行業新動向：關于核電閥門制造的那些事

更新時間：2026-01-16

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　　核電閥門是指在核電站中核島N1、常規島CI和電站輔助設施BOP系統中使用的閥門。從安全級別上分為核安全Ⅰ級、Ⅱ級、Ⅲ級、非核級。其中核安全Ⅰ級要求。核電閥門在核電站中是使用數量較多的介質輸送控制設備，是核電站安全運行中的重要組成部分。它的主要作用包括流量調節、壓力控制以及隔離管道中的污染物，防止泄漏和放射性物質的擴散。”

　　核電閥門特性

　　數量繁多核電閥門在核電站中是使用數量較多的介質輸送控制設備，是核電站安全運行中的重要組成部分。據統計，一座具有兩臺100萬kW機組的核電站有各類閥門3萬臺。

　　品種規格多閥門種類有閘閥、截止閥、止回閥、蝶閥、安全閥、主蒸汽隔離閥、球閥、隔膜閥、減壓閥和控制閥等十幾個品種。每種閥門又有不同規格和名稱，例如，蝶閥就有海水襯膠蝶閥、橡膠密封蝶閥、金屬硬密封蝶閥等。

　　標準要求高

　　核電站用的閥門必須符合RCC-M、ASME標準，特別是安全級閥門。在核電站用的閥門中，有一次冷卻系統使用的閥門，因為這種介質的內部有放射性的輻射，對閥門的密封極其嚴格，不允許有一絲的泄漏，也就是要求閥門的可靠性要非常之高。總之，核電站用的閥門具有如下特征：

　　(1)要求高度的可靠性。

　　(2)需采取杜絕泄漏的有力措施。

　　(3)其構成材料必須選用防止放射性污染的材料，并向高技術、高參數、耐強腐蝕、高壽命方向發展。

　　核級閥門制造過程中

　　常見質量問題及原因分析

　　核設施在調試運行期間，因閥門質量問題導致停機的現象屢有發生，常見的故障和問題有：內、外密封失效、功能失效等情況，給核設施的安全運行帶來潛在隱患。閥門產品質量問題，多因設計缺陷、制造不良、安裝或使用不當造成。據統計，造成核級閥門質量問題的原因多為制造過程質量失效所致，其原因為受企業規模、管理團隊和投資成本等因素影響，使部分企業在核級質保體系建立和運行控制過程中，出現組織機構不健全、規章制度不*、人員配置不合理、質量體系兩層皮、機加能力不匹配、場地環境不滿足、監督管理有漏洞等現象，使生產過程質量失穩，如原材料鑄鍛件復驗時，化學成分中硫磷等元素含量不滿足標準要求，或外觀存在氣孔、砂眼、機械劃痕等缺陷；熱處理過程保溫溫度、時長或加熱速度等不滿足工藝要求；焊接人員無資質或焊接過程工藝參數超差，導致焊縫不合格；機加工過程中，因機床精度調整不當或工裝選擇不當，導致零部件位置形狀不合或幾何尺寸超差；裝配環節未按零部件順序進行裝配，導致閥門試驗時出現泄漏等情況，以致閥門出現返工返修甚至報廢的情況。不穩定的產品質量給核設施的安全運行帶來潛在隱患，也為企業的正常經營帶來負面影響。

　　核級閥門制造過程中

　　影響因素及控制要點

　　依據閥門制造過程的SIPOC圖，可知影響產品質量的因素主要有人機料法環測等六個方面，即操作者技能、原材料質量、機加工設備、生產作業環境、工藝文件及測量方式方法等，產品質量的波動主要與這些因素的變化相關聯，為提高產品制造過程穩定可靠，可從這六個方面進行分析和控制。

圖 | 核級閥門生產SIPOC示意圖

　　人的因素

　　生產過程中人因是影響產品質量穩定的主要因素，人的性格不同，技能水平不同，其工作效率、態度及對產品質量的認知就不同。為提高生產效率和過程質量，企業需加強自身核安全文化建設和質量意識培訓，建立*的人員資質檔案，對影響產品質量的人員進行培訓、考核上崗。

　　機的因素

　　設備可靠性是保證產品機加工質量的前提，如機加設備的選型、刀具規格及工裝器具匹配度等均會影響零件加工精度。在生產過程中應加強設備的日常維護和保養，對設備的關鍵性能參數、精度高的計量器具進行定期校驗和檢定，以提高設備的可靠性。

　　料的因素

　　原材料質量是影響產品質量的又一要因，如鍛鑄件成型過程中形成的內外部缺陷、胚料冶煉過程中的化學成分含量均會影響零部件的加工質量，因此，只有合格的材料投入生產，才能保證后續加工的順利進行。對于安全等級高的核級閥門，可從原材料加工階段開始實施

　　法的因素

　　工藝規程中程序是描述產品性能指標和規范作業流程的文件。程序編制時，應充分識別產品適用的標準、性能要求及采規附件的特殊要求等，并結合生產工藝方法，編制內容完整、適用的技術文件。同時，落實文件的評審和管理，尤其是圖紙和工藝文件的變更，保證作業現場使用受控的程序文件。

　　環的因素

　　如作業環境溫濕度、空間體位、車間清潔度、無損檢測表面光照度等，都能直接或間接的影響工序過程質量。因此，對有特殊要求的場所，應按規范要求進行場地建設，同時，還要做好生產現場6S管理，為高質量生產創造條件。

　　測的因素

　　閥門制造過程中，測量環節是對工序執行情況進行的獨立驗證，但也是過程質量控制的薄弱之處，測量失效往往導致不良產品或缺陷流入下道工序，如測量方式方法不當，使用的工器具不合理，計量器具精度失準等情況，使過程質量失去控制。在測量時需驗證測量的方式方法、驗收標準、測量器具等是否滿足測量任務。

　　制造工藝流程分析及控制要點

　　由于核級閥門多為回路承壓邊界，流通介質和使用工況比較特殊，所以要求閥門在設計壓力環境下，其強度、密封和動作等功能均需保持穩定可靠。為保證產品質量滿足特定要求，需在制造階段做好各生產工序質量管控。參照核級閥門生產工藝流程，如圖所示。對影響閥門質量特性的關鍵件和關鍵工序進行辨識，采取合理的控制方法和工具，來保證產品的過程質量。

圖 | 核級閥門生產工藝流程及控制要素

　　原材料質量控制

　　由于閥門的使用環境、流通介質、承受壓力及耐腐蝕要求不同，選用的材料也不同。一般情況下，多是采用碳鋼、不銹鋼、低合金鋼等材質的鍛件或鑄件作為閥門的主體部件，在原材料控制階段，需對鍛件、鑄件、焊材等進行材質復驗，以確保各化學成分滿足標準要求，對緊固件、等需進行強度或無損檢測，同時，需按圖紙要求對實物進行外觀、尺寸、數量等核驗，還需對質量文件進行審查。

　　制造過程質量控制

　　鍛造。

　　鍛造工藝分為自由鍛造和模鍛兩類，在胚料進行鍛打之前，需對材質進行理化試驗，以確保材質各化學成分均滿足要求。鍛打時選擇合適的鍛造比，以便達到預定的形狀和尺寸。

　　熱處理。

　　通過加熱、保溫、冷卻等過程改變材料內部的組織結構，通常正火多作為碳鋼的最終熱處理方式，調質是淬火加高溫回火的熱處理方式，固溶是常用不銹鋼的熱處理方式。因此，選擇正確的熱處理方式和設備，是關系到鍛件熱處理質量的關鍵。

　　機加工。

　　主要通過機加工設備對工件的幾何形狀和形位尺寸進行改變的過程。同時，工件的外觀質量和表面粗糙度也是衡量機加工質量的指標之一。影響機加過程的因素有：操作者技能水平、機加設備可靠性及累積誤差的影響。

　　焊接。

　　焊接主要涉及部件之間的連接焊、密封面堆焊、承壓殼體的補焊等。焊接質量是保證閥門運行的關鍵，焊接前需按焊接內容，如焊層厚度、基體材料、填充金屬、焊接位置等編制預焊接操作規程(PWPS)，并通過試板焊接和檢驗試樣，測定堆焊層使用性能，并提出工藝評定(PQR)，確認焊接操作規程(WPS)。焊接時需嚴格按照WPS要求執行，需關注焊接方法、焊接電流、焊接電壓、焊接速度及層間溫度等，并在每道焊縫焊接完成后進行自檢。

　　無損檢測。

　　方法有：目視、滲透、射線、超聲等，其中，閥門鍛鑄件和焊縫的表面外觀質量多為目視檢測；閥體鑄件毛坯和承壓件的關鍵在和承載區多使用射線檢測；鍛件和焊縫的全體積表面多為超聲和滲透檢測。其中，鍛件超聲檢測在熱處理后進行，帶孔、槽和臺階的鍛件，應在孔槽臺階加工之前進行。

　　裝配、試驗。

　　閥門裝配是按照圖紙及裝配規程，將各零部件組裝成閥門的過程，是保證閥門密封性的關鍵環節。裝配前需對零件進行光譜檢測以防止混裝，并按照配套表清單和裝配順序進行閥門組裝。閥門在總裝完成后需進行性能試驗，以檢驗產品是否滿足設計和標準規定的質量要求。主要試驗項目有強度試驗、密封試驗、啟閉動作等，試驗中需重點關注泵驗設備完好性、試驗介質、測量儀表有效性、試驗壓力、保壓時長及試驗項目的操作順序。

　　油漆。

　　外表面涂漆可防止鑄鐵、碳素鋼等材料的閥門腐蝕，其影響因素有：油漆工藝文件和人員技能水平。油漆工藝評定時，應根據閥門使用環境、涂裝要求等因素來確定油漆的底漆、面漆、顏色要求，以及油漆調和比、噴涂方式、漆膜厚度、固化時間及溫度等，油漆涂裝后需進行目視檢查，確保表面無灰塵和氯化物，并按要求進行涂層厚度和附著力檢測，確保油漆效果滿足使用要求。

　　終檢質量控制

　　終檢是對閥門產品綜合指標進行驗收，是產品交付前的工序，影響因素有檢驗員技能和驗收文件。終檢時需按驗收文件，對程序中規定的每項指標逐條核對和檢查。

　　過程記錄質量控制

　　質量記錄是對已經完成的質量活動所留下的記錄，是過程追溯的客觀證據。由于核級閥門零部件多、生產過程復雜，對于生產過程中產生的記錄，應及時收集匯總，并驗證記錄填寫的準確性及完整性。

　　生產過程質量控制措施

　　工藝文件控制

　　在閥門制造過程中，可通過采用工序路線卡、零件加工過程卡、質量計劃等文件來跟蹤生產進度和過程控制。工序路線卡能直觀反映出實物的流轉情況，零件加工過程卡參照核級閥門生產工藝流程編制，從生產過程的工序“下料”開始，與零件實物同步流轉，直至零部件完成加工入庫，均能實現零件制造過程的可追溯性。其中，各工序操作人員、檢驗員等對自身完成的工作情況進行自檢并簽字確認。

　　檢驗監督控制

　　操作人員作為產品責任人，個人工作質量決定著工序質量，也影響著產品最終質量，因此操作人員需對自身完成的工作進行自檢，下道工序對上道工序產品質量進行互檢，專職檢驗員對每批次零件的加工質量進行檢驗，以及加強薄弱環節的過程巡檢和產品性能的最終檢驗。同時，質保人員應加強生產過程質量控制監督的檢查力度和頻度，質量控制監督可根據需要采用跟蹤過程監督、按質量計劃中所選的停工待檢點(H點)和見證點(W點)監督、現場巡視、文件審查以及隨機抽查監督等方式進行監督檢查。另外，企業應授予質量部門或人員足夠的權限，對于生產過程中的異常問題，有效實行質量否決權。

　　數據分析及預防控制

　　運用質量工具進行數據分析和質量趨勢研判，對于質量問題頻發的薄弱環節及時采取糾正和預防措施，使工序處于穩定和受控狀態。同時，在產品制造開工前，對生產過程中可能出現的質量風險點進行識別，使用質量推演、FEMA分析等工具方法進行質量失控情景演練及措施驗證。并建立*的過程質量控制體系，采用信息化手段來實現質量管理及質量預防工作，如應用便捷的質量管理在線系統QMS、SAP、MES、ERP等。

　　由于核級閥門的質量好壞對核設施安全運行起著重要作用，因此，需要加強對核級閥門生產過程的質量管控，企業需構建*的質量控制體系，建立以操作者、檢驗員、質量監督等人員為防線的屏障；以規章流程、獎懲機制等管理措施為防線的第二道屏障；以“四個凡事”、“一次把事情做好”等行為準則為防線的第三道屏障，并以核級閥門生產工藝流程為主線，以工序質量控制為重點，形成多層面的防控屏障，來提升核級閥門生產過程的質量管控能力，保證閥門質量穩定可靠。