AP1000核電閥門制造要求概述

摘 要：文章主要從閥門的安全級別、標(biāo)準(zhǔn)、材料、生產(chǎn)制造、檢驗(yàn)和試驗(yàn)、清潔、包裝運(yùn)輸及文件等幾個方面入手，簡要介紹了我國AP1000核電站中選用閥門的基本情況，體現(xiàn)了核電閥門要求從嚴(yán)，以安全、可靠為第一原則的特點(diǎn)，對我國后續(xù)核電項(xiàng)目選用閥門提供了一定的借鑒作用。

關(guān)鍵詞：AP1000核電站；核電閥門；安全級別；制造要求

AP1000核電技術(shù)是我國從美國西屋公司引進(jìn)的第三代核電技術(shù)，也是當(dāng)前世界上技術(shù)最先進(jìn)、安全性能最高的壓水堆非能動型核電技術(shù)[1]。其應(yīng)用的閥門無論從設(shè)計輸入、制造標(biāo)準(zhǔn)，還是從檢驗(yàn)、質(zhì)保體系等都與普通閥門有很大差別。

1 設(shè)備等級

閥門在核電站中是使用數(shù)量較多的介質(zhì)輸送和控制設(shè)備，是核電站安全運(yùn)行中必不可少的重要組成部分。從安全級別上分，核電閥門分為安全1級、安全2級、安全3級、非安全級四種，其中安全1級要求最高[2]。習(xí)慣上把有安全要求的設(shè)備稱為核級設(shè)備，實(shí)際上核級與核安全級嚴(yán)格來說是有區(qū)別的，前者針對設(shè)計和制造規(guī)范而言，后者指執(zhí)行反應(yīng)堆核安全功能而言。閥門的核安全級別在西屋公司提供的閥門設(shè)計/制造/技術(shù)規(guī)范書中已經(jīng)明確指定；另外，為了便于對核電站中的設(shè)備進(jìn)行質(zhì)量管理和服務(wù)，又進(jìn)一步對其進(jìn)行了等級劃分，共分11級，即A、B、C、D、E、F、G、L、P、R、W級，其中A、B、C級是指被用于限制廠區(qū)外照射、保證冷卻劑壓力邊界完整性或用于反應(yīng)堆安全停堆并保持其處于安全停堆狀態(tài)的安全級構(gòu)筑物、系統(tǒng)和設(shè)備的分級，相當(dāng)于安全1級、安全2級和安全3級；D級是指非安全但對電廠安全比較重要的構(gòu)筑物、系統(tǒng)和設(shè)備的分級；E、F、G、L、P、R、W級對電廠安全功能沒有直接貢獻(xiàn)，也不包含放射性物質(zhì)的各類專項(xiàng)的構(gòu)筑物、系統(tǒng)和設(shè)備分級。

每個閥門的設(shè)備等級在閥門數(shù)據(jù)表中均有規(guī)定，通過對閥門數(shù)據(jù)表的研究發(fā)現(xiàn)，閥門的設(shè)備等級主要是A、B、C、D級。由此可見，閥門是AP1000核電站中對核電站安全有重要影響的設(shè)備。

2 標(biāo)準(zhǔn)

普通閥門采用的是通用閥門標(biāo)準(zhǔn)，要求閥門符合安全、可靠的特點(diǎn)；AP1000閥門的規(guī)范書中有專門的章節(jié)列出了分別針對閥門的設(shè)計、制造、檢驗(yàn)等方面的相應(yīng)規(guī)范或標(biāo)準(zhǔn)，而這些標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范是對閥門的設(shè)計、制造等的最低或最基本的要求。這些標(biāo)準(zhǔn)主要包括：

ASME BPVC-Ⅷ 壓力容器建造規(guī)范

ASME BPVC-Ⅸ焊接和釬焊評定

ASME B16.34法蘭、螺紋和焊接端連接的閥門

ASME B31.1 動力管道

ASME B16.11承插焊和螺紋連接的鍛造管件

ANSI/ISA75.17 調(diào)節(jié)閥空氣動力噪音預(yù)測

ANSI/ISA RP75.23 調(diào)節(jié)閥汽蝕評估的考慮

ASTM A800/A800M奧氏體合金鋼鑄件中鐵素體含量估計標(biāo)準(zhǔn)方法

ASTM A262測定奧氏體不銹鋼晶間腐蝕敏感性實(shí)用規(guī)程

MSS SP-55閥門、法蘭、管件和其它管道部件用鋼鑄鐵質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

MSS SP-61 鋼制閥門壓力試驗(yàn)

HAF602 民用核安全設(shè)備無損檢測人員資格管理規(guī)定

3 材料

閥門的材料必須具有耐腐蝕、抗輻照、抗沖擊以及抗晶間腐蝕等的良好性能。通常情況下閥體、閥蓋、閥瓣等主要零件直接承受壓力，閥門設(shè)備規(guī)范書和數(shù)據(jù)表會指定材料符合ASME 第Ⅱ卷D篇或ASTM等規(guī)范的要求，閥門承壓件材料主要包括不銹鋼、碳鋼、合金鋼，部分閥門的材料要求是銅；AP1000閥門規(guī)范書明確規(guī)定，與工作介質(zhì)接觸的填料、墊片材料選用柔性石墨，禁止使用石棉，禁止選用含有氯化物、氟化物和硫化物的材料。

4 制造

在閥門設(shè)計和制造過程中除了考慮閥門常規(guī)的技術(shù)要求外，還要著重考慮介質(zhì)中雜質(zhì)的污染、環(huán)境溫度、運(yùn)行溫度、環(huán)境濕度、放射性、電源、地震和振動下穩(wěn)定性的技術(shù)要求、安全等級等；閥門在制造過程中，必須對表面狀態(tài)或微觀結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不利影響的制造和安裝過程例如焊接、表面硬化處理、熱處理和消除應(yīng)力等進(jìn)行嚴(yán)格控制。制造過程中的所有工序，生產(chǎn)廠家都應(yīng)提前提交相應(yīng)的規(guī)程并獲得買方批準(zhǔn)，在買方的批準(zhǔn)未回復(fù)的情況下，閥門生產(chǎn)廠家不能進(jìn)行相應(yīng)生產(chǎn)工序。在制造過程中閥門生產(chǎn)廠家還必須做好每個工序的檢驗(yàn)記錄，形成文件記錄，并存入質(zhì)量數(shù)據(jù)包，作為竣工資料一部分交給閥門采購方。在制造過程中為了防止材料污染，鉛、汞、鹵化物、其它低熔點(diǎn)金屬及其化合物或主要成分包含低熔點(diǎn)金屬的材料不應(yīng)與不銹鋼材料表面直接接觸，禁止在閥門制造期間使用低熔點(diǎn)材料制成的工具、夾具、印記、焊劑、溫度色筆、涂料、涂層等。

5 檢驗(yàn)

通過對閥門的規(guī)范書進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，AP1000閥門規(guī)范書中明確指定了閥門生產(chǎn)廠家應(yīng)該進(jìn)行的鑒定、試驗(yàn)和檢驗(yàn)要求，主要包括：

（1）材料檢驗(yàn)：廠家須提供試驗(yàn)報告，并給出結(jié)論；（2）尺寸檢驗(yàn)；閥門的外觀和尺寸公差應(yīng)符合設(shè)備規(guī)范書、數(shù)據(jù)表和包絡(luò)特征等文件的要求，閥門的端部連接及尺寸要符合設(shè)備規(guī)范書中指定的標(biāo)準(zhǔn)；（3）無損檢測：包括VT（目視檢測）、PT（液體滲透檢測）、MT（磁粉檢測）、RT（射線檢測）等，設(shè)備規(guī)范書中指定的ASME要求的檢測標(biāo)準(zhǔn)為最低要求，并且材料供貨方或閥門生產(chǎn)廠家進(jìn)行的所有無損檢測都應(yīng)按ASME BPVC-Ⅷ或HAF602的要求取得相應(yīng)資格的人員進(jìn)行；（4）閥門制造廠必須對每個閥門都進(jìn)行產(chǎn)品試驗(yàn)，產(chǎn)品試驗(yàn)包括殼體水壓試驗(yàn)、閥門關(guān)閉和閥座密封試驗(yàn)、上密封試驗(yàn)、填料密封試驗(yàn)、動作試驗(yàn)等，當(dāng)生產(chǎn)廠家對閥門進(jìn)行修補(bǔ)、返修、整修和調(diào)整會影響先前的試驗(yàn)結(jié)果時，則必須重新做所有的產(chǎn)品試驗(yàn)；（5）如果是核安全級閥門，還應(yīng)進(jìn)行抗震分析。即使是非核安全級閥門，廠家也須提供鑒定報告，以表明閥門組件能承受同時施加在閥門組件重心處的水平方向4.0g和水平方向2.0g的當(dāng)量靜態(tài)載荷；（6）對用于惡劣工況的閥門，例如大壓差調(diào)節(jié)使用場合，生產(chǎn)廠家應(yīng)按照設(shè)備規(guī)范書指定的方法進(jìn)行噪音評估，并提交評估報告。

6 清潔

閥門規(guī)范書中對閥門的清潔度有嚴(yán)格規(guī)定，閥門零件上不允許帶有油、油脂、水垢、鐵銹、碎屑、有機(jī)物、松散的微粒和潛在的有害夾雜物。在生產(chǎn)過程中對承壓件和與工作介質(zhì)接觸的零件進(jìn)行標(biāo)識時，應(yīng)使用既不污染材料又不產(chǎn)生冷作硬化和應(yīng)力集中的方法作標(biāo)記。為了防止掩蓋表面缺陷和導(dǎo)致表面過度硬化，噴砂處理、噴射清理或噴丸處理是不允許，對不銹鋼零件只能用不銹鋼絲刷進(jìn)行初步清潔，因此，生產(chǎn)廠家應(yīng)該有專門的清潔間和裝配間，配備超聲波清洗機(jī)、烘干箱、不銹鋼試壓臺等設(shè)備，同時要對清潔度進(jìn)行檢查、記錄、歸檔。

7 包裝

閥門的包裝質(zhì)量必須保證在運(yùn)輸、裝卸和貯存過程中不發(fā)生腐蝕、污染、損傷等情況。對于閥門的包裝，不同等級的閥門包裝要求不同，設(shè)備等級為A的閥門包裝要求最高；閥門生產(chǎn)廠家應(yīng)該根據(jù)閥門規(guī)范書規(guī)定的閥門等級制定包裝程序，程序中包括物項(xiàng)材料、防腐處理、包裝方法、運(yùn)輸方式、包裝容器等方面。無論是何種等級的閥門，在包裝前應(yīng)該根據(jù)閥門規(guī)范書的要求進(jìn)行清潔度檢查。

8 文件

閥門規(guī)范書規(guī)定了閥門生產(chǎn)廠家必須提交的文件，文件清單列在閥門規(guī)范書的附錄中，閥門生產(chǎn)廠家提交的文件包括制造過程的記錄、制造圖紙、制造過程中的表面硬化、無損檢測、功能性試驗(yàn)、密封試驗(yàn)、焊接、熱處理等的規(guī)程和記錄，還包括標(biāo)記、清潔、包裝、運(yùn)輸、裝卸規(guī)程等。如果閥門制造過程中涉及到外購件和外協(xié)工序，生產(chǎn)廠家必須提供質(zhì)量證明文件，以上所有的文件都要提交給閥門采購方。

9 結(jié)束語

發(fā)展核電的前提是確保核安全，在核電站中，由于閥門承擔(dān)的高安全責(zé)任的特殊性，核電閥門要通過先進(jìn)的核安全設(shè)計，選用更嚴(yán)格的核安全標(biāo)準(zhǔn)，提高對材料的要求，試驗(yàn)和檢驗(yàn)的方面更全面，對清潔、包裝、運(yùn)輸及文件等要求更仔細(xì)來確保核電站的安全性能，杜絕核事故的發(fā)生。

參考文獻(xiàn)

[1]林城格.非能動安全先進(jìn)壓水堆核電技術(shù)（上、中、下）[M].北京：原子能出版社，2010.5：60-76.

[2]WEC 3.2.1， Safety Classification