核電閥門質量控制要點探研

馮聰

（中廣核核電運營有限公司備件中心，廣東 深圳 518000）

核電閥門作為核電站進行精準控制的重要基本原件之一，制造過程工序繁多，工藝流程復雜，材料性能要求較高，因此生產制造的過程中存在諸多薄弱環節，容易出現各種紕漏，進而影響核電閥門的質量。所以對于核電閥門的精準質量控制能夠有效保證核電站的安全運轉。與此同時，在一些相關的規章制度中，對于核電閥門的質量控制也有具體的工作要求，已經逐漸成為了行業標準。總而言之，質量控制人員應該嚴格按照法規標準和行業規范，對核電閥門制造環節中的重要節點通過設置見證點的方式來進行質量控制。通過規范化和標準化操作來確保避免遺漏重要工序，從而提升核電閥門產品的合格率與生產效率。通過質量把控，確保核電閥門滿足電站現場實際工況的要求，提升核電閥門原件的使用壽命與性能，助力核電站安全運行。

1 核電閥門的主要內容

隨著民用核電技術的不斷發展，市場上對于核電產業基本元件的需求也越來越高。其中，尤其以核電閥門為主。因此生產核電閥門的供應商也不在少數，例如，江蘇神通、法國VELAN等。但是仍有部分核電閥門的供應商缺乏完備的質量管理制度，產品質量檢驗與包裝運輸的環節無法完全滿足法規標準的要求，不能滿足核電站現場工況的實際需求。所以說，供應商要在生產中不斷完善核電閥門的制造工藝，而電站等運營部門也要委派合格質量控制人員來參與核電閥門的質量把控，幫助供應商提高核電閥門的制造水平與產品性能，力爭從源頭消除技術上存在的弊端以及產品上存在的缺陷，確保核電站的安全運行。

1.1 核電閥門的定義

閥門是一種管路附件。它是用來改變通路截面和介質流動方向，控制輸送介質流動的一種裝置。其主要參數有公稱通徑、公稱壓力、使用最高溫度、使用介質等。核電閥門是廣泛應用于民用核能站的閥門，又被稱作電站閥門。

1.2 核電閥門的分類

根據閥門的結構以及作用的不同，閥門被分為不同種類，最主要的有截止閥、蝶閥、探測器安全閥、止回閥型隔離閥、閘閥等。這些不同種類的閥門可以應用于不同的系統工況，在一些特殊環境下能夠發揮舉足輕重的作用。設計人員要根據實際工況的需求以及整個核電供應回路的結構，來分析采用適用的核電閥門。此外核電閥門雖然分類繁雜，但閥門RIN碼卻是唯一的。閥門RIN碼界定了閥門的工藝功能，即在工藝流程中的作用和管線布置的確切位置，同時反映了閥門的機械特性，擁有相同RIN碼的閥門是同一種閥門，并且只有相同RIN碼的閥門才能夠在系統中互相替代。通常來說，閥門RIN碼由字母和數字組成。

1.3 核電閥門的生產現狀

現如今，全球能源緊缺及推行的碳排放已成為全社會都需要面對的難題。而核電作為一種世界公認的清潔能源，被世界各國廣泛應用。在過去，由于我國的技術落后，核電閥門長期被國外供應商壟斷。而隨著我國社會不斷發展，科學技術的不斷創新，我國也漸漸具備了核電閥門的自主生產能力。經過多年的發展，已經形成了比較完善的核電閥門產品供應市場，打破了國外對于該產品的壟斷地位。依賴著自主研發的核電閥門，可以極大地減少核電產業的經濟成本，提升核電產業的整體經濟效益。但是近年來國外供應商產品質量的下降趨勢明顯，加之替換的國產化核電閥門仍存在一些技術上的壁壘以及功能上的缺陷。因此，電站等使用部門應當投入更多的精力來對核電閥門的質量控制提出更高的要求。為核電站的安全運行提供保障，為核電產業的安全穩定發展奠定基礎。

2 核電閥門功能失效原因分析

核電閥門在過往的電站運行期間，出現過諸多導致閥門功能失效的因素。例如，閥門滲漏、鍋爐效應、力矩不滿足工況要求、安全閥回座功能失效、啟閉時間不滿足要求等。鑒于篇幅，本文挑選幾個典型的功能失效的因素加以分析。

2.1 閥門滲漏

閥門滲漏一直是導致核電閥門功能失效的主要因素之一。其在針對不同服役階段、不同類別的閥門上均有發生。閥門滲漏主要產生于閥瓣、盤根或閥座與其密封面接觸部分。尤其在核電系統平穩運轉下，閥門遭受壓力時，自身無法感受壓力強弱，勢必產生了滲漏現象。由于核電站系統運轉中形成了大量放射性物質，假設核電站閥門發生了滲漏現象，勢必影響到企業職工人身健康并對四周生態環境造成破壞，所以核電站閥門滲漏現象需要引起電站相關部門的高度重視。一般引起核電閥門滲漏的主要因素如下：系統灰塵與雜物影響；閥門密封面封堵；閥門設計存在缺陷；閥門啟閉壓力和設施正常壓力失聯，導致閥門密封面喪失針對核電系統運轉中所形成的內部壓力實施精確推斷等。

2.2 安全閥回座功能失效

安全閥回座功能失效是核電安全閥功能失效的主要因素之一。其集中體現在安全閥在日常遭受系統壓力過程中，出現了回座壓力過小，導致閥門不能正常回彈或不回座從而導致當核電站安全閥釋放符合關閉整定數值時，依舊無法自動回彈等現象。如果安全閥回座不能正常閉合，會引起系統壓力不穩從而導致安全事故，引起核電設施突發停機狀況等情況的發生。通常來講，引起核電站閥門回座功能失效主要因素如下：安全閥自身設計缺陷；系統水質雜質過大；閥門預留的彈簧余量過大等。

2.3 閘閥鍋爐效應

鍋爐效應本質上是一種溫度壓力效應，某些熱源會加熱處于關閉狀態的閘板閥內部空間，使閥腔壓力異常升高，當其壓力超過閘板閥高壓側壓力時，閘板的上下游密封面同時緊靠在2個閥座上，開啟閘閥就需要同時克服閘板與2個閥座間的摩擦力，但是閘板閥驅動頭的開啟力矩設計只考慮低壓側閘板與閥座間的單側摩擦力，因此閘板閥驅動頭的開啟力矩小于實際所需力矩，此時閘板閥無法正常開啟；當閥腔壓力繼續升高到超過閘板閥的設計壓力時，將導致閘板和閥座甚至閥體產生變形而無法保證閥門的密封性。鍋爐效應也是一種由于原始設計缺陷而導致的破壞性故障，對于一些與核安全相關的安全殼隔離閥，冷試、熱試邊界閥門，由于閥門故障而引起第三道屏障破壞或安全注入系統不可用，導致堆芯損傷的頻率增加。

3 核電閥門質量控制過程要點分析

針對核電閥門的工藝特性及其功能失效所引起的嚴重后果。電站等運營部門應當委派專人以質量計劃審查及見證點設置為切入點并通過以下關鍵工序對核電閥門進行全過程的質量把控。其中質量計劃審查及見證點設置環節要在滿足行業標準和訂單的要求并結合閥門工藝特點的前提下確保質量計劃的工序涵蓋閥門制造過程中的關鍵工藝，并包括標準與規范不可或缺的試驗與檢驗條目。嚴格按照行業標準、閥門安全與質保等級、訂單要求及供應商過往質量史等諸多因素科學設置見證點。一般來說，核電閥門的關鍵工序包括以下幾條。

3.1 原材料把控

電站等運營部門要委派有資質的質量控制人員適當參與閥門承壓部件原材料的化學分析、力學性能及無損檢測等相關工序，確保工序及結果符合標準和訂單的要求。力求從源頭避免出現材料不滿足要求的情況發生。

3.2 承壓部件最終機加工的無損檢測

閥門承壓部件一般指閥體、閥蓋、法蘭連接件等。對于承壓部件最終機加工的無損檢測是為了確保其表面或近表面無裂紋或氣孔等缺陷已避免閥門服役后長期運行工況下的缺陷擴展。

3.3 焊接及焊縫無損檢測

焊接作為關鍵工序，質量控制人員要以焊接工藝評定和焊接規程為基準來核查車間實際觀察到的焊接參數例如電流、電壓、速度等是否滿足要求，并參與焊后的無損檢測工序，確保焊接工序無缺陷。

3.4 電儀部件的試驗

電儀部件例如電動頭等作為電動閥門的重要組成部分，其功效的穩定與否直接影響電動閥門的功能是否滿足系統實際工況的需要。因此質量控制人員應當對電儀部件的試驗進行設點控制，確保其功效滿足技術要求。

3.5 總體組裝的尺寸檢測

閥門總體組裝階段的尺寸檢測是為了確保閥門設計階段確定的圖紙尺寸例如外形尺寸、重要零部件的裝配尺寸等滿足圖紙的要求避免出現因尺寸不當而造成閥門長期運行磨損或無法安裝的情況發現。

3.6 閥門水壓試驗及功能性試驗

閥門總裝后，最直接推斷相關功能是否符合執行標準的依據是水壓試驗及功能性試驗。水壓試驗一般包含閥體與閥瓣的強度試驗、閥座與后閥座密封試驗、填料密封試驗等。而功能性試驗一般包括閥門啟閉力矩試驗、啟閉時間、行程測量及電儀測量等。質量控制人員要在試驗開始前記錄壓力表、測試平臺的檢定日期同時核對水質報告并結合閥門RIN碼計算閥門相關工序的壓力數值，記錄保壓時間及相應的測試結果等。

3.7 最終出廠文件驗收

核電閥門對于出廠文件有極其嚴格的規定，質量控制人員要嚴格按照標準和訂單的相關要求核對文件的準確性和完整性。

4 提升核電閥門質量控制的幾點意見

除了從閥門關鍵工序角度來提升核電閥門的質量控制水平。行業或國家也可以從以下方面進行布局：

4.1 完善核電閥門的制造技術標準和規范

為了能夠使核電閥門的選材、工藝、產品檢驗、包裝運輸等各個環節更加標準化、規范化，需要對核電閥門技術標準進行系統性整改。目前，國家已經有明確針對核電閥門制造的標準化方案，對選材、加工制造、產品檢驗以及包裝運輸等一系列環節有初步的規劃。現有的標準大多是脫胎于國際上先進的標準，再經過一系列的演變、完善，逐漸被我國投入使用。而隨著我國社會的不斷發展，核電閥門自主生產技術的不斷進步，原有的標準已經不再適合我國自身的發展，并且對我國自主化生產的進程也造成了一定影響。在這樣的背景下，我國需要對核電閥門的制造技術標準進行進一步完善，結合我國實際的國情，特殊的發展模式，對核電閥門的工藝進行重新規劃，提高整個過程的可操作性以及實用性，切切實實為我國自主化生產產生積極影響。如此，不僅能夠完善核電閥門的工藝技術標準，為核能供電產業提供理論基礎，開拓清潔能源應用的前景，還可以建立健全我國自主化生產的標準體制，為同類型其他行業樹立典范，鼓勵其他行業的生產制造模式向自主化生產邁進，進而加強我國自主化生產的能力，為我國制造行業走向世界奠定基礎。

4.2 加強人才培養與技術引進

伴隨著我國科技經濟水平的高速發展以及社會的快速變革，計算機技術，互聯網技術以及信息技術遇到了空前的發展機遇，我國這些方面的技術也不負眾望取得了重大突破和進展。社會逐漸步入了現代化信息時代，這樣的時代背景下，各行各業都應當注重對于先進技術元素的引入，秉承科學技術是第一生產力的原則，各行各業的生存發展對于人才的需求與日俱增。這樣的時代發展趨勢下，核電閥門質量控制工作也應當順應時代的發展趨勢，對于先進制造設備操作控制方面的專業人才培養提起高度重視，并在日常的從事的質量控制工作過程中對其進行技術上的培訓，外派進行深度的學習，從而提高核電閥門質量控制的工作效率。要制定中長期質量控制人員的培養制度，只有這樣才能有效地解決人才短缺問題。此外，在進行制定對核電閥門質量控制人員培養制度的同時，也要加強對于先進技術的引進工作。工欲善其事，必先利其器，可以使技術工作團隊自身的專業素質變得更高，工作效率更快，以便于滿足日益繁重的工作需求。加強對于核電閥門技術團隊專業素質的培養是保證民用核電產業能夠長久運行的關鍵措施之一。

5 結語

從上文可知，進入21世紀以來，隨著新興能源的不斷發展，市場對核電需求與日俱增，核電的建設步伐也日趨加快。由于在核電廠的各個系統中，都利用大量的各種類型閥門來實現精準控制，因此閥門的功效將會直接影響電站的安全運行。因此電站質量控制人員要從質量計劃審核及見證點設置入手，抓取閥門制造過程的關鍵工序設點見證，確保閥門滿足標準和訂單的要求，保證其在系統中發揮應有的功效。眾所知周，核電安全高于一切，核電設備的質量高于一切，只有確保核電質量才能保障核電站的安全運行，為公眾提供信心，從而推動核電事業的蓬勃發展。