核电阀门的国产化案例

“华龙一号”海外首堆核级阀门国产化简介摘要：核电设备国产化是关系核电项目成功与否的重要因素，“华龙一号”海外首堆核级重要阀门基本实现了国产化，提高了设备国产化率，积累了丰富可贵的经验，为后续核电项目建设提供了有力支持。

关键字：“华龙一号”海外首堆；核级阀门；国产化引言2019年4月“华龙一号”海外首堆稳压器气动卸压阀验收完成，标志着“华龙一号” 海外首堆核级阀门国产化供货风险全部排除，核级阀门国产化的顺利推进为“华龙一号”顺利走出国门提供了坚实的技术保障。

阀门作为核电站分布最广的设备，控制核电站管道压力、温度、流量，并对重要系统和设备起压力保护作用，是核电站不可或缺的组成部分，由于其种类繁多、可靠性要求高，长期以来，关键核级阀门如稳压器安全阀、主蒸汽隔离阀、主给水隔离阀等都依赖国外进口，并且国产化的难度非常大。

关键核级阀门数量仅占阀门总数的1%，采购成本则占到电站阀门采购成本的30%，有较高的技术附加利润，关键核级阀门的国产化既是时代赋予我们的使命也是中国阀门的历史机遇，在响应“一带一路”、“华龙一号”走出国门的号召下，“华龙一号”海外首堆建设中将核级阀门国产化当做重要的战略目标，最终在承建方、设计院、各制造厂的努力下攻克了这个难关。

核级阀门的国产化过程中最艰难也是最有代表性的有一回路压力保护阀门（稳压器安全阀、稳压器气动卸压阀、快速卸压阀）、主蒸汽回路压力保护阀（主蒸汽安全阀、大气排放阀、主蒸汽隔离阀）等。

一、一回路压力保护阀门国产化情况1.1稳压器安全阀的国产化稳压器安全阀作为反应堆冷却剂系统的超压保护装置，用于在事故工况下对反应堆冷却剂系统的保护、卸压和隔离，是压水堆核电厂最重要的阀门之一，是保证反应堆安全稳定运行的关键设备。

稳压器有功率运行双相工况和低温运行单相工况，两种工况都需要超压保护，需要可远程控制先导式安全阀来实现其超压保护功能，而国内尚无厂家拥有核一级先导式安全阀生产资质和供货业绩，安全阀的研发周期非常长，“华龙一号”海外首堆选择了使用弹簧式稳压器安全阀加气动卸压阀的形式，弹簧式稳压器安全阀仅对稳压器功率运行双相工况超压保护，由气动卸压阀对稳压器低温运行单相工况进行超压保护，同时气动卸压阀对稳压器功率运行双相工况也进行优先超压保护减少弹簧式稳压器安全阀动作次数。

AP1000核电站循环水蝶阀位置反馈连杆振动断裂治理实例发布时间：2023-01-04T00:45:26.986Z 来源：《当代电力文化》2023年17期作者：刘鹏举1 [导读] AP1000核电厂中的一些安装在大管径管道上的大型阀门，受到管道中流体紊流的影响，阀门的阀板会产生振动，这种振动会传递到阀门位置装置的传动连杆上，造成传动连杆金属疲劳，进而导致传动连杆断裂。

通过在连杆端部增加万向节可增加连杆的抗振性能，延长使用寿命。

刘鹏举1（山东核电有限公司，山东省海阳市，265116）摘要：AP1000核电厂中的一些安装在大管径管道上的大型阀门，受到管道中流体紊流的影响，阀门的阀板会产生振动，这种振动会传递到阀门位置装置的传动连杆上，造成传动连杆金属疲劳，进而导致传动连杆断裂。

通过在连杆端部增加万向节可增加连杆的抗振性能，延长使用寿命。

关键词：阀门抗振万向节1 概述AP1000核电厂中的一些安装在大管径管道上的大型阀门，受到管道中流体紊流的影响，阀门的阀板会产生振动，且在系统运行时此类振动是无法消除的。

阀门阀板的振动会传递到阀门位置反馈装置的传动连杆上，因此这些传动连杆会长期受到一种外力，当这种外力长时间作用在传动连杆，会造成传动连杆金属疲劳，进而导致传动连杆断裂，位置反馈装置功能丧失。

2 技术问题电厂中液控蝶阀使用的阀门位置反馈装置（图1）的传动连杆为不锈钢棒材一体成型的直连杆（图2）。

图1 阀门位置反馈装置图2 位置反馈装置连杆在阀门全开运行状态下，阀门阀板受到管道中紊流的冲击，导致阀板振动，这种振动会传递到阀门位置反馈装置的传动连杆(图3)，产生的外力作用在连杆上，且这种外力在连杆的一个径向面上，方向会发生变化。

阀门在机组运行期间是长时间全开运行的，这就使阀门位置传动装置的传动连杆受外力影响，产生金属疲劳，一段时间后传动连杆会发生断裂。

图3 位置反馈装置与阀门连杆示意图在装的6台阀门中，共发生十余次连杆断裂现象，属于共性原因，并非是偶然发生：3 原因分析将断裂的连杆进行检测分析，结论如下：连杆材料的化学成分和室温拉伸性能满足 022Cr17Ni2Mo2 标准要求，微观组织为形变孪晶奥氏体和少量条带状铁素体，同时含有少量非金属夹杂，硬度处于棒材标准硬度上限。

超（超）临界火电阀门国产化实施方案二Ｏ一Ｏ年九月超（超）临界火电阀门国产化实施方案我国是一个以煤炭为主要一次能源的国家，常规火电占电力装机的70%以上。

随着机组的大型化，600MW、1000MW超超临界火电机组已逐渐成为常规火电的主力机组。

大型火电机组设备国产化取得了重要进展，锅炉、汽轮机和发电机三大主机已完全能够自主设计制造，但电站辅机一直是薄弱环节，特别是阀门，既是火电机组中价值量较大的设备，又代表了阀门制造业的设计制造水平。

据统计，一台1000MW超超临界火电机组中约有500余台高端阀门，其中90%依赖进口。

因此，尽快推进超超临界阀门国产化迫在眉睫，对实现自主发展能源事业，提升装备制造业竞争能力都具有重要意义。

根据中央领导的要求和国宝主任的批示精神，借鉴核电泵阀设备国产化的经验，政府部门组织协调，业主单位、规划设计院、主机厂积极配合、装备制造业联合攻关，共同推进常规火电阀门国产化,并顺势推进四大主管道、锅炉给水泵等其它关键辅机设备的国产化是完全有条件的。

一、超（超）临界火电阀门国产化现状（一）阀门行业现状我国阀门制造业近几年取得了长足进步。

通过自主开发和消化吸收引进技术，依托国家重点工程落实首台首套，同时积极进行技术改造，使我国阀门行业的研发能力、设计制造水平和产品质量都有了较大的提高。

特别是核电阀门国产化工作成效显著，取得重大进展，研制出一大批拥有自主知识产权的新产品，打破了国外的技术封锁和市场垄断。

天然气长输管道阀门过去也长期依赖进口，在国家能源局的领导和协调下，中国机械工业联合会和中石油集团公司组织阀门企业开发成功40〞和48〞Class600及Class900全焊接球阀，其中3家企业研制的30台样机经过严格的试验，已经通过了出厂鉴定和验收，所有技术性能指标均满足西气东输二线主干线的要求。

（二）在超（超）临界火电机组中已经有部分业绩多年来，阀门行业为火电站机组提供了大量阀门。

如：开封高压阀门有限公司生产的F92、F91电动闸阀和截止阀，WB36电动闸阀和三通截止阀，F22堵阀、止回阀及C12A 闸阀、截止阀、止回阀等，已先后使用于邹县等1000MW 超超临界火电站，运行状况良好，打破了我国超超临界火电机组高温高压阀门必须依赖进口的局面。

基于三代核电技术核一级大口径电动闸阀研制技术研究阀门作为关键部件之一，其重要性是不可小视。

文章介绍了三代核电中大口径电动闸阀的工作原理、结构特点及设计计算，并进行了试验验证研究，希望能够为相关行业的发展提供一些借鉴，仅供参考。

标签：三代核电；大口径电动闸阀；技术研究1 概述第三代大型先进压水堆核电项目是《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020）》确定的16个国家科技重大专项之一的子项，也是我国建设创新型国家的标志性工程之一。

阀门作为关键部件之一，其重要性是不可小视。

本次研究的课题便是关键阀门之一：大口径电动闸阀。

本类型阀门为大口径电动闸阀，该阀适用于RCS、RNS、CVS、SGS、PCS 和PXS系统，阀门电动装置采用1E级直流电动机驱动，保证了在事故工况下，阀门仍能获得驱动其动作的电源，并按系统的要求执行其预期的安全有关功能。

2 三代核电阀门与二代+阀门对比我国引进的第三代核电技术，虽然其核级阀门的数量大为减少，但技术要求、技术难度、零部件加工制造要求更高；试验、鉴定都有一些特定的要求；分析、计算尤其是可靠性分析等方面有特殊要求。

三代与二代+阀门相比存在以下差别（三代/二代+）：（1）设计标准：ASME，但部分要求高于ASTM/RCC-M；（2）设计寿命：60年/40年；（3）操作循环：一般开关类阀门手动6000次、电动3000 /隔离阀1500次；（4）地震加速度：6g/4g；（5）空间尺寸、重量及重心限定：包络图/无确切要求；（6）可靠性：“D-RAP”、“R”/无确切文件要求；（7）材料：部分阀门堆焊控制钴含量/无要求；（8）热附着工况：数据表中表述/无表述；（9）阀门导向面材料：有要求/无明确规定；（10）阀门细节结构（唇边焊、螺纹啮合长度、密封面倒角、电装缓冲装置等）：有较多细致规定/相对少；（11）鉴定的文件要求：明确，基本按照ASME QM1-1的要求/不明确。

3 主要技术参数阀门名称：核一级大口径电动闸阀；阀门型号：H1-10Z20WA2L-DU1U3（YJ）；公称通径：DN250；公称压力：2060lb；安全等级：SC-1；地震等级：QSA1；质保等级：I；工作温度：350℃；工作压力：17.2MPa；工作介质：反应堆冷却剂；阀门与管道连接方式：对接焊；主体材料：SA-351MCF3M；执行机构：电动、1E级、抗震I类、直流；阀位指示：开、关位置各一个；设计寿命：60年（易损件除外）；循环寿命：3000次（5次事件）。

华龙一号：一座创造性的超级工程作者：高敬张华迎来源：《科学导报》2021年第09期2021年1月30日，福建福清。

在这里，全球第一台“华龙一号”核电机组——中核集团福建福清核电5号机组投入商业运行。

这一天，距离2015年5月7日“华龙一号”全球首堆正式开工建设已经过去了2000多个日夜。

6万多台（套）设备、165公里管道、2200公里电缆，上千人的研发设计团队、5300多家设备供货厂家、近20万人先后参与项目建设……这是一座创造性的超级工程，更是一张闪光的国家名片。

“華龙一号”是我国具有完全自主知识产权的三代核电技术，是当前世界核电市场上接受度最高的三代核电机型之一。

“华龙一号”设计寿命60年，反应堆采用177堆芯设计，堆芯设计换料周期18个月，创新采用“能动和非能动”相结合安全系统及双层安全壳等技术，在安全性上满足国际最高安全标准要求。

对核工业来说，安全走到哪一步，科学才能走到哪一步。

安不安全，是核电站建设运营单位和公众最为关注的问题。

“华龙一号”自然也不例外。

“‘华龙一号’严格执行了国家安全标准。

”中核集团党组书记、董事长余剑锋说，我国现行安全标准是国际上最严、最高、最先进的标准。

可抗震、抗大飞机撞击的“华龙一号”，安全性靠什么实现？中国工程院院士叶奇蓁在接受笔者采访时说，三代核电技术相比二代核电技术更安全，从故障的概率上低了一个量级。

“华龙一号”达到了国际上关于三代核电安全的指标。

叶奇蓁指出，“华龙一号”采用177堆芯设计，将堆芯燃料组件数量从157组增加到177组。

这不仅仅只是单纯的燃料组件数量的提高，在增加发电能力的同时又提高了运行的安全裕量。

“华龙一号”采取了“能动+非能动”的双重安全系统。

所谓“能动”，即靠电来驱动安全系统，保障核电站运行。

如果在极端情况下，核电站断电了，这时“非能动”就能派上用场。

他说，“非能动”就要靠自然力量来驱动安全系统。

比如发生火灾时，楼上有一盆水在自然的重力作用下浇下来，就能在没有能源的情况下起到安全保障。

Science &Technology Vision科技视界0引言截止阀是一种常用的截断阀，主要用来接通或截断管道中的介质。

截止阀适用压力、温度范围很大，但一般用于中、小口径的管道。

截止阀关闭件（阀瓣）沿阀座中心线移动，其阀座通口的变化与阀瓣行程成正比例。

本文以国内某阀门厂承接的方家山核电项目1号、2号机组，福清核电项目1号、2号、3号、4号机组的核一级截止阀中腔泄漏为例，通过泄漏原因的分析，以期对后续阀门设计进行优化。

1情况介绍阀门厂根据采买方（设计院）出版的技术规格书设计并制造阀门。

技术规格书要求该阀门手动开关，运行压力17.2Mpa （表压），温度343℃，外径60.3mm ，壁厚8.7mm ，介质为反应堆冷却剂。

特殊要求：阀体和阀盖的联接为焊接密封阀门，螺旋缠绕垫片随阀门供货，密封唇现场焊接。

该厂阀门设计为：公称通径DN50，公称压力1690Lb ，壳体强度试验压力43.8Mpa ，阀座密封试验压力29.2Mpa ，阀瓣强度试验压力32Mpa ，阀门采用了螺纹阀盖设计，中腔密封采用金属垫片加唇边焊接辅助密封结构。

阀门出厂前，唇焊已经施焊完毕。

阀门设计草图如图1所示：图1螺纹阀盖截止阀示意图在系统冷试及热试时，部分安全等级为核一级的截止阀发生中腔泄漏现象。

2013年11月-12月期间，阀门厂陆续收到方家山和福清现场的质量信息反馈，在热试期间RCP 系统和RPE 系统的口径为DN50、压力为1690Lb 、安全等级为核一级的截止阀分别有3台和5台唇边焊处有蒸汽排出，如图2所示：图2中腔泄漏示意图阀门厂与现场沟通，返修方案批准后，制定了1号机组阀门返厂处理，2号机组在线排查处理的方案。

2原因分析（1）从技术上分析，该阀门厂设计的阀门采用了经典的螺纹阀盖设计，具有结构紧凑的特点，常被用于空间布置不充裕的场所如核电站、潜艇等项目上。

中腔采用金属垫片加唇焊接辅助密封结构。

具有密封性保持持续周期长、密封可靠的特点，可大大减少由于密封件本身失效导致的检修频次。