核電廠安全殼C類試驗閥門泄漏問題原因分析

鄭錦燦（湖南桃花江核電有限公司，湖南 桃江 413000）

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核電廠安全殼C類試驗閥門泄漏問題原因分析

鄭錦燦（湖南桃花江核電有限公司，湖南 桃江 413000）

本文通過對某核電廠安全殼C類試驗一次打壓不合格的閥門泄漏問題進行了具體原因分析，并結合閥門內漏的原因因素分析和評價，提出本次試驗閥門泄漏的故障模式，最后根據原因分析結果提出相關工作的改進建議。

核電廠；安全殼C類試驗；閥門泄漏；原因分析

1　引言

核電廠安全殼C類試驗為核電項目建造過程中安全殼C類密封性試驗的簡稱，是安全殼密封性試驗的重要組成部分，該試驗目的是驗證核電廠安全殼內外系統隔離閥的密封性能，以證明安全殼貫穿件的密封性是否滿足設計要求。從國內核電廠安全殼C類試驗的經驗反饋來看，試驗過程中閥門泄漏問題時有發生，經常有較多的隔離閥首次打壓不合格，有的甚至需要經多次返修、研磨、更換備件甚至更換閥門后才合格。

2　核電廠安全殼C類試驗及閥門泄漏問題

2.1核電廠安全殼C類試驗

安全殼C類試驗的主要目的是驗證隔離閥的密封性，如圖1所示，在關閉V1、V2和 V3閥門的同時，可在 t1處施加恒定壓力PC，通過在t2處連接流量計以檢測閥門V1和C1的泄漏率，從而驗證閥門V1和C1密封性是否完好。

圖1　核電廠安全殼C類試驗原理示意圖

2.2某核電廠安全殼C類試驗泄漏問題

在某核電廠安全殼C類試驗涉及的234臺閥門中，其中142臺閥門一次打壓試驗合格，即一次打壓合格率僅為60.68%。表1～2分別統計了各類型閥門的試驗情況和各制造廠的閥門試驗情況。

表1　某核電廠安全殼C類試驗各類型閥門泄漏問題統計

表2　某核電廠安全殼C類試驗各制造廠閥門泄漏問題統計

可以看出，各類型閥門、各制造廠提供的閥門在試驗過程中均存在泄漏問題，閥門試驗合格率因閥門類型、制造廠的不同而有所差別，但總體上安全殼C類試驗閥門合格率較低。

3　核電廠安全殼C類試驗閥門泄漏原因分析

核電廠安全殼C類試驗閥門從設計制造到試驗測試合格要經歷設備制造、出廠試驗及驗收、發貨至工程現場、倉儲保養、現場安裝、單體測試、安裝后的在線維護保養、密封性能試驗和維修等可能影響閥門密封性能的過程。

針對某核電廠安全殼C類試驗過程中一次打壓試驗不合格的92臺閥門，根據其設備狀態、安裝情況以及打壓試驗情況，本文從閥門設備制造、保養和安裝調試方面對其泄漏原因進行分析。

3.1閥門泄漏制造方面原因分析

由于核電廠閥門設備數量多，設備采購中試驗、監造、見證等活動無法全面覆蓋所有閥門制造全過程，加上各制造廠制造能力和質量管理水平高低不同，不合格閥門中發現部分止回閥的閥瓣和閥芯有較明顯的沙眼、裂紋等缺陷（如表3）。

表3　某核電廠安全殼C類試驗閥門設備制造缺陷情況統計

由表3看出，安全殼C類試驗涉及的閥門中，有一定數量的設備存在設備制造缺陷，且主要為制造廠3提供的止回閥，這說明設備本身的制造缺陷是造成安全殼C類試驗閥門不合格的原因之一。

3.2閥門泄漏設備保養方面原因分析

根據核電廠設備采購、設備安裝調試、系統移交等工作特點和計劃要求，大量的閥門在制造完工后發至現場后，可能需要在現場存放一段時間后才進行設備安裝、單體調試等；同樣在安裝調試完成后，根據系統調試計劃的安排，一些系統中的閥門安裝完成后也需要一段時間之后才能進行系統調試；而完成系統調試后的閥門需要進行安全殼C類試驗的，也可能還需要等待一段時間。因此從設備發至現場后，這些需要進行試驗的閥門設備不可避免的會有一個現場維護保養的過程。

表4　某核電廠安全殼C類試驗閥門設備保養情況統計

表4表明，安全殼C類試驗涉及的閥門中，因維保保養不當或不到位，致使有少量的閥門閥體內部混有雜質甚至嚴重銹蝕，同時表4中還可以看出因保養不當的閥門為制造廠3和制造廠5提供的。這說明設備出廠后的保護、現場存儲、安裝后的維護均可能是造成安全殼C類試驗閥門不合格的原因之一。

3.3閥門泄漏安裝調試方面原因分析

在某核電廠安全殼C類試驗過程中發現，較多的待試驗閥門存在部件安裝不正確 （需重新安裝或更換損壞部件）、密封部件安裝不到位（需重新安裝到位）、密封面調整不準確（需研磨或調整密封面）等現象。圖2為待試驗閥門安裝情況的統計，可以看出共計有61臺一次打壓試驗不合格的閥門與安裝調試過程有關，且其中49臺閥門因密封面調整不準確而導致試驗不合格。這說明，閥門設備安裝調試工作的不正確和不合理是導致閥門一次打壓不合格的重要原因。

圖2　某核電廠安全殼C類試驗安裝調試情況統計

4　核電廠安全殼C類試驗閥門泄漏故障模式分析

4.1閥門泄漏的原因因素分析

閥門的泄漏有內漏和外漏兩大類，對于核電廠安全殼C類試驗閥門，從試驗過程以及試驗的目的來看，主要關注閥門的密封性能，某核電廠安全殼C類試驗經歷打壓不合格的閥門泄漏形式均為內漏。而閥門內漏則可能是由密封面、密封件根部等部件泄漏造成。

對于密封面泄漏，其產生的原因可以分系統運行、啟閉件脫落、密封面松脫、密封面混入異物、密封面損壞、密封面不密合等因素。從某核電廠安全殼C類試驗閥門實際狀態、發現的現象以及原因分析來看，密封面混入異物、密封面損壞和密封面不密合等應為閥門內漏的因素。

密封面損壞有可能是閥門在運行過程中流體沖蝕和腐蝕、異物劃傷、銹蝕、磨損或焊接不當等因素造成的。而密封面不密合則有可能是閥門設備本身加工問題、裝配問題或操作不當（關閉不到位或關閉不嚴實）等因素導致的。從某核電廠安全殼C類試驗閥門現在檢查和核實情況來看，部分閥門的密封面存在異物劃傷、銹蝕、加工缺陷、裝配或安裝不正確或不到位的現象（見表3～4和圖2）。

對于密封件根部泄漏，其產生的原因可以分為閥桿彎曲和填料/螺栓松動兩方面因素，而某核電廠安全殼C類試驗閥門試驗過程中也發現少量的閥門因閥桿彎曲、固定螺栓斷裂、填料松散而導致打壓試驗泄漏的情況。

4.2閥門泄漏的原因因素評價

對于導致某核電廠安全殼C類試驗閥門內漏的各類原因因素，根據試驗過程中的現場檢查、核實、試驗驗證情況以及上述原因分析，對閥門泄漏的各因素評價匯總如表5。

可以看出，閥門在打壓實驗前密封面混入異物、密封部件銹蝕、密封面被異物劃傷、閥門本身加工問題、安裝過程不規范、閥門操作不當或關不嚴、閥桿彎曲、填料/螺栓松動等因素是導致某核電廠安全殼C類試驗閥門內漏的原因。

通過對某核電廠安全殼C類試驗92臺一次打壓不合格的閥門泄漏問題統計（如圖3所示），進一步驗證了表5中閥門內漏原因因素的評價結論，同時圖3還說明，閥門設備裝配、安裝不正確或不到位是導致試驗閥門不合格的主要原因。

因此，對某核電廠安全殼C類試驗閥門內漏的故障模式分析可總結如圖4。即所有存在內漏故障的92臺試驗閥門，少量閥門在制造廠制造過程中即存在加工缺陷，在隨后的閥門出廠發至現場、倉儲及現場維護過程中少量閥門內部混入異物、被劃傷、甚至產生銹蝕；更為重要的是，大部分閥門裝配裝配、安裝不正確、調整不到位，最后在打壓試驗過程中出現閥門內漏現象。

表5　閥門內漏原因因素及評價

圖3　某核電廠C類試驗閥門內漏的原因統計

圖4　某核電廠安全殼C類試驗閥門內漏的故障路徑示意圖

5　結論

綜合上述分析，導致某核電廠安全殼C類試驗閥門內漏故障的原因有設備制造缺陷、設備保養不足和設備現場安裝調試不正確或不當三個方面，其中設備現場安裝調試不正確或不當導致了2/3的一次打壓不合格閥門的故障。

針對某核電廠安全殼C類試驗閥門內漏的原因分析結論，本文認為可從以下方面改進相關工作以減少和避免試驗閥門內漏故障：

（1）設備制造過程中應重點關注閥門密封部件的制造、試驗驗證和驗收等過程控制和質量監督；

（2）設備出廠驗收時、發運途中應重點關注閥門包裝和保護是否規范和完整；

（3）倉庫存儲、現場維護過程中應做好設備的狀態標識，及時制定現場閥門設備維護保養制度并按要求實施；

（4）更為重要的是應重點關注閥門安裝過程，做好閥門密封部件安裝的見證和監督，及時協調設備制造廠提供安裝技術指導，確保閥門設備特別是密封部件安裝滿足設備規范和運行技術要求。

鄭錦燦（1985-），男，工程師，碩士研究生，主要從事核電設備設計管理、計劃管理方面的工作。

TM623.8

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2095-2066（2016）17-0032-02

2016-5-25