重水堆调门密封面严密性检测工艺研发及应用

尤益辉　贾成凯　王军　陈宝成

摘 要：调门的重要作用之一是保证在失去负载时快速截断蒸汽流量，以防止汽机/发电机发生超速。作为系统的关键设备，调门阀芯密合面严密性检查是大修工作中必不可少的工作。检查时需要对调门进行解体，回装过程中阀杆/十字头螺纹副难以对正，容易咬死，导致阀杆/十字头损坏。该文阐述了以往大修工作中调门十字头与阀杆咬死故障，并针对此类故障，研发了调门阀芯密合面严密性检测工艺。该工艺首先将调门固定在专用支架上，钢板、柔性密封垫等组成简易密封装置；其次通过橡胶软管接入厂用压缩充气，进行充气保压一段时间，从而实现调门密封面严密性检测以及阀门排气通道的清扫，从而减少了大量人力物力，降低了检修风险，可进一步推广到其他阀门等密封面严密性的检测。

关键词：调门 阀杆 十字头 密合面

中图分类号：TK263.72 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）12（a）-0137-03

中核核电运行管理有限公司秦三厂两台CANDU6机组各有4台调门，位于主蒸汽管上紧靠在主汽门的后面。调门的主要作用是在正常速度/负载控制条件下控制进入汽机的蒸汽流量，其第二个作用是在失去负载时快速截断蒸汽流量，以防止汽机/发电机发生超速。调门的控制是靠液压缸中的动力油开启，弹簧箱中的弹簧关闭。其结构主要由十字头、托架汽封组合体和阀杆阀芯组套组成，十字头、阀杆采用8UNJ细牙螺纹副连接。UNJ为美制航空航天螺纹，其外螺纹牙底采用了较大半径的牙底圆弧，其基本牙型不同于美制统一螺纹（UN）的基本牙型。美国航空航天螺纹是抗疲劳高精度螺纹，与普通的美制统一螺纹相比较，具有圆弧的牙底能减轻应力集中，且内螺纹的小径较其增大，减小了外螺纹的脱落面积，UNJ美制航空航天螺纹大多用在航天航空紧固件以及高尖端的工业产品中。

1 调门检修过程中出现的问题

1.1 调门密合面严密性检查的必要性

根据维修计划，维修人员需实施对阀腔内外壁，焊缝和拐角等应力集中部位实施无损检测，确保大、小阀芯与阀座的接触良好以及检查阀芯顶帽和锁紧螺母处是否有泄漏等工作。为保证结构组件抗老化、抗氧化以及耐腐蚀状态良好，需要对调门进行8年一次全面定期解体检查。

考虑到机组安全稳定运行，保证调门阀芯密合面严密性，维修人员需每4年一次进行阀芯密合面严密性定期检查。以往大修中，阀芯密合面严密性检查通过解体调门，用红丹粉进行阀芯密合面严密性检查，其解体过程如图1所示。根据以往对阀芯密合面严密性检查经验，调门结构组件状态良好，无需频繁解体进而造成检修过度，浪费大量人力物力。同时，通过解体方式检查调门密合面严密性存在一定的风险。

1.2 调门密合面严密性检查出现的问题

调门解体过程为：将上弹簧箱吊离阀体后，先要将十字头与阀杆螺纹连接部脱开，再把阀芯组套从托架与汽封组合体中抽出，进而细解阀芯组件。十字头、阀杆采用8UN细牙螺纹副连体，分体部套体大、质重，拆装过程中的螺纹副很难对正，阀杆、十字头螺纹副极易被严重咬死，导致阀杆、十字头报废的事件时有发生[1]。

2 调门解体检查过程中的故障分析

中核运行三厂汽轮机调门十字头、阀杆也是用螺纹副紧密连为一体的，两部套都体积较大、质量较重。此前一直采用竖立状态下（也是日立公司的惯用方法）组配、分解，吊车承吊十字头部件、手工扶正、对准阀杆、十字头两螺纹副、吊挂十字头的吊钩略带力（带力大小仅凭检修人员的经验）配合松紧螺纹。此方法很通用，看似也简单，但对检修人员的技能、经验要求极高，如上操作中多数步骤全凭人测估、感觉而定，很容易出问题。这种方式的不足之处主要在于以下几方面。

（1）不能有效可靠地保证螺纹副同心度，尤其是在螺纹副旋合的初始阶段和螺纹副即将脱离旋合的阶段。在螺纹副同心度达不到要求的情况下进行装配旋合，螺纹副受损将是必然。

（2）受工件外形影响，对内、外螺纹的同心度只能通过目测判定，存在偏差在所难免。对同心度的调整通过手工进行，调整不可靠，且调整后在螺纹副旋合过程中同心度及均匀受力的状态无法保证。

（3）装配过程中吊车辅助干预，影响螺纹旋合力矩的掌握。如果配合不当，即在螺纹未旋合足够的螺距，但轴向受力后，极易损伤螺纹副。

（4）UNJ螺纹损坏需要专用的配套丝锥、板牙进行修复，因其螺纹底部呈圆弧状，不同于美国通用螺纹。

螺纹副一旦损伤，会增大备件消耗，耽误工期，严重的还会停机、停堆，损失将更加巨大。

秦三厂在历次大修中，一直都十分注重十字头的拆装，做了很多尝试和努力，都没能杜绝上述事件的发生：出现过新阀杆、十字头备件组配时螺纹副过度咬死，一个阀门在拆、装过程中都发生了螺纹咬死的事件。

3 解决方案

针对以上问题，笔者几经琢磨、反复推演，最终提出一种新工艺——局部充气保压来检测调门阀芯密封面严密性，客观地反应了阀门内部件组配实情，做到有依据地减免了过度拆解检修工作，减少大量人力物力，降低维修开支，更加快检修速度。

3.1 总体思路

采取关阀隔离或临时封堵等方式，将要被检测的阀芯密封面上、下游管线或腔室离间建立好压力边界，后再向一侧充入定压气体（空气或氮气）后保压，通过观测压力变化与否来判定密封面是否严密。

3.2 技术方案

气源：利用现场汽轮机厂房压空气站，安装减压阀，调节气源压力。

接入：机加工气源接头，接入厂房压空。

封堵：将阀门排气口进行封堵。

保压：调节减压阀使整个封闭空间压力达到设定值，关闭气源，保压一定时间，压力变化在一定范围以内。

4 充气保压法测试调门气密性

4.1 充气保压法调门阀芯严密性测试实施过程

（1）将阀芯组件直立放置于专用支架上。

（2）用液压千斤顶顶起密封组件（由钢板和柔性密封垫组成）。

（3）安装减压阀。

（4）整个气源管线接入汽轮机厂房压空气站。

（5）封堵阀门排气口。

（6）调节压力至0.1 MPa，检查气源管线及封堵处是否泄漏，确认无泄漏。

（7）保压30 min，压力表压力值没有下降。

4.2 汽轮机调门阀芯严密性测试

4.2.1 调门子阀阀芯关闭后检测下密封面气

阀芯组件成直立状态放在专用支架上，组件下部用千斤顶向上顶起。试验的密封面及方法如图2。打开压缩空气，缓慢进气。当压力升至0.1 MPa时，检查气源管线及封堵处是否泄漏，保压30 min压力表压力值未下降。结果证明子阀下密封面接触良好，试验成功。

4.2.2 调门子阀阀芯上提最后检测上密封面

阀芯组件成直立状态放在专用支架上，组件下部大阀芯用手拉葫芦锁住固定。子阀向上提至不动到最大行程。试验的密封面及方法如图3。打开压缩空气，缓慢进气。当压力升至0.1 MPa时，检查气源管线及封堵处是否泄漏，保压30 min压力表压力值未下降。结果证明子阀上密封面接触良好，试验成功。

4.2.3 调门吹扫子阀上排汽通道

将子阀下排汽出口封堵住，组件下部大阀芯固定住，缓缓通入压缩空气，子阀向上提，当上排气孔出气时，子阀停止提升，加大进气量，进行吹扫。方法如图4。

4.2.4 调门子阀下排汽通道吹扫

将上排汽出口封堵住，下排汽出口打开，进行吹扫。方法如图5。

5 结论

（1）文章充分研究了部件结构特质，将组配件巧妙置位，简易工装设置、充气打压验证、高速气流吹通清扫等，探索了一种简易、有效的验证阀门密封面严密性完好与否的新方式，可推广到其他阀门等密封体的结合面（密封面等）严密性及通畅性。

（2）文章建立阀门排气通道的有效回路并进行吹扫，不仅实现了密封面严密性的验证，同时实现阀门内部垃圾有效排除，起到体察设备可靠性的作用，提升工作效率。

（3）文章采用压缩空气进行严密性验证，不会对设备造成侵蚀损伤，安全可靠不产生负面作用。如果用介质水或油进行严密性验证，介质会腐蚀设备，使通道氧化并产生腐蚀物，会导致通道堵塞，同时可能出现介质泄漏进而影响设备正常工作。

（4）该工艺避免了设备大拆解、吊装以及回装工作，减少了备件的消耗以及过程风险。

参考文献

[1] 调门A解体检查（9802-QY-41110-WO-6016443[Z].

[2] 汽机运行及维修手册（98-41100-MM-512[Z].