旋启式止回阀的低压密封性标准分析

蔡龙霆

（三门核电有限公司，台州 317112）

1 某核电机组4 个旋启式止回阀出现反向泄漏的问题处理

2016 年10 月，某核电机组在热态试验中，现场发现化学和容积控制系统的4 个旋启式止回阀存在反向泄漏问题，导致化学和容积控制系统补水泵在停泵后4 个止回阀无法回座。

设计管理部门介入问题处理后，首先发函请原设计方（某美国公司）在设计文件中增加低压工况下的泄漏率要求，但原设计方表示旋启式止回阀并没有低压工况下的泄漏率要求。为了进一步解决问题，设计管理部门又协调另一家国内设计院提出低压密封试验要求。该设计院在经过研究后，提出了低压密封试验的试验压力、保压时间以及每毫米公称通径的阀座泄漏率等参数。

2016 年12 月，设计管理部门协调设备采购部门根据新增低压密封性要求重新采购了止回阀。但是，本批次止回阀由于制造工艺和加工精度的原因，在后续的试验和运行中依然持续泄漏。2018 年之后，该核电机组结合经验反馈，逐步将本批次止回阀替换为某国外厂家生产的进口旋启式止回阀，最终成功解决了问题。

2 从旋启式止回阀原理分析上述问题的根本原因

相较于其他类型的止回阀，旋启式止回阀的主要运动模式是阀瓣围绕销轴而旋转的止回阀。这种止回阀相较于升降式止回阀、管道式止回阀等具有流阻较低的优势，因而被广泛地应用于各类给水工艺系统。

由于机理所限，旋启式止回阀的密封性不及升降式止回阀和管道式止回阀。而在长期以来的工业实践中，止回阀的密封性是指正常工作压力下的高压密封性，对低压工况下的密封性考虑较少。实际上，从旋启式止回阀的原理，如果阀瓣强度足够，压力越高则密封效果越好。正常压力工况下比较容易满足高压密封试验的要求，而低压工况下的泄漏则是相对更具有挑战性的问题。

具体到前述问题，原设计方在设计该阀门时遵循的主要标准是ASME B16.34-1996[1]。阀门设计规范书中规定阀门的密封性试验应根据ASME B16.34-1996 的要求，按照37.8℃下的额定压力1.1 倍开展不少于5min 的密封性试验。但是，对于低压差工况下的密封性，设计文件中则没有涉及。但实际上，原设计方对于ASME B16.34-1996 的理解不够透彻，是导致原设计方认为对旋启式止回阀并没有低压工况下的泄漏率要求的根本原因。

3 止回阀的低压密封性试验标准分析

3.1 中国标准体系中的要求

在目前的国标体系中，止回阀相关的主要规定包括GB/T 13932—2016《铁制旋启式止回阀》[2]和GB/T 13927—2008《工业阀门 压力试验》[3]。GB/T 13932—2016 第5.2 节“压力试验”中规定，止回阀的壳体强度试验和密封性能试验按GB/T 13927—2008 的规定方法进行。在GB/T 13927—2008 第5.3.2 节表3“密封试验”中明确，止回阀的试验方法是在阀瓣关闭状态封闭止回阀出口端，给阀门内充满试验介质，逐渐加压到规定的试验压力，检查进口端的泄漏情况。所谓的“试验压力”，根据GB/T 13927—2008 标准第4.7.3.1 节的规定，是指阀门在20℃时允许最大工作压力的1.1 倍。由此可知，在目前的国家标准体系中，对于止回阀的密封性要求只涉及正常压力工况下的高压密封试验，对低压力工况下的密封性没有要求。

3.2 美国标准体系中的要求

在目前的美国标准体系中，止回阀相关的主要标准包括ASME B16.34-1996、MSS SP-61-2019以及API 598-2016等。以案例中的设计文件使用的ASME B16.34-1996 第7.2 节为例，要求阀门的密封性试验按照37.8℃下的额定压力1.1 倍开展，但同时又在注释中指出密封性试验的要求随着多种不同应用而变化，不在本标准的考虑范围之内。关于此内容的指导，可以参考MSS SP-61-2019 和API 598-2016。

在MSS SP-61-2019[4]第5.1.1 节中，要求阀门的密封性试验按照37.8℃下的额定压力1.1 倍并在向上取0.5bar圆整后的压力下开展，也就是与ASME B16.34-1996 同样没有低压差密封试验的要求。但是，在API 598-2016[5]的表1 中，对于高压密封试验、低压密封试验以及上密封试验等进行了详细划分，且明确止回阀需要进行高压密封试验。而对于止回阀，低压密封试验是可选而非必须的，具体的密封试验压力要求可根据表3 按照0.4 ～0.7MPa 开展试验。而密封试验的持续时间可参考表4，密封试验的最大允许泄漏率可参考表5。

由此可见，在前述问题的处理中，原设计方对于ASME B16.34-1996 第7.2 节的注释和API 598 的关注显然是不够的。

3.3 其他标准体系中的要求

经过了解，欧洲标准对该问题的关注较早。关于止回阀的有关要求，EN 1074-3：2000[6]中的5.2.2.2 条款规定了止回阀的低压差下阀座密封性试验要求应按照EN 1074-1：2000[7]中的第5.2.2.2 节规定执行。其中，试验时间按照EN 1074-1：2000 中的第5.2.2.1 节规定执行。而在EN 1074-1：2000 第5.2.2 节，“阀座密封性”明确将阀门的密封性分为高压密封性（第5.2.2.1 节）和低压密封性（第5.2.2.2节），并指出止回阀的低压差密封试验压力应在0.05MPa以下，其余试验要求等同第5.2.2.1 节中的规定。

4 结语

通过前述问题与标准比较可知，工作人员需要长期的工业实践并密切关注用户的需求，才能及时解决止回阀的低压密封性试验问题。后续的止回阀设计过程应在满足国家标准的基础上，考虑借鉴API 598-2016、EN 1074 等先进工业标准。但需注意，这些标准存在较大差异，有些内容甚至互相冲突，应结合实际情况有选择性地选用设计标准。此外，有关制造厂商应加快研发所需的低压密封试验装置，从而进一步提升旋启式止回阀的低压密封性。