PTFE破碎设备,国内某核电站自商运以来

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经调查，其他核电站同类阀门也存在相似的故障。

阀体、阀盖和球体材料为 Z2CND18-10，阀门的非金属部件有 PTFE阀座和三元乙丙橡胶 (EPDM)O形圈，阀门的设计温度为 -10～180oC。 球阀作为补给系统制硼罐出口隔离阀，位于 REA001TY管线上(图2)。 球阀因故障解体检查时发现，出口侧阀座已经破碎，入口侧阀座的结构还比较完整(图3)，阀座和阀体的EPDM 密封 0形圈已变形，无弹性。

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为了防止硼结晶，管线上安装的硼加热系统(RRB)设有正常加热电路和应急加热电路，以确保含硼管线的温度在硼结晶温度以上。

正常和应急加热电路电热丝 (RS)的启动和停止通过温度开关(sT)控制。 正常加热电路在温度低 于77℃时启动，高于 82℃时停运。 应急加热电路在温度低于72℃时启动，高于 77℃时停运。 当应急电路投人时，中 问 控 制 室 会 发 出 应 急 加 热 投 运 报 警(RRB301AA)。

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此外，RE A001TY管线有独立的测量通道(RRB001MT)进行温度监测。 加热系统的传感器安装在球阀上游，设计上是以该位置的温度值控制正常和应急电路的启动和停止。 1.O形圈 2.阀座 3.阀芯 4.阀体图 1 球阀电 热丝型号为2 A-08-I，长度4.7m，电阻为作者简介：梁汉生(1972-)，男，广东茂名人，高级工程师，现从事核岛系统及机械设备管理工作。

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- 36- 阀 门 2013年第3期21.1n，电流为4.16A，电压为72V，功率为245W ±15%。 导热材料为多飞特合金(TOPHET)，包壳材料为不锈钢，设计的工作温度为600oC；理论计算得出20℃下电热丝的温度为225oC。

REA001TY管线上只有止回阀到制硼罐之间装有保温，保温内的管线和阀门缠有电热丝。 相关管道的直径均为 2in.(50.8mm)，壁厚为 2.77mm，材料为 L304图2 与球阀相关设备布置3 现场温度球阀出现故障以后，首先对其相关管线的温度进行调查，包括测量通道温度和阀门维修后的现场温度测量跟踪。 3.1 测量通道温度从电站集中数据处理系统(KIT)查询的测量通道连续 1年的管线温度变化情况(图4)可知，无论是无制硼操作或制硼操作期间均没有发现温度超过80℃的情况。 无制硼操作期间(罐中为除盐水)，测量通道的温度在 72℃左右，制硼期问(罐中为含硼水)，测量通道的温度升降变化明显。 这是因为每- 次传硼结束后，都要补充温度较低的除盐水，所以制硼罐内温度下降较快，而后由于水箱内加热器的投运，温度较快回升。 由于传硼期间，测量通道测得的温度大部分低于60℃，低于应急回路的启动温度 72℃时，因此应出现应急加热投运报警，但运行操作记录中没有报警记录。 现场确认报警盘灯无异常，是调试期间应急报警信号线接反，导致整个加热系统应急报警无法发出。 但测量通道中从来没有显示出管线温度超过 100℃的情况。 分析确定，因为测量通道安装在球阀的上游，而制硼罐通常都充有除盐水(约 1.5m )，且通大气，所以球阀上游的实际温度不能超过 100oC。 测量通道的监测记录表明，测点位置的温度均小于80℃。 人口侧的温度为80.6C，仅比制硼罐水箱的水温高约 10℃。 表 1 球阀检修后温度 ℃4 原因分析4.1 出口阀座温度超高PTFE-般使用温度 -200～260oC。 熔融温度为327oC，温度过高(390oC以上)会加速 PTFE的分解。 从阀座破碎分析，出口阀座的温度至少达到了熔融温度，才能出现烧结”状破碎。 电站集中数据处理系统查询结果表明，无制硼操作期间测量通道测得的温度 72～80℃。 这个温2013年第3期 阀 门 - 37-度范围内，管线有-个加热电路(正常或应急)在运行，即存在-个持续的热源。 由于有持续的热源，会有 2种可能的故障模式导致球阀出口阀座密封件温度超过 18oc。 图5 检修后球阀温度测点的位置(1)第 1种情况球阀下游管线未充满水，导致球阀出口阀座密封件与其下游管线处于干烧状态。 传热学计算表明.绝热情况下，正常电热丝把制硼罐 1.5m 水的温度由25℃升高到 82℃而退出运行需要 3.65天。 而若球阀与止回阀之间无水，无水管线由25℃达到电热丝温度 225℃的时问仅为0.78h。

实际在没有保温的情况下，阀门出口侧的温度 已达177oC，说明了阀座出口密封件在管线未充满水的情况下，其超过设计温度的可能性很高。 (2)第 2种情况球阀下游管线充满水，球阀与下游 3个隔离阀之间的管线形成了-密闭空间。 理论上，在电热丝的不断加热下，密闭空间的温度、压力将上升，这类似于阀门的锅炉效应。 但实际情况，由于电热丝只是在水上部加热，不会发生水的对流传热，只通过热传导传热。 密闭空间内，球阀下游有保温的管线长度为2 750m，无保温的管线总长度为 13 088m，两者的体积相差约4倍，即散热比加热面积大4倍。

因此，良好的散热使得发生锅炉效应的可能性很校经过分析，在存在持续热源的情况下，若球阀下游未充满水，阀座出口密封件的温度超过设计温度而破损的可能性很高。 4.2 球阀下游充水问题(1)传硼操作的影响制硼罐传硼方式有动力传硼和重力传硼2种。

对于重力传硼，其是依靠重力旧能将制硼罐中的溶液传送到贮存罐，以避免将残余配料排向核岛的排气和疏水系统(RPE)。

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在这种情况下，必须降低相应贮存罐中氮气履盖层的压力，但压力不能低于0.02MPa。