核电站核级HDPEHDPE管材工管材工程应用中心程应用中心3 3、建立核级、建立核级HDPEHDPE管材认证中心管材认证中心4 4、建立核级、建立核级HDPEHDPE材料公共服务材料公共服务平台平台1919总共投入资金2300.6万元，拟申请专项经费资助460万元2020研究过程加强对合作厂家的技术指

13、导和质量管控研究过程加强对合作厂家的技术指导和质量管控对可能遇到的困难提前策划解决措施对可能遇到的困难提前策划解决措施本项目主要技术风险：研制产品还未通过核级产品鉴定本项目主要技术风险：研制产品还未通过核级产品鉴定应应对对措措施施积极引进国外先进积极引进国外先进HDPEHDPE生产工艺及设备生产工艺及设备建立起符合核电质保要求的建立起符合核电质保要求的QA/QCQA/QC体系体系2121市场风险分析：市场风险分析：HDPEHDPE管材在核电站中应用范围非常广泛，据国内中核集团和中广核集团多管材在核电站中应用范围非常广泛，据国内中核集团和中广核集团多座在役核电站的运营经验，目前我国核电所用碳钢管

14、的腐蚀和结垢问题非常严重，适中没座在役核电站的运营经验，目前我国核电所用碳钢管的腐蚀和结垢问题非常严重，适中没有找到有效的解决办法，采用有找到有效的解决办法，采用HDPEHDPE管材替换的需求非常强烈，而国内没有专门研究部门组管材替换的需求非常强烈，而国内没有专门研究部门组织织HDPEHDPE管材在核电站的应用和研究并应对核安全监督部门的技术监管和技术认证要求。目管材在核电站的应用和研究并应对核安全监督部门的技术监管和技术认证要求。目前，多家核电站业主已经表示，只要有合格的前，多家核电站业主已经表示，只要有合格的HDPEHDPE管材并通过核安全监管部门的认证，他管材并通过核安全监管部门的认证，他