核电阀门鉴定标准的探讨

邓鹏飞

上海电气凯士比核电泵阀有限公司 上海 201306

1 鉴定标准分析

目前国内核电阀门设备的鉴定原则一般要求遵循标准ASMEQME-12007，主要鉴定部分涉及到ASMEQR-A卷机械设备动态鉴定和QV卷核电厂能动阀组件的功能鉴定要求。同时具体鉴定的实施参考行业的鉴定实践（如法国EDF的鉴定实践经验和中国能源行业标准NB-T20036.6-2011核电厂能动机械设备鉴定-第6部分-阀门组件鉴定等）。除此之外，阀门的非金属件应采用试验、分析和/或两者相结合的方法按ASMEQME-1附录QR-B的要求进行环境和辐照鉴定。阀门的主要附件的鉴定，包括电动执行机构、气动执行机构及电气附件等，应遵照阀门专用技术规范书中具体要求。

依据ASMEQV-5000，阀门功能鉴定包括内容为：①阀门密封性能。②冷态循环试验。③热态循环试验。④端部加载试验。⑤振动试验。⑥流体阻断试验。⑦结构材料充分适应环境和老化试验[1]。

ASMEQVP-7320规定了阀门鉴定试验顺序为：①试验前的检查。②基本频率的确定。③环境和老化模拟及中间检查。④循环试验及中间检查。⑤端部载荷试验及中间检查。⑥振动试验及中间检查。⑦流体阻断试验。⑧试验后检查。

2 球阀鉴定试验

2.1 试验要求

鉴定试验又称原型试验。为确定产品满足设计要求，可选择有代表性的产品进行鉴定试验。鉴定试验不同于出厂试验，前者针对样机进行的试验，后者是每件产品出厂前需进行的试验。电动球阀在系统管路上起到介质隔离的作用。其电传动装置是球阀的驱动机构，球逆时针旋转90°开阀，顺时针旋转90°关阀。当阀门关闭时，介质力作用在密封座组件上，使阀座与球体接触，产生接触应力，获得有效密封[2]。

2.2 试验分析

电动球阀的鉴定项目有试验前检查（壳体强度试验、阀瓣强度试验、阀座密封试验）,环境与老化模拟，冷、热循环试验、端部加载试验、振动试验（基频测定，振动老化，抗震试验）、流体阻断试验和LOCA事故环境条件下整机性能试验。壳体强度试验、阀瓣强度试验和阀座密封试验均属于阀门性能试验。环境与老化模拟,冷、热循环试验、端部加载试验、振动试验、流体阻断试验和LOCA试验用来检测阀门在正常工况及事故工况下的机械寿命、疲劳寿命和瞬态的要求。

壳体强度验、阀瓣强度试、阀瓣密封性试验合格后，对阀门外观进行检查，要求承压件无变形及无外密封泄漏。

环境与老化模拟。承压边界及传递载荷金属部件，应考虑与腐蚀、冲蚀及疲劳等有关的老化。基本功能单元的塑料和橡胶，应暴露在要求的最大程度的辐照和热老化环境中进行鉴定。

循环试验密在封性试验完成后，在其回路中进行，按照介质流向安装阀门，阀门启闭2000次（冷态1500次+热态500次，可根据规范书要求具体调整，冷态为常温，热态为工况温度，回路中保证一定的试验压力）每循环500次进行一次密封检查。密封试验合格后进行热态试验。冷、热态循环试验应穿插进行[3]。每次密封试验后，采用正常驱动力、最大驱动力及最小驱动力下的电压启闭阀门各3次。

端部加载试验是为了验证阀门受到所有管端载荷力，连同内压和自重在正常工作载荷作用时，试验阀门装置的可操作性和阀门的密封、承压边界完整性。

振动试验包含振动老化试验和抗震试验。振动老化用于证明振动环境对阀门组件的影响。这一试验产生一个任意但合理的振动条件代表核电厂正常运行的振动条件。在抗震鉴定时，首先应确定阀门组件的一阶固有频率。规定最小刚性轴的一阶固有频率低于33Hz的阀门组件为柔性，大于或等于33Hz的阀门组件为刚性。对于刚性阀门组件，可采用静态加载法；对于柔性阀门组件，则必须采用动态试验法。对于公称通径小于等于100mm的带执行机构的阀门，不宜采用静态加载法，须采用动态试验法。

流体阻断试验。对于动力驱动阀门，流体阻断试验目的在于验证在大流量条件下，阀门组件克服流体动态而开启和关闭的能力。试验阀门安装在连接有贮水容易的管路中，此贮水容器足够提供要求的流量。试验前关闭阀门，克服全入口压力开启阀门，开始试验。开启建立起流量条件后，重新关闭阀门。

LOCA试验装置包含试验压力容器、蒸汽供应系统、安全释放系统、测控系统等组成。试验压力容器容积3m3内外设置电热元件，容器上布置有蒸汽注入口、氮气注入口、喷淋注入口、安全释放、温度及压力测量等。

所有鉴定试验完成后，电动球阀外观完整，无裂缝变形。接通电源后电动球阀开启关闭正常，动作灵活，无卡滞和异响。试验后，拆开样机并对零部件进行清洗，实测阀体、阀瓣、中法兰螺栓等零件尺寸和磨损量。

2.3 参数校核

阀门初期设计阶段需要完成计算书，包括承压件的结构和承压件受力计算，然后根据采购方技术要求，按照相关标准对核安全级设备进行强度的分析和校核，应考虑自重、内压、管道端部载荷和地震载荷对承压件及关键件的作用。根据计算数值校对试验后重要件尺寸。

3 结语

核电作为一种清洁能源，已成为国家能源电力战略的重要组成部分。在我国核电大力发展的情况下，迫切需要尽快建立适应我国核电建设要求的核电标准体系。根据电动球阀的鉴定试验示例，可列举出主要鉴定试验项目。不同的阀门种类及结构都会相应的差异，需根据实际情况增减鉴定项目和调整鉴定要求。通过对电动球阀的鉴定试验梳理，可以对其他阀类起到借鉴的作用。