核电厂安全壳C类试验阀门泄漏问题原因分析

2016-08-12郑锦灿湖南桃花江核电有限公司湖南桃江413000

低碳世界 2016年17期

关键词：内漏安全壳密封面

郑锦灿（湖南桃花江核电有限公司，湖南桃江 413000）

郑锦灿（湖南桃花江核电有限公司，湖南桃江 413000）

本文通过对某核电厂安全壳C类试验一次打压不合格的阀门泄漏问题进行了具体原因分析，并结合阀门内漏的原因因素分析和评价，提出本次试验阀门泄漏的故障模式，最后根据原因分析结果提出相关工作的改进建议。

核电厂；安全壳C类试验；阀门泄漏；原因分析

1　引言

核电厂安全壳C类试验为核电项目建造过程中安全壳C类密封性试验的简称，是安全壳密封性试验的重要组成部分，该试验目的是验证核电厂安全壳内外系统隔离阀的密封性能，以证明安全壳贯穿件的密封性是否满足设计要求。从国内核电厂安全壳C类试验的经验反馈来看，试验过程中阀门泄漏问题时有发生，经常有较多的隔离阀首次打压不合格，有的甚至需要经多次返修、研磨、更换备件甚至更换阀门后才合格。

2　核电厂安全壳C类试验及阀门泄漏问题

2.1核电厂安全壳C类试验

安全壳C类试验的主要目的是验证隔离阀的密封性，如图1所示，在关闭V1、V2和 V3阀门的同时，可在 t1处施加恒定压力PC，通过在t2处连接流量计以检测阀门V1和C1的泄漏率，从而验证阀门V1和C1密封性是否完好。

图1　核电厂安全壳C类试验原理示意图

2.2某核电厂安全壳C类试验泄漏问题

在某核电厂安全壳C类试验涉及的234台阀门中，其中142台阀门一次打压试验合格，即一次打压合格率仅为60.68%。表1～2分别统计了各类型阀门的试验情况和各制造厂的阀门试验情况。

表1　某核电厂安全壳C类试验各类型阀门泄漏问题统计

表2　某核电厂安全壳C类试验各制造厂阀门泄漏问题统计

可以看出，各类型阀门、各制造厂提供的阀门在试验过程中均存在泄漏问题，阀门试验合格率因阀门类型、制造厂的不同而有所差别，但总体上安全壳C类试验阀门合格率较低。

3　核电厂安全壳C类试验阀门泄漏原因分析

核电厂安全壳C类试验阀门从设计制造到试验测试合格要经历设备制造、出厂试验及验收、发货至工程现场、仓储保养、现场安装、单体测试、安装后的在线维护保养、密封性能试验和维修等可能影响阀门密封性能的过程。

针对某核电厂安全壳C类试验过程中一次打压试验不合格的92台阀门，根据其设备状态、安装情况以及打压试验情况，本文从阀门设备制造、保养和安装调试方面对其泄漏原因进行分析。

3.1阀门泄漏制造方面原因分析

由于核电厂阀门设备数量多，设备采购中试验、监造、见证等活动无法全面覆盖所有阀门制造全过程，加上各制造厂制造能力和质量管理水平高低不同，不合格阀门中发现部分止回阀的阀瓣和阀芯有较明显的沙眼、裂纹等缺陷（如表3）。

表3　某核电厂安全壳C类试验阀门设备制造缺陷情况统计

由表3看出，安全壳C类试验涉及的阀门中，有一定数量的设备存在设备制造缺陷，且主要为制造厂3提供的止回阀，这说明设备本身的制造缺陷是造成安全壳C类试验阀门不合格的原因之一。

3.2阀门泄漏设备保养方面原因分析

根据核电厂设备采购、设备安装调试、系统移交等工作特点和计划要求，大量的阀门在制造完工后发至现场后，可能需要在现场存放一段时间后才进行设备安装、单体调试等；同样在安装调试完成后，根据系统调试计划的安排，一些系统中的阀门安装完成后也需要一段时间之后才能进行系统调试；而完成系统调试后的阀门需要进行安全壳C类试验的，也可能还需要等待一段时间。因此从设备发至现场后，这些需要进行试验的阀门设备不可避免的会有一个现场维护保养的过程。

表4　某核电厂安全壳C类试验阀门设备保养情况统计

表4表明，安全壳C类试验涉及的阀门中，因维保保养不当或不到位，致使有少量的阀门阀体内部混有杂质甚至严重锈蚀，同时表4中还可以看出因保养不当的阀门为制造厂3和制造厂5提供的。这说明设备出厂后的保护、现场存储、安装后的维护均可能是造成安全壳C类试验阀门不合格的原因之一。

3.3阀门泄漏安装调试方面原因分析

在某核电厂安全壳C类试验过程中发现，较多的待试验阀门存在部件安装不正确（需重新安装或更换损坏部件）、密封部件安装不到位（需重新安装到位）、密封面调整不准确（需研磨或调整密封面）等现象。图2为待试验阀门安装情况的统计，可以看出共计有61台一次打压试验不合格的阀门与安装调试过程有关，且其中49台阀门因密封面调整不准确而导致试验不合格。这说明，阀门设备安装调试工作的不正确和不合理是导致阀门一次打压不合格的重要原因。

图2　某核电厂安全壳C类试验安装调试情况统计

4　核电厂安全壳C类试验阀门泄漏故障模式分析

4.1阀门泄漏的原因因素分析

阀门的泄漏有内漏和外漏两大类，对于核电厂安全壳C类试验阀门，从试验过程以及试验的目的来看，主要关注阀门的密封性能，某核电厂安全壳C类试验经历打压不合格的阀门泄漏形式均为内漏。而阀门内漏则可能是由密封面、密封件根部等部件泄漏造成。

对于密封面泄漏，其产生的原因可以分系统运行、启闭件脱落、密封面松脱、密封面混入异物、密封面损坏、密封面不密合等因素。从某核电厂安全壳C类试验阀门实际状态、发现的现象以及原因分析来看，密封面混入异物、密封面损坏和密封面不密合等应为阀门内漏的因素。

密封面损坏有可能是阀门在运行过程中流体冲蚀和腐蚀、异物划伤、锈蚀、磨损或焊接不当等因素造成的。而密封面不密合则有可能是阀门设备本身加工问题、装配问题或操作不当（关闭不到位或关闭不严实）等因素导致的。从某核电厂安全壳C类试验阀门现在检查和核实情况来看，部分阀门的密封面存在异物划伤、锈蚀、加工缺陷、装配或安装不正确或不到位的现象（见表3～4和图2）。

对于密封件根部泄漏，其产生的原因可以分为阀杆弯曲和填料/螺栓松动两方面因素，而某核电厂安全壳C类试验阀门试验过程中也发现少量的阀门因阀杆弯曲、固定螺栓断裂、填料松散而导致打压试验泄漏的情况。

4.2阀门泄漏的原因因素评价

对于导致某核电厂安全壳C类试验阀门内漏的各类原因因素，根据试验过程中的现场检查、核实、试验验证情况以及上述原因分析，对阀门泄漏的各因素评价汇总如表5。

可以看出，阀门在打压实验前密封面混入异物、密封部件锈蚀、密封面被异物划伤、阀门本身加工问题、安装过程不规范、阀门操作不当或关不严、阀杆弯曲、填料/螺栓松动等因素是导致某核电厂安全壳C类试验阀门内漏的原因。

通过对某核电厂安全壳C类试验92台一次打压不合格的阀门泄漏问题统计（如图3所示），进一步验证了表5中阀门内漏原因因素的评价结论，同时图3还说明，阀门设备装配、安装不正确或不到位是导致试验阀门不合格的主要原因。

因此，对某核电厂安全壳C类试验阀门内漏的故障模式分析可总结如图4。即所有存在内漏故障的92台试验阀门，少量阀门在制造厂制造过程中即存在加工缺陷，在随后的阀门出厂发至现场、仓储及现场维护过程中少量阀门内部混入异物、被划伤、甚至产生锈蚀；更为重要的是，大部分阀门装配装配、安装不正确、调整不到位，最后在打压试验过程中出现阀门内漏现象。