由于在核动力装置的系统中,阀门的故障可能引起严重的后果,所有参与阀门制造过程和运行过程的单位和工厂,应对阀门工作的安全可靠性,按照自己所参与的范围和职能承担相应的责任。对阀门的主要要求应由订货单位(设计单位)明确规定,订货单位负责正确选择阀门的类型。阀门设计者(或设计单位)应研制出能完全满足订货要求的结构,设计者应对所采用的结构方案负责,其中最重要的方案应和订货者协商确定。
制造厂必须供应符合标准且合格的阀门产品,完全满足由阀门设计人员制定的技术规范中所提出的产品要求。制造厂对所提供的阀门产品质量负全责。安装单位应完全按照阀门的结构特点(介质的流动方向、公称压力级、垫片和填料的材料、紧固件等级和材料等)安装在设计所规定的位置上,并对全部安装工作的质量负全责。运行单位和运行人员应严格遵守阀门的运行规程,负责按时进行技术维护和检修。
为制造出高品质的阀门,并对它们进行进一步地改进和创新,所有参加制造与运行的单位必须共同合作。为了能满足其功能和运行条件等诸方面的综合要求,创造出恰当的结构,必须在设计和加工工艺方面采取有效措施:如选择恰当的结构材料、制定零件制造的正确工艺方案、制造出可靠的零部件、严格的组装工艺、正确的试验与检验方法等。只有那些有条件的企业和专业化单位才许可制造用于核动力装置上的阀门,他们必须按照规程、标准和技术条件,具有保证高质量地完成任务的技术手段,并得到国家质量监督检验检疫总局颁发的特种产品制造许可证(TS认证)和环境保护部国家核安全局颁发的核电站阀门生产许可证才能生产。
在美国,设计和制造核电站用阀门的许可证,只授予那些有能力保证生产高质量阀门的企业,他们必须按照“美国机械工程师学会”(ASME)《锅炉与压力容器规范》进行设计和制造。为此,他们必须具有丰富的经验、技术精湛的工人和与之相应的加工设备和检测设备。这些工厂有权在他们的产品上打印相应的质量标记(标记N)。为了获得使用这种标记的权利,制造商必须与具有全权在生产过程中检验产品质量的机构签订合同,并由这个检验机构的代表在该制造企业的成品上打上“N”标记。
由于阀门工作的参数和介质以及所完成的功能不同,在管路上安装的地点、操作运行的条件又不一样,使得对不同类型、不同等级和不同形式的阀门,必须提出不同要求。考虑到阀门的功能及其服务对象,对每种阀门产品都要提出一套明确的要求。对阀门的要求可归纳如下:
1)强度和刚度。在设计上,首先应考虑阀门的承压件和控压件能承受持久的或瞬时的压力和温度交变下的各种载荷的作用力,而不应出现明显的弹性或塑性变形。除常规的强度计算外,还应采用有限元应力分析和抗震计算分析等方法来确保阀门产品的可靠性。
2)耐久性。即在预期的时间内,出现首次故障之前,能以给定的概率无故障地或以允许的故障率完成自己功用的能力。因此,阀门应尽量减少维修次数和延长维修周期。一般规定要求使用寿命期为30~40年。
3)密封性能。由于核反应堆一回路系统的输送介质大多带有放射性,因此不允许有任何外泄漏发生;即必须在阀门的结构设计、密封件(波纹管、膜片、填料和垫片等)的选用、材料和成品的质量检测控制等方面,采取严格有效的措施来保证。另外被闸板或阀瓣所截断的管路应能密封。
4)工作介质应具有耐蚀性。
5)循环寿命。即以给定的概率,在首次故障之前,完成给定的循环动作次数的能力。
6)采用所要求的驱动装置和能源。包括电源、水源、气源、油源、压缩空气源。
7)保证给定的(截断流道)动作速度。
8)能安装在所要求的位置上。
9)管道连接的方式包括焊接、法兰连接、卡箍或卡套连接。
10)操作应简单方便。能在操作人员方便操作的位置上,用规定的操作力,手动操作阀门。
11)结构的工艺性能。制造时,具有耗费最少的劳动力和资金的可能性。
12)检修方便。耗费最短的时间、最少的劳动力和资金就能恢复阀门的工作能力。
13)尽量能减少用材量和减轻阀门的重量。
为了充实和进一步明确上述内容,对阀门可提出以下一些补充要求,在阀门不同的工作条件下,这些要求具有不同的意义:
1)真空密封性能。
2)阀瓣和阀座等零件的材料耐冲蚀性能。
3)具有备用手动驱动机构。
4)带手动就地操纵和遥控操纵的阀门,应有启闭件位置指示器。
5)遥控操纵的阀门应有终端位置信号器。
6)将启闭件停止在任意位置上的可能性。(www.xing528.com)
7)免维护,即阀门不进行技术维护、调整、定期加油等就能完成自己的职能。
8)有无调整关闭和开启动作持续时间的可能性。
9)无噪声、无振动。
10)无易激活化的合金元素(如钴及其他某些元素)。
11)当阀门长期处于关闭或开启位置后,能保证可靠的动作。
12)介质易于从阀门的内腔排放的可能性。
13)当向阀门充注介质时是否有排放空气的可能性。
14)不应有难于清洗的滞流区和内腔。
15)具有清洗内腔用的可拆卸的手孔盖。
16)为了更换损坏的阀门产品,是否有远距离拆卸和安装阀门的可能性。
17)带有试验装置的阀门可进行在线试验,以验证其动作可靠。
按照规程,设备、管道以及它们的部件(包括阀门)的设计、制造、安装和检修的技术条件,应由各有关主管设计单位及生产厂的各部门(主管部门)共同协同汇总、拟订和审批。同时,提出的设计和技术要求,应完全符合订货人(设计单位)的要求。
如在阀门(包括引进阀门在内)的制造、安装、修理或运行过程中,需对原设计进行修改,那么事先必须取得这些阀门原设计单位的同意。在实际中做不到这一点时,也必须与有关专业的研究机关或设计单位一起,共同协商更改设计。
阀门应与规定形式的说明书和安装运行规程一起提供给订货单位。阀门的说明书应由制造商提供。说明书中应提供流量系数KV值,对于通用阀门还应在最大压差下的操作转矩,而规程应由相应的安装和设计单位制定。
公称尺寸大于DN20的阀门,如用合金钢制造,在说明书上应有制造主要零件(阀体、阀盖和紧固件)所用材料的牌号、公称尺寸、公称压力或工作压力、介质温度、压力—温度额定值标记、最高工作温度下的工作压力、最低温度下的工作压力等。在阀体的显著部位装上标牌。在标牌上应有下列出厂数据:制造厂的名称和商标、出厂年月、阀门编号或贯用的符号或图样编号、公称直径DN、公称压力PN或公称压力级Class、工作温度(℃)、压力—温度额定值代号(如B16.34、B16.34SPL、B16.34LTD)、最高工作温度下的工作压力、最低工作温度下的工作压力、阀门执行的产品标准等。如有要求,也可标出介质流向。在手轮上应标出手轮“开”和“关”的转动方向。不允许在出厂标牌的数据上涂漆,出厂标牌的位置和标记方式应在图样上注明。
规程对包括阀门在内的设备规定了下列一些要求:阀门应在设计要求的使用期限内能安全可靠地运行;应规定对母材金属和焊接接头能用无损检测的方法进行检验;能进行擦拭、清洗排放和检查。如果根据阀门和管道的布置条件或辐照条件,按规程用现有的手段不能完成就地检验金属材料状况时,则应采用专门的装置和方法来保证完成上述检验。
对于阀门和管道的所有零部件,凡运行人员能接近的部位,如果其外壁温度高于45℃,则必须进行绝热保温,使绝热层外表面的温度不高于45℃。在运行过程中需要检查和测量金属变形的管段,应安装可拆卸的绝热层。阀门应安装在便于维护和检修的地方,必要时应设立扶梯和平台。对于要求操作转矩大或远距离操作的阀门,应设置机械驱动装置或电动装置。为了降低上述操作力矩,在二回路的管道上,可设置旁通管路,使闸板前后的压力差减小。在主回路的设备和管路上不允许使用铸铁阀门。
由核动力装置设计单位(定货者)提出的阀门设计的技术要求,除上述要求外,还应包括下列内容:
(1)阀门的主要参数 所要求的核等级、抗震等级、质保等级、工作载荷、事故载荷、试验要求、结构形式、公称尺寸DN或NPS、公称压力PN或CLass、公称压力级CLass、流量系数KV值、工作压力和工作温度、压力—温度额定值要求、控制方式、驱动装置的类型、气动或液动的工作介质、动作时间、所要求的流体阻力系数值和密封等级等。
(2)运行条件 介质及其性质、工作压力和工作温度、工作压力和工作温度的可能波动值、化学元素的质量分数、侵蚀性及放射性水平、阀门的主要用途及在系统中的安装位置、动作频率(启、闭时间)、可利用度、运行期限、工作年限(一般为30~40a),所要求的可靠性指标、维护和检修的可能性等。
(3)附加要求 可能出现的偏离于正常运行条件(冷水进入加过的阀门内而发生的阀内热冲击),要求在电源和压缩空气参数发生偏离等的不同情况下,能否保证达到阀门必要的开启和关闭位置,地震作用于阀门系统的可能性,阀门必须能排空、清理、清洗和放射性去污。
除了上面列举的以外,对于某些类型的阀门,为了满足特殊的运行条件,还可能要求一些附加的数据。
由阀门的设计单位制订的技术文件随阀门一起交付用户,其内容应包括为设计、安装和运行单位选型及正确的安装使用阀门所必须的全部资料,其中包括如布局、阀门的连接尺寸、主要零件的材料、材料的热处理要求和所采用的防护涂层,不同形式的试验方法、范围及结果。
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