核電廠中使用的閥門按其對(duì)安全的重要性分為核級(jí)和非核級(jí)2大類。核級(jí)閥門不僅要滿足在正常工況下能夠可靠行使功能，保證核電廠正常運(yùn)行，還要滿足在事故工 況（包括設(shè)計(jì)基準(zhǔn)事故和嚴(yán)重事故）下可靠運(yùn)行，以遏制和緩解核電廠事故發(fā)展。核電廠中一般將履行反應(yīng)性控制、余熱排出、放射性包容及防止或緩解事故等功能 的閥門定義為核級(jí)閥門。
從安全分級(jí)的角度上可分為安全1級(jí)、安全2級(jí)和安全3級(jí)閥門。鑒于核安全級(jí)閥門是核電廠承壓邊界的一部分，其維持著承壓邊界的完整 性，故被列入國(guó)家核安全局第一批民用核安全設(shè)備目錄，納入監(jiān)管范圍。從事民用核安全級(jí)閥門設(shè)計(jì)/制造的單位需取得國(guó)家核安全局頒發(fā)的許可證。
2008年1月1日，國(guó)務(wù)院《民用核安全設(shè)備監(jiān)督管理?xiàng)l例》（500號(hào)令）正式實(shí)施，該條例的第十三條明確提出“申請(qǐng)領(lǐng)取民用核安全設(shè)備制造許可證或安裝 許可證的單位，還應(yīng)當(dāng)制作有代表性的模擬件”。
首次以法規(guī)的形式明確了申請(qǐng)民用核安全設(shè)備許可證需制作模擬件的必要性。本文結(jié)合許可證技術(shù)審查的經(jīng)驗(yàn)反 饋，以核電廠中使用最為廣泛的隔離閥為例，提出了在核級(jí)閥門模擬件試制過程中的基本技術(shù)要求。
1 閥門模擬件的選擇基本原則
核級(jí)閥門模擬件規(guī)格的選擇一般應(yīng)遵循以下原則：
（1）針對(duì)申請(qǐng)的每一類閥門（注：此處的分類是指閥門的小分類，如閘閥、截止閥、球閥等，而不是按大類諸如隔離閥、止回閥等），選擇一個(gè)具有代表性的特征參數(shù)進(jìn)行模擬件的制作。
（2）申請(qǐng)同一類別、設(shè)備品種的不同核安全級(jí)別的設(shè)備，應(yīng)按照最高級(jí)別的申請(qǐng)目標(biāo)產(chǎn)品來選取模擬件。
（3）模擬件制造工藝能夠涵蓋所申請(qǐng)目標(biāo)產(chǎn)品的工藝特點(diǎn)。
（4）模擬件的尺寸選擇應(yīng)該具有代表性，一般應(yīng)選擇所申請(qǐng)目標(biāo)產(chǎn)品最大尺寸且壓力等級(jí)最大的閥門作為模擬件進(jìn)行制作。但如果申請(qǐng)單位在所申請(qǐng)目標(biāo)產(chǎn)品的全 范圍內(nèi)都有大量的應(yīng)用于常規(guī)產(chǎn)品的業(yè)績(jī)，且業(yè)績(jī)良好，則可選擇一個(gè)口徑相對(duì)較小的（一般建議選中間偏上值）閥門作為模擬件進(jìn)行制作。
（5）結(jié)構(gòu)類似的能動(dòng)操作閥門可覆蓋手動(dòng)閥門。因此，閥門模擬件應(yīng)選擇能動(dòng)操作閥門。
（6）模擬件的制作應(yīng)遵照真實(shí)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)要求，但最終產(chǎn)品不得在實(shí)際核電工程中使用。
2 模擬件制作前應(yīng)完成的工作
根據(jù)我國(guó)核安全級(jí)閥門設(shè)計(jì)/制造的現(xiàn)有實(shí)際情況，閥門的初步設(shè)計(jì)由核電設(shè)計(jì)院實(shí)施完成，施工設(shè)計(jì)由生產(chǎn)廠家完成。根據(jù)國(guó)家核安全局有關(guān)設(shè)備監(jiān)管的管理要 求，閥門取證單位應(yīng)該同時(shí)取得設(shè)計(jì)和制造許可證。因此，申請(qǐng)廠家在完成閥門模擬件的詳細(xì)設(shè)計(jì)工作后方可以開始相應(yīng)的制造準(zhǔn)備工作。制造前工作可包括以下幾 個(gè)方面：
（1）編制民用核安全設(shè)備設(shè)計(jì)/制造質(zhì)量保證大綱及相應(yīng)的大綱程序，并需通過國(guó)家核安全局的技術(shù)審查認(rèn)可，具備有效運(yùn)行質(zhì)量保證大綱所必需的軟硬件條件。
（2）按照核質(zhì)量保證體系的要求，完成閥門模擬件的設(shè)計(jì)工作，包括完成閥門結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算、強(qiáng)度計(jì)算書、圖紙及各種技術(shù)條件以及應(yīng)力分析報(bào)告等。閥門的承壓 邊界（如閥體、閥蓋等）設(shè)計(jì)應(yīng)滿足國(guó)家核安全局認(rèn)可的核級(jí)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范（如ASME-Ⅲ、RCC-M等）中對(duì)應(yīng)的規(guī)范等級(jí)的要求。
（3）制定完善可行的核安全級(jí)閥門模擬件制作工藝。
（4）在模擬件制作工藝的基礎(chǔ)上，針對(duì)每個(gè)工作節(jié)點(diǎn)編制詳細(xì)的質(zhì)量控制計(jì)劃。
（5）參與核安全級(jí)閥門模擬件制作的相關(guān)技術(shù)人員必須通過考核、經(jīng)過授權(quán)，確認(rèn)具有完成核級(jí)閥門設(shè)計(jì)/制造的能力，并完成相應(yīng)的技術(shù)及核安全文化培訓(xùn)工 作。其中無損檢驗(yàn)人員、焊工應(yīng)當(dāng)已經(jīng)取得了國(guó)家核安全局頒發(fā)的核級(jí)資格證書，且無損檢驗(yàn)人員中應(yīng)至少包含兩名Ⅱ級(jí)持證人員。
（6）確認(rèn)核安全級(jí)閥門模擬件制作所需設(shè)備的工作狀況，所有參與模擬件制作工作的機(jī)械加工設(shè)備、焊接及熱處理設(shè)備、無損檢驗(yàn)設(shè)備、鑒定試驗(yàn)及功能性試驗(yàn)設(shè)備等均應(yīng)處于完好狀態(tài)；需計(jì)量檢定的設(shè)備均應(yīng)處于鑒定合格周期內(nèi)。
（7）完成核安全級(jí)閥門模擬件制作過程所需要的焊接及熱處理等工藝評(píng)定，并編制出適用于閥門模擬件制作所需要的工藝規(guī)程。
（8）完成核安全級(jí)閥門模擬件制作所需要的技術(shù)圖紙、工藝流轉(zhuǎn)卡及檢驗(yàn)試驗(yàn)規(guī)程等所有工藝文件。
3 模擬件制作過程控制
3.1 原材料采購(gòu)控制
閥門制造過程中的主要采購(gòu)物項(xiàng)為閥體、閥蓋、閥瓣、閥桿、各種金屬或非金屬密封件及電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)等。對(duì)這些采購(gòu)物項(xiàng)應(yīng)按照核質(zhì)量保證體系的要求制定采購(gòu)計(jì) 劃、采購(gòu)文件等，以便對(duì)采購(gòu)過程進(jìn)行控制。
鑒于閥體、閥蓋等承壓邊界部件以及電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)對(duì)保證閥門的安全及運(yùn)行的可靠性具有非常重要的意義，申請(qǐng)單位應(yīng) 選擇到制造廠家現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行見證，確保質(zhì)量。原材料到廠后應(yīng)進(jìn)行復(fù)驗(yàn)，包括無損檢驗(yàn)及理化性能試驗(yàn)等。
電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)應(yīng)完成相應(yīng)的環(huán)境鑒定及功能性鑒定試驗(yàn)，供 貨廠家應(yīng)提供相應(yīng)的鑒定報(bào)告。針對(duì)用于密封的非金屬材料，應(yīng)根據(jù)技術(shù)規(guī)格書的要求完成相應(yīng)（如熱老化及輻照老化等環(huán)境）的鑒定試驗(yàn)，供貨廠家應(yīng)提供相應(yīng)的 鑒定試驗(yàn)報(bào)告。
對(duì)于密封用金屬波紋管，應(yīng)完成泄露試驗(yàn)、水壓試驗(yàn)及疲勞試驗(yàn)。
3.2 制作過程控制
閥門的制作過程一般分為機(jī)械加工、密封面堆焊、熱處理、無損檢驗(yàn)、裝配等主要工藝環(huán)節(jié)。對(duì)于閥門制作的機(jī)械加工、密封面堆焊、熱處理、無損檢驗(yàn)等過程工 藝，申請(qǐng)單位應(yīng)編制相應(yīng)的工藝規(guī)程。
在閥門制作過程中，相關(guān)工藝環(huán)節(jié)應(yīng)形成相應(yīng)的工藝記錄，對(duì)于熱處理和無損檢驗(yàn)等工藝還需要出具相應(yīng)報(bào)告。無損檢驗(yàn)人 員、焊工和焊接操作工應(yīng)持有國(guó)家核安全局頒發(fā)的核級(jí)人員資質(zhì)證書。
閥門的裝配應(yīng)有專門的清潔場(chǎng)地，對(duì)于清潔場(chǎng)地需要提出清潔度控制的要求。
3.3 成品試驗(yàn)
閥門模擬件的成品試驗(yàn)一般包括承壓試驗(yàn)、密封性試驗(yàn)和功能性試驗(yàn)。承壓試驗(yàn)是指閥體、閥蓋及閥瓣的耐壓試驗(yàn)，密封性試驗(yàn)一般包括閥座、密封件及氣動(dòng)執(zhí)行機(jī) 構(gòu)的密封性試驗(yàn)；
功能性試驗(yàn)是指在室溫條件下進(jìn)行的閥門正常開關(guān)運(yùn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)前應(yīng)編制試驗(yàn)大綱及試驗(yàn)規(guī)程，試驗(yàn)人員應(yīng)如實(shí)記錄并整理試驗(yàn)結(jié)果。
3.4 功能性鑒定試驗(yàn)
根據(jù)《民用核安全設(shè)備設(shè)計(jì)制造安裝和無損檢驗(yàn)監(jiān)督管理規(guī)定》（HAF601）第八條的規(guī)定，同時(shí)申請(qǐng)民用核安全設(shè)備設(shè)計(jì)許可證和制造許可證的單位，應(yīng)在模 擬件的制作過程中完成相應(yīng)的鑒定試驗(yàn)。因此，對(duì)于申請(qǐng)能動(dòng)閥門設(shè)計(jì)/制造許可證的單位，制作完成相應(yīng)的閥門模擬件后，必須完成相應(yīng)的鑒定試驗(yàn)，并滿足閥門 技術(shù)規(guī)格書及鑒定試驗(yàn)大綱的要求。早期閥門的鑒定試驗(yàn)主要依據(jù)美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)學(xué)會(huì)ANSI B16.41《核電廠動(dòng)力操作能動(dòng)閥門功能鑒定要求》 （1983）進(jìn)行， 1994年美國(guó)機(jī)械工程師學(xué)會(huì) （ASME）編制了ASME QME-1，把核電廠用能動(dòng)設(shè)備鑒定統(tǒng)一歸入該標(biāo)準(zhǔn)。閥門的鑒定試驗(yàn)項(xiàng)目應(yīng)考慮閥門的基本使用條件、極限使用條件、隨時(shí)間變化面臨的使用條件及事故工況下 等可能對(duì)其造成的影響。
結(jié)合我國(guó)工業(yè)發(fā)展水平及國(guó)內(nèi)外的閥門鑒定的實(shí)際情況，閥門模擬件需要按表1 所列的試驗(yàn)項(xiàng)目和試驗(yàn)順序完成相關(guān)的鑒定試驗(yàn)。
表1 閥門模擬件要求的試驗(yàn)項(xiàng)目及試驗(yàn)順序
閥門 閘閥 截止閥 球閥 止回閥
壽命試驗(yàn)應(yīng)按照實(shí)際工作狀態(tài)（溫度、壓力）進(jìn)行閥門的運(yùn)行試驗(yàn)。在早期的ANSI B16.41中對(duì)該試驗(yàn)定義為2000次開關(guān)試驗(yàn)，其中冷態(tài)進(jìn)行500次，熱態(tài)進(jìn)行1500次。在ASME QME-1《核電廠能動(dòng)機(jī)械設(shè)備鑒定》2002版中沒有提及閥門壽命試驗(yàn)的要求，但該標(biāo)準(zhǔn)的2007版對(duì)壽命試驗(yàn)的試驗(yàn)次數(shù)定義為500次。根據(jù)我國(guó)閥門 制造行業(yè)發(fā)展的實(shí)際情況，一般要求閥門進(jìn)行2000次開關(guān)的壽命試驗(yàn)，其中冷態(tài)500次，熱態(tài)1500次。針對(duì)不同堆型核電機(jī)組，核電設(shè)計(jì)院對(duì)部分閥門壽 命試驗(yàn)提出了更高開關(guān)次數(shù)的要求。
在進(jìn)行冷、熱循環(huán)試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)一并對(duì)閥門運(yùn)行過程中可能遇到的極限運(yùn)行條件進(jìn)行試驗(yàn)，以驗(yàn)證閥門在每一個(gè)影響量的額定范圍內(nèi)的主要功能特性。對(duì)帶氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的閥門應(yīng)考慮供氣壓力變化及外界環(huán)境壓力變化的影響；對(duì)帶電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的閥門應(yīng)考慮電壓變化的影響等。
環(huán)境和老化模擬試驗(yàn)主要是考慮閥門在實(shí)際使用的過程中，由于使用環(huán)境的特殊性可能對(duì)閥門老化造成的影響。實(shí)際的鑒定過程中應(yīng)考慮熱、濕熱及輻照對(duì)閥門中使 用的非金屬材料可能造成的影響以及腐蝕、沖蝕及疲勞老化對(duì)閥門中使用的金屬材料可能造成的影響。這些鑒定可以通過實(shí)驗(yàn)手段完成，也可以在已有實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上 通過對(duì)比分析及獨(dú)立的分析完成。開始試驗(yàn)前，閥門模擬件制作單位應(yīng)編制功能鑒定試驗(yàn)的試驗(yàn)大綱，試驗(yàn)大綱應(yīng)以鑒定技術(shù)規(guī)格書或閥門技術(shù)規(guī)格書中的要求為依 據(jù)。這些功能性鑒定試驗(yàn)可委托有相應(yīng)能力的鑒定機(jī)構(gòu)完成。
承擔(dān)鑒定試驗(yàn)的單位應(yīng)在試驗(yàn)大綱的基礎(chǔ)上完成各項(xiàng)鑒定試驗(yàn)的規(guī)程，并在實(shí)際試驗(yàn)中嚴(yán)格執(zhí)行各項(xiàng)試驗(yàn)規(guī)程。
在每一項(xiàng)鑒定試驗(yàn)完成后，都要對(duì)閥門進(jìn)行檢查，確認(rèn)閥門完好后方可進(jìn)行下一項(xiàng)鑒定試驗(yàn)。
所有的試驗(yàn)項(xiàng)目應(yīng)在一個(gè)閥門模擬件上完成。若某一項(xiàng)試驗(yàn)無法通過，應(yīng)停止試驗(yàn)，進(jìn)行原因分析。若是設(shè)計(jì)原因，應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計(jì)變更；按設(shè)計(jì)變更重新完成的 閥門應(yīng)重新按順序進(jìn)行鑒定試驗(yàn)。閥門完成所有的鑒定試驗(yàn)后應(yīng)進(jìn)行解體檢查，并進(jìn)行一些基本的功能性試驗(yàn)，以驗(yàn)證其執(zhí)行正常功能的能力沒有發(fā)生變化。
鑒定試驗(yàn)的有關(guān)要求可參照ASME QME-1《核電廠能動(dòng)機(jī)械設(shè)備鑒定》及我國(guó)NB/T20036.6《核電廠能動(dòng)機(jī)械設(shè)備鑒定 第六部分：能動(dòng)閥門組件的功能鑒定要求》等有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中的要求。所有的鑒定試驗(yàn)完成后應(yīng)由試驗(yàn)單位出具正式的鑒定試驗(yàn)報(bào)告。
4 鑒定試驗(yàn)中存在的問題
根據(jù)以往的閥門取證技術(shù)審查的經(jīng)驗(yàn)反饋，在模擬件制作過程中一般會(huì)產(chǎn)生如下幾方面的問題：
（1）鑒定試驗(yàn)的項(xiàng)目不能完全覆蓋，缺少部分試驗(yàn)項(xiàng)目。目前我國(guó)鑒定試驗(yàn)項(xiàng)目比國(guó)外一些標(biāo)準(zhǔn)要求的更多一些，試驗(yàn)費(fèi)用較高。但是考慮我國(guó)目前的閥門工業(yè)水 平，不建議單位在取證模擬件制作過程中刪減一些認(rèn)為不太重要的鑒定試驗(yàn)。一次性進(jìn)行全面鑒定試驗(yàn)，可為申請(qǐng)單位在以后核級(jí)閥門的設(shè)計(jì)制造過程中積累大量真 實(shí)可靠的數(shù)據(jù)，也將在以后的核級(jí)產(chǎn)品供貨中提供極高的說服力。
（2）試驗(yàn)的順序不正確。上文中所列的鑒定試驗(yàn)順序是按照閥門在核電廠中實(shí)際使用中可能發(fā)生的事故序列來進(jìn)行的，若因趕進(jìn)度而隨意調(diào)整鑒定試驗(yàn)順序，即使能夠通過所有鑒定試驗(yàn)項(xiàng)目，也難以說明該閥門在核電廠中的可用性。
（3）鑒定試驗(yàn)輸入較低。某些生產(chǎn)單位為了確保模擬件鑒定實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蛞淮芜^關(guān)，會(huì)采用較低的實(shí)驗(yàn)輸入，如采用較低的輻照劑量、較小的地震水平。這固然會(huì)較為容易地通過試驗(yàn)，但使得鑒定結(jié)果可信度降低，需重復(fù)進(jìn)行試驗(yàn)，造成資源浪費(fèi)。
（4）地震靜態(tài)試驗(yàn)問題。根據(jù)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)一階主頻大于33 Hz的閥門可采用靜力法進(jìn)行抗震試驗(yàn)。采用靜力法進(jìn)行抗震試驗(yàn)確實(shí)易于通過，但使得鑒定結(jié)果 可信度降低。建議閥門生產(chǎn)廠家在試驗(yàn)臺(tái)允許的情況下（尤其是針對(duì)口徑≤100 mm的模擬件）盡可能采用動(dòng)態(tài)試驗(yàn)方法進(jìn)行抗震鑒定，以獲取較為完整的閥門抗震試驗(yàn)數(shù)據(jù)，供后續(xù)核級(jí)閥門設(shè)計(jì)參考。
（5）抗震試驗(yàn)的模擬問題。閥門在進(jìn)行抗震試驗(yàn)時(shí)，其工裝應(yīng)盡可能模擬閥門實(shí)際安裝情況，如工裝的結(jié)構(gòu)形式、固定方向、閥門與工裝的連接方式等。當(dāng)閥門有 多點(diǎn)進(jìn)行支撐時(shí)，應(yīng)在每個(gè)支撐點(diǎn)進(jìn)行激勵(lì)的輸入，若不能滿足多點(diǎn)輸入的條件時(shí)，需選擇典型的主要支撐位置，且該點(diǎn)的激勵(lì)輸入值需包絡(luò)閥門所有支撐處的激勵(lì) 值。
（6）環(huán)境與老化模擬問題。環(huán)境與老化模擬主要針對(duì)填料、墊片以及軟密封閥座等非金屬材料，這些非金屬材料需在供貨前由供貨商或第三方檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)完成熱老 化、濕熱老化以及輻照老化等環(huán)境試驗(yàn)，閥門整機(jī)的熱態(tài)壽命試驗(yàn)不能取代非金屬材料的熱老化試驗(yàn)。某些申請(qǐng)單位在采購(gòu)非金屬材料時(shí)不要求供貨商完成熱老化試 驗(yàn)，而是在閥門整體裝配完畢后隨同整機(jī)一起進(jìn)行熱態(tài)工況下的動(dòng)作壽命試驗(yàn)，進(jìn)而驗(yàn)證了非金屬材料的熱老化性能。閥門熱態(tài)壽命試驗(yàn)一般只進(jìn)行1500次，熱 態(tài)壽命試驗(yàn)的試驗(yàn)溫度及時(shí)間通常不能等效于熱老化試驗(yàn)的溫度及時(shí)間要求，因此不能將非金屬材料的熱老化試驗(yàn)與閥門整機(jī)的熱態(tài)壽命試驗(yàn)合二為一。
5 結(jié)束語(yǔ)
本文簡(jiǎn)要介紹了核級(jí)閥門模擬件制作及鑒定試驗(yàn)的基本要求，申請(qǐng)核級(jí)閥門設(shè)計(jì)/制造許可證的單位可在參照本文的基礎(chǔ)上提出模擬件制作方案，并在此基礎(chǔ)上編制 出詳細(xì)的模擬件制作質(zhì)量控制計(jì)劃，在模擬件制作過程中加強(qiáng)工藝過程控制，制作出符合國(guó)家核安全局管理要求和相關(guān)法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)要求的核級(jí)閥門模擬件。
滄州五森管道設(shè)備有限公司 隔熱管托
