核一级升降式止回阀的设计与开发

易全伟 高志岗 孙芳 张宗列

摘 要：介绍了核一级升降式止回阀的性能参数、结构及其主要零件的材料。分析了核一级升降式止回阀冷态循环、流量、端部加载以及热态功能和热冲击试验的试验过程及其技术要求。阐述了核一级升降式止回阀技术及其实践经验。

关键字：核一级  升降式止回阀  性能参数  结构  材料

1 项目概况

随着国民经济持续快速增长，为解决电力的“瓶颈”问题，国家发改委明确核电远景规划，到2020年中国核电装机容量将达到7000万～8000万kW。这意味着今后国家要建设一批百万千瓦级核电站，提高核电发电量。    

鉴于普通核电站阀门已部分国产化，但高要求的核一级阀门，技术要求严，安全系数高，是发达国家对我国技术封锁或以昂贵价格赚取高额利润的产品。因而，要缓解核电投资过大矛盾的唯一出路就是尽快实现核电站关键阀门的自主设计、制造、安装和调试，实现国产化。

面对如此形势，中核苏阀科技实业股份有限公司成立了秦山二期扩建项目样机攻关小组，通过借鉴国外经验，进行自主开发、技术攻关。样机研制成功将填补我国在这一领域的空白，改变长期依赖进口的局面，为国家的核电建设作出贡献。

1.1 项目立项

核工业第二研究设计院根据秦山二期扩建的要求，需对CH1－2″P16WR22R－K（YJ）进行样机制造，并进行一系列型式试验。

1.2 任务书的下达

核工业第二研究设计院下达了“压水堆核电站升降式止回阀研制任务书”，文件编号：PLDSF200705。

1.3 阀门的功能

本任务书研制的阀门为百万千瓦级核电站安全注入系统使用的阀门，系统代号为RIS040VP。该阀门为核安全Ⅰ级，规范Ⅰ级，抗震类别为 1A，质保等级Q1，阀体材料为不锈钢，公称直径DN50mm，最高工作压力为17.13MPa，最高工作温度为343℃。阀门工作介质为反应堆冷却剂 （含硼水）。该阀门安装于安全壳内侧，阀体要求采用锻件。

为增加该类阀门的通用性，增加该阀门具有安全壳隔离功能。

类似结构的阀门还可用于安全壳喷淋系统、安全注入系统、余热导出、化学容积控制系统以及设备冷却水等系统。

1.4 阀门的主要技术参数

阀门名称：核一级升降式止回阀。

阀门型号：CH1－2″P16WR22R－K（YJ）

公称通径：DN50

公称压力：1690lb（1lb=0.454kg）

安全等级：Ⅰ级

抗震要求：1A

工作温度：343℃

工作压力：17.13MPa

工作介质：反应堆冷却剂

主体材料：M3301/Z2CND18－12N.S

密封面材料：STL6/STL6

使用寿命：40年

安装位置：安全壳内

1.5 设计标准

1）PLDSF200705压水堆核电站升降式止回阀研制任务书。

2）ASMEQME－1核电厂能动机械设备的鉴定。

3）RCC－M《压力堆核岛机械设备设计和制造规则》2000版＋2002补遗。

4）ASMEB16.10阀门结构长度。

5）IEEE382核电厂中具有安全相关功能的动力操作阀组件执行机构的鉴定。

6）HAF003核电厂质量保证安全规定。

2 研制过程

为了尽快完成样机的研制，中核苏阀成立了由总工程师直接领导下的研制项目组，由技术研发中心、核阀分厂、焊热分厂、锻造分厂、铸造分厂、制 造部、质量管理部以及采购部等单位技术精英和管理人员组成，采取项目负责制，运用公司最好的人力和物力资源进行此次样机的研制。

2.1 密封结构设计

阀体和阀盖采用带缠绕式垫片密封的螺栓法兰联接，装拆简单方便，有足够的可靠性。

(1) 阀瓣堆焊长度在考虑节省成本和优化设计的前提下，堆焊长度改进如图1所示。

此改进优点有3个：

图1 阀瓣堆焊

1）在满足导向的条件下，减小了摩擦力，更利于开启。

2）有足够的空间利于泄压。

3）节约成本。