止回閥中法蘭漏水故障診斷及處理

曾韻韜

摘?要：該文介紹在重水堆核電廠主給水泵出口止回閥預防性解體檢修后，出現中法蘭處漏水現象，導致主給水泵無法使用退出熱備用，影響機組安全。通過對止回閥的密封面、墊片、螺栓預緊力和閥門本體進行逐層排除分析，使用全新的檢測方法對缺陷原因進行定位并制定合理的修復方法，最終使修復后的止回閥滿足設計的使用要求，確保止回閥的穩定性及電廠安全。

2號主給水泵上級電源為偶母線，退出熱備用狀態后，若奇母線出現故障失電現象，則3臺主給水泵將全部停運，機組需要立即進行停堆操作。因此能否快速、準確進行故障定位和處理尤為重要。1主給水泵出口止回閥的結構和工作原理

重水堆主給水出口止回閥是為16寸氣動旋啟式止回閥，其壓力等級：CL600，閥體材料：鑄造碳鋼。如圖1所示，當管道流體按指定方向流入（從左往右）時，閥瓣進口壓力高于出口壓力，閥瓣被推離閥座，閥門處于開啟狀態。當管道流體反向倒流（從右往左）時，閥瓣通過閥后介質的壓力和氣動執行機構，快速的關閉，使介質不能倒流。

2故障分析與處理

2.1故障分析方法簡要介紹

重水堆主給水泵出口止回閥中法蘭密封主要是在螺栓預緊力的作用下，把處于密封面之間的墊片壓緊。通過墊片變形，將密封面上由機械加工形成的細微間隙填滿，形成密封條件。

針對中法蘭漏水的問題進行分析排查，用從簡單到復雜的分析方法，可以清晰列出故障原因，事故層次，能有效避免所有故障原因橫向列舉造成的混雜和耗時長等問題。故此次決定對主給水泵出口止回閥中法蘭漏水原因從簡單到復雜逐層進行定性分析和排查。

2.2止回閥故障原因分析和處理

2.2.1故障原因

重水堆2號機組2號主給水泵出口止回閥在2014年4月第7次大修中進行過預防性解體檢查，各部件無異常。在系統投運時，發現止回閥中法蘭處出現漏水現象，分析能造成中法蘭處漏水的原因如下：①中法蘭墊片異常導致漏水；②中法蘭螺栓預緊力不足導致漏水；③中法蘭密封面異常導致漏水；④閥門本體鑄造缺陷導致漏水。

2.2.2原因分析

（1）中法蘭墊片異常導致漏水。

該墊片適用溫度為：150℃，壓力為：8MPa，墊片規格為：550mm×500mm×3mm與閥門密封面尺寸一致，滿足現場使用要求。解體檢查中法蘭墊片，墊片表面平整，無貫穿性劃痕。中法蘭墊片與中法蘭密封面未出現偏移，排除中法蘭墊片因有貫穿性損傷、材質硬度過高、尺寸大小不合適、安裝不到位等異常情況導致中法蘭處出現漏水現象的可能。

（2）中法蘭螺栓預緊力不足導致漏水。

該閥門螺栓為1-5/8英寸，維修規程中所要求的預緊力為1228N·m，查詢技術手冊，當螺栓為1-5/8英寸時，預緊力為1228.5N·m，滿足技術要求。規程中明確使用力矩扳手分6次對稱緊固中法蘭螺栓至要求預緊力值1228N·m，測量中法蘭四周間隙均勻，確認中法蘭螺栓受力均勻?；匮b完成后對止回閥進行充水試驗，發現漏水現象未消除，所以排除因中法蘭螺栓預緊力不足或受力不均勻導致漏水現象的可能。

（3）中法蘭密封面異常導致漏水。

（5）對閥門進行“滲透顯像”檢測。閥體中法蘭處，閥蓋密封面①、閥蓋表面②、閥蓋螺栓孔③、閥體密封面④和閥體表面⑤已確認無可見性缺陷，介質可能是由閥體螺栓盲孔⑥滲出。直接對螺栓盲孔⑥進行檢測難度較大，需用其他方法進行檢測來驗證螺栓孔與內壁存在缺陷位置。

螺栓孔內部與閥體內壁可能存在缺陷的位置不確定性，將所有螺栓孔進行清理，確認螺栓孔內部無異物，對內壁表面進行打磨，將內壁浮銹進行清洗，確認閥門內壁干凈清潔。利用PT（滲透）檢測所使用的滲透劑在細小裂紋中有較好滲透性的特點，在所有螺栓孔內灌入滲透劑；利用顯像劑的毛細作用，在閥體內壁上噴涂一層顯像劑，等待10min后，在閥體內壁上的顯像劑層有顯示滲透劑的痕跡。對顯象位置進行打磨清理后，再次噴涂一層顯像劑，顯像劑層繼續有滲透劑的痕跡析出。用該檢測方法對缺陷進行定位，確認了止回閥中法蘭密封面處漏水的根本原因[4]。

2.3故障處理及結果

2.3.1整體更換閥門

該閥門體積較大，與管道為對焊連接，現場空間限制，切割與焊接的難度較大。且倉庫中無該閥門的備件庫存，如等待購買備件，時間周期較長，經濟損失較大，該方法暫不考慮。

2.3.2對缺陷處進行表面層補焊

如只對缺陷處的表面層進行補焊處理，因在閥體螺栓孔內無法補焊修補，只能在閥體內壁的漏點上進行補焊。但補焊層過薄，在水流的沖刷下可能再次出現滲漏，補焊層過厚，無法保證閥門的流量系數不受影響，該方法作為備選方案。

2.3.3對內壁缺陷處進行內部修復

對內壁缺陷進行跟蹤打磨至最小要求壁厚，再補焊至與內壁齊平。該方法能有效的消除閥體內部的松散區，在保證閥門整體的安全可靠性和流量系數的同時，降低補焊層因水流沖刷再次出現滲漏的可能性，在最短時間內將缺陷修復，最終確認使用該方法對閥門進行修復。

雖然修復方案得以確定，但需要對閥門的最小要求壁厚進行計算，確保修復后的內壁滿足設計要求，不會降低閥門整體的安全可靠性。實際測量，法蘭處內徑d=420mm，閥門等級為CL600。根據ASME?B16.34中《強制性附錄Ⅵ》要求，如表1，在閥門等級為CL600時，閥門直徑為50＜d≤1300mm范圍內，最小壁厚tm=0.06777d+2.54，得出最小壁厚tm=31.0034mm，圓整到一位小數后tm=31.0mm。

在打磨之前，對螺栓孔處做好防異物措施，防止在后期打磨過程中，雜質進入到滲透劑中。

在閥門內壁噴涂顯像劑，確認漏點后進行打磨。由于閥體內壁上的漏點并不是單一的一個，避免出現遺漏現象，在打磨深度為1mm左右時，清理閥門內壁打磨表面并重新噴涂顯像劑，對漏點進行追蹤處理，確保所有漏點均在打磨范圍內。

當打磨深度達到31mm時，將閥體螺栓孔內的滲透劑清理干凈，并用清水灌入螺栓孔，在閥體內壁打磨處噴涂顯像劑，直至將裂紋內部的滲透劑完全吸出后，清理閥體螺栓孔，確保裂紋中無滲透劑殘留。

對打磨部位進行堆焊，在堆焊過程中，每堆焊一層，需進行一次PT檢測，確保堆焊的每一層都驗收合格后方可進行下一層的堆焊工作。堆焊要求高于原閥體內壁3mm，待檢測合格后，將凸出部分打磨至于內壁齊平并進行清理。最后進行PT檢測，確認驗收結果合格，準備回裝閥門。在回裝前將閥門內部清理干凈，防止打磨時的金屬碎屑殘留在閥體內部[5]。在回裝中法蘭墊片時，確認密封面干凈清潔，墊片安裝到位無偏移。中法蘭螺栓分6次對稱緊固至要求預緊力值1228N·m，測量中法蘭四周間隙均勻，確認力矩均勻到位。閥門回裝后，對止回閥進行充水試驗，確認滲漏缺陷消除。修復至今，設備現場運行狀態良好，未再次出現中法蘭密封處漏水的缺陷。

3故障分析及處理后續運用

造成此次止回閥中法蘭漏水的原因為閥體處出現缺陷，導致閥內介質通過缺陷部位滲漏至閥門中法蘭處。由于該缺陷產生的位置比較少見，對墊片、螺栓預緊力及密封面的常規檢查后無法定位缺陷位置。為便于完善止回閥中法蘭漏水故障的排查，列舉止回閥中法蘭因閥體缺陷導致漏水原因對照表（如表2所示）。