摘要：介紹了Crane固定球閥的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)，對固定球閥內(nèi)漏原因進(jìn)行了全面、細(xì)致的分析。依照每種泄漏原因制定了對應(yīng)的處理措施，并結(jié)合三門核電現(xiàn)場實(shí)際情況提出了閥體配合面粗糙度不足的缺陷處理方法，為以后生產(chǎn)階段Crane固定球閥內(nèi)漏處理提供了參考。

1Crane固定球閥的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

     Crane固定球閥的主要結(jié)構(gòu)包括閥體、閥桿、軸套、閥球、閥座和閥座密封圈等部件，如圖1所示。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)有：

     （1）流體阻力小：球閥在各類閥門中流體阻力較小。

     （2）密封性能良好：閥門關(guān)閉后密封面密封力由碟簧及介質(zhì)壓力共同提供。

     （3）耐老化、使用壽命長：Crane固定球閥為金屬對金屬的硬密封，耐老化、耐輻照性能好。

2Crane固定球閥內(nèi)漏原因分析

     Crane固定球閥內(nèi)漏是三門核電十大缺陷之一，在1號機(jī)組冷試、熱試、功率運(yùn)行期間，內(nèi)漏缺陷頻繁出現(xiàn)，一般采用修理或更換備件的方式消缺，但備件價(jià)格較高，且有時(shí)備件更換后堅(jiān)持約10天依然會再次發(fā)生內(nèi)漏，嚴(yán)重影響CVS（化學(xué)和容積控制系統(tǒng)）系統(tǒng)的正常運(yùn)行。Crane固定球閥內(nèi)漏主要有球面密封和閥座密封兩方面原因。

2.1球密封面泄漏

     Crane固定球閥密封面密封力由位于閥座密封圈后的碟簧與介質(zhì)壓力共同提供，碟簧施加預(yù)緊接觸密封力，介質(zhì)壓力提供剩余閥門必須密封力。密封面的密封性能取決于密封面上的密封比壓，為避免固定球閥頻繁啟閉過程中出現(xiàn)嚴(yán)重的摩擦磨損，密封面的密封比壓必須盡量小，但又要保證足夠密封，因此閥門的密封比壓必須滿足如下條件：

     式中，qb為保證密封必須的比壓（MPa）；q為實(shí)際比壓（MPa）；[q]為密封面材料的許用比壓（MPa）。影響密封面密封比壓的因素很多，通常有三點(diǎn)：

2.1.1異物導(dǎo)致密封面卡澀或劃傷

     Crane固定球閥為金屬對金屬硬密封，對異物非常敏感，系統(tǒng)中若存在異物則會導(dǎo)致密封面劃傷，產(chǎn)生泄漏。在系統(tǒng)熱試期間，該類型球閥內(nèi)漏處理時(shí)多次發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)存在焊渣、鐵屑等顆粒物將球面劃傷，有的閥球劃痕深達(dá)0.5mm，不得不更換新備件。

2.1.2介質(zhì)壓力不足

     由前述可知，碟簧提供的只是預(yù)緊接觸密封力，剩余的所需密封力均由介質(zhì)壓力提供。參照MSS-SP-61—2003《鋼制閥門壓力試驗(yàn)》標(biāo)準(zhǔn)及Crane固定球閥設(shè)計(jì)參數(shù)，其密封性能試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)為：15.4MPa壓力下泄漏率≤20mL/h。根據(jù)現(xiàn)場維修后試驗(yàn)結(jié)果，Crane固定球閥經(jīng)維修后在高壓狀態(tài)下無明顯泄漏；但低壓狀態(tài)下泄漏量較大，不滿足系統(tǒng)正常運(yùn)行要求，因此，介質(zhì)壓力不足，使得密封面密封比壓不滿足要求，導(dǎo)致密封面泄漏。

2.1.3軸套適配環(huán)安裝尺寸不當(dāng)

     根據(jù)實(shí)際組裝情況，Crane固定球閥的上軸套與閥蓋之間會選用不同厚度的軸套適配環(huán)，來調(diào)整閥球密封面與閥座密封面的配合情況，使閥球自動(dòng)被閥座固定到閥座密封面軸線上。當(dāng)厚度較大時(shí)，閥球球心會偏下；當(dāng)厚度較小時(shí)，閥球無法得到有效的頂部限位。適配環(huán)過厚或過薄都會影響閥球與閥座的自動(dòng)對中落座能力，從而影響密封性能。

2.2閥座密封圈密封處泄漏

     Crane固定球閥內(nèi)漏也可能是從閥座密封圈密封處泄漏。閥座密封圈的作用是防止介質(zhì)從閥座與閥體的配合間隙處泄漏，將圖1中sectionB放大后得出圖2閥座組件結(jié)構(gòu)圖。

     閥座密封圈為“V”型鉻鎳鐵合金不銹鋼圈，介質(zhì)從閥座密封圈處泄漏，可能由如下4條原因引起：

2.2.1閥座密封圈損壞

     閥座密封圈與閥體配合面為線接觸，當(dāng)閥座密封圈邊緣有缺陷或者圓度不足時(shí)，均會導(dǎo)致閥座密封圈與閥體配合面處出現(xiàn)泄漏。

2.2.2閥座密封圈卡澀

     回裝閥門過程中，需要使用專用工具克服碟簧力將閥座及閥座密封面推入閥體內(nèi)部，并使用專用銷釘插入閥體上部定位孔定位閥座。在拔出銷釘?shù)�簧回彈過程中，由于阻力瞬間釋放，會導(dǎo)致閥座密封圈上部與下部所受碟簧推力不均，閥座密封圈在閥體內(nèi)部出現(xiàn)卡澀影響準(zhǔn)確落位，從而影響密封效果。

2.2.3閥座密封圈發(fā)生塑性變形

     閥座密封圈所在閥體部分應(yīng)為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的圓柱面，但是經(jīng)過現(xiàn)場測量，實(shí)際上為一個(gè)圓錐面，在閥門拆裝過程中，閥座會連同閥座密封圈被專用工具推進(jìn)閥體內(nèi)部4mm左右處，閥體內(nèi)部圓錐面結(jié)構(gòu)可能會使密封圈發(fā)生塑性變形，當(dāng)回裝完成密封圈復(fù)位后，導(dǎo)致閥座密封圈回彈力不足，影響密封性能。

2.2.4閥體配合面粗糙度不滿足要求

     閥座密封圈與閥體配合面為線接觸，當(dāng)閥體配合面出現(xiàn)缺陷或者粗糙度不滿足要求時(shí)，在閥座密封圈與閥體配合面接觸處就會存在微小間隙，以致無法形成有效的線密封。由于介質(zhì)壓力提供所需絕大部分的密封力，當(dāng)閥體配合面粗糙度不夠時(shí)，介質(zhì)可能通過間隙泄漏到閥門下游。

3內(nèi)漏處理

3.1修復(fù)損傷密封面

     損傷密封面的修復(fù)可以視缺陷情況，使用球閥研磨機(jī)將閥球與閥座進(jìn)行對研，消除缺陷。

3.2研磨閥座密封圈與閥體配合面

     三門核電1號機(jī)組50%小修平臺時(shí)，發(fā)現(xiàn)6臺Crane固定球閥再次出現(xiàn)內(nèi)漏缺陷，經(jīng)解體檢查分析，排除了零部件清理不干凈、異物、開關(guān)指示不準(zhǔn)確、軸套適配環(huán)厚度不當(dāng)、球體/閥座密封面損傷、閥座密封圈變形或缺損等因素，較后著重對閥體配合面粗糙度進(jìn)行了檢查與處理。由于沒有專用工具，通過測量閥體內(nèi)腔較大外徑、較小內(nèi)徑及內(nèi)腔水平距離，計(jì)算閥體內(nèi)腔偏斜錐度角，根據(jù)測量數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)制作專用研磨胎具，通過粗磨、中磨、細(xì)磨，較后使用9μm研磨砂紙對配合面進(jìn)行拋光處理，回裝閥門、完成維修后試驗(yàn)合格。

4結(jié)論

     本文對Crane固定球閥的結(jié)構(gòu)及內(nèi)漏原因進(jìn)行了分析，結(jié)果表明：

     （1）Crane固定球閥內(nèi)漏是由密封面泄漏或閥座密封圈與閥體配合面處泄漏引起的；

     （2）密封面泄漏與異物、介質(zhì)壓力、軸套適配環(huán)厚度相關(guān)；

     （3）閥座密封圈與閥體配合面處泄漏與閥座密封圈的完整性、材質(zhì)和閥體配合面的粗糙度直接相關(guān)；

     （4）本文通過對Crane固定球閥內(nèi)漏原因的分析及提出的閥體配合面粗糙度不足的缺陷處理方法，為后續(xù)三門核電Crane固定球閥內(nèi)漏維修提供了參考。

 

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