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        核電閥門的設計、材料、試驗要求

        核電閥門輸送的介質主要為:飽和蒸汽、冷凝水、放射性水蒸汽重水、輻照腐蝕物、放射性介質、稀硫酸和堿液、二氧化碳、鈉、氦、油、真空等各種流體介質。 閥門常見的故障類型:① 閥桿泄漏 ② 閥座泄漏 ③ 執行機構選配過大和關閉力矩過高引起的密封面損壞 ④ 外泄漏

        核電閥門的設計、材料、試驗技術要求

            核電閥門,由于其使用工況特殊、復雜、惡劣,加之量大面廣,故其要求較高。

           1、核電閥門工作條件:

            核電閥門除了其工況環境錯綜復雜之外,其輸送介質的放射性和溫度、壓力等級的苛刻性也是很特殊的。

            核電閥門輸送的介質主要為:飽和蒸汽、冷凝水、放射性水蒸汽重水、輻照腐蝕物、放射性介質、稀硫酸和堿液、二氧化碳、鈉、氦、油、真空等各種流體介質。

            一回路上的大通徑閥門工作條件是較復雜的,在現階段核動力裝置上的蒸汽參數比熱電廠的蒸汽參數(壓力22.5MPa、溫度565℃)要低,但核電廠運行條件卻復雜得多。在液態金屬冷卻劑的快中子反應堆裝置上,蒸汽參數為較高(汽輪機前的蒸汽溫度為600℃,壓力為14.0MPa)。

           2.核電閥門常見故障類型

            在核電站系統中運行的閥門,較常見的故障類型有如下四種:
            ① 閥桿泄漏 
            ② 閥座泄漏
            ③ 電動執行機構選配過大和關閉力矩過高引起的密封面損壞 
            ④ 外泄漏

           3.核電閥門技術要求

            根據核電閥門運行的實際工況,核電閥門其技術特點和要求比火力發電閥門更高。核電閥門的技術要求除了常規閥門的技術要求外,還要著重考慮介質中雜質的污染、環境溫度、運行溫度、環境濕度、放射性、直流電源及電壓波動、有關地震和振動條件下穩定性的技術要求、安全等級等等。

            ① 核電閥門的設計

            a)強度設計

            核電閥門設計中,強度計算是必不可少的。除常規的強度計算、有限元分析和抗震計算分析外,對核安全1級的閥門,還要求進行:一次薄膜應力的極限計算、一次薄膜應力+彎曲應力的極限計算、與回路啟——停循環有關的一次加二次應力變化幅度的極限計算、除回路中啟——停工況以外的一次加二次應力的變化幅度極限計算、疲勞性能分析。

            b)結構設計

            由于核電系統輸送介質大多帶有放射性,不允許有任何泄漏,故結構設計中閥門的填料、波紋管、閥座的密封結構設計尤為重要(閥體的形狀設計,規定在ASME標準中)。
            國外,填料一般采用多重密封結構、Ω環密封結構和填料層之間夾碟簧的填料箱密封結構。波紋管一般采用組合波紋管密封結構。對重要的高壓閥門,閥座采用鍛造結構。此外,閥體與管道的連接采用對接或承插焊接結構。

           ② 核電閥門的材料

            核電閥門的材料必須具有良好的耐腐蝕、抗輻照、抗沖擊和抗晶間腐蝕。一般情況下:
            a)承壓零件必須采用ASME BPVC-Ⅱ-D-1表2A和表2B中的材料要求
            b)閥桿和承壓螺栓常采用沉淀硬化鋼制造
            c)填料多用石墨纖維、純石棉或膨脹石墨

           ③ 核電閥門驅動裝置

            核電閥門驅動裝置的性能和質量非常重要和關鍵,必須具有安全操作的可靠性,同時,應能承受溫度、壓力、濕度、輻照、地震破壞、化學污染及所供電源變化的較大值,而且必須在發生失水故障的情況下,仍能在規定的期限內工作(一般標準為14天)。
            此外,除了驅動裝置的電動部件要求用O形密封圈將其與外部環境密封隔離之外,驅動裝置的設計者還應考慮核電工況用高壓閥門的快速操作問題(一般標準,CL1500的14” 以下的美標閥門,其快速操作時間為10秒)。

           ④ 核電閥門的試驗與檢驗

            a)核電閥門需進行常規的水壓試驗——殼體試驗、閥瓣強度試驗、上密封試驗、閥座密封試驗、填料密封試驗;
            b)對帶有執行機構,如電動閥門、氣動閥進行抗震試驗;
            c)對所有操作形式的閥門進行靜壓壽命試驗;
            d)對一回路的重要閥門還必須經過冷態、熱態和LOCA事故(即失水事故)的試驗。
            (美國的ASME、日本的JEM等標準,對上述試驗及檢驗作了詳細描述,并提供了評定標準。)

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