探讨核电阀门结构设计及注意事项

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1、探讨核电阀门结构设计及注意事项核电阀门用于放射性介质的系统中.故须特别注意泄漏问题。①填料为了防止放射性介质泄漏，故采用三重填料结构即便有泄漏也可以由引漏管引出回收，填料采用柔性石墨和石棉编织的，其成本要比一般填料高10倍，为了改善填料性能，日本采用如图5—6所示的方式布置填料，它利用了石棉耐温较高、石墨润滑性好的特点。美国则对阀杆提出高要求，使其达到镜面，另外改进了中法兰处第二道密封的形式，逐步淘汰了唇形密封焊接结构，采用Ω环密封。法国采用了填料层之间夹碟簧的填料箱结构。填料的材料要求非常苛刻，石墨材料对S2-含

2、量进行控制，石棉材料中的C1-含量被控制在lOOppm以下，同时还要求能在10-4GY*~10-6GY的幅照环境中无故障连续工作2~4年。石棉材料近年来在国际上逐渐被淘汰，其原因是由于在材料处理中会产生大量有害物质，且需大量投资才能回收这些有害物质，从经济和环境方面考虑，都不可取。②波纹管对于DN8~150mm的阀门大量采用波纹管密封，可以防止放射性介质泄漏。这种波纹管有足够的启闭寿命。德国KSB公司的波纹管截止阀的标准结构内备有填料箱.防止波纹管突然失效。填料箱上放有碟形弹簧，一旦截止阀在受热或变冷过程中可使阀杆

3、受到的附加载荷得到补偿。波纹管多用于小口径、行程短的阀门，为了满足大口径阀门的需要，以及提高承压能力.广泛采用了组合波纹管形式。为了防止放射性介质泄漏，波纹管结构内部的填料箱带有外漏装置且备有上密封。出于对阀门可靠性的考虑，在进行波纹管的组合时.选择了刚性相同的波纹管。③阀体和阀盖阀体和阀盖长期在放射性介质的环境下工作，启闭阀门的轴向力与管道应力的影响，以及核电阀门的抗震要求选择了耐蚀性好且机械性能优的材料。对重要的高压阀门采取锻造结构。阀体是一个形状复杂的承压件，壁厚变化大，故在ASME及RCC-_M中均规定了阀

4、体的形状，以避免局部应力集中。美国Rockwell公司为了既合理又经济地进行阀门设计，采用了计算机的优化程序。④阀瓣与阀座阀瓣是阀门中的运动部件，而阀座则是起密封作用的重要环节，它不仅要承受压力、高的冲击力，还要耐腐蚀。因此，在高温、高压的阀门中通常采用金属阀座，材料为司太立合金，其质地坚硬，抗冲击性好，耐磨、耐蚀且可焊。阀瓣须采用较软的材料，如316、304或其它奥氏体不锈钢。在温度较低处，采用软密封，密封座材料与填料一样须控制s2-、Cl-含量，且能耐辐照及温度变化，尽管软密封阀座材料条件苛刻，但密封性能好，易

5、更换。⑤阀杆阀杆一般是在介质中运动的部件，由于介质带有放射性，故采用耐蚀、耐磨、耐辐照的优质材料，螺纹部分要求高精度。在结构允许条件下，使阀杆与介质隔离，从而改善阀杆的工作环境。由于高压差的震动和偏载荷，当与阀杆螺母接触滑动时，容易引起咬伤或烧损.故不仅使用与阀杆不同材料的阀杆螺母,还对阀杆进行表面硬化处理。根据核电站运行的实际情况，核电阀门的设计较之一般阀门的设计有其明显的特点，除一般阀门所要求的设计温度、公称压力和介质情况外，特别强调以下几个方面：（按法国标准）A、安全等级:与安全有关或对安全是重要的阀门，并按

6、其执行安全功能的重要性，分成的不同等级。安全级分为：安全1级，安全2级，安全3级以及(NC)非安全级。B、抗震分类:规定了阀门在地震载荷下的功能要求。阀门的抗震类别分为II类，1F类以及1A类，以1A类抗震要求最高。C、RCC—M规范级，根据阀门安全级的顺序，RCC—M规范级依次分为RCC—M1级，RCC—M2级和RCC—M3级。D、质保等级:质量保证等级分为QA1级，QA2级，QA3级以及没有质量保证要求的QNC级。另外核电阅门的寿命要求较高.美国、法国均要求40年，英国30年，而日本规定为30~40年。同时还要

7、考虑三维空间的地震载荷。核电阀门的安全级，抗震类别，RCC—M规范级以及质保级是对核电阀门性能、质量进行控制的规定，它对阀门的安全、可靠性起着保证作用。降低阀门的噪声也是核电阀门很重要的环节，在美国，如果没有工业化的保护措施，八小时工作时间内连续发出的噪声，最大限度允许噪声不得超过90dB;法国规定距声源一米测得的噪声不超过84dB;在德国，按现行标准DINVD11—2058的规定，在工业区内白天不应大于65dB，夜间不应大于60dB;在工业区内的市民居住区，昼夜分别不得超过60dB和45dB;纯居民住区内昼夜分别

8、不得超过50dB和35dB。基于核电阀门可靠性的要求，在设计中着重注意在强度、结构和性能的分析，毛坯件的选择以及试验方面。