核电阀门国产化现状浅析

核电阀门国产化现状浅析

裘喜舜

（电能（烟台）核电技术有限公司山东烟台265100）

摘要：阀门是核电站中量大面广的水压设备，它连接整个核电站的300余个系统，是核电站安全运行的关键附件。国内核级阀门的设计、生产和实验经过发展已经具有一定的基础，但是由于国内核电阀门还存在着一些技术水平较低、质量和可靠性不高等现象，在一定程度上影响核电阀门的国产化。

关键词：核电厂；阀门；国产化

1核电发展现状

据相关资料统计，全世界现有核电机组500余座，总装机容量达4亿KW以上，其反应堆类型主要有压水堆（PWR）、沸水堆（BWR）、石墨堆（LGR）、快中子堆（FBR）、高温气冷堆（HTGR）、重水堆（PHWR）。其中，压水堆占整个堆型的50%以上。我国先后建成了浙江秦山一期、广东大亚湾、秦山二期、秦山三期、广东岭澳、江苏田湾核电站。这些核电站中，广东大亚湾、岭澳和秦山一期、二期、江苏田湾为压水堆型核电站，秦山三期为重水堆型核电站。据了解，2020年我国核电将发展到4千万KW，占总装机容量的4%～5%。

阀门是核电站中量大面广的水压设备，它连接整个核电站的300余个系统，是核电站安全运行的关键附件。并且从我国核电机组的发展来看，核电阀门的需求量远高于同容量级的火电站。以容量为80万千瓦的核电站为例，通径DN25~1000mm的阀门需求量为8000~10000台，为同类火电站的2~3倍。

2核电阀门企业

1.1国内核电阀门

目前，国内已有19家企业获得了国家核安全局颁发的民用核承压设备设计和生产资格许可证，可设计和生产核级阀门。国内生产的供核电站用阀门大多是非核级和核Ⅱ、Ⅲ级阀门。

国内核级阀门研制起步于60年代初。到目前，经过几十年的努力，国内已形成了一定规模的核级阀门设计、实验、制造、检测能力，并为秦山核电站一期、二期建设提供了大量的核级和非核级阀门，为核电阀门国产化做出了重要贡献。目前，国内已成功研制生产了压水堆核岛核Ⅰ级电动闸阀、止回阀；核Ⅰ级电动波纹管截止阀、快中子增殖反应堆用核Ⅱ级电动波纹管钠截止阀等具有较高水平的核级阀门。国内核级阀门的设计、生产和实验已经具有一定的基础，但是由于国内核电阀门还存在着一些技术水平较低、质量和可靠性不高等现象，在一定程度上影响核电阀门的国产化。同时由于受实验测试手段所限，以及技术、管理等原因，核电阀门产品的可靠性数据少、自动控制水平低、产品的质量不稳定。国内核电阀门存在的问题，导致国内企业生产的阀门产品无法进入核岛及常规岛关键设备。

1.2国外核电阀门简介

与国内核电阀门比较而言，国外核电阀门种类齐全、技术先进、性能优良、可靠性较高。在60多年的核动力技术发展过程中，仅就核电阀门而言，国外形成了完整的设计、实验、制造、检测体系，积累了大量的经验，产品成熟、技术可靠。美国的西屋公司、加拿大的维兰公司、法国的法玛通公司等西方公司掌握着当代先进的核电技术。维兰公司的核电阀门几乎在世界上90%以上的核电站中都有着良好的供货记录。国外主要的阀门公司主要有：

1.德国的苏尔寿KSB公司

该公司的主要产品有原子能反应堆用截止阀、截止止回阀、闸阀、弹簧安全阀、隔膜阀。以及化工用耐酸钢截止阀，闸阀，隔膜阀等。

2.加拿大维兰工程公司维兰工程公司作为核电阀门的主要供货厂商，以其优异的质量树起了信誉。公司在北美的三家工厂持有ASME核电站“N”许可证。公司生产大量的包括核电阀门在内的各种类型和参数的电站阀门。核电阀门中具有代表性的有核Ⅰ级闸阀DN350，设计压力17.6Mpa，最高工作温度350℃；核Ⅱ级主蒸气隔离阀DN800，1500磅级。世界上有24个国家在使用该公司的核电阀门。

3.英国HaatterleyHeaton公司

HaatterleyHeaton公司具有六十年生产钢制阀门的经验，也是核电站用阀门的主要供货商。40余年来，该公司高度完善的多种类型的波纹管密封阀门被广泛应用于世界各地的核电站，也被应用于核动力潜艇上。

3核电阀门技术特点

根据核电阀门运行的实际工况，核电用阀门比常规的大型火力发电站用阀门其技术特点和要求要高。核电阀门的技术要求除了阀门常规的技术要求外，还要着重考虑介质中杂质的污染、环境温度、运行温度、环境湿度、放射性、直流电源及电压波动、有关地震和振动条件下稳定性的技术要求、安全等级等等。阀类主要技术参数范围：最大口径DN1200mm(核3级的蝶阀)、DN800mm(核2级的主蒸汽隔离阀)、DN350mm(核1级的主回路闸阀)；最高压力：约1500磅级；最高温度：约350℃；介质：冷却剂(硼化水)等。

生产核级阀门产品按规定要求：通常按核行业标准EJ、美国ASME、IEEE标准及法国压水堆核岛机械设备设计和建造规则RCC-M等。输送的介质主要为：饱和蒸汽、冷凝水、放射性水蒸汽重水、辐照腐蚀物、放射性介质、稀硫酸和碱液、二氧化碳、钠、氦、油、真空等各种流体介质。

除常规的强度计算、有限元分析和抗震计算分析外，对核安全1级的阀门，还要求进行：一次薄膜应力的极限计算、一次薄膜应力＋弯曲应力的极限计算、与回路启—停循环有关的一次＋二次应力变化幅度的极限计算、除回路中启—停工况以外的一次＋二次应力的变化幅度极限计算、疲劳性能分析。在结构设计中按要求考虑阀门的填料、波纹管、阀座的密封结构（阀体的形状设计，规定在ASME标准中）。此外，阀体与管道的连接采用对接或承插焊接结构。核电阀门的材料必须具有良好的耐腐蚀、抗辐照、抗冲击和抗晶间腐蚀；核电阀门驱动装置的性能和质量非常重要和关键，必须具有安全操作的可靠性，同时，应能承受温度、压力、湿度、辐照、地震破坏、化学污染及所供电源变化的最大值，而且必须在发生失水故障的情况下，仍能在规定的期限内工作（一般标准为14天）。

此外，除了驱动装置的电动部件要求用O形密封圈将其与外部环境密封隔离之外，驱动装置的设计者还应考虑核电工况用高压阀门的快速操作问题（一般标准，CL1500的14"以下的阀门，其快速操作时间为10秒）。阀门的试验与检验严格按照标准要求进行。

4小结

根据我国核电站发展的大好形势和核电阀门发展的现状，为实现核电快速发展，核电阀门国产化，中国的阀门企业、行业和国家应采取措施解决影响核电阀门国产化的几个问题。

1.尽快补充完善我国的核电阀门的技术标准和规范。将现有的EJ、GB、按ASME、RCC-M标准补充完善，符合国情，提高可操作性，以利于国内核电阀门在设计、选材制造、检验等各个环节上能够达到国产化。

2.整合国内阀门行业核电阀门的实验、检测和鉴定的设备和能力，资源共享，避免重复投资重复建设，加快核电阀门的研制速度。

3.加强人才培养和引进技术的消化吸收。提高核电阀门的设计能力和水平。

4.增加软件和硬件投资，保证设计、制造手段先进，零部件加工和整机装配质量可靠。

5.强化焊接、无损检测、热处理等特种工艺人员的培训考核。研究和采用先进的工艺技术，使零部件制造质量达到设计图样和标准规范的要求。

6.进行核安全意识方面的职工教育和培训，加强核电阀门的设计、制造全过程的质量管理，提高管理水平。