核电站高密度聚乙烯管道热熔接头的超声相控阵检测研究
发布时间：2021-10-24 18:15
高密度聚乙烯（High density polyethylene,HDPE）管道具有耐腐蚀、韧性好等优点,在油气输送和给排水等领域已有数十年的应用经验,近年来开始逐渐应用于核电站冷却水输送管线。出于运行效率和安全的考虑,核电站HDPE管道管径和壁厚均较大,且由于施工现场环境复杂,HDPE管道在热熔对接焊接过程中容易出现缺陷,亟需借助无损检测进行安全检测。但核电站HDPE管道壁厚大、存在内外卷边等复杂结构以及材料声衰减严重和频散特性,给HDPE管道热熔接头的超声检测带来了巨大挑战。本文在中央高校基本科研业务费专项资金（项目编号:2017FZA4012）以及国家自然科学基金项目（项目编号:51575480,51842501）的资助下,通过材料声性能测试、高声衰减材料的超声仿真及厚壁HDPE管道热熔接头的相控阵检测实验等工作,研究核电站HDPE管道热熔接头缺陷的超声相控阵检测方法,本文主要完成的工作如下:（1）基于Field II实现了HDPE管道超声相控阵声场仿真和缺陷成像仿真,通过对比超声显微镜试验结果,验证了仿真模型的有效性。研究了超声波在HDPE中的波峰偏移规律,在此基础上提出了HD...
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：102 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
核电站总体图
图 1-2 HDPE 管道制造工艺流程图核电站 HDPE 管道在加工过程中，会出现“熔垂效应”。熔垂效应是指由于管道壁厚较大导致 HDPE 冷却固化速率慢，在重力的作用下，熔体下垂导致管道壁厚不均匀和材料浪费。由于热熔对接要求 HDPE 管道间的错边量不超过壁厚的 10％，因此 HDPE 管道壁厚不均匀影响管道焊接，进而影响接头的安全性能[31]。为降低熔垂效应的影响，目前国内外管材生产企业多采用低熔垂大口径HDPE 管材专用料进行管材生产，同时通过调整模具间隙进行补偿，在一定程度上减小管道壁厚不均[32]。1.3.4 高密度聚乙烯管的连接核电站 HDPE 管道接头质量的优劣，直接影响核电站 HDPE 管线系统运行的安全性与经济性。因此必须严格按标准进行 HDPE 管道连接，对连接全过程进
(c) 焊接阶段 (d) 保持阶段图 1-3 电熔连接工艺流程图[34]电熔连接应用已经超过 40 多年，具有自动化程度较高、操作方便的优点，对不同管径的 HDPE 管道焊接只需调整相关工艺参数即可。电熔连接主要应用在直径较小的管道上，而对于较大直径聚乙烯管，因电熔管件生产过程复杂、生产成本较高，工艺参数不完善容易产生缺陷，因而较少采用[35]。1.3.4.2 热熔连接热熔连接主要工艺如图 1-4 所示，连接时首先将 HDPE 管道断面铣削平整，然后利用加热工具将管道端面加热到合适的温度，移开加热工具。施加一定的压力将对接管管道两个熔融端面接触并熔为一体，在稳定的压力下冷却连接接头，形成具有一定强度的热熔接头。
【参考文献】：
期刊论文
[1]中国核能利用现状及未来展望[J]. 陈小砖,李硕,任晓利,朱崎峰,盛伟. 能源与节能. 2018(08)
[2]世界可再生能源发展态势[J]. 高慧,杨艳,焦姣,邱茂鑫,刘知鑫,赵旭. 石油科技论坛. 2018(04)
[3]基于持续激励红外热像技术的聚乙烯管热熔接头缺陷检测[J]. 朱志彬. 焊接学报. 2018(02)
[4]核电站用PE-HD管水压试验压力变化规律研究[J]. 秦胤康,施建峰,侯东圣,郑津洋,郭伟灿. 中国塑料. 2018(01)
[5]从日本福岛核电站事故谈我国核电发展[J]. 郑晓晓. 电子世界. 2016(10)
[6]核电站的发展历程及应用前景[J]. 薛广彬,陈雪芹. 科技展望. 2016(13)
[7]AP1000厂用水系统管道焊接工艺[J]. 梅健,王曦,王源. 中国核电. 2016(01)
[8]聚乙烯管材的高速挤出技术[J]. 郑建旭,徐万秀. 橡塑技术与装备. 2015(20)
[9]国内高密度聚乙烯现状及展望[J]. 高琳,黄安平,谢克锋,李艳芹,夏东洲. 广州化工. 2015(14)
[10]国内外低熔垂大口径聚乙烯管材专用料的发展概况[J]. 李连鹏,王硕,石俊学,陈光岩,李晓东,宋晓慧,丛港先. 弹性体. 2014(05)
博士论文
[1]核电站厚壁聚乙烯管电熔接头相控阵聚焦声场的研究[D]. 侯东圣.浙江大学 2017
[2]聚乙烯管道热熔接头超声检测技术研究及设备研制[D]. 郭伟灿.浙江大学 2014
[3]聚乙烯管道电熔接头冷焊形成机理及其检测和评定方法[D]. 施建峰.浙江大学 2011
硕士论文
[1]高密度聚乙烯管道热熔焊数值模拟及工艺优化研究[D]. 姜婷婷.哈尔滨理工大学 2016
[2]超声相控阵成像检测技术的研究[D]. 史振.南京航空航天大学 2012
[3]超声TOFD缺陷检测成像处理系统的研制[D]. 徐振.上海交通大学 2007
本文编号：3455747
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：102 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
核电站总体图
图 1-2 HDPE 管道制造工艺流程图核电站 HDPE 管道在加工过程中，会出现“熔垂效应”。熔垂效应是指由于管道壁厚较大导致 HDPE 冷却固化速率慢，在重力的作用下，熔体下垂导致管道壁厚不均匀和材料浪费。由于热熔对接要求 HDPE 管道间的错边量不超过壁厚的 10％，因此 HDPE 管道壁厚不均匀影响管道焊接，进而影响接头的安全性能[31]。为降低熔垂效应的影响，目前国内外管材生产企业多采用低熔垂大口径HDPE 管材专用料进行管材生产，同时通过调整模具间隙进行补偿，在一定程度上减小管道壁厚不均[32]。1.3.4 高密度聚乙烯管的连接核电站 HDPE 管道接头质量的优劣，直接影响核电站 HDPE 管线系统运行的安全性与经济性。因此必须严格按标准进行 HDPE 管道连接，对连接全过程进
(c) 焊接阶段 (d) 保持阶段图 1-3 电熔连接工艺流程图[34]电熔连接应用已经超过 40 多年，具有自动化程度较高、操作方便的优点，对不同管径的 HDPE 管道焊接只需调整相关工艺参数即可。电熔连接主要应用在直径较小的管道上，而对于较大直径聚乙烯管，因电熔管件生产过程复杂、生产成本较高，工艺参数不完善容易产生缺陷，因而较少采用[35]。1.3.4.2 热熔连接热熔连接主要工艺如图 1-4 所示，连接时首先将 HDPE 管道断面铣削平整，然后利用加热工具将管道端面加热到合适的温度，移开加热工具。施加一定的压力将对接管管道两个熔融端面接触并熔为一体，在稳定的压力下冷却连接接头，形成具有一定强度的热熔接头。
【参考文献】：
期刊论文
[1]中国核能利用现状及未来展望[J]. 陈小砖,李硕,任晓利,朱崎峰,盛伟. 能源与节能. 2018(08)
[2]世界可再生能源发展态势[J]. 高慧,杨艳,焦姣,邱茂鑫,刘知鑫,赵旭. 石油科技论坛. 2018(04)
[3]基于持续激励红外热像技术的聚乙烯管热熔接头缺陷检测[J]. 朱志彬. 焊接学报. 2018(02)
[4]核电站用PE-HD管水压试验压力变化规律研究[J]. 秦胤康,施建峰,侯东圣,郑津洋,郭伟灿. 中国塑料. 2018(01)
[5]从日本福岛核电站事故谈我国核电发展[J]. 郑晓晓. 电子世界. 2016(10)
[6]核电站的发展历程及应用前景[J]. 薛广彬,陈雪芹. 科技展望. 2016(13)
[7]AP1000厂用水系统管道焊接工艺[J]. 梅健,王曦,王源. 中国核电. 2016(01)
[8]聚乙烯管材的高速挤出技术[J]. 郑建旭,徐万秀. 橡塑技术与装备. 2015(20)
[9]国内高密度聚乙烯现状及展望[J]. 高琳,黄安平,谢克锋,李艳芹,夏东洲. 广州化工. 2015(14)
[10]国内外低熔垂大口径聚乙烯管材专用料的发展概况[J]. 李连鹏,王硕,石俊学,陈光岩,李晓东,宋晓慧,丛港先. 弹性体. 2014(05)
博士论文
[1]核电站厚壁聚乙烯管电熔接头相控阵聚焦声场的研究[D]. 侯东圣.浙江大学 2017
[2]聚乙烯管道热熔接头超声检测技术研究及设备研制[D]. 郭伟灿.浙江大学 2014
[3]聚乙烯管道电熔接头冷焊形成机理及其检测和评定方法[D]. 施建峰.浙江大学 2011
硕士论文
[1]高密度聚乙烯管道热熔焊数值模拟及工艺优化研究[D]. 姜婷婷.哈尔滨理工大学 2016
[2]超声相控阵成像检测技术的研究[D]. 史振.南京航空航天大学 2012
[3]超声TOFD缺陷检测成像处理系统的研制[D]. 徐振.上海交通大学 2007
本文编号：3455747
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