1、概述

　　目前二代加壓水堆核電站核島共有閥門12000余臺(tái)(含2個(gè)機(jī)組、不包括儀表閥) ,其中的核級(jí)閥門6200余臺(tái)應(yīng)根據(jù)規(guī)范要求進(jìn)行鑒定,鑒定方法有試驗(yàn)鑒定、分析鑒定、分析與試驗(yàn)相結(jié)合,本文主要討論按ASME QME-1: 2002對(duì)能動(dòng)閥門進(jìn)行試驗(yàn)鑒定的細(xì)節(jié)。能動(dòng)閥門是指在關(guān)閉反應(yīng)堆至冷停堆狀態(tài)的過程中或在減輕假想事件后果方面,即在完成系統(tǒng)安全功能的過程中,必須完成機(jī)械動(dòng)作,以執(zhí)行規(guī)定的安全功能。非能動(dòng)閥門則指在完成系統(tǒng)安全功能的過程中,僅必須保持壓力邊界的完整性,而不需要執(zhí)行機(jī)械動(dòng)作的閥門。因此不是所有的核級(jí)閥門都是能動(dòng)閥門,如穩(wěn)壓器噴霧閥雖然是核一級(jí)閥門,但卻是非能動(dòng)閥門。本文核級(jí)指按相應(yīng)核電規(guī)范如ASME III或RCC-M制造的規(guī)范等級(jí),與核安全等級(jí)有所區(qū)別。

2、能動(dòng)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)閥門的鑒定試驗(yàn)

　　ASME QME-1詳細(xì)規(guī)定了能動(dòng)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)閥門、能動(dòng)止回閥、能動(dòng)卸壓閥的鑒定試驗(yàn)項(xiàng)目、順序和細(xì)節(jié)。本文僅討論能動(dòng)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)閥門、能動(dòng)止回閥的鑒定試驗(yàn)。

2.1、標(biāo)準(zhǔn)要求的鑒定試驗(yàn)項(xiàng)目及順序

　　ASME　QME-1 QVP-732011規(guī)定了能動(dòng)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)閥門的試驗(yàn)項(xiàng)目及順序。

　　試驗(yàn)前檢驗(yàn)　QVP - 733111
　　基頻測(cè)定　QVP - 734011
　　環(huán)境與老化模擬　QVP - 7350
　　中間檢驗(yàn)　QVP - 733211
　　循環(huán)試驗(yàn)　QVP - 736111 (冷循環(huán))和QVP -736211 (熱循環(huán))
　　中間檢驗(yàn)　QVP - 733211
　　端部加載試驗(yàn)　QVP - 737011
　　中間檢驗(yàn)　QVP - 733211
　　地震試驗(yàn)　QVP - 738011
　　中間檢驗(yàn)　QVP - 733211
　　流體阻斷試驗(yàn)　QVP - 739011
　　試驗(yàn)后檢驗(yàn)　QVP - 733311

　　在以上的試驗(yàn)順序中,某些試驗(yàn)可以編組進(jìn)行或改變其順序。對(duì)于上面的試驗(yàn)順序允許適當(dāng)調(diào)整,如基頻試驗(yàn)可與地震試驗(yàn)合并進(jìn)行,端部加載試驗(yàn)可與地震試驗(yàn)合并進(jìn)行[參見QVP -737011(c) ] ,要求滿足QVC - 7000 條款的附加試驗(yàn)可在以上試驗(yàn)順序的任一處施行。

2.2、動(dòng)作壽命試驗(yàn)

　　能動(dòng)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)閥門的試驗(yàn)項(xiàng)目中沒有包含技術(shù)規(guī)范書要求的2000次循環(huán)(或更多循環(huán)次數(shù))的動(dòng)作壽命試驗(yàn),根據(jù)多年的核電閥門鑒定試驗(yàn)的實(shí)踐證明,模擬實(shí)際工況的動(dòng)作壽命試驗(yàn)對(duì)所有的閥門類型(閘閥、截止閥、止回閥、球閥、蝶閥、隔膜閥等)都是一個(gè)嚴(yán)格的考驗(yàn)。在較早期的試驗(yàn)中,大部分閥門在動(dòng)作壽命試驗(yàn)中都會(huì)出現(xiàn)不同程度的問題,這種現(xiàn)象在近兩年有所改善。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中只要充分考慮循環(huán)動(dòng)作的特定要求、高溫高壓下結(jié)構(gòu)件的應(yīng)力和變形影響等,一般就能通過動(dòng)作壽命試驗(yàn)的考核。因此,目前國(guó)內(nèi)一般都要求核電閥門應(yīng)進(jìn)行模擬工況下的動(dòng)作壽命試驗(yàn)。

2.3、環(huán)境與老化模擬

　　環(huán)境與老化模擬的主要對(duì)象為非金屬材料、閥門驅(qū)動(dòng)裝置和電氣附件,如熱老化、輻照老化、機(jī)械磨損老化和LOCA等。而閥門作為機(jī)械設(shè)備,非金屬材料的使用有填料、墊片和軟密封閥座等。目前國(guó)內(nèi)外針對(duì)填料、墊片、電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)、氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)及電氣附件都有單獨(dú)的經(jīng)過鑒定的生產(chǎn)廠家。因此,一般要求核電閥門的填料、墊片、閥門驅(qū)動(dòng)裝置和電氣附件等選擇這些通過鑒定的生產(chǎn)廠家,而不要求隨同閥門樣機(jī)一起進(jìn)行環(huán)境與老化模擬的鑒定試驗(yàn)。閥門樣機(jī)所配填料、墊片、閥門驅(qū)動(dòng)裝置和電氣附件,應(yīng)提供其樣機(jī)的所有鑒定試驗(yàn)報(bào)告和鑒定證書。

　　目前有爭(zhēng)議的是球閥及隔膜閥等閥門中的軟密封閥座和隔膜等材料的鑒定,針對(duì)這些商用化材料,生產(chǎn)廠家一般無(wú)法提供環(huán)境與老化模擬的鑒定試驗(yàn)報(bào)告,而要求這些零件裝配于閥門整體,然后由閥門制造廠家進(jìn)行環(huán)境與老化模擬的鑒定試驗(yàn),顯然也是不太現(xiàn)實(shí)。目前各方都認(rèn)可的解決方案是,針對(duì)輻照老化,一般是由閥門制造廠家從供方獲取非金屬材料的試片送有資質(zhì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行耐輻照試驗(yàn),當(dāng)然在與設(shè)計(jì)院、業(yè)主溝通的情況下可直接選擇有相應(yīng)耐輻照數(shù)量級(jí)的非金屬材料, 如EPDM 在1 ×10⁵ Gy, Fs-40在1 ×10⁶ Gy, PEEK在1 ×10⁷Gy。針對(duì)熱老化和磨損老化,非金屬材料制成的零件隨同閥門樣機(jī)一起進(jìn)行模擬熱態(tài)工況下的動(dòng)作壽命試驗(yàn)。

2.4、熱沖擊試驗(yàn)

　　ASME QME-1未包含目前國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)院要求的熱沖擊試驗(yàn),有的設(shè)計(jì)院要求僅對(duì)核一級(jí)閥門進(jìn)行熱沖擊試驗(yàn),有的要求核一級(jí)、核二級(jí)、核三級(jí)閥都要求進(jìn)行熱沖擊試驗(yàn),各個(gè)設(shè)計(jì)院對(duì)熱沖擊試驗(yàn)的次數(shù)也有不同的規(guī)定,有規(guī)定5次、也有規(guī)定10次的。但總的來(lái)說,熱沖擊試驗(yàn)是目前所要求的,是必須列入鑒定試驗(yàn)項(xiàng)目中的。

2.5、流量系數(shù)或流量特性測(cè)試

　　因?yàn)樵谕ǔＧ闆r下,流量系數(shù)或流量特性測(cè)試不是與安全相關(guān)的功能,故ASME QME - 1沒有將其列入鑒定試驗(yàn)項(xiàng)目,但從對(duì)一個(gè)閥門整體性能的評(píng)估,目前都要求對(duì)樣機(jī)進(jìn)行流量系數(shù)或流量特性測(cè)試。對(duì)于調(diào)節(jié)閥或某些對(duì)流通能力有特殊要求的閥門,包括樣機(jī)或產(chǎn)品都應(yīng)進(jìn)行流量系數(shù)或流量特性測(cè)試。

2.6、建議的鑒定試驗(yàn)項(xiàng)目及順序

　　目前國(guó)內(nèi)核電閥門樣機(jī)的鑒定試驗(yàn)一般是按4類進(jìn)行。

　　①?gòu)S家自身能完成的試驗(yàn)項(xiàng)目(試驗(yàn)前、冷循環(huán)、試驗(yàn)后) 。
　�、跓釕B(tài)試驗(yàn)(熱循環(huán)、熱沖擊、動(dòng)作壽命試驗(yàn)、流體阻斷) 。
　　③地震試驗(yàn)(含基頻測(cè)定、端部加載、地震試驗(yàn)) 。
　　④流量系數(shù)或流量特性測(cè)試。

　　考慮到每一類的試驗(yàn)一般盡量在同一個(gè)試驗(yàn)室完成,因此,給出實(shí)踐中的鑒定試驗(yàn)項(xiàng)目及順序。

　�、僭囼�(yàn)前檢驗(yàn)。
　�、诶溲�環(huán)試驗(yàn)。
　�、壑虚g檢驗(yàn)。
　　④熱循環(huán)試驗(yàn)、熱態(tài)動(dòng)作壽命試驗(yàn)2 000次、熱沖擊試驗(yàn)、流體阻斷試驗(yàn)(每一項(xiàng)試驗(yàn)完成后、動(dòng)作壽命試驗(yàn)期間定期均在試驗(yàn)裝置上不拆卸閥門的情況下進(jìn)行在線檢漏、初步評(píng)估閥門密封的情況) 。
　�、葜虚g檢驗(yàn)。
　�、藁�頻測(cè)定、端部加載試驗(yàn)、地震試驗(yàn)(注意端部加載試驗(yàn)應(yīng)在地震試驗(yàn)之前完成) 。
　　⑦試驗(yàn)后檢驗(yàn)。
　�、嗔髁肯禂�(shù)Cv 值或流量特性測(cè)試。

　　按試驗(yàn)順序及ASME QME-1的規(guī)定,應(yīng)最后進(jìn)行的流體阻斷性能試驗(yàn)被提前到了熱循環(huán)試驗(yàn)階段。

　　其中關(guān)于流量系數(shù)Cv 值或流量特性測(cè)試,其試驗(yàn)順序可以任意調(diào)整,且在確保相同結(jié)構(gòu)、獲得相同的測(cè)試數(shù)據(jù)的前提下,不一定必須要使用同一臺(tái)樣機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)。但其他的所有試驗(yàn)項(xiàng)目都必須是在同一臺(tái)樣機(jī)上完成。國(guó)外有的公司鑒定試驗(yàn)做了很多,但卻都是在不同的樣機(jī)上進(jìn)行的。