在核電站的設備中閥門雖然只是配件,但是它的作用卻不容忽視,因為閥門對核電站的正常、安全和可靠運行具有極為重要的作用。由于在核電站內閥門的使用量大面廣,可以說幾乎電站的每一個系統都離不了閥門,以一座有兩套百萬kW級機組規模的壓水堆型核電站為例,閥門用量就需約3萬臺。雖然閥門的投資額占核電站總投資額的2%左右,而每年電站花費在閥門上的維修費用卻要占維修總額的一半以上。其中一些重要的閥門產品,如主蒸汽隔離閥、穩壓器安全閥和主蒸汽安全閥等也都屬于核電站中的十分關鍵的設備。還有不少應用在一回路系統各種核級閥門都直接關系到核電站的正常和安全運行,同樣不允許出現任何差錯。根據原子能組織(IAEA)核電站事故案例反映,因閥門故障和失效造成的停機或停堆事故,甚核泄漏占的比重不小,因此必須引起閥門行業足夠的重視。

核電安全閥技術要求

與常規的大型火力發電站用閥門相比較,雖然在壓力和溫度等參數上壓水堆型的核電站閥門較低些,但核電站用閥門卻有更高的技術特點和要求。

強度和剛度

在設計上先應考慮閥門的主要部件能承受持久的或瞬時的壓力和溫度交變下的各種載荷的作用力,而不應出現明顯的彈塑性變形。除常規的強度計算外還應采用有限元應力分析和抗震計算分析等方法來確保閥門產品的可靠性。

密封性

由于核反應堆的一回路系統的輸送介質大多帶有放射性,因此不允許有任何外泄漏發生,必須在閥門的結構設計、密封件(波紋管、膜片、填料和墊片等)的選用、材料和成品的質量檢測控制等方面,采取嚴格有效的措施來保證。閥體與管道的連接也大多采用對接或承插焊接。

使用壽命

由于核電站建設的投資大,成本回收期長,如停工造成的經濟損失約合人民幣上千萬元。因此閥門符合設計規范,以盡量減少維修次數和縮短維修周期。一般規定要求使用壽期為30～40年,為此應按照給定的概率,來驗證閥門具備完成規定工作循環的能力。

清潔度

核反應堆一回路系統內輸送的介質為高純度的硼化水,因此對與介質接觸的相關部件不僅要有清潔度要求,而且內腔各接觸介質的零部件表面要光滑,金屬表面粗糙度Ra<613μm。所有與閥門接觸的人體、物體、裝備工具和介質等都必須符合相關清潔規程的要求。

安全可靠性

閥門需要在各種設計工況(包括正常、異常、危急和事故)下的可靠使用,甚在遭受地震災害或LOCA失水事故等情況下都能保持閥門設備的完整性和可操作性。因此樣機必須經受各種模擬工況的試驗考核來證實。

材料性能

選用的材料必須具有良好的耐蝕性、抗輻照、抗沖擊和抗晶間腐蝕,因此在一些主系統中均采用低碳甚超低碳奧氏體型不銹鋼作主體材料,并選用一些強度、韌性和耐溫、耐壓、抗沖蝕,抗擦傷等性能*的合金材料來做閥桿或密封面等零件。應按要求進行各項理化性能和無損探傷檢驗。填料和墊片等非金屬密封材料中的氯、氟和硫離子的含量都應嚴格控制,各項數據都應低于規范規定的指標,以保證對金屬基體不造成腐蝕損傷。

控制裝置

用于事故狀態下工作的核電站閥門,應對系統起到安全保護和事故應急處理的作用。對于這些閥門來說動作的及時和準確十分重要,不論是及時而不準確或是準確而不及時都不能適應和滿足保護核電站的需要。如主蒸汽隔離閥按要求打開的時間僅為幾秒鐘,如果出現不及時或誤動作都將導致嚴重的后果。因此,閥門驅動裝置的性能和質量非常重要和關鍵。

相關規范

從事核電站閥門設計和制造的人員,必須先熟悉并掌握國家頒發的一整套核安全法規和條例中的相關規定,向主管部門和國家核安全局同時提出申請,經上級有關方審查和核準后頒發相關活動的許可證后才可開展工作。在實踐中要認真執行我國和上一些*的法規和標準,如核安全法規HAF、核安全導則HAD,核行業標準EJ、美國機械工程師學會標準ASME、美國電氣與電子工程師學會標準IEEE及法國壓水堆核島機械設備設計和建造規則RCC-M等規范文件。企業標準必須以保證達到上述各種法規和規范為前提,以確保生產的核級產品符合*的規定要求。

質量控制

核電站閥門的生產企業必須建立完善的質量保證體系,編制相應的質保大綱和控制質量的相關程序和文件。在日常活動中嚴格認真地按照大綱、程序和文件要求辦事,每一步驟都做到有章可依,有據可查,并接受國家核安全局和相關方對活動的隨時監督和檢查。出現重大質量情況或不附合項時活動方無權私自處理,必須報請相關方審議確定。

文檔資料

產品從立項開始直出廠驗收為止,應建立完整的檔案,包括技術規格書、設計圖紙、計算書(包括應力和抗震分析等)、工藝規范、關鍵工藝評定、質量計劃、跟蹤記錄、各種材料理化性能和無損檢測報告、功能性試驗報告、使用維修手冊和制造完工報告等各種文件資料提供歸檔。

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