安全壳隔离阀密封性试验问题研究

彭巧云　樊武

摘 要：隔离阀是安全壳核安全功能的重要组成部分，检验隔离阀的密封性是一项跨系统、工况多、难度大、耗时长的工作，结合现场工作经验，分析隔离阀密封性试验的方法、遇到的问题，对现场接口单位协调工作、易发生泄漏的阀门、现场操作管理、阀门厂家进场工作、工艺改进等提出有效建议，为核电厂安全壳隔离阀密封性试验提供指导意见。

关键词：安全壳；隔离阀；密封性；泄漏；经验反馈

中图分类号：TL364 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）30-0076-02

Abstract： Isolation valve is an important part of containment nuclear safety function. Testing the sealing property of isolation valve is a kind of work which is cross-system， multi-working conditions， difficult， and time-consuming. Based on field work experience. This paper analyzes the methods and problems of sealing test of isolating valve， and puts forward some effective suggestions on the coordination of field interface units， leakage prone valves， field operation management， valve manufacturer's entry work and process improvement， etc. to provide guidance for containment isolation valve tightness testing in nuclear power plants.

Keywords： containment； isolating valve； sealing； leakage； empirical feedback

1 概述

安全壳是核电厂最后一道安全屏障，肩负着包容事故释放出的放射性物质和防护反应堆厂房设备的重要功能，因此保持安全壳的完整性至关重要。因其功能的特殊性，所有贯穿安全壳的设备和管道等都需要通过特殊部件实现其密封性和连续性，这类特殊部件包括机械贯穿件、电气贯穿件、隔离装置、人员闸门、设备闸门等。其中机械贯穿件主要负责贯穿安全壳的各系统管线的密封隔离，主要通过安全壳内外的隔离阀来实现。这些安装在机械贯穿件上的隔离阀由于数量、种类较多，在核电厂实际应用过程中产生的问题也呈多样化，本文就此方面进行探讨。

2 试验方法

因安全壳密封性的要求，需要定期对机械贯穿件上的隔离阀进行密封性试验，检验其泄漏率是否符合验收准则。以某核电厂为例，役前需要进行密封性试验的安全壳机械贯穿件为82个，需要测量泄漏率的隔离阀为253个，包含手动阀、电动阀、气动阀、止回阀、闸阀等类型，阀门直径小至8mm，大至750mm，涉及核岛冷冻水系统、安全壳喷淋系统、核取样系统、安全注入系统等18个系统，相关的试验管线和边界广泛分布在核岛厂房、连接厂房及核辅助厂房，这使得试验时现场工况和环境及其复杂，给隔离阀密封性试验的实施带来了不小的难度。

选择一种方便、快捷、准确的试验方法，对于隔离阀密封性试验这种数量众多、工况多变的情况显得尤为重要，能够大大降低试验难度和工期。一般采用以气体为试验介质的流量补充法进行试验，试验原理如图1所示。

测量阀门V1和C1的泄漏率，V1和C1呈关闭状态。将边界阀门V2、V3关闭，试验支管阀门K1、K2打开，通过试验装置向试验管线内充入试验介质，达到试验压力Pe后，调节充入试验介质的量，使管线保持压力恒定。由于K2直通大气，试验介质充入管线的流量就是试验介质从被测阀门泄漏的流量。通过测量单位时间试验介质充入管线的流量得到此试验阀门的泄漏率。流量补充法的优点是测量参数少，测量持续时间短，试验结论准确，比较适合测量对象多的核电厂安全壳隔离阀密封性试验。

3 经验反馈

安全壳隔离阀密封性试验需要在调试期间安全壳整体密封性试验之前进行一次，在役电厂的试验间隔不得超过两年，属于高频率的试验项目。役前试验因涉及安装过程，管道、设备、阀门的现场安装与调试交叉作业，工况复杂，相对于在役试验，役前试验过程中发现的问题更多。

3.1 調试与安装交叉作业的影响

以某核电厂为例，由于调试单位与安装单位在施工前未进行充分沟通，未能提前明确试验所需接口状态，导致55处正式盲板被提前安装，而试验时需要拆除正式盲板，正式垫片也因此被浪费。同时，因土建、甲供物项或图纸供货滞后等导致安装进度滞后，23处试验需要的接口为光管未正式安装，只能焊接临时接口，导致工作量增加，试验进度落后。由于安装单位施工计划制定不合理，导致为试验供气的仪用压缩空气分配系统、公用压缩空气分配系统不可用，采用应急压空和安全壳外的气源接口为试验提供气源，不但拉长了气源管线导致气压降低、不稳，影响试验结果，还会造成系统管道中含有大量水分的气体回流至测量设备中，对设备造成损伤。

鉴于以上事例，核电厂调试和安装单位就安全壳隔离阀密封性试验提前梳理不安装正式盲板的试验接口清单、接口为光管需要安装正式管线的试验接口清单，并整理出试验所需部分设备状态清单，如暂不安装的法兰等，避免重复拆装和接口欠缺；提前梳理机组安装计划，确保相关系统安装进度及时，能够满足试验所需。

3.2 止回阀泄漏超标的问题

以某核电厂为例，在安全壳隔离阀密封性试验过程中，每个机组涉及有45台止回阀，但首次试验泄漏超标的止回阀都在40台以上，具体数据如下：

阀门泄漏超标的原因主要有：（1）O型圈安装不到位，有些是由于阀瓣上的燕尾槽对O型圈产生摩擦，导致O型圈被拉长，在燕尾槽末端形成凸起，影响密封性能；有些是安装O型圈时燕尾槽内的空气没有完全排尽，在受热或振动等情况下，气体膨胀，将已经装好的O型圈鼓出，导致密封性能下降。（2）管道中有异物，由于碳钢管道冲洗不充分残留的铁屑、焊渣及一些非安装异物如水溶纸、小砂砾等，或保养不当引起的锈蚀，在密封部位形成异物，影响止回阀的密封。（3）焊接过程温度过高使O型圈老化，由于焊接温度超过了橡胶O型圈的承受温度150℃，O型圈发生不可逆的破坏，无法达到密封要求。（4）阀瓣、阀体导向间隙过大，阀门的气密性存在随机性，阀门经过多次解体、研磨和回装，某次恰好使阀瓣完全垂直，达到要求的密封效果，如阀瓣再次动作，阀瓣与阀座间的配合发生改变，止回阀依然会出现内漏超标的现象。（5）焊接过程中阀体变形，由于不锈钢的传热系数较小，不同部位温度上升和下降的速率不同，导致在焊接过程中焊接端产生收缩应力，使阀体发生微量变形。如果阀体较薄，强度较差，产生的变形量则会相对较大。阀体变形后无法与阀瓣接触，导致密封不严。

止回阀内漏超标，且硬密封升降式止回阀返修率较高，因此浪费了大量的人力物力进行阀门的维修工作，导致后续工作计划被推迟了50天。止回阀泄漏超标问题在核电厂中较为突出，需要引起足够的重视。针对核电厂采用的止回阀类型，软密封升降式止回阀焊接阀体前需抽芯，注意管道内部的保養；硬密封升降式止回阀要求厂家扩充1mm阀体导向腔内径，校正阀体导向，重新加工阀芯；现场内漏阀门采用研磨胎具进行处理，并组织厂家对焊接变形原因进行分析，给出根本解决措施。为保证试验进度，在隔离阀密封性试验前，组织厂家提前进厂对止回阀进行检修，备好研磨工具和备件。

3.3 气动截止阀阀瓣裂纹问题

以某核电厂为例，在安全壳隔离阀密封性试验过程中，发现REN124VP阀门泄漏率超标，在对该阀门进行解体维修时发现阀瓣上有裂纹，见图中箭头所指位置。如裂纹发生在核电厂运行期间，则会存在剂量泄漏的风险。

阀瓣产生裂纹有可能是阀门本身的质量问题，阀门材质或者结构设计存在缺陷，曾在同类核电厂中发现过6台相同的气动截止阀阀瓣开裂的情况；也有可能是进行了错误的阀门操作，手动关闭阀门时用力过大导致阀瓣开裂。针对此类阀门，必须严格按照要求进行操作，在非必要情况下禁止手动操作，防止人为因素对阀门造成损伤。

4 结束语

隔离阀是安全壳核安全功能的重要组成部分，检验隔离阀的密封性是一项跨系统、工况多、难度大、耗时长的工作，在因地制宜，选用合适的试验方法的基础上，吸取以往的经验教训，加强现场接口单位协调沟通，合理制定施工计划，避免因施工滞后造成试验工期延误或者安装不当造成阀门损伤；针对易发生泄漏的止回阀、气动截止阀等，提前组织厂家进行排查检修，加强现场操作管理，避免人为损伤；对可能存在质量缺陷的阀门，组织厂家进行分析研究，改进阀门设计或工艺等，使安全壳隔离阀密封性试验如期顺利完成，并为机组后续周期性的试验提供宝贵经验。

参考文献：

[1]徐森.核电站安全壳隔离阀密封性试验研究现状[J].科技创新导报，2014（3）：82.

[2]中国核电工程有限公司.安全壳隔离阀密封性试验导则[Z].

2013-11-15.

[3]中国核电工程有限公司福清项目部.1、2#机组安全壳整体打压试验的经验反馈汇编[Z].2017-2-22.