核電閥門質(zhì)量控制要點(diǎn)探研

馮聰

（中廣核核電運(yùn)營(yíng)有限公司備件中心，廣東 深圳 518000）

核電閥門作為核電站進(jìn)行精準(zhǔn)控制的重要基本原件之一，制造過程工序繁多，工藝流程復(fù)雜，材料性能要求較高，因此生產(chǎn)制造的過程中存在諸多薄弱環(huán)節(jié)，容易出現(xiàn)各種紕漏，進(jìn)而影響核電閥門的質(zhì)量。所以對(duì)于核電閥門的精準(zhǔn)質(zhì)量控制能夠有效保證核電站的安全運(yùn)轉(zhuǎn)。與此同時(shí)，在一些相關(guān)的規(guī)章制度中，對(duì)于核電閥門的質(zhì)量控制也有具體的工作要求，已經(jīng)逐漸成為了行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)?？偠灾?，質(zhì)量控制人員應(yīng)該嚴(yán)格按照法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)規(guī)范，對(duì)核電閥門制造環(huán)節(jié)中的重要節(jié)點(diǎn)通過設(shè)置見證點(diǎn)的方式來進(jìn)行質(zhì)量控制。通過規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化操作來確保避免遺漏重要工序，從而提升核電閥門產(chǎn)品的合格率與生產(chǎn)效率。通過質(zhì)量把控，確保核電閥門滿足電站現(xiàn)場(chǎng)實(shí)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(yùn)行。

1 核電閥門的主要內(nèi)容

隨著民用核電技術(shù)的不斷發(fā)展，市場(chǎng)上對(duì)于核電產(chǎn)業(yè)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(chǎn)核電閥門的供應(yīng)商也不在少數(shù)，例如，江蘇神通、法國(guó)VELAN等。但是仍有部分核電閥門的供應(yīng)商缺乏完備的質(zhì)量管理制度，產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)與包裝運(yùn)輸?shù)沫h(huán)節(jié)無法完全滿足法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)的要求，不能滿足核電站現(xiàn)場(chǎng)工況的實(shí)際需求。所以說，供應(yīng)商要在生產(chǎn)中不斷完善核電閥門的制造工藝，而電站等運(yùn)營(yíng)部門也要委派合格質(zhì)量控制人員來參與核電閥門的質(zhì)量把控，幫助供應(yīng)商提高核電閥門的制造水平與產(chǎn)品性能，力爭(zhēng)從源頭消除技術(shù)上存在的弊端以及產(chǎn)品上存在的缺陷，確保核電站的安全運(yùn)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(zhì)流動(dòng)方向，控制輸送介質(zhì)流動(dòng)的一種裝置。其主要參數(shù)有公稱通徑、公稱壓力、使用最高溫度、使用介質(zhì)等。核電閥門是廣泛應(yīng)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(jù)閥門的結(jié)構(gòu)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(cè)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(yīng)用于不同的系統(tǒng)工況，在一些特殊環(huán)境下能夠發(fā)揮舉足輕重的作用。設(shè)計(jì)人員要根據(jù)實(shí)際工況的需求以及整個(gè)核電供應(yīng)回路的結(jié)構(gòu)，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(shí)反映了閥門的機(jī)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(tǒng)中互相替代。通常來說，閥門RIN碼由字母和數(shù)字組成。

1.3 核電閥門的生產(chǎn)現(xiàn)狀

現(xiàn)如今，全球能源緊缺及推行的碳排放已成為全社會(huì)都需要面對(duì)的難題。而核電作為一種世界公認(rèn)的清潔能源，被世界各國(guó)廣泛應(yīng)用。在過去，由于我國(guó)的技術(shù)落后，核電閥門長(zhǎng)期被國(guó)外供應(yīng)商壟斷。而隨著我國(guó)社會(huì)不斷發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的不斷創(chuàng)新，我國(guó)也漸漸具備了核電閥門的自主生產(chǎn)能力。經(jīng)過多年的發(fā)展，已經(jīng)形成了比較完善的核電閥門產(chǎn)品供應(yīng)市場(chǎng)，打破了國(guó)外對(duì)于該產(chǎn)品的壟斷地位。依賴著自主研發(fā)的核電閥門，可以極大地減少核電產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟(jì)成本，提升核電產(chǎn)業(yè)的整體經(jīng)濟(jì)效益。但是近年來國(guó)外供應(yīng)商產(chǎn)品質(zhì)量的下降趨勢(shì)明顯，加之替換的國(guó)產(chǎn)化核電閥門仍存在一些技術(shù)上的壁壘以及功能上的缺陷。因此，電站等使用部門應(yīng)當(dāng)投入更多的精力來對(duì)核電閥門的質(zhì)量控制提出更高的要求。為核電站的安全運(yùn)行提供保障，為核電產(chǎn)業(yè)的安全穩(wěn)定發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

2 核電閥門功能失效原因分析

核電閥門在過往的電站運(yùn)行期間，出現(xiàn)過諸多導(dǎo)致閥門功能失效的因素。例如，閥門滲漏、鍋爐效應(yīng)、力矩不滿足工況要求、安全閥回座功能失效、啟閉時(shí)間不滿足要求等。鑒于篇幅，本文挑選幾個(gè)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(dǎo)致核電閥門功能失效的主要因素之一。其在針對(duì)不同服役階段、不同類別的閥門上均有發(fā)生。閥門滲漏主要產(chǎn)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(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)下，閥門遭受壓力時(shí)，自身無法感受壓力強(qiáng)弱，勢(shì)必產(chǎn)生了滲漏現(xiàn)象。由于核電站系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)中形成了大量放射性物質(zhì)，假設(shè)核電站閥門發(fā)生了滲漏現(xiàn)象，勢(shì)必影響到企業(yè)職工人身健康并對(duì)四周生態(tài)環(huán)境造成破壞，所以核電站閥門滲漏現(xiàn)象需要引起電站相關(guān)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(tǒng)灰塵與雜物影響；閥門密封面封堵；閥門設(shè)計(jì)存在缺陷；閥門啟閉壓力和設(shè)施正常壓力失聯(lián)，導(dǎo)致閥門密封面喪失針對(duì)核電系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)中所形成的內(nèi)部壓力實(shí)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(xiàn)在安全閥在日常遭受系統(tǒng)壓力過程中，出現(xiàn)了回座壓力過小，導(dǎo)致閥門不能正?；貜椈虿换刈鶑亩鴮?dǎo)致當(dāng)核電站安全閥釋放符合關(guān)閉整定數(shù)值時(shí)，依舊無法自動(dòng)回彈等現(xiàn)象。如果安全閥回座不能正常閉合，會(huì)引起系統(tǒng)壓力不穩(wěn)從而導(dǎo)致安全事故，引起核電設(shè)施突發(fā)停機(jī)狀況等情況的發(fā)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(shè)計(jì)缺陷；系統(tǒng)水質(zhì)雜質(zhì)過大；閥門預(yù)留的彈簧余量過大等。

2.3 閘閥鍋爐效應(yīng)

鍋爐效應(yīng)本質(zhì)上是一種溫度壓力效應(yīng)，某些熱源會(huì)加熱處于關(guān)閉狀態(tài)的閘板閥內(nèi)部空間，使閥腔壓力異常升高，當(dāng)其壓力超過閘板閥高壓側(cè)壓力時(shí)，閘板的上下游密封面同時(shí)緊靠在2個(gè)閥座上，開啟閘閥就需要同時(shí)克服閘板與2個(gè)閥座間的摩擦力，但是閘板閥驅(qū)動(dòng)頭的開啟力矩設(shè)計(jì)只考慮低壓側(cè)閘板與閥座間的單側(cè)摩擦力，因此閘板閥驅(qū)動(dòng)頭的開啟力矩小于實(shí)際所需力矩，此時(shí)閘板閥無法正常開啟；當(dāng)閥腔壓力繼續(xù)升高到超過閘板閥的設(shè)計(jì)壓力時(shí)，將導(dǎo)致閘板和閥座甚至閥體產(chǎn)生變形而無法保證閥門的密封性。鍋爐效應(yīng)也是一種由于原始設(shè)計(jì)缺陷而導(dǎo)致的破壞性故障，對(duì)于一些與核安全相關(guān)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(tǒng)不可用，導(dǎo)致堆芯損傷的頻率增加。

3 核電閥門質(zhì)量控制過程要點(diǎn)分析

針對(duì)核電閥門的工藝特性及其功能失效所引起的嚴(yán)重后果。電站等運(yùn)營(yíng)部門應(yīng)當(dāng)委派專人以質(zhì)量計(jì)劃審查及見證點(diǎn)設(shè)置為切入點(diǎn)并通過以下關(guān)鍵工序?qū)穗婇y門進(jìn)行全過程的質(zhì)量把控。其中質(zhì)量計(jì)劃審查及見證點(diǎn)設(shè)置環(huán)節(jié)要在滿足行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和訂單的要求并結(jié)合閥門工藝特點(diǎn)的前提下確保質(zhì)量計(jì)劃的工序涵蓋閥門制造過程中的關(guān)鍵工藝，并包括標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范不可或缺的試驗(yàn)與檢驗(yàn)條目。嚴(yán)格按照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、閥門安全與質(zhì)保等級(jí)、訂單要求及供應(yīng)商過往質(zhì)量史等諸多因素科學(xué)設(shè)置見證點(diǎn)。一般來說，核電閥門的關(guān)鍵工序包括以下幾條。

3.1 原材料把控

電站等運(yùn)營(yíng)部門要委派有資質(zhì)的質(zhì)量控制人員適當(dāng)參與閥門承壓部件原材料的化學(xué)分析、力學(xué)性能及無損檢測(cè)等相關(guān)工序，確保工序及結(jié)果符合標(biāo)準(zhǔn)和訂單的要求。力求從源頭避免出現(xiàn)材料不滿足要求的情況發(fā)生。

3.2 承壓部件最終機(jī)加工的無損檢測(cè)

閥門承壓部件一般指閥體、閥蓋、法蘭連接件等。對(duì)于承壓部件最終機(jī)加工的無損檢測(cè)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(zhǎng)期運(yùn)行工況下的缺陷擴(kuò)展。

3.3 焊接及焊縫無損檢測(cè)

焊接作為關(guān)鍵工序，質(zhì)量控制人員要以焊接工藝評(píng)定和焊接規(guī)程為基準(zhǔn)來核查車間實(shí)際觀察到的焊接參數(shù)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(cè)工序，確保焊接工序無缺陷。

3.4 電儀部件的試驗(yàn)

電儀部件例如電動(dòng)頭等作為電動(dòng)閥門的重要組成部分，其功效的穩(wěn)定與否直接影響電動(dòng)閥門的功能是否滿足系統(tǒng)實(shí)際工況的需要。因此質(zhì)量控制人員應(yīng)當(dāng)對(duì)電儀部件的試驗(yàn)進(jìn)行設(shè)點(diǎn)控制，確保其功效滿足技術(shù)要求。

3.5 總體組裝的尺寸檢測(cè)

閥門總體組裝階段的尺寸檢測(cè)是為了確保閥門設(shè)計(jì)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(xiàn)因尺寸不當(dāng)而造成閥門長(zhǎng)期運(yùn)行磨損或無法安裝的情況發(fā)現(xiàn)。

3.6 閥門水壓試驗(yàn)及功能性試驗(yàn)

閥門總裝后，最直接推斷相關(guān)功能是否符合執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)的依據(jù)是水壓試驗(yàn)及功能性試驗(yàn)。水壓試驗(yàn)一般包含閥體與閥瓣的強(qiáng)度試驗(yàn)、閥座與后閥座密封試驗(yàn)、填料密封試驗(yàn)等。而功能性試驗(yàn)一般包括閥門啟閉力矩試驗(yàn)、啟閉時(shí)間、行程測(cè)量及電儀測(cè)量等。質(zhì)量控制人員要在試驗(yàn)開始前記錄壓力表、測(cè)試平臺(tái)的檢定日期同時(shí)核對(duì)水質(zhì)報(bào)告并結(jié)合閥門RIN碼計(jì)算閥門相關(guān)工序的壓力數(shù)值，記錄保壓時(shí)間及相應(yīng)的測(cè)試結(jié)果等。

3.7 最終出廠文件驗(yàn)收

核電閥門對(duì)于出廠文件有極其嚴(yán)格的規(guī)定，質(zhì)量控制人員要嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)和訂單的相關(guān)要求核對(duì)文件的準(zhǔn)確性和完整性。

4 提升核電閥門質(zhì)量控制的幾點(diǎn)意見

除了從閥門關(guān)鍵工序角度來提升核電閥門的質(zhì)量控制水平。行業(yè)或國(guó)家也可以從以下方面進(jìn)行布局：

4.1 完善核電閥門的制造技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范

為了能夠使核電閥門的選材、工藝、產(chǎn)品檢驗(yàn)、包裝運(yùn)輸?shù)雀鱾€(gè)環(huán)節(jié)更加標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化，需要對(duì)核電閥門技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行系統(tǒng)性整改。目前，國(guó)家已經(jīng)有明確針對(duì)核電閥門制造的標(biāo)準(zhǔn)化方案，對(duì)選材、加工制造、產(chǎn)品檢驗(yàn)以及包裝運(yùn)輸?shù)纫幌盗协h(huán)節(jié)有初步的規(guī)劃?，F(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)大多是脫胎于國(guó)際上先進(jìn)的標(biāo)準(zhǔn)，再經(jīng)過一系列的演變、完善，逐漸被我國(guó)投入使用。而隨著我國(guó)社會(huì)的不斷發(fā)展，核電閥門自主生產(chǎn)技術(shù)的不斷進(jìn)步，原有的標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)不再適合我國(guó)自身的發(fā)展，并且對(duì)我國(guó)自主化生產(chǎn)的進(jìn)程也造成了一定影響。在這樣的背景下，我國(guó)需要對(duì)核電閥門的制造技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行進(jìn)一步完善，結(jié)合我國(guó)實(shí)際的國(guó)情，特殊的發(fā)展模式，對(duì)核電閥門的工藝進(jìn)行重新規(guī)劃，提高整個(gè)過程的可操作性以及實(shí)用性，切切實(shí)實(shí)為我國(guó)自主化生產(chǎn)產(chǎn)生積極影響。如此，不僅能夠完善核電閥門的工藝技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，為核能供電產(chǎn)業(yè)提供理論基礎(chǔ)，開拓清潔能源應(yīng)用的前景，還可以建立健全我國(guó)自主化生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)體制，為同類型其他行業(yè)樹立典范，鼓勵(lì)其他行業(yè)的生產(chǎn)制造模式向自主化生產(chǎn)邁進(jìn)，進(jìn)而加強(qiáng)我國(guó)自主化生產(chǎn)的能力，為我國(guó)制造行業(yè)走向世界奠定基礎(chǔ)。

4.2 加強(qiáng)人才培養(yǎng)與技術(shù)引進(jìn)

伴隨著我國(guó)科技經(jīng)濟(jì)水平的高速發(fā)展以及社會(huì)的快速變革，計(jì)算機(jī)技術(shù)，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以及信息技術(shù)遇到了空前的發(fā)展機(jī)遇，我國(guó)這些方面的技術(shù)也不負(fù)眾望取得了重大突破和進(jìn)展。社會(huì)逐漸步入了現(xiàn)代化信息時(shí)代，這樣的時(shí)代背景下，各行各業(yè)都應(yīng)當(dāng)注重對(duì)于先進(jìn)技術(shù)元素的引入，秉承科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力的原則，各行各業(yè)的生存發(fā)展對(duì)于人才的需求與日俱增。這樣的時(shí)代發(fā)展趨勢(shì)下，核電閥門質(zhì)量控制工作也應(yīng)當(dāng)順應(yīng)時(shí)代的發(fā)展趨勢(shì)，對(duì)于先進(jìn)制造設(shè)備操作控制方面的專業(yè)人才培養(yǎng)提起高度重視，并在日常的從事的質(zhì)量控制工作過程中對(duì)其進(jìn)行技術(shù)上的培訓(xùn)，外派進(jìn)行深度的學(xué)習(xí)，從而提高核電閥門質(zhì)量控制的工作效率。要制定中長(zhǎng)期質(zhì)量控制人員的培養(yǎng)制度，只有這樣才能有效地解決人才短缺問題。此外，在進(jìn)行制定對(duì)核電閥門質(zhì)量控制人員培養(yǎng)制度的同時(shí)，也要加強(qiáng)對(duì)于先進(jìn)技術(shù)的引進(jìn)工作。工欲善其事，必先利其器，可以使技術(shù)工作團(tuán)隊(duì)自身的專業(yè)素質(zhì)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(qiáng)對(duì)于核電閥門技術(shù)團(tuán)隊(duì)專業(yè)素質(zhì)的培養(yǎng)是保證民用核電產(chǎn)業(yè)能夠長(zhǎng)久運(yùn)行的關(guān)鍵措施之一。

5 結(jié)語

從上文可知，進(jìn)入21世紀(jì)以來，隨著新興能源的不斷發(fā)展，市場(chǎng)對(duì)核電需求與日俱增，核電的建設(shè)步伐也日趨加快。由于在核電廠的各個(gè)系統(tǒng)中，都利用大量的各種類型閥門來實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)控制，因此閥門的功效將會(huì)直接影響電站的安全運(yùn)行。因此電站質(zhì)量控制人員要從質(zhì)量計(jì)劃審核及見證點(diǎn)設(shè)置入手，抓取閥門制造過程的關(guān)鍵工序設(shè)點(diǎn)見證，確保閥門滿足標(biāo)準(zhǔn)和訂單的要求，保證其在系統(tǒng)中發(fā)揮應(yīng)有的功效。眾所知周，核電安全高于一切，核電設(shè)備的質(zhì)量高于一切，只有確保核電質(zhì)量才能保障核電站的安全運(yùn)行，為公眾提供信心，從而推動(dòng)核電事業(yè)的蓬勃發(fā)展。