用心用心专专注注 服服务专业务专业俄美核电阀门规范的技术要求差异本文对俄罗斯和美国核电阀门招聘网所采用的主要规范作简要介绍,并重点对俄 2 级 阀门和 ASME1 级阀门的主要技术要求差异作对比论述,以研究、探讨两个规范系列在核电 阀门级别上的等同性,同时分析俄、美两国规范体系对核级设备要求的异同,最后确定俄 2 级阀门与 ASME1 级阀门不能完全等同的结论 关键字: 阀门 规范 差异 试验1 背景介绍 田湾核电站采用俄罗斯 V-428 型压水堆核电机组设计,一期建设 2 座 100 万千瓦核电 机组根据中、俄两国协议,田湾一期的主要设备都由俄罗斯设计、制造并供货,但数字化仪 控设计和部分机械设备(稳压器安全阀、安全壳隔离阀、设冷水系统板式热交换器等)由 俄罗斯提供设备技术规格书,业主组织进行第三国采购由于俄方提交的设备技术规格书中只采用俄罗斯的核电规范,且设备的级别为俄罗斯 级别,而第三国供货商大都采用美国 ASME 规范或法国 RCC-M 规范,这样在第三国采购合同 谈判中出现了设备级别的转化问题由于不同规范系列无法完全等同,经中、俄和第三国 供货商阀门专家的共同商谈,决定按照设备执行功能转化成 ASME 或 RCC-M 相应规范级别, 同时要求供货商遵照俄规范要求修订一些制造、检验要求,保证不低于俄规范要求,使合 同得以签订。
但后来俄方又提出“俄 2 级阀门相当于 ASME1 级阀门”,并要求修改合同, 最终业主经筛选将部分 2 级阀门升为 1 级对于俄方结论,以下问题仍需探讨:(1)俄 2 级阀门与 ASME1 级阀门是否确实完全相当;(2)俄、美两个规范体系在核电阀门的材料、设计、制造、安装、检验及试验方面的 技术要求是否存在差异,存在哪些主要差异本文尝试将两个规范对核电阀门的技术要求进行对比,并考虑到俄罗斯 1 级、2 级设备 的规范技术要求几乎完全一样,以及俄核电站实际设计没有 1 级阀门,故选择针对俄 2 级 阀门与 ASME1 级阀门的主要技术要求差异进行对比论述,希望为以上问题找到一个合理正 确的答案和一些可以操作执行的建议,以期对未来与俄罗斯合作的核领域项目有所帮助2 俄、美核电阀门所采用的主要规范俄、美对核电阀门要求所涉及的规范较多,限于篇幅,这里不一一列出,以下只对通 常不太熟悉的俄核电阀门所涉及的主要规范,进行简要描述用心用心专专注注 服服务专业务专业 2.1 俄罗斯核电阀门所采用的主要规范(1)核电站安全保障总则(O∏Б-88/97,∏HAЭΓ-01-011-97 简称“O∏Б-88”)。
是俄标中层次最高的核电标准,相当于我国的 HAF102,是必须遵照执行的法规该法规对 俄核动力厂安全保障的基本原则、系统和部件分级(根据部件对安全的影响分为 1、2、3、4 级)、核动力厂及其系统设计时的基本安全原则,以及核动力厂运行安全保障 作出了相应规定;(2)核动力装置设备和管道的设置及安全运行规范(∏HAЭΓ-7-008-89,简称“008 设 备设置及安全运行规范”)是俄罗斯核安全监督当局为各种类型反应堆(包括压水堆、 石墨堆、钠冷却剂快堆等)核动力厂(包括核电厂、核供热厂、核热电厂等)设备和管道 的设置及运行(但不包括退役)规定的总管理要求,它实际上包括了设备和管道(不是全 部设备和管道,如阀门、包容系统部件和控制棒执行机构等另有专门规范作出相应规定) 在设计、制造和安装方面的总要求,但某些专业性比较强的部分,如强度计算、焊接材料 和焊缝的检验等,另行设置专门规范,而在本规范中只提原则要求该标准根据设备和管 道所在系统对核动力装置安全的影响程度,将核动力厂的设备和管道划分为质量 A、B、C 三类(类似 ASME 或 RCC-M 的规范级),按“O∏Б-88”的分级原则,它们分别属于安全 1、2、3 级;(3)核电站设备和管道阀门的通用技术要求(OTT-87,简称“OTT-87”)。
是俄制定核电 阀门设计、制造和试验要求的主要文件,它是俄罗斯国家核安全局在 1991.9.11 对 1987.9.4 版本修改后批准的,该文件是阀门设计和制造必须遵守的;(4)核动力装置设备和管道的强度计算标准(∏HAЭΓ-7-002-86,简称“002 强度计算 标准”)该规范包括正文部分和推荐性附录两部分,适用于载热剂温度不高于 600℃的 核动力厂设备和管道的强度评定正文部分包括基本尺寸选择计算、静态强度计算、稳定 性计算、疲劳强度计算、抗脆性破坏计算、持久疲劳强度计算、持久静强度计算、渐进性 变形计算、地震作用计算和振动强度计算附录部分包括确定结构材料机械性能的方法和 确定强度特性的试验等;(5)核动力装置设备和管道焊接与堆焊的基本规则(∏HAЭΓ-7-009-89,简称“009 焊 接基本规则”)该规则规定了在核电厂设备和管道焊接中,各个工序应遵循的准则,包 括焊接材料的选用、坡口的加工、定位焊、预热、焊接、焊后热处理、补焊、标识等,可 直接用于指导施工;(6)核动力装置设备和管道焊接接头及堆焊层的检验规则(∏HAЭΓ-7-010-89)2.2 美国核电阀门所采用的主要规范(1)ASME 第Ⅲ卷(核动力装置设备建造规则,NB、NC、ND 分卷); (2)ASME 第Ⅱ卷(材料); (3)ASME 第 V 卷(无损检验); (4)ASME 第Ⅸ卷(焊接及钎焊资格); (5)ANSIB16.34(法兰、螺纹和焊接端连接的阀门);用心用心专专注注 服服务专业务专业 (6)ANSIB16.41(核电厂动力操作能动阀门装置功能鉴定要求);(7)IEEE-382(核电厂安全相关功能的动力操作阀门装置用驱动机构的鉴定标准);(8)SP-61(钢阀液压试验);(9)ANSI/ANS51.1-83(固定式压水堆核电厂安全设计准则); (10)IEEE-308-1980(核电厂 1E 级电力系统准则)。
3 俄 2 级阀门和 ASME 1 级阀门的主要技术要求对比3.1 总论俄规范 OTT-87 相当于核电阀门的通用技术条件,是对俄核电阀门的分级、材料、焊接、 制造、检验、铭牌标示、防腐和包装等规定技术要求,以及对阀门电动执行机构规定一系 列要求的重要文件在俄“008 设置及安全运行规范”中没有对阀门作出太多具体要求, 相反在 1.1.8 条、1.2.7 条、4.1.4 条、6.1.4 条中援引了 OTT-87 对核电站阀门的要求, 可以说 OTT 汇总构成了美国 ASME 规范系列文件 IEEE-382、ANSIB16.34、ANSIB16.41、SP- 61 所列出的阀门要求在 OTT-87 中阀门的分级是根据“O∏Б-88”的安全分级 1、2、3、4 级和“008 设置及 安全运行规范”中规定的质量分级 A、B、C 类,以及阀门的设计压力、阀门所处位置是否 导致运行人员接触有害介质、以及安装或运行后维修的可接近性作为划分原则来确定的, 分为 1A、2B∏a、2B∏b、2BШa、2BШb、2BШc、3CШa、3CШb、3CШc 等级别(详见表 1)美国核电阀门的分级是根据标准 ANSI/ANS51.1-83(固定式压水堆核电厂安全设计准则) 分为安全 1 级、安全 2 级、安全 3 级和非安全级,电气部件按 IEEE-308-1980(核电厂 1E 级电力系统准则)分为 1E 级和非 1E 级。
表 1 俄罗斯核动力厂阀门的级和类(OTT-87)OTT-87 阀门的级和类计算压力 MPa(kgf/cm2)用途和运行条件1A≤20(200)阀门属于安全 1 级(按 OПБ-88),质量 A 类(按“008 设置及安全运行规范”)用心用心专专注注 服服务专业务专业2BПa>5.0(51)2BПb>5.0(51)阀门属于安全 2 级(按 OПБ-88),质量 B 类(按“008 设置及安全运行规范”),并经常或定期接触放射性高于或等于 10-5Ci/L 的冷却剂,后接触放射性低于 10-5Ci/L的冷却剂,但在运行过程中不可接近维修2BШa>1.7(17.3)2BШb≤5.0(51)2BШc≤1.7(17.3)和低于大气压(真空)阀门属于安全 2 级(按 OПБ-88),质量 B 类(按“008 设置及安全运行规范”),并接触放射性低于 10-5Ci/L 的冷却剂,但在运行过程中可接近维修3CШa>5.0(51)>1.7(17.3)3CШb≤5.0(51)3CШc≤1.7(17.3)和低于大气压(真空)阀门属于安全 3 级(按 OПБ-88),质量 C 类(按“008 设置及安全运行规范”)对比两个规范体系的分级差异,首先是俄标“O∏Б-88”的安全 1 级部件,它是指在 安全系统投入后其故障仍要导致燃料元件破损超过设计基准事故的部件。
这样,按俄规范 只有压力容器和燃料组件为安全 1 级,按“008 设置及安全运行规范”分为 A 类,而包括 反应堆冷却剂系统主设备在内的一些按美国标准属于安全 1 级、规范 1 级的设备,按俄规 范却属安全 2 级、质量 B 类,这是俄、美两个规范体系在对核电设备分级上的最大差异 关于俄安全分级、抗震分类与 IAEA 及中、美、法标准的对照,详列在表 2 中从表 2 可以看出,两个规范体系在设备的抗震分类上也有异同,属安全 1、2 级的部件 都采用抗震 I 类,都能抗 SSE 地震,这是俄、美规范体系类同的地方但俄部分安全 3 级 部件却采用抗震Ⅱ类要求,区别于美标准要求用心用心专专注注 服服务专业务专业 另外,俄标“O∏Б-88”和 OTT-87 没有将电气部件单独分级,而是随同其机械部件的 等级分为 4 级,这与美国标准分为 1E 级和非 1E 级差异较大根据俄标“O∏Б-88”,允许电厂总设计师按总则要求对设备确定级别,例如蒸汽发生 器、主泵、稳压器按俄规范为安全 2 级,质量 B 类,而实际核电厂设计提高到安全 1 级, 质量 A 类(主管道仍为安全 2 级、质量 B 类)但对于阀门,按“O∏Б-88”没有安全 1 级阀门,在俄核电站设计和建造中也没有提高到 1A 级阀门,虽然在 OTT-87 分有 1A 级阀门 (表 1),但实际上 2B 级阀门为其最高级别阀门。
国家类项安全重要物项非安全重要物项安全分级1234俄罗斯抗震分级Ⅰ类Ⅱ类Ⅲ类安全分级SC-1SC-2SC-3NNS美国抗震分级Ⅰ类非Ⅰ类安全分级123NC法国抗震分级Ⅰ类非Ⅰ类安全分级SC-1SC-2SC-3NNS(S) 中国抗震分级Ⅰ类Ⅱ类其它类安全分级1234 LAEA抗震分级Ⅰ类Ⅱ类其它类但我们不能仅根据定义认为俄最高级别 2B 级阀门就与 ASME 最高级别 1 级阀门等同, 也不能简单地说俄罗斯标准文件的要求比美国的更“严格”,而应根据标准文件的每一个 具体技术要求或条款去对比分析3.2 在材料和半成品方面的要求对比用心用心专专注注 服服务专业务专业 由于俄、美两个规范体系的材料牌号完全不同,所以很难在此对比总的来说,俄 OTT-87 没有对阀门材料和半成品提出太多具体要求,而是引用“008 设备设置及安全运行 规范”该规范在第 3 节对材料和半成品的要求也很原则,而 ASMENB2000 则对核 1 级设备 材料及其检验规定了操作性较强的具体要求但 ASME 规范所缺乏的要求,需要引起重视OTT-87 对于主部件金属和决定阀门工作能 力的成套配件的金属,直接制定了要求在 OTT-87 的 4.3 条中规定:在部件与一回路冷却 剂接触面积大于 0.01m2 的不锈钢阀门中,限制钻含量为 0.2%;而在 ASMENB 卷中没有明确 此要求;法国 RCC-MB2430 中有规定,在与一回路冷却剂接触面积小于 1m2 的非承压零件不 检验钴含量,对于与一回路冷却剂接触面积大于 1m2 的非承压零件,限制钻含量为 0.2%; 这样看来俄规范对钻含量要求比 ASME 和 RCC-M 更严格。
3.3 在设计方面的要求对比俄、美两个。