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核电阀门主要零件设计要求

核电阀门是指在核电站中核岛(N1) 、常规岛(CI) 和电站辅助设施(BOP)系统中使用的阀门。从安全级别上分为核安全Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级和非核级,其中核安全Ⅰ级要求最高。从设计规范等级可分C1级、C2级及C3级。从压力组可分为Ⅰ、Ⅱ及Ⅲ组。核电阀门在核电站中是使用数量较多的介质输送控制设备,是核电站安全运行中必不可少的重要组成部分。

2 阀门设计

2.1 小口径截止阀

(1)C1级小口径截止阀

C1级小口径截止阀的阀体和阀盖应设计为整体。阀体和阀盖之间可用密封连接。如无其他特殊规定,焊接应在工厂内完成。阀体和阀盖采用锻件、模锻或轧件焊接结构。截止阀禁止使用铸钢。调节阀使用铸钢要由用户同意。

压力Ⅰ组和Ⅱ组C1级小口径截止阀阀盖与阀瓣组成的上密封面表面应堆焊硬质合金。压力Ⅲ组阀门的非合金钢阀盖上密封面应堆焊不锈钢。如果阀瓣不是整体设计,则其组成部分应采用焊接组装,以消除通过密封面泄漏的危险。压力Ⅰ组和Ⅱ组阀门阀座和阀瓣的密封面为表面硬质合金堆焊。压力Ⅲ组阀门的密封面除必须是表面硬质合金堆焊的气动截止阀外,其余可以为裸露的不锈钢。阀座可以焊接成型或焊上一个座圈。调节阀的阀座可以与阀套一体。

C1级小口径截止阀只允许使用滑动阀杆,但使用转动阀杆的金属隔膜阀除外。阀杆应磨光,与填料接触部分的阀杆直径公差应小于0.05mm。阀杆的精加工表面应保证不会由于阀杆与填料之间介质泄漏而产生腐蚀或侵蚀。阀瓣与阀杆可以轻微活动以便对中,但不能在阀杆上自由转动。调节阀的阀瓣应固定在阀杆上。

(2)C2级小口径截止阀

C2级小口径截止阀如为隔离阀和手动调节阀其应是整体设计。阀体和阀盖之间可用密封焊接或螺纹连接。如无其他特殊规定,焊接应在工厂内完成。但是,压力级10MPa(600Lb)以下的阀门,允许阀盖用螺栓与带有防止过度压紧垫片密封结构的阀体连接在一起。阀体和阀盖采用锻造、模锻或轧件焊接结构。铸钢可用于第Ⅲ压力组。铸钢用于Ⅰ、Ⅱ压力组的调节阀时,必须经用户同意。

阀盖与阀瓣组成的上密封面不要求表面堆焊硬质合金。非合金钢阀盖的密封面要堆焊不锈钢。压力Ⅱ组和Ⅲ组阀门的上密封面可直接设在阀杆上。当阀瓣由多个零件组成时,应采用点焊或机械方法装配。压力Ⅰ组和Ⅱ组阀门的阀座和阀瓣密封面为表面堆焊硬质合金。压力Ⅲ组阀门的密封面除必须是表面堆焊硬质合金的气动截止阀外,其余的可以为裸露的不锈钢。阀座可以采用焊接成型或焊上一个座圈。调节阀的阀座可以与阀套一体。

除金属隔膜阀可采用转动阀杆外,只允许采用不转动的阀杆。阀杆表面应无挠度,与填料接触部分的阀杆直径公差应小于0.05mm。阀瓣与阀杆可以轻微活动,以便调节对中,但不能在阀杆上自由转动。

(3)C3级小口径截止阀

C3级小口径截止阀的阀体和阀盖采用凹凸式法兰连接,法兰间装有密封垫片用螺栓紧固。如无特殊规定,也可采用非焊接式的螺栓连接。阀体和阀盖允许使用铸钢制造。压力Ⅱ组的阀门可以采用阀杆上密封结构。若上密封面在非整体设计的阀门上,则阀门的组合零件应焊为一体。压力Ⅲ组的阀门不一定要求上密封。压力Ⅰ组和Ⅱ组阀门的阀座和阀瓣密封表面堆焊硬质合金。压力Ⅲ组阀门的密封面除必须是表面堆焊硬质合金的气动截止阀外,其余的可以为裸露的不锈钢。阀座可以焊接成型或焊上一个座圈。调节阀的阀座可以与阀套一体。

阀杆表面应无挠度,与填料接触部分的阀杆直径公差应小于0.05mm。填料函的内表面应精加工。阀瓣与阀杆可以轻微活动以便调节对中,但不能在阀杆上自由转动。

2.2 闸阀和大口径截止阀

(1)C1级阀门

C1级阀门的阀体可以采用锻钢和铸钢。当承压边界上的焊缝能用射线照相检验时,也可采用锻焊结构。各压力组的闸阀、大口径截止阀和调节阀的阀体和阀盖采用螺栓和压力自密封连接。如果有特殊要求,阀体和阀盖可采用唇式的螺栓密封连接。

阀盖上密封面应堆焊硬质合金或不锈钢(最小硬度25HRC) 。用于过热蒸汽的阀杆上密封面表面应堆焊硬质合金,也可采用13%~17% Cr不锈钢(最小硬度20HRC)。阀座和阀瓣密封面表面应堆焊硬质合金。

 阀杆应无挠度,表面应研磨,其最大表面粗糙度Ra=0.4μm。与填料接触部分的阀杆直径公差应小于0.1mm。填料函内表面的最大表面粗糙度Ra=1.6μm。

(2)C2级阀门

C2级阀门的阀体可以采用锻钢和铸钢制造。当承压边界上的焊缝能用射线照相检验时,也可采用锻焊结构。各压力级阀门阀体与阀盖的连接采用压力自密封和带密封的螺栓连接。压力级5. 0MPa及其以上级别使用凹凸配合面、全嵌入式垫片。如果有要求,阀体和阀盖连接应采用凹凸型的垫片、密封唇式和螺栓固定。阀盖与阀杆上密封面可以表面堆焊硬质合金。非合金钢阀盖的密封面应堆焊不锈钢。

阀杆应无挠度,表面应研磨,与填料接触部分的阀杆直径公差应小于0.1mm。填料函内表面的粗糙度Ramax=1.6μm。

密封面的一个表面(阀座或闸板) 堆焊硬质合金。另一个表面在压力级≥6.8MPa(400Lb) 时堆焊硬质合金,压力级≤5.0MPa(300Lb)时堆焊不锈钢。

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