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(yù)防性解體檢修后，出現(xiàn)中法蘭處漏水現(xiàn)象，導(dǎo)致主給水泵無法使用退出熱備用，影響機(jī)組安全。通過對止回閥的密封面、墊片、螺栓預(yù)緊力和閥門本體進(jìn)行逐層排除分析，使用全新的檢測方法對缺陷原因進(jìn)行定位并制定合理的修復(fù)方法，最終使修復(fù)后的止回閥滿足設(shè)計(jì)的使用要求，確保止回閥的穩(wěn)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(tài)后，若奇母線出現(xiàn)故障失電現(xiàn)象，則3臺主給水泵將全部停運(yùn)，機(jī)組需要立即進(jìn)行停堆操作。因此能否快速、準(zhǔn)確進(jìn)行故障定位和處理尤為重要。1主給水泵出口止回閥的結(jié)構(gòu)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(dāng)管道流體按指定方向流入（從左往右）時(shí)，閥瓣進(jìn)口壓力高于出口壓力，閥瓣被推離閥座，閥門處于開啟狀態(tài)。當(dāng)管道流體反向倒流（從右往左）時(shí)，閥瓣通過閥后介質(zhì)的壓力和氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)，快速的關(guān)閉，使介質(zhì)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(yù)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(jī)械加工形成的細(xì)微間隙填滿，形成密封條件。

針對中法蘭漏水的問題進(jìn)行分析排查，用從簡單到復(fù)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(shí)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(fù)雜逐層進(jìn)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(jī)組2號主給水泵出口止回閥在2014年4月第7次大修中進(jìn)行過預(yù)防性解體檢查，各部件無異常。在系統(tǒng)投運(yùn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)止回閥中法蘭處出現(xiàn)漏水現(xiàn)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(dǎo)致漏水；②中法蘭螺栓預(yù)緊力不足導(dǎo)致漏水；③中法蘭密封面異常導(dǎo)致漏水；④閥門本體鑄造缺陷導(dǎo)致漏水。

2.2.2原因分析

（1）中法蘭墊片異常導(dǎo)致漏水。

該墊片適用溫度為：150℃，壓力為：8MPa，墊片規(guī)格為：550mm×500mm×3mm與閥門密封面尺寸一致，滿足現(xiàn)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(xiàn)偏移，排除中法蘭墊片因有貫穿性損傷、材質(zhì)硬度過高、尺寸大小不合適、安裝不到位等異常情況導(dǎo)致中法蘭處出現(xiàn)漏水現(xiàn)象的可能。

（2）中法蘭螺栓預(yù)緊力不足導(dǎo)致漏水。

該閥門螺栓為1-5/8英寸，維修規(guī)程中所要求的預(yù)緊力為1228N·m，查詢技術(shù)手冊，當(dāng)螺栓為1-5/8英寸時(shí)，預(yù)緊力為1228.5N·m，滿足技術(shù)要求。規(guī)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(yù)緊力值1228N·m，測量中法蘭四周間隙均勻，確認(rèn)中法蘭螺栓受力均勻?；匮b完成后對止回閥進(jìn)行充水試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)漏水現(xiàn)象未消除，所以排除因中法蘭螺栓預(yù)緊力不足或受力不均勻?qū)е侣┧F(xiàn)象的可能。

（3）中法蘭密封面異常導(dǎo)致漏水。

（5）對閥門進(jìn)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(rèn)無可見性缺陷，介質(zhì)可能是由閥體螺栓盲孔⑥滲出。直接對螺栓盲孔⑥進(jìn)行檢測難度較大，需用其他方法進(jìn)行檢測來驗(yàn)證螺栓孔與內(nèi)壁存在缺陷位置。

螺栓孔內(nèi)部與閥體內(nèi)壁可能存在缺陷的位置不確定性，將所有螺栓孔進(jìn)行清理，確認(rèn)螺栓孔內(nèi)部無異物，對內(nèi)壁表面進(jìn)行打磨，將內(nèi)壁浮銹進(jìn)行清洗，確認(rèn)閥門內(nèi)壁干凈清潔。利用PT（滲透）檢測所使用的滲透劑在細(xì)小裂紋中有較好滲透性的特點(diǎn)，在所有螺栓孔內(nèi)灌入滲透劑；利用顯像劑的毛細(xì)作用，在閥體內(nèi)壁上噴涂一層顯像劑，等待10min后，在閥體內(nèi)壁上的顯像劑層有顯示滲透劑的痕跡。對顯象位置進(jìn)行打磨清理后，再次噴涂一層顯像劑，顯像劑層繼續(xù)有滲透劑的痕跡析出。用該檢測方法對缺陷進(jìn)行定位，確認(rèn)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(jié)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(xiàn)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(shí)間周期較長，經(jīng)濟(jì)損失較大，該方法暫不考慮。

2.3.2對缺陷處進(jìn)行表面層補(bǔ)焊

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

2.3.3對內(nèi)壁缺陷處進(jìn)行內(nèi)部修復(fù)

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

雖然修復(fù)方案得以確定，但需要對閥門的最小要求壁厚進(jìn)行計(jì)算，確保修復(fù)后的內(nèi)壁滿足設(shè)計(jì)要求，不會降低閥門整體的安全可靠性。實(shí)際測量，法蘭處內(nèi)徑d=420mm，閥門等級為CL600。根據(jù)ASME?B16.34中《強(qiáng)制性附錄Ⅵ》要求，如表1，在閥門等級為CL600時(shí)，閥門直徑為50＜d≤1300mm范圍內(nèi)，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(shù)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(zhì)進(jìn)入到滲透劑中。

在閥門內(nèi)壁噴涂顯像劑，確認(rèn)漏點(diǎn)后進(jìn)行打磨。由于閥體內(nèi)壁上的漏點(diǎn)并不是單一的一個(gè)，避免出現(xiàn)遺漏現(xiàn)象，在打磨深度為1mm左右時(shí)，清理閥門內(nèi)壁打磨表面并重新噴涂顯像劑，對漏點(diǎn)進(jìn)行追蹤處理，確保所有漏點(diǎn)均在打磨范圍內(nèi)。

當(dāng)打磨深度達(dá)到31mm時(shí)，將閥體螺栓孔內(nèi)的滲透劑清理干凈，并用清水灌入螺栓孔，在閥體內(nèi)壁打磨處噴涂顯像劑，直至將裂紋內(nèi)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(jìn)行堆焊，在堆焊過程中，每堆焊一層，需進(jìn)行一次PT檢測，確保堆焊的每一層都驗(yàn)收合格后方可進(jìn)行下一層的堆焊工作。堆焊要求高于原閥體內(nèi)壁3mm，待檢測合格后，將凸出部分打磨至于內(nèi)壁齊平并進(jìn)行清理。最后進(jìn)行PT檢測，確認(rèn)驗(yàn)收結(jié)果合格，準(zhǔn)備回裝閥門。在回裝前將閥門內(nèi)部清理干凈，防止打磨時(shí)的金屬碎屑?xì)埩粼陂y體內(nèi)部[5]。在回裝中法蘭墊片時(shí)，確認(rèn)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(yù)緊力值1228N·m，測量中法蘭四周間隙均勻，確認(rèn)力矩均勻到位。閥門回裝后，對止回閥進(jìn)行充水試驗(yàn)，確認(rèn)滲漏缺陷消除。修復(fù)至今，設(shè)備現(xiàn)場運(yùn)行狀態(tài)良好，未再次出現(xiàn)中法蘭密封處漏水的缺陷。

3故障分析及處理后續(xù)運(yùn)用

造成此次止回閥中法蘭漏水的原因?yàn)殚y體處出現(xiàn)缺陷，導(dǎo)致閥內(nèi)介質(zhì)通過缺陷部位滲漏至閥門中法蘭處。由于該缺陷產(chǎn)生的位置比較少見，對墊片、螺栓預(yù)緊力及密封面的常規(guī)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(dǎo)致漏水原因?qū)φ毡恚ㄈ绫?所示）。