在普通電力與核電行業(yè)的流體控制系統(tǒng)中，閥門是保障機(jī)組安全和穩(wěn)定運(yùn)行的核心部件之一。尤其是在火電的超超臨界機(jī)組、核電的一回路壓力邊界等場(chǎng)景中，介質(zhì)往往處于高溫高壓的工況，同時(shí)系統(tǒng)對(duì)安全可靠性有著明確的強(qiáng)制要求。其中，高溫高壓截止閥與安全閥作為系統(tǒng)中負(fù)責(zé)截?cái)嗯c壓力保護(hù)的關(guān)鍵設(shè)備，其技術(shù)指標(biāo)與合規(guī)性直接關(guān)系到整個(gè)機(jī)組的運(yùn)行安全。
一、普通電力與核電工況的特殊性要求
與普通工業(yè)場(chǎng)景不同，電力與核電領(lǐng)域的閥門應(yīng)用場(chǎng)景有著顯著的特殊性，這也決定了其對(duì)產(chǎn)品要求的嚴(yán)苛性：
工況參數(shù)：在火電的超臨界機(jī)組中，主蒸汽參數(shù)可達(dá)到 600℃以上、28MPa 以上的壓力水平；而核電的回路系統(tǒng)，雖然溫度相對(duì)可控，但長(zhǎng)期處于 15MPa 左右的高壓與帶有放射性的冷卻劑介質(zhì)環(huán)境中，對(duì)設(shè)備的長(zhǎng)期穩(wěn)定性提出了要求。
核安全等級(jí)劃分：在核電領(lǐng)域，閥門根據(jù)其與核安全的相關(guān)性，被劃分為不同的安全等級(jí)。其中安全 1E 級(jí)閥門，作為核安全相關(guān)設(shè)備，必須滿足核安全法規(guī)的強(qiáng)制要求，確保在任何工況下都不會(huì)失效，從而防止放射性物質(zhì)的泄漏。
抗震與環(huán)境適應(yīng)性：核電領(lǐng)域的關(guān)鍵閥門，必須具備抗震能力，能夠在運(yùn)行基準(zhǔn)地震（OBE）與安全停堆地震（SSE）的載荷下，保持結(jié)構(gòu)完整性與功能完整性，不會(huì)出現(xiàn)斷裂、錯(cuò)誤動(dòng)作等問題。
二、高溫高壓截止閥的技術(shù)要求解析
截止閥憑借其良好的截?cái)嘈阅埽陔娏εc核電的蒸汽、給水管道中被廣泛應(yīng)用。針對(duì)高溫高壓的特殊工況，這類閥門需滿足以下核心要求：
1. 材料的耐熱與抗腐蝕性能
在高溫高壓的長(zhǎng)期作用下，普通的碳鋼材料會(huì)出現(xiàn)蠕變、強(qiáng)度下降等問題。因此，高溫高壓截止閥的閥體與內(nèi)件，通常會(huì)選用耐熱合金鍛鋼材料，比如 WC9、C12A 等鉻鉬釩鋼，這類材料在高溫下具備穩(wěn)定的力學(xué)性能，能夠抵御長(zhǎng)期的熱疲勞影響。
同時(shí)，針對(duì)密封面，行業(yè)內(nèi)通常會(huì)采用司太立合金堆焊工藝，提升密封面的抗沖刷、抗擦傷能力，以應(yīng)對(duì)高速蒸汽介質(zhì)的長(zhǎng)期沖擊，從而延長(zhǎng)閥門的使用壽命。
2. 密封結(jié)構(gòu)的無(wú)泄漏設(shè)計(jì)
對(duì)于核電系統(tǒng)而言，介質(zhì)的外漏可能會(huì)帶來(lái)放射性污染的風(fēng)險(xiǎn)。因此，高溫高壓截止閥普遍會(huì)采用波紋管密封結(jié)構(gòu)，通過金屬波紋管將閥桿與外界環(huán)境隔離，消除填料函處的外漏風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，閥門還會(huì)設(shè)計(jì)有上密封結(jié)構(gòu)，當(dāng)閥門全開時(shí)，上密封面可以閉合，即使填料出現(xiàn)磨損，也能保證介質(zhì)不會(huì)向外泄漏。
3. 力學(xué)與抗震性能驗(yàn)證
針對(duì)核級(jí)截止閥，除了常規(guī)的強(qiáng)度試驗(yàn)外，還需要完成抗震性能的驗(yàn)證。通過抗震試驗(yàn)，驗(yàn)證閥門在地震載荷下，不會(huì)出現(xiàn)結(jié)構(gòu)損壞，同時(shí)啟閉動(dòng)作、密封性能都能保持正常。此外，還需要完成熱循環(huán)疲勞試驗(yàn)，模擬機(jī)組啟停過程中的溫度變化，驗(yàn)證閥門在數(shù)十萬(wàn)次的熱循環(huán)下，依然能保持性能穩(wěn)定。
4. 合規(guī)性認(rèn)證要求
這類閥門需要滿足對(duì)應(yīng)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)與認(rèn)證，包括 ASME Section III（核動(dòng)力裝置設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)）、RCC-M（法國(guó)核島設(shè)備設(shè)計(jì)和建造規(guī)則），以及國(guó)內(nèi)的 HAF601 核級(jí)設(shè)備認(rèn)證等。只有通過了對(duì)應(yīng)的型式試驗(yàn)與認(rèn)證，產(chǎn)品才能應(yīng)用于核電與電力項(xiàng)目中。
三、普通電力與核電系統(tǒng)安全閥的核心要求
安全閥是電力與核電系統(tǒng)中道壓力保護(hù)屏障，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)超壓時(shí)，安全閥能夠自動(dòng)開啟，排放多余的介質(zhì)，將壓力控制在安全范圍內(nèi)，防止設(shè)備損壞或者事故擴(kuò)大。因此，其可靠性要求
1. 整定精度與排放性能
安全閥的整定精度直接決定了壓力保護(hù)的可靠性。在電力與核電領(lǐng)域，安全閥的整定壓力誤差通常要求控制在 ±1% 以內(nèi)，確保其能夠在設(shè)定的壓力點(diǎn)準(zhǔn)確開啟。同時(shí)，其排放能力必須經(jīng)過嚴(yán)格的計(jì)算與試驗(yàn)驗(yàn)證，確保在系統(tǒng)超壓時(shí)，能夠在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)將壓力降至安全范圍，不會(huì)出現(xiàn)超壓的情況。
2. 密封與抗卡澀能力
安全閥需要具備良好的密封性能，在正常工作壓力下，不能出現(xiàn)內(nèi)漏或者外漏的情況，避免介質(zhì)的浪費(fèi)或者污染。同時(shí)，針對(duì)高溫高壓的工況，安全閥的運(yùn)動(dòng)部件需要具備抗卡澀的能力，防止因?yàn)闊崤蛎?、介質(zhì)雜質(zhì)等原因，導(dǎo)致安全閥在需要?jiǎng)幼鞯臅r(shí)候無(wú)法正常開啟。
3. 老化與輻照適應(yīng)性
針對(duì)核電領(lǐng)域的安全閥，由于機(jī)組的設(shè)計(jì)壽命通常達(dá)到 60 年，同時(shí)部分閥門會(huì)處于輻照環(huán)境中，因此其內(nèi)部的彈簧、密封件等部件，需要具備抗輻照老化的能力，確保在長(zhǎng)期的輻照與高溫環(huán)境下，材料的性能不會(huì)出現(xiàn)明顯的退化，保障閥門在整個(gè)壽期內(nèi)都能正常工作。
4. 運(yùn)維與校驗(yàn)的便利性
為了保障安全閥的長(zhǎng)期可靠，行業(yè)內(nèi)要求安全閥具備定期校驗(yàn)的能力。目前，越來(lái)越多的電站會(huì)選用具備在線校驗(yàn)功能的安全閥，無(wú)需停機(jī)就可以完成安全閥的整定校驗(yàn)，既保障了校驗(yàn)的準(zhǔn)確性，也減少了機(jī)組的停機(jī)成本。
四、選型與合規(guī)的實(shí)踐要點(diǎn)
在為電力與核電項(xiàng)目選擇高溫高壓截止閥與安全閥時(shí)，需要關(guān)注以下幾個(gè)實(shí)踐要點(diǎn)：
匹配工況與安全等級(jí)：首先需要根據(jù)項(xiàng)目的工況參數(shù)，以及系統(tǒng)的安全等級(jí)，確定閥門的等級(jí)要求，避免降級(jí)選用。
核查認(rèn)證與資質(zhì)文件：需要確認(rèn)供應(yīng)商能夠提供對(duì)應(yīng)的合規(guī)認(rèn)證文件，包括材料的質(zhì)量證明文件、熱處理記錄、無(wú)損檢測(cè)報(bào)告，以及對(duì)應(yīng)的型式試驗(yàn)報(bào)告、抗震試驗(yàn)報(bào)告等，確保產(chǎn)品的可追溯性與合規(guī)性。
關(guān)注全生命周期的成本：除了初始的采購(gòu)成本，還需要考慮閥門的使用壽命、維護(hù)成本，選擇成熟可靠的產(chǎn)品，降低長(zhǎng)期的運(yùn)維投入。
結(jié)語(yǔ)
電力與核電行業(yè)的安全運(yùn)行，離不開每一個(gè)關(guān)鍵設(shè)備的可靠支撐。高溫高壓截止閥與安全閥，作為系統(tǒng)中的核心部件，其技術(shù)要求與合規(guī)性是保障系統(tǒng)安全的基礎(chǔ)。只有嚴(yán)格遵循行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，選用符合要求的產(chǎn)品，才能為電站的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行筑牢安全屏障。
會(huì)員1.png)