District heating systems provide heat to users through heat-transport infrastructure, which typically consists of steel pipe for transporting hot water, polyurethane foam to prevent heat loss, and high-density polyethylene (HDPE) pipe to protect against external shock and contamination. Failures of HDPE can lead to contamination, insulator hydrolysis, and water vapor leakage. This study investigates the failure of a HDPE cover cap that is composed of ring- and disk-shaped HDPE components joined using fused PE. A critical crack was found on the interface between the ring and fused PE, allowing external earth and water to flow into the interior of the HDPE pipe. A tensile test to examine the mechanical behavior and adhesion strength between interfaces showed that the mechanical performance was diminished due to foreign substances and pores on the interface. Based on these findings, recommendations for manufacturing and managing HDPE components are suggested as countermeasures to prevent future failures.

지역난방시스템에서 열은 열 수송 시설을 통해 사용자 측에 공급되고 있으며, 열 수송 시설은 온수를 공급하는 강관, 열 손실을 막는 폴리우레탄 폼, 이를 외부 충격과 오염으로부터 보호하는 고밀도 폴리에틸렌관으로 구성된다. 고밀도 폴리에틸렌관의 파손은 관 내 오염과 보온재의 열화, 수증기 누수 등으로 이어질 수 있다. 본 연구는 고밀도 폴리에틸렌관의 부품인 커버 캡의 파손을 다룬다. 커버 캡의 링 모양 부품과 접합 폴리에틸렌의 경계면에서 주요한 균열이 발견되었고, 이를 통해 시스템의 효율을 저하시키는 외부 오염 물질이 관 내로 유입되었다. 인장 실험을 통해 부품의 건전성 및 부품 간 접합 강도를 평가한 결과, 커버 캡 제작 중 유입된 외부 물질과 기포로 인해 기계적 강도가 저하된 것이 확인되었다. 본 연구는 폴리에틸렌관 부품의 생산 및 관리 방법 개선을 통해 유사한 파손을 예방하는데 있어서 도움이 될 것으로 기대된다.

Keywords: district heating system, heat-transport, high-density polyethylene, failure.