重水堆調門密封面嚴密性檢測工藝研發及應用

尤益輝　賈成凱　王軍　陳寶成

摘 要：調門的重要作用之一是保證在失去負載時快速截斷蒸汽流量，以防止汽機/發電機發生超速。作為系統的關鍵設備，調門閥芯密合面嚴密性檢查是大修工作中必不可少的工作。檢查時需要對調門進行解體，回裝過程中閥桿/十字頭螺紋副難以對正，容易咬死，導致閥桿/十字頭損壞。該文闡述了以往大修工作中調門十字頭與閥桿咬死故障，并針對此類故障，研發了調門閥芯密合面嚴密性檢測工藝。該工藝首先將調門固定在專用支架上，鋼板、柔性密封墊等組成簡易密封裝置；其次通過橡膠軟管接入廠用壓縮充氣，進行充氣保壓一段時間，從而實現調門密封面嚴密性檢測以及閥門排氣通道的清掃，從而減少了大量人力物力，降低了檢修風險，可進一步推廣到其他閥門等密封面嚴密性的檢測。

關鍵詞：調門 閥桿 十字頭 密合面

中圖分類號：TK263.72 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）12（a）-0137-03

中核核電運行管理有限公司秦三廠兩臺CANDU6機組各有4臺調門，位于主蒸汽管上緊靠在主汽門的后面。調門的主要作用是在正常速度/負載控制條件下控制進入汽機的蒸汽流量，其第二個作用是在失去負載時快速截斷蒸汽流量，以防止汽機/發電機發生超速。調門的控制是靠液壓缸中的動力油開啟，彈簧箱中的彈簧關閉。其結構主要由十字頭、托架汽封組合體和閥桿閥芯組套組成，十字頭、閥桿采用8UNJ細牙螺紋副連接。UNJ為美制航空航天螺紋，其外螺紋牙底采用了較大半徑的牙底圓弧，其基本牙型不同于美制統一螺紋（UN）的基本牙型。美國航空航天螺紋是抗疲勞高精度螺紋，與普通的美制統一螺紋相比較，具有圓弧的牙底能減輕應力集中，且內螺紋的小徑較其增大，減小了外螺紋的脫落面積，UNJ美制航空航天螺紋大多用在航天航空緊固件以及高尖端的工業產品中。

1 調門檢修過程中出現的問題

1.1 調門密合面嚴密性檢查的必要性

根據維修計劃，維修人員需實施對閥腔內外壁，焊縫和拐角等應力集中部位實施無損檢測，確保大、小閥芯與閥座的接觸良好以及檢查閥芯頂帽和鎖緊螺母處是否有泄漏等工作。為保證結構組件抗老化、抗氧化以及耐腐蝕狀態良好，需要對調門進行8年一次全面定期解體檢查。

考慮到機組安全穩定運行，保證調門閥芯密合面嚴密性，維修人員需每4年一次進行閥芯密合面嚴密性定期檢查。以往大修中，閥芯密合面嚴密性檢查通過解體調門，用紅丹粉進行閥芯密合面嚴密性檢查，其解體過程如圖1所示。根據以往對閥芯密合面嚴密性檢查經驗，調門結構組件狀態良好，無需頻繁解體進而造成檢修過度，浪費大量人力物力。同時，通過解體方式檢查調門密合面嚴密性存在一定的風險。

1.2 調門密合面嚴密性檢查出現的問題

調門解體過程為：將上彈簧箱吊離閥體后，先要將十字頭與閥桿螺紋連接部脫開，再把閥芯組套從托架與汽封組合體中抽出，進而細解閥芯組件。十字頭、閥桿采用8UN細牙螺紋副連體，分體部套體大、質重，拆裝過程中的螺紋副很難對正，閥桿、十字頭螺紋副極易被嚴重咬死，導致閥桿、十字頭報廢的事件時有發生[1]。

2 調門解體檢查過程中的故障分析

中核運行三廠汽輪機調門十字頭、閥桿也是用螺紋副緊密連為一體的，兩部套都體積較大、質量較重。此前一直采用豎立狀態下（也是日立公司的慣用方法）組配、分解，吊車承吊十字頭部件、手工扶正、對準閥桿、十字頭兩螺紋副、吊掛十字頭的吊鉤略帶力（帶力大小僅憑檢修人員的經驗）配合松緊螺紋。此方法很通用，看似也簡單，但對檢修人員的技能、經驗要求極高，如上操作中多數步驟全憑人測估、感覺而定，很容易出問題。這種方式的不足之處主要在于以下幾方面。

（1）不能有效可靠地保證螺紋副同心度，尤其是在螺紋副旋合的初始階段和螺紋副即將脫離旋合的階段。在螺紋副同心度達不到要求的情況下進行裝配旋合，螺紋副受損將是必然。

（2）受工件外形影響，對內、外螺紋的同心度只能通過目測判定，存在偏差在所難免。對同心度的調整通過手工進行，調整不可靠，且調整后在螺紋副旋合過程中同心度及均勻受力的狀態無法保證。

（3）裝配過程中吊車輔助干預，影響螺紋旋合力矩的掌握。如果配合不當，即在螺紋未旋合足夠的螺距，但軸向受力后，極易損傷螺紋副。

（4）UNJ螺紋損壞需要專用的配套絲錐、板牙進行修復，因其螺紋底部呈圓弧狀，不同于美國通用螺紋。

螺紋副一旦損傷，會增大備件消耗，耽誤工期，嚴重的還會停機、停堆，損失將更加巨大。

秦三廠在歷次大修中，一直都十分注重十字頭的拆裝，做了很多嘗試和努力，都沒能杜絕上述事件的發生：出現過新閥桿、十字頭備件組配時螺紋副過度咬死，一個閥門在拆、裝過程中都發生了螺紋咬死的事件。

3 解決方案

針對以上問題，筆者幾經琢磨、反復推演，最終提出一種新工藝——局部充氣保壓來檢測調門閥芯密封面嚴密性，客觀地反應了閥門內部件組配實情，做到有依據地減免了過度拆解檢修工作，減少大量人力物力，降低維修開支，更加快檢修速度。

3.1 總體思路

采取關閥隔離或臨時封堵等方式，將要被檢測的閥芯密封面上、下游管線或腔室離間建立好壓力邊界，后再向一側充入定壓氣體（空氣或氮氣）后保壓，通過觀測壓力變化與否來判定密封面是否嚴密。

3.2 技術方案

氣源：利用現場汽輪機廠房壓空氣站，安裝減壓閥，調節氣源壓力。

接入：機加工氣源接頭，接入廠房壓空。

封堵：將閥門排氣口進行封堵。

保壓：調節減壓閥使整個封閉空間壓力達到設定值，關閉氣源，保壓一定時間，壓力變化在一定范圍以內。

4 充氣保壓法測試調門氣密性

4.1 充氣保壓法調門閥芯嚴密性測試實施過程

（1）將閥芯組件直立放置于專用支架上。

（2）用液壓千斤頂頂起密封組件（由鋼板和柔性密封墊組成）。

（3）安裝減壓閥。

（4）整個氣源管線接入汽輪機廠房壓空氣站。

（5）封堵閥門排氣口。

（6）調節壓力至0.1 MPa，檢查氣源管線及封堵處是否泄漏，確認無泄漏。

（7）保壓30 min，壓力表壓力值沒有下降。

4.2 汽輪機調門閥芯嚴密性測試

4.2.1 調門子閥閥芯關閉后檢測下密封面氣

閥芯組件成直立狀態放在專用支架上，組件下部用千斤頂向上頂起。試驗的密封面及方法如圖2。打開壓縮空氣，緩慢進氣。當壓力升至0.1 MPa時，檢查氣源管線及封堵處是否泄漏，保壓30 min壓力表壓力值未下降。結果證明子閥下密封面接觸良好，試驗成功。

4.2.2 調門子閥閥芯上提最后檢測上密封面

閥芯組件成直立狀態放在專用支架上，組件下部大閥芯用手拉葫蘆鎖住固定。子閥向上提至不動到最大行程。試驗的密封面及方法如圖3。打開壓縮空氣，緩慢進氣。當壓力升至0.1 MPa時，檢查氣源管線及封堵處是否泄漏，保壓30 min壓力表壓力值未下降。結果證明子閥上密封面接觸良好，試驗成功。

4.2.3 調門吹掃子閥上排汽通道

將子閥下排汽出口封堵住，組件下部大閥芯固定住，緩緩通入壓縮空氣，子閥向上提，當上排氣孔出氣時，子閥停止提升，加大進氣量，進行吹掃。方法如圖4。

4.2.4 調門子閥下排汽通道吹掃

將上排汽出口封堵住，下排汽出口打開，進行吹掃。方法如圖5。

5 結論

（1）文章充分研究了部件結構特質，將組配件巧妙置位，簡易工裝設置、充氣打壓驗證、高速氣流吹通清掃等，探索了一種簡易、有效的驗證閥門密封面嚴密性完好與否的新方式，可推廣到其他閥門等密封體的結合面（密封面等）嚴密性及通暢性。

（2）文章建立閥門排氣通道的有效回路并進行吹掃，不僅實現了密封面嚴密性的驗證，同時實現閥門內部垃圾有效排除，起到體察設備可靠性的作用，提升工作效率。

（3）文章采用壓縮空氣進行嚴密性驗證，不會對設備造成侵蝕損傷，安全可靠不產生負面作用。如果用介質水或油進行嚴密性驗證，介質會腐蝕設備，使通道氧化并產生腐蝕物，會導致通道堵塞，同時可能出現介質泄漏進而影響設備正常工作。

（4）該工藝避免了設備大拆解、吊裝以及回裝工作，減少了備件的消耗以及過程風險。

參考文獻

[1] 調門A解體檢查（9802-QY-41110-WO-6016443[Z].

[2] 汽機運行及維修手冊（98-41100-MM-512[Z].