核电阀门质量控制要点探研

冯聪

（中广核核电运营有限公司备件中心，广东 深圳 518000）

核电阀门作为核电站进行精准控制的重要基本原件之一，制造过程工序繁多，工艺流程复杂，材料性能要求较高，因此生产制造的过程中存在诸多薄弱环节，容易出现各种纰漏，进而影响核电阀门的质量。所以对于核电阀门的精准质量控制能够有效保证核电站的安全运转。与此同时，在一些相关的规章制度中，对于核电阀门的质量控制也有具体的工作要求，已经逐渐成为了行业标准。总而言之，质量控制人员应该严格按照法规标准和行业规范，对核电阀门制造环节中的重要节点通过设置见证点的方式来进行质量控制。通过规范化和标准化操作来确保避免遗漏重要工序，从而提升核电阀门产品的合格率与生产效率。通过质量把控，确保核电阀门满足电站现场实际工况的要求，提升核电阀门原件的使用寿命与性能，助力核电站安全运行。

1 核电阀门的主要内容

随着民用核电技术的不断发展，市场上对于核电产业基本元件的需求也越来越高。其中，尤其以核电阀门为主。因此生产核电阀门的供应商也不在少数，例如，江苏神通、法国VELAN等。但是仍有部分核电阀门的供应商缺乏完备的质量管理制度，产品质量检验与包装运输的环节无法完全满足法规标准的要求，不能满足核电站现场工况的实际需求。所以说，供应商要在生产中不断完善核电阀门的制造工艺，而电站等运营部门也要委派合格质量控制人员来参与核电阀门的质量把控，帮助供应商提高核电阀门的制造水平与产品性能，力争从源头消除技术上存在的弊端以及产品上存在的缺陷，确保核电站的安全运行。

1.1 核电阀门的定义

阀门是一种管路附件。它是用来改变通路截面和介质流动方向，控制输送介质流动的一种装置。其主要参数有公称通径、公称压力、使用最高温度、使用介质等。核电阀门是广泛应用于民用核能站的阀门，又被称作电站阀门。

1.2 核电阀门的分类

根据阀门的结构以及作用的不同，阀门被分为不同种类，最主要的有截止阀、蝶阀、探测器安全阀、止回阀型隔离阀、闸阀等。这些不同种类的阀门可以应用于不同的系统工况，在一些特殊环境下能够发挥举足轻重的作用。设计人员要根据实际工况的需求以及整个核电供应回路的结构，来分析采用适用的核电阀门。此外核电阀门虽然分类繁杂，但阀门RIN码却是唯一的。阀门RIN码界定了阀门的工艺功能，即在工艺流程中的作用和管线布置的确切位置，同时反映了阀门的机械特性，拥有相同RIN码的阀门是同一种阀门，并且只有相同RIN码的阀门才能够在系统中互相替代。通常来说，阀门RIN码由字母和数字组成。

1.3 核电阀门的生产现状

现如今，全球能源紧缺及推行的碳排放已成为全社会都需要面对的难题。而核电作为一种世界公认的清洁能源，被世界各国广泛应用。在过去，由于我国的技术落后，核电阀门长期被国外供应商垄断。而随着我国社会不断发展，科学技术的不断创新，我国也渐渐具备了核电阀门的自主生产能力。经过多年的发展，已经形成了比较完善的核电阀门产品供应市场，打破了国外对于该产品的垄断地位。依赖着自主研发的核电阀门，可以极大地减少核电产业的经济成本，提升核电产业的整体经济效益。但是近年来国外供应商产品质量的下降趋势明显，加之替换的国产化核电阀门仍存在一些技术上的壁垒以及功能上的缺陷。因此，电站等使用部门应当投入更多的精力来对核电阀门的质量控制提出更高的要求。为核电站的安全运行提供保障，为核电产业的安全稳定发展奠定基础。

2 核电阀门功能失效原因分析

核电阀门在过往的电站运行期间，出现过诸多导致阀门功能失效的因素。例如，阀门渗漏、锅炉效应、力矩不满足工况要求、安全阀回座功能失效、启闭时间不满足要求等。鉴于篇幅，本文挑选几个典型的功能失效的因素加以分析。

2.1 阀门渗漏

阀门渗漏一直是导致核电阀门功能失效的主要因素之一。其在针对不同服役阶段、不同类别的阀门上均有发生。阀门渗漏主要产生于阀瓣、盘根或阀座与其密封面接触部分。尤其在核电系统平稳运转下，阀门遭受压力时，自身无法感受压力强弱，势必产生了渗漏现象。由于核电站系统运转中形成了大量放射性物质，假设核电站阀门发生了渗漏现象，势必影响到企业职工人身健康并对四周生态环境造成破坏，所以核电站阀门渗漏现象需要引起电站相关部门的高度重视。一般引起核电阀门渗漏的主要因素如下：系统灰尘与杂物影响；阀门密封面封堵；阀门设计存在缺陷；阀门启闭压力和设施正常压力失联，导致阀门密封面丧失针对核电系统运转中所形成的内部压力实施精确推断等。

2.2 安全阀回座功能失效

安全阀回座功能失效是核电安全阀功能失效的主要因素之一。其集中体现在安全阀在日常遭受系统压力过程中，出现了回座压力过小，导致阀门不能正常回弹或不回座从而导致当核电站安全阀释放符合关闭整定数值时，依旧无法自动回弹等现象。如果安全阀回座不能正常闭合，会引起系统压力不稳从而导致安全事故，引起核电设施突发停机状况等情况的发生。通常来讲，引起核电站阀门回座功能失效主要因素如下：安全阀自身设计缺陷；系统水质杂质过大；阀门预留的弹簧余量过大等。

2.3 闸阀锅炉效应

锅炉效应本质上是一种温度压力效应，某些热源会加热处于关闭状态的闸板阀内部空间，使阀腔压力异常升高，当其压力超过闸板阀高压侧压力时，闸板的上下游密封面同时紧靠在2个阀座上，开启闸阀就需要同时克服闸板与2个阀座间的摩擦力，但是闸板阀驱动头的开启力矩设计只考虑低压侧闸板与阀座间的单侧摩擦力，因此闸板阀驱动头的开启力矩小于实际所需力矩，此时闸板阀无法正常开启；当阀腔压力继续升高到超过闸板阀的设计压力时，将导致闸板和阀座甚至阀体产生变形而无法保证阀门的密封性。锅炉效应也是一种由于原始设计缺陷而导致的破坏性故障，对于一些与核安全相关的安全壳隔离阀，冷试、热试边界阀门，由于阀门故障而引起第三道屏障破坏或安全注入系统不可用，导致堆芯损伤的频率增加。

3 核电阀门质量控制过程要点分析

针对核电阀门的工艺特性及其功能失效所引起的严重后果。电站等运营部门应当委派专人以质量计划审查及见证点设置为切入点并通过以下关键工序对核电阀门进行全过程的质量把控。其中质量计划审查及见证点设置环节要在满足行业标准和订单的要求并结合阀门工艺特点的前提下确保质量计划的工序涵盖阀门制造过程中的关键工艺，并包括标准与规范不可或缺的试验与检验条目。严格按照行业标准、阀门安全与质保等级、订单要求及供应商过往质量史等诸多因素科学设置见证点。一般来说，核电阀门的关键工序包括以下几条。

3.1 原材料把控

电站等运营部门要委派有资质的质量控制人员适当参与阀门承压部件原材料的化学分析、力学性能及无损检测等相关工序，确保工序及结果符合标准和订单的要求。力求从源头避免出现材料不满足要求的情况发生。

3.2 承压部件最终机加工的无损检测

阀门承压部件一般指阀体、阀盖、法兰连接件等。对于承压部件最终机加工的无损检测是为了确保其表面或近表面无裂纹或气孔等缺陷已避免阀门服役后长期运行工况下的缺陷扩展。

3.3 焊接及焊缝无损检测

焊接作为关键工序，质量控制人员要以焊接工艺评定和焊接规程为基准来核查车间实际观察到的焊接参数例如电流、电压、速度等是否满足要求，并参与焊后的无损检测工序，确保焊接工序无缺陷。

3.4 电仪部件的试验

电仪部件例如电动头等作为电动阀门的重要组成部分，其功效的稳定与否直接影响电动阀门的功能是否满足系统实际工况的需要。因此质量控制人员应当对电仪部件的试验进行设点控制，确保其功效满足技术要求。

3.5 总体组装的尺寸检测

阀门总体组装阶段的尺寸检测是为了确保阀门设计阶段确定的图纸尺寸例如外形尺寸、重要零部件的装配尺寸等满足图纸的要求避免出现因尺寸不当而造成阀门长期运行磨损或无法安装的情况发现。

3.6 阀门水压试验及功能性试验

阀门总装后，最直接推断相关功能是否符合执行标准的依据是水压试验及功能性试验。水压试验一般包含阀体与阀瓣的强度试验、阀座与后阀座密封试验、填料密封试验等。而功能性试验一般包括阀门启闭力矩试验、启闭时间、行程测量及电仪测量等。质量控制人员要在试验开始前记录压力表、测试平台的检定日期同时核对水质报告并结合阀门RIN码计算阀门相关工序的压力数值，记录保压时间及相应的测试结果等。

3.7 最终出厂文件验收

核电阀门对于出厂文件有极其严格的规定，质量控制人员要严格按照标准和订单的相关要求核对文件的准确性和完整性。

4 提升核电阀门质量控制的几点意见

除了从阀门关键工序角度来提升核电阀门的质量控制水平。行业或国家也可以从以下方面进行布局：

4.1 完善核电阀门的制造技术标准和规范

为了能够使核电阀门的选材、工艺、产品检验、包装运输等各个环节更加标准化、规范化，需要对核电阀门技术标准进行系统性整改。目前，国家已经有明确针对核电阀门制造的标准化方案，对选材、加工制造、产品检验以及包装运输等一系列环节有初步的规划。现有的标准大多是脱胎于国际上先进的标准，再经过一系列的演变、完善，逐渐被我国投入使用。而随着我国社会的不断发展，核电阀门自主生产技术的不断进步，原有的标准已经不再适合我国自身的发展，并且对我国自主化生产的进程也造成了一定影响。在这样的背景下，我国需要对核电阀门的制造技术标准进行进一步完善，结合我国实际的国情，特殊的发展模式，对核电阀门的工艺进行重新规划，提高整个过程的可操作性以及实用性，切切实实为我国自主化生产产生积极影响。如此，不仅能够完善核电阀门的工艺技术标准，为核能供电产业提供理论基础，开拓清洁能源应用的前景，还可以建立健全我国自主化生产的标准体制，为同类型其他行业树立典范，鼓励其他行业的生产制造模式向自主化生产迈进，进而加强我国自主化生产的能力，为我国制造行业走向世界奠定基础。

4.2 加强人才培养与技术引进

伴随着我国科技经济水平的高速发展以及社会的快速变革，计算机技术，互联网技术以及信息技术遇到了空前的发展机遇，我国这些方面的技术也不负众望取得了重大突破和进展。社会逐渐步入了现代化信息时代，这样的时代背景下，各行各业都应当注重对于先进技术元素的引入，秉承科学技术是第一生产力的原则，各行各业的生存发展对于人才的需求与日俱增。这样的时代发展趋势下，核电阀门质量控制工作也应当顺应时代的发展趋势，对于先进制造设备操作控制方面的专业人才培养提起高度重视，并在日常的从事的质量控制工作过程中对其进行技术上的培训，外派进行深度的学习，从而提高核电阀门质量控制的工作效率。要制定中长期质量控制人员的培养制度，只有这样才能有效地解决人才短缺问题。此外，在进行制定对核电阀门质量控制人员培养制度的同时，也要加强对于先进技术的引进工作。工欲善其事，必先利其器，可以使技术工作团队自身的专业素质变得更高，工作效率更快，以便于满足日益繁重的工作需求。加强对于核电阀门技术团队专业素质的培养是保证民用核电产业能够长久运行的关键措施之一。

5 结语

从上文可知，进入21世纪以来，随着新兴能源的不断发展，市场对核电需求与日俱增，核电的建设步伐也日趋加快。由于在核电厂的各个系统中，都利用大量的各种类型阀门来实现精准控制，因此阀门的功效将会直接影响电站的安全运行。因此电站质量控制人员要从质量计划审核及见证点设置入手，抓取阀门制造过程的关键工序设点见证，确保阀门满足标准和订单的要求，保证其在系统中发挥应有的功效。众所知周，核电安全高于一切，核电设备的质量高于一切，只有确保核电质量才能保障核电站的安全运行，为公众提供信心，从而推动核电事业的蓬勃发展。