止回閥泄漏故障模式分析及處理

曾軍生

（臺山核電合營有限公司，廣東 江門529228）

1 引言

止回閥又稱為逆止閥或單向閥，止回閥的開啟與關(guān)閉是依靠管路中介質(zhì)本身的流動來驅(qū)動的，屬于自動閥類。止回閥用于管路系統(tǒng)，其主要作用是防止管路中的介質(zhì)倒流，防止泵及其驅(qū)動電動機(jī)反轉(zhuǎn)，以及密閉回路或容器內(nèi)的介質(zhì)反向外流。

止回閥按結(jié)構(gòu)形式可分為升降式止回閥、旋啟式止回閥、蝶式止回閥、隔膜式止回閥、球形止回閥、緩閉止回閥及導(dǎo)流式靜音止回閥等。

2 止回閥的動作原理及結(jié)構(gòu)形式

升降式止回閥的結(jié)構(gòu)特點為閥瓣垂直坐落于閥座密封面上。流體從閥門進(jìn)口流入時，介質(zhì)推動閥瓣提升，流道打開。流體停止或回流時，閥瓣在自重以及流體反向作用下重新落回到閥座密封面。在實際應(yīng)用中，根據(jù)系統(tǒng)需求，結(jié)構(gòu)還存在不同，如有些升降式止回閥帶有閥籠、助力彈簧等。以下著重介紹核電站使用的帶閥籠和助力彈簧的升降式止回閥。

旋啟式止回閥與升降式止回閥的啟閉原理一致，也是靠流體壓力作用和閥瓣自重動作，不同的是，升降式止回閥的閥瓣為上下垂直動作，而旋啟式止回閥則是閥瓣繞著轉(zhuǎn)軸進(jìn)行搖擺、旋轉(zhuǎn)運動，流體的流動方向須與閥瓣沖開的方向保持一致。在結(jié)構(gòu)上，旋啟式的閥瓣是一個圓盤結(jié)構(gòu)，整個閥門由閥體、閥蓋、閥瓣、搖臂和轉(zhuǎn)軸等組成。閥體內(nèi)的流道成流線型，其流通阻力明顯小于升降式止回閥，在核電站中通常用于大口徑管道。在部分系統(tǒng)中，為確保密封性，存在使用重錘作為輔助關(guān)閉及密封。同時由于旋啟式止回閥在運行工況中，閥瓣懸浮在流體中，如果管路中的泵突然停止會導(dǎo)致流體突然中斷，閥瓣在流體反向作用下突然關(guān)閉，有可能產(chǎn)生水錘和造成密封和部件的損傷，因此，部分止回閥安裝有液壓阻尼裝置，減緩閥瓣落座速度，避免水錘產(chǎn)生。閥門具體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 旋啟式止回閥結(jié)構(gòu)圖

3 故障現(xiàn)象、分析及處理

核電站中泵的出口管線以及核島的安全殼貫穿件使用了許多止回閥。尤其針對核島安全殼貫穿件管路的止回閥，在日常機(jī)組運行中必須確保其可密封性，從而確保當(dāng)核島發(fā)生一回路破口事故時，貫穿件閥門能起到阻止放射性物質(zhì)外泄的作用。安全殼貫穿件密封試驗是對貫穿件閥門打壓，貫穿件閥門打壓時壓力為5.5bar.a（因事故工況時安全殼設(shè)計壓力為5.5bar.a）。在試驗中，主要故障現(xiàn)象為保壓不合格，閥門存在內(nèi)漏或外漏。針對此類問題，可以通過以下判斷流程快速定位故障原因和完成處理。

3.1 外漏判斷和處理

在閥門及管線保壓時，使用檢漏液涂抹到閥蓋與閥體的法蘭結(jié)合面處，確認(rèn)是否有外漏跡象。同時在解體閥門后，在對閥門法蘭密封面、墊片等進(jìn)行清理前，檢查閥蓋法蘭、閥體法蘭密封面和法蘭密封墊的情況，確認(rèn)是否存在泄漏痕跡、是否存在縱向劃痕、原有的密封面壓痕是否均勻、連續(xù)等。如果只是密封墊的缺陷，則更換密封墊即可。如果是閥體或閥蓋法蘭密封面的缺陷，無觸感的輕微劃痕可以通過打磨處理，如果是凹坑或有觸感的劃痕則需要考慮通過在線車床機(jī)加的方式，對法蘭密封面進(jìn)行修復(fù)，修復(fù)后在選用新的密封墊時，需要充分考慮密封墊的厚度，確保密封墊的壓縮量能滿足密封要求。

3.2 內(nèi)漏判斷

對于升降式止回閥，可以通過以下步驟進(jìn)行故障診斷：①現(xiàn)場解體后的現(xiàn)場藍(lán)油試驗，確認(rèn)密封面貼合情況是否良好；②檢查閥門密封面是否有問題，閥瓣、閥座密封面是否存在一些細(xì)微劃痕；③如果密封面狀態(tài)和藍(lán)油情況良好，則可以檢查下閥座墊片壓縮量是否滿足要求；④如果藍(lán)油試驗貼合不好或者閥瓣在落座時出現(xiàn)不暢、卡澀等，則可以檢查以下：第一，各導(dǎo)向間隙是否在范圍內(nèi)（0.1～0.2mm），確認(rèn)閥門導(dǎo)向是否影響閥瓣的落座；第二，通過測量閥座高度、閥籠高度、閥蓋法蘭各凸臺尺寸，確認(rèn)原始選用的密封墊厚度是否過大。根據(jù)升降式止回閥的特點，閥門回裝時，閥蓋壓緊閥籠，進(jìn)而閥籠壓緊閥座、閥座墊片，從而確保閥座墊片的壓縮量以及密封，但是閥蓋受到的螺栓緊固力由于在完全組裝時閥蓋和閥體貼合，只有部分緊固力傳遞給閥籠、閥座墊片（剩余的緊固力會作用在閥體法蘭面上），如果閥座墊片越厚，但是閥座墊片最終壓縮后厚度不變，則閥座墊片以及閥籠受到的緊固力就會越大。同時往往由于此類閥門口徑較小，閥籠壁較薄，有可能產(chǎn)生微變形，導(dǎo)致閥籠對閥瓣的上下運動導(dǎo)向性能不足，閥瓣落座不正，造成閥瓣、閥座貼合問題進(jìn)而導(dǎo)致閥門內(nèi)漏。

對于搖擺式止回閥，可以通過以下步驟進(jìn)行判斷：①打開閥蓋后，通過抽出轉(zhuǎn)軸，取下閥瓣，在閥瓣涂抹藍(lán)油，再回裝到閥門上，手動拉起閥瓣，執(zhí)行藍(lán)油試驗，觀察閥瓣、閥座密封面的貼合情況；②如果出現(xiàn)藍(lán)油貼合線不連續(xù)等情況，則首先需要檢查閥瓣螺母的厚度是否合適，是否存在閥瓣關(guān)閉時，閥瓣與搖臂干涉的情況，同時須檢查轉(zhuǎn)軸等轉(zhuǎn)動系部件間的間隙是否在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，因為如果轉(zhuǎn)動軸與軸套間隙過大，也會導(dǎo)致閥瓣的回座位置不正或偏斜；③如果以上轉(zhuǎn)軸間隙、搖臂干涉等都無異常，則可利用刀口尺等檢查閥瓣、閥座密封面的平面度情況，如果狀態(tài)不好，通過使用電動研磨機(jī)進(jìn)行研磨處理；④檢查閥門密封面是否有問題，閥瓣、閥座密封面是否存在劃痕、是否有裂紋等。

3.3 閥門密封面缺陷的處理

在上述故障判斷時如果出現(xiàn)閥瓣、閥座藍(lán)油試驗不合格或者密封面存在劃痕等缺陷，則需要對密封面進(jìn)行研磨處理。在此所述的升降式止回閥，其閥門的閥瓣密封形式為球冠面，閥座密封面形式為錐面，貼合后為線性密封。針對該類型密封的研磨處理必須注意以下事項：①研磨前，對閥瓣、閥座密封面進(jìn)行清理；②研磨時，使用專用研磨膏或研磨砂紙，針對該類閥門研磨，通常須使用自制或廠家提供的手動研磨專用工具，該專用工具一般分為閥瓣研磨工具和閥座研磨工具，分別與閥座球形密封面、閥座錐形密封面適配，要特別注意的是，該類型閥門的研磨要禁止采用閥瓣、閥座相互對研的方式；③由于閥門的密封要求較高，在完成閥瓣、閥座完成研磨，先針對閥瓣、閥籠、閥座三者的組合件進(jìn)行閥瓣、閥座藍(lán)油貼合試驗，該試驗合格后，可以使用專用打壓工具對閥瓣、閥座進(jìn)行離線的單體打壓。全部符合要求，最終再進(jìn)行回裝閥門。

對于搖擺式止回閥，其研磨通常使用電動研磨機(jī)，該研磨機(jī)的使用最重要的是在于架機(jī)以及根據(jù)研磨情況進(jìn)行調(diào)整，如果使用的是行星輪研磨，則需要注意行星輪的對中、調(diào)平以及調(diào)整研磨壓力和研磨速度等，如果使用的是整盤研磨，則需要注意研磨盤的偏心調(diào)整，確保研磨盤在轉(zhuǎn)動時，不會與閥腔的閥體壁干涉，同時確保研磨盤整圈都與密封面接觸。在完成研磨后，檢查密封面的平面度與粗糙度都符合要求，則可以進(jìn)行藍(lán)油試驗，藍(lán)油試驗合格后也可以輔助以閥腔的靜壓試驗或主動打壓試驗（需要專用打壓及封堵工具）驗證閥門的密封性。

4 結(jié)語

止回閥作為實現(xiàn)防止介質(zhì)倒流的單向閥，在核電站中有廣泛應(yīng)用。同時因為其關(guān)閉密封是靠閥瓣自重、介質(zhì)壓力實現(xiàn)，其出現(xiàn)密封不嚴(yán)、落座不正等故障時有發(fā)生。因此，需要系統(tǒng)性地思考和分析故障的可能原因，進(jìn)而快速、準(zhǔn)確、根本性地解決問題。