核電廠安全殼C類試驗(yàn)閥門(mén)泄漏問(wèn)題原因分析

鄭錦燦（湖南桃花江核電有限公司，湖南 桃江 413000）

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核電廠安全殼C類試驗(yàn)閥門(mén)泄漏問(wèn)題原因分析

鄭錦燦（湖南桃花江核電有限公司，湖南 桃江 413000）

本文通過(guò)對(duì)某核電廠安全殼C類試驗(yàn)一次打壓不合格的閥門(mén)泄漏問(wèn)題進(jìn)行了具體原因分析，并結(jié)合閥門(mén)內(nèi)漏的原因因素分析和評(píng)價(jià)，提出本次試驗(yàn)閥門(mén)泄漏的故障模式，最后根據(jù)原因分析結(jié)果提出相關(guān)工作的改進(jìn)建議。

核電廠；安全殼C類試驗(yàn)；閥門(mén)泄漏；原因分析

1　引言

核電廠安全殼C類試驗(yàn)為核電項(xiàng)目建造過(guò)程中安全殼C類密封性試驗(yàn)的簡(jiǎn)稱，是安全殼密封性試驗(yàn)的重要組成部分，該試驗(yàn)?zāi)康氖球?yàn)證核電廠安全殼內(nèi)外系統(tǒng)隔離閥的密封性能，以證明安全殼貫穿件的密封性是否滿足設(shè)計(jì)要求。從國(guó)內(nèi)核電廠安全殼C類試驗(yàn)的經(jīng)驗(yàn)反饋來(lái)看，試驗(yàn)過(guò)程中閥門(mén)泄漏問(wèn)題時(shí)有發(fā)生，經(jīng)常有較多的隔離閥首次打壓不合格，有的甚至需要經(jīng)多次返修、研磨、更換備件甚至更換閥門(mén)后才合格。

2　核電廠安全殼C類試驗(yàn)及閥門(mén)泄漏問(wèn)題

2.1核電廠安全殼C類試驗(yàn)

安全殼C類試驗(yàn)的主要目的是驗(yàn)證隔離閥的密封性，如圖1所示，在關(guān)閉V1、V2和 V3閥門(mén)的同時(shí)，可在 t1處施加恒定壓力PC，通過(guò)在t2處連接流量計(jì)以檢測(cè)閥門(mén)V1和C1的泄漏率，從而驗(yàn)證閥門(mén)V1和C1密封性是否完好。

圖1　核電廠安全殼C類試驗(yàn)原理示意圖

2.2某核電廠安全殼C類試驗(yàn)泄漏問(wèn)題

在某核電廠安全殼C類試驗(yàn)涉及的234臺(tái)閥門(mén)中，其中142臺(tái)閥門(mén)一次打壓試驗(yàn)合格，即一次打壓合格率僅為60.68%。表1～2分別統(tǒng)計(jì)了各類型閥門(mén)的試驗(yàn)情況和各制造廠的閥門(mén)試驗(yàn)情況。

表1　某核電廠安全殼C類試驗(yàn)各類型閥門(mén)泄漏問(wèn)題統(tǒng)計(jì)

表2　某核電廠安全殼C類試驗(yàn)各制造廠閥門(mén)泄漏問(wèn)題統(tǒng)計(jì)

可以看出，各類型閥門(mén)、各制造廠提供的閥門(mén)在試驗(yàn)過(guò)程中均存在泄漏問(wèn)題，閥門(mén)試驗(yàn)合格率因閥門(mén)類型、制造廠的不同而有所差別，但總體上安全殼C類試驗(yàn)閥門(mén)合格率較低。

3　核電廠安全殼C類試驗(yàn)閥門(mén)泄漏原因分析

核電廠安全殼C類試驗(yàn)閥門(mén)從設(shè)計(jì)制造到試驗(yàn)測(cè)試合格要經(jīng)歷設(shè)備制造、出廠試驗(yàn)及驗(yàn)收、發(fā)貨至工程現(xiàn)場(chǎng)、倉(cāng)儲(chǔ)保養(yǎng)、現(xiàn)場(chǎng)安裝、單體測(cè)試、安裝后的在線維護(hù)保養(yǎng)、密封性能試驗(yàn)和維修等可能影響閥門(mén)密封性能的過(guò)程。

針對(duì)某核電廠安全殼C類試驗(yàn)過(guò)程中一次打壓試驗(yàn)不合格的92臺(tái)閥門(mén)，根據(jù)其設(shè)備狀態(tài)、安裝情況以及打壓試驗(yàn)情況，本文從閥門(mén)設(shè)備制造、保養(yǎng)和安裝調(diào)試方面對(duì)其泄漏原因進(jìn)行分析。

3.1閥門(mén)泄漏制造方面原因分析

由于核電廠閥門(mén)設(shè)備數(shù)量多，設(shè)備采購(gòu)中試驗(yàn)、監(jiān)造、見(jiàn)證等活動(dòng)無(wú)法全面覆蓋所有閥門(mén)制造全過(guò)程，加上各制造廠制造能力和質(zhì)量管理水平高低不同，不合格閥門(mén)中發(fā)現(xiàn)部分止回閥的閥瓣和閥芯有較明顯的沙眼、裂紋等缺陷（如表3）。

表3　某核電廠安全殼C類試驗(yàn)閥門(mén)設(shè)備制造缺陷情況統(tǒng)計(jì)

由表3看出，安全殼C類試驗(yàn)涉及的閥門(mén)中，有一定數(shù)量的設(shè)備存在設(shè)備制造缺陷，且主要為制造廠3提供的止回閥，這說(shuō)明設(shè)備本身的制造缺陷是造成安全殼C類試驗(yàn)閥門(mén)不合格的原因之一。

3.2閥門(mén)泄漏設(shè)備保養(yǎng)方面原因分析

根據(jù)核電廠設(shè)備采購(gòu)、設(shè)備安裝調(diào)試、系統(tǒng)移交等工作特點(diǎn)和計(jì)劃要求，大量的閥門(mén)在制造完工后發(fā)至現(xiàn)場(chǎng)后，可能需要在現(xiàn)場(chǎng)存放一段時(shí)間后才進(jìn)行設(shè)備安裝、單體調(diào)試等；同樣在安裝調(diào)試完成后，根據(jù)系統(tǒng)調(diào)試計(jì)劃的安排，一些系統(tǒng)中的閥門(mén)安裝完成后也需要一段時(shí)間之后才能進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試；而完成系統(tǒng)調(diào)試后的閥門(mén)需要進(jìn)行安全殼C類試驗(yàn)的，也可能還需要等待一段時(shí)間。因此從設(shè)備發(fā)至現(xiàn)場(chǎng)后，這些需要進(jìn)行試驗(yàn)的閥門(mén)設(shè)備不可避免的會(huì)有一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)保養(yǎng)的過(guò)程。

表4　某核電廠安全殼C類試驗(yàn)閥門(mén)設(shè)備保養(yǎng)情況統(tǒng)計(jì)

表4表明，安全殼C類試驗(yàn)涉及的閥門(mén)中，因維保保養(yǎng)不當(dāng)或不到位，致使有少量的閥門(mén)閥體內(nèi)部混有雜質(zhì)甚至嚴(yán)重銹蝕，同時(shí)表4中還可以看出因保養(yǎng)不當(dāng)?shù)拈y門(mén)為制造廠3和制造廠5提供的。這說(shuō)明設(shè)備出廠后的保護(hù)、現(xiàn)場(chǎng)存儲(chǔ)、安裝后的維護(hù)均可能是造成安全殼C類試驗(yàn)閥門(mén)不合格的原因之一。

3.3閥門(mén)泄漏安裝調(diào)試方面原因分析

在某核電廠安全殼C類試驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，較多的待試驗(yàn)閥門(mén)存在部件安裝不正確 （需重新安裝或更換損壞部件）、密封部件安裝不到位（需重新安裝到位）、密封面調(diào)整不準(zhǔn)確（需研磨或調(diào)整密封面）等現(xiàn)象。圖2為待試驗(yàn)閥門(mén)安裝情況的統(tǒng)計(jì)，可以看出共計(jì)有61臺(tái)一次打壓試驗(yàn)不合格的閥門(mén)與安裝調(diào)試過(guò)程有關(guān)，且其中49臺(tái)閥門(mén)因密封面調(diào)整不準(zhǔn)確而導(dǎo)致試驗(yàn)不合格。這說(shuō)明，閥門(mén)設(shè)備安裝調(diào)試工作的不正確和不合理是導(dǎo)致閥門(mén)一次打壓不合格的重要原因。

圖2　某核電廠安全殼C類試驗(yàn)安裝調(diào)試情況統(tǒng)計(jì)

4　核電廠安全殼C類試驗(yàn)閥門(mén)泄漏故障模式分析

4.1閥門(mén)泄漏的原因因素分析

閥門(mén)的泄漏有內(nèi)漏和外漏兩大類，對(duì)于核電廠安全殼C類試驗(yàn)閥門(mén)，從試驗(yàn)過(guò)程以及試驗(yàn)的目的來(lái)看，主要關(guān)注閥門(mén)的密封性能，某核電廠安全殼C類試驗(yàn)經(jīng)歷打壓不合格的閥門(mén)泄漏形式均為內(nèi)漏。而閥門(mén)內(nèi)漏則可能是由密封面、密封件根部等部件泄漏造成。

對(duì)于密封面泄漏，其產(chǎn)生的原因可以分系統(tǒng)運(yùn)行、啟閉件脫落、密封面松脫、密封面混入異物、密封面損壞、密封面不密合等因素。從某核電廠安全殼C類試驗(yàn)閥門(mén)實(shí)際狀態(tài)、發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)象以及原因分析來(lái)看，密封面混入異物、密封面損壞和密封面不密合等應(yīng)為閥門(mén)內(nèi)漏的因素。

密封面損壞有可能是閥門(mén)在運(yùn)行過(guò)程中流體沖蝕和腐蝕、異物劃傷、銹蝕、磨損或焊接不當(dāng)?shù)纫蛩卦斐傻?。而密封面不密合則有可能是閥門(mén)設(shè)備本身加工問(wèn)題、裝配問(wèn)題或操作不當(dāng)（關(guān)閉不到位或關(guān)閉不嚴(yán)實(shí)）等因素導(dǎo)致的。從某核電廠安全殼C類試驗(yàn)閥門(mén)現(xiàn)在檢查和核實(shí)情況來(lái)看，部分閥門(mén)的密封面存在異物劃傷、銹蝕、加工缺陷、裝配或安裝不正確或不到位的現(xiàn)象（見(jiàn)表3～4和圖2）。

對(duì)于密封件根部泄漏，其產(chǎn)生的原因可以分為閥桿彎曲和填料/螺栓松動(dòng)兩方面因素，而某核電廠安全殼C類試驗(yàn)閥門(mén)試驗(yàn)過(guò)程中也發(fā)現(xiàn)少量的閥門(mén)因閥桿彎曲、固定螺栓斷裂、填料松散而導(dǎo)致打壓試驗(yàn)泄漏的情況。

4.2閥門(mén)泄漏的原因因素評(píng)價(jià)

對(duì)于導(dǎo)致某核電廠安全殼C類試驗(yàn)閥門(mén)內(nèi)漏的各類原因因素，根據(jù)試驗(yàn)過(guò)程中的現(xiàn)場(chǎng)檢查、核實(shí)、試驗(yàn)驗(yàn)證情況以及上述原因分析，對(duì)閥門(mén)泄漏的各因素評(píng)價(jià)匯總?cè)绫?。

可以看出，閥門(mén)在打壓實(shí)驗(yàn)前密封面混入異物、密封部件銹蝕、密封面被異物劃傷、閥門(mén)本身加工問(wèn)題、安裝過(guò)程不規(guī)范、閥門(mén)操作不當(dāng)或關(guān)不嚴(yán)、閥桿彎曲、填料/螺栓松動(dòng)等因素是導(dǎo)致某核電廠安全殼C類試驗(yàn)閥門(mén)內(nèi)漏的原因。

通過(guò)對(duì)某核電廠安全殼C類試驗(yàn)92臺(tái)一次打壓不合格的閥門(mén)泄漏問(wèn)題統(tǒng)計(jì)（如圖3所示），進(jìn)一步驗(yàn)證了表5中閥門(mén)內(nèi)漏原因因素的評(píng)價(jià)結(jié)論，同時(shí)圖3還說(shuō)明，閥門(mén)設(shè)備裝配、安裝不正確或不到位是導(dǎo)致試驗(yàn)閥門(mén)不合格的主要原因。

因此，對(duì)某核電廠安全殼C類試驗(yàn)閥門(mén)內(nèi)漏的故障模式分析可總結(jié)如圖4。即所有存在內(nèi)漏故障的92臺(tái)試驗(yàn)閥門(mén)，少量閥門(mén)在制造廠制造過(guò)程中即存在加工缺陷，在隨后的閥門(mén)出廠發(fā)至現(xiàn)場(chǎng)、倉(cāng)儲(chǔ)及現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)過(guò)程中少量閥門(mén)內(nèi)部混入異物、被劃傷、甚至產(chǎn)生銹蝕；更為重要的是，大部分閥門(mén)裝配裝配、安裝不正確、調(diào)整不到位，最后在打壓試驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)閥門(mén)內(nèi)漏現(xiàn)象。

表5　閥門(mén)內(nèi)漏原因因素及評(píng)價(jià)

圖3　某核電廠C類試驗(yàn)閥門(mén)內(nèi)漏的原因統(tǒng)計(jì)

圖4　某核電廠安全殼C類試驗(yàn)閥門(mén)內(nèi)漏的故障路徑示意圖

5　結(jié)論

綜合上述分析，導(dǎo)致某核電廠安全殼C類試驗(yàn)閥門(mén)內(nèi)漏故障的原因有設(shè)備制造缺陷、設(shè)備保養(yǎng)不足和設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)安裝調(diào)試不正確或不當(dāng)三個(gè)方面，其中設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)安裝調(diào)試不正確或不當(dāng)導(dǎo)致了2/3的一次打壓不合格閥門(mén)的故障。

針對(duì)某核電廠安全殼C類試驗(yàn)閥門(mén)內(nèi)漏的原因分析結(jié)論，本文認(rèn)為可從以下方面改進(jìn)相關(guān)工作以減少和避免試驗(yàn)閥門(mén)內(nèi)漏故障：

（1）設(shè)備制造過(guò)程中應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注閥門(mén)密封部件的制造、試驗(yàn)驗(yàn)證和驗(yàn)收等過(guò)程控制和質(zhì)量監(jiān)督；

（2）設(shè)備出廠驗(yàn)收時(shí)、發(fā)運(yùn)途中應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注閥門(mén)包裝和保護(hù)是否規(guī)范和完整；

（3）倉(cāng)庫(kù)存儲(chǔ)、現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)過(guò)程中應(yīng)做好設(shè)備的狀態(tài)標(biāo)識(shí)，及時(shí)制定現(xiàn)場(chǎng)閥門(mén)設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)制度并按要求實(shí)施；

（4）更為重要的是應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注閥門(mén)安裝過(guò)程，做好閥門(mén)密封部件安裝的見(jiàn)證和監(jiān)督，及時(shí)協(xié)調(diào)設(shè)備制造廠提供安裝技術(shù)指導(dǎo)，確保閥門(mén)設(shè)備特別是密封部件安裝滿足設(shè)備規(guī)范和運(yùn)行技術(shù)要求。

鄭錦燦（1985-），男，工程師，碩士研究生，主要從事核電設(shè)備設(shè)計(jì)管理、計(jì)劃管理方面的工作。

TM623.8

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2095-2066（2016）17-0032-02

2016-5-25