壓力容器頂蓋密封環(huán)固定螺釘斷裂事件處理分析

王詩林

福建福清核電有限公司 福建福清 350318

反應堆壓力容器頂蓋密封環(huán)位于頂蓋與反應堆筒體密封面之間，保持壓力容器在功率運行期間的完整性和密封性。C型環(huán)是一回路壓力邊界一部分，屬于保護核燃料三道安全屏障之一。本文對C型環(huán)安裝、檢查、保護措施及密封面的保護、維修等相關工作進行簡單介紹，對本次事件發(fā)現的問題進行經驗反饋總結，以作同行電廠參考。

1 壓力容器頂蓋C型環(huán)主要結構及拆裝工藝：

設備描述：通常所說的密封環(huán)是由GALOCK公司生產制造，目前國內寧波天生密封件有限公司與相關科研部門聯合研制的國產C型密封環(huán)已經通過中國機械工業(yè)聯合會專家組鑒定，成功應用于國內核電站[1]。

主要結構：C型密封環(huán)分為內密封環(huán)、外密封環(huán)，兩道密封環(huán)與固定螺釘、固定夾配套使用，固定螺釘、固定夾安裝在壓力容器頂蓋上對內外C型環(huán)起到固定作用，具體信息如下：

（1）內、外密封環(huán)徑向截面，分為三層：里層、中間層、外層。外層制造材料為密封銀層：材質為銀層（外側開口），里層制造材料為InconelX750絲材纏繞制的彈簧，中間層制造為Inconel600合金覆面（外側開口）。

（2）固定夾制造材料為Inconel600。

（3）固定螺釘制造材料為X6CrNiCu17-04，型號M6×12。

密封環(huán)拆裝工藝：C型環(huán)的安裝位置以及本身的特性決定了其安裝、拆除期間特殊的方法，所有工作都是在保證不傷及頂蓋密封面及密封環(huán)槽的前提下取得滿意的結果，以下簡述C型環(huán)的安裝與拆除工藝。

安裝：在安裝前，工作人員需對內、外密封環(huán)進行全面檢查，檢查項目包括：裂紋、折迭、脫落、起皮、拉絲、劃痕等缺陷，該檢查工作步驟作為重要質量控制點，故需安排有經驗且具有高度責任心人員擔負此項檢查工作。對上述項目進行逐一檢查和記錄后，用白布蘸酒精擦拭清潔C型環(huán)表面。檢查完成后安裝時需8人同步進行，注意抬起速度、高度需一致，不能使C型環(huán)有大幅度彎曲和扭曲。8人輕輕緩慢抬起將C型環(huán)放入相應密封環(huán)槽后，安裝固定夾和固定螺釘，擰緊力矩值6N＊m，檢查固定螺釘頂端是否高于密封面、固定夾是否貼緊C型環(huán)，沒有則需重新調整[2]。

拆卸：拆卸工作分正常拆卸及特殊情況拆卸。

正常拆卸過程：8人均布用手托住密封環(huán)，拆卸固定螺釘時，應緩慢旋出，同時托緊C型環(huán)防止C型環(huán)脫落撞擊固定夾導致螺釘斷裂，確保不傷及密封面。若拆卸過程發(fā)現密封環(huán)卡緊無法拆除，禁止直接使用材料硬度大于壓力容器頂蓋的尖銳工具松動密封環(huán)以免誤傷密封面，可使用鋼絲鉗夾取密封環(huán)使之松動脫開，夾取過程要用白布包裹確保鋼絲鉗不碰及密封面，動作力度要小，動作緩慢，確保不傷及密封面。依次取下24個固定螺釘和固定夾后，拆卸C型環(huán)。

特殊情況拆卸：當C型環(huán)卡在密封環(huán)槽內時：拆卸步驟同正常拆卸工作相同，但在最后一步拆卸C型環(huán)時，需使用質地較軟的工具（聚四氟乙烯）。

2 密封環(huán)固定螺釘斷裂缺陷分析及處理

事件描述：福清401大修：執(zhí)行壓力容器頂蓋吊出工作期間，頂蓋吊起0．5米，進行壓力容器C型密封環(huán)檢查時發(fā)現內側C環(huán)部分脫落，44與45號螺栓位置的C環(huán)固定螺釘頭斷裂缺失，固定夾缺失，在頂蓋吊出后，對上部堆內構件及壓力容器筒體內側外圓部分進行了仔細檢查，最終在對中銷與上部堆內構件法蘭之間凹槽中找到斷裂的固定螺釘頭及固定夾。在取出頂蓋上的固定螺釘斷絲期間，未防止工具劃傷密封環(huán)槽，使用保護板，材質為聚四氟乙烯，將其安裝在頂蓋密封環(huán)槽上并用核級膠帶固定，使用尖嘴鉗穿過通孔將斷絲旋出。

事件后果：異物及時取出未造成嚴重后果。

事件原因分析：斷面與固定螺釘頭顏色一致，固定螺釘存在質量缺陷，運行期間受力后導致螺釘斷裂。

經驗反饋要點：

（1）為避免螺栓鑄造質量影響（縮孔、氣孔、沙眼等缺陷）密封性，在使用前需固定螺釘進行PT檢測，檢測合格后方可使用。

（2）固定夾進行檢查時發(fā)現同一批次固定夾尺寸不同，技術文件要求固定夾彎折角度為60°，但部分固定夾彎折角度不足，對密封環(huán)的固定效果產生不良影響，可能出現即使工作人員嚴格按照安裝程序對密封環(huán)進行安裝后，密封環(huán)也有固定不良脫落的風險。

其他電廠密封面、密封環(huán)及環(huán)槽的缺陷情況案例：

（1）福清201大修卸料，堆本體檢修人員在拆除反應堆壓力容器C型環(huán)內環(huán)的過程中因C型環(huán)與密封環(huán)槽配合過緊，無法靠自重脫出，工作人員使用一字螺絲刀撬出C型環(huán)，撬出過程中劃傷密封環(huán)槽密封面，兩處劃痕為貫穿性劃痕[3]。

（2）大亞灣D104/105次大修中，由于部分工作人員在沒有完全上緊密封環(huán)鎖片并經過檢查就放手，導致密封環(huán)脫落并損壞。

（3）嶺澳102大修，工作人員在檢查反應堆法蘭密封面時，發(fā)現在20號螺栓孔附近的法蘭密封面上有兩個小凹坑。

（4）福清201大修卸料后低低水位期間，執(zhí)行長導向柱切換操作時，因起重人員松輔助橋剎車裝置操作不當，將剎車手柄旋出并掉落至水池，造成壓力容器密封面磕傷。

3 結語

核電廠運行期間發(fā)生一回路泄漏量增大是非常嚴重的問題，嚴重影響機組正常功率運行，本文通過對本次事件進行分析、總結，形成經驗反饋，供其他電廠進行參考，達到經驗交流的目的，對保證核電機組安全運行有著深遠的意義，對保障核安全有著積極作用。