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核电站不锈钢闸阀的外漏原因分析

发布时间:2019-03-22
   核电站不锈钢闸阀的外漏原因分析
  不锈钢闸阀分布于核电站的各回路控制系统中,对核电站的安全性起到极为重要的作用。目前,核电站使用的阀门中,球阀、蝶阀、截止阀、止回阀和隔膜阀等阀门基本实现了国产化,外漏预防措施较为完善。闸阀口径较大,主要使用在反应堆主回路系统、化学和容积控制系统、安全注入系统和安全壳喷淋系统等重要系统,大部分工作介质是带有放射性的液体,在核电厂中起着不可或缺的作用。
  不锈钢闸阀是一种截断阀,启闭件闸板的运动方向与流体方向垂直,闸阀只能作全开和全关,不能作调节和节流。闸阀的结构相对复杂,一般由阀体、阀盖、闸板、阀座、阀杆、填料、螺柱、螺母、止动垫片以及相应的执行机构组成。
  核电站不锈钢闸阀的外漏原因分析:
  阀门的外密封部位主要有填料与阀杆和填料函的配合处及阀体与阀盖的中法兰连接处,主要涉及的部位包括阀体、阀盖、中法兰的连接位置和阀杆密封处。阀门出现外漏,即介质从阀内泄漏到阀外。核级阀门发生外漏,则意味着有带有放射性的介质将会释放到环境中,而这是核电站设计所不允许的。因此,在核电站的安全预防中,设备设计中应尽可能避免放射性介质外部泄漏的可能性。
  阀体外漏的主要原因是阀门生产过程中铸造或锻造缺陷所引起的,如砂眼、气孔及裂纹等。在设计和生产过程中,主要通过选材和加强材料检验预防阀体外漏。
  核电站中常用的阀体材料有规定的材料,如不锈钢铸件、锻件、碳钢铸件等。铸件材料是可以选用的材料,但由于铸件在生产制造过程中缺陷较多,有些细小裂纹也可能在核电站的运行过程中发生蠕变变形等。锻造阀体消除了内部缺陷和裂纹,具有更好的耐应力和抗晶间腐蚀特性,材料的晶间结构均匀,可靠性较高。在核电站的设计中,高温高压的闸阀应选用锻造阀体。
  在核电站中使用的闸阀材料需要通过先进的设备、科学的方法进行检测,发现阀体和阀盖等承压元件上的细微缺陷。目前,对于材料的检验手段一般为射线检验、超声波检验和液体渗透检验等,并且要由拥有这些检验合格证书的人员进行操作检验。在检验过程中,要对不锈钢闸阀材料进行逐一检验,而不是采用抽检的方式。
  不锈钢闸阀的阀杆与阀盖密封填料的压紧力需要计算确定。压紧力过大或过小都不能满足要求。在设计阀杆密封结构时应合理确定填料层数、填料压紧力和填料尺寸,并对加工过程中的尺寸公差给出严格的范围,且在加工过程中有据可查并且要严格执行。选用填料时,不仅要考虑工作温度,还要考虑填料的摩擦对控制过程所造成的影响、介质放射性对填料寿命的影响等,并且选用满足核电要求的有资质并经过试验验证的专用填料材料。
  由于填料的磨损和热烧损,将会出现应力松弛的现象,弹簧加载是补偿应力松弛的有效方法,如在填料压盖上加载碟形弹簧。可以通过碟形弹簧的作用,调节填料的压紧程度,补偿填料的变形,从而提高填料的密封自调节能力,改善密封性能。
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