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进口核球阀-美国罗伯逊ROBERTSON

进口核球阀-美国罗伯逊ROBERTSON

美国罗伯逊ROBERTSON进口核级球阀是由高可靠性角行程电动执行机构与满足核安全规范的球阀阀体组合而成的高安全性流体控制装备,是核电站冷却水系统、安全壳喷淋系统、液体废物处理系统、给水系统、消防系统等各类核回路及放射性介质管路中关键的流体切断阀门。该产品严格按照核电站设备“高安全级、高可靠性、耐极端工况”的核心要求设计制造,经历了从原材料溯源到产品鉴定的全生命周期质量控制,符合国际核安全法规及标准体系。 核级球阀广泛应用于百万千瓦级压水堆核电站的冷却水系统、安全壳喷淋系统、液体废物处理系统、给水系统及消防系统等工况,核安全等级最高可达核安全2级、3级,规范等级对应规范2级、3级。阀门抗震类别为1A、1I类或Ⅰ类,可在极限安全地震动(SSE)工况下保持压力边界完整性及满意的可运行性。产品采用金属硬密封固定球阀和软密封浮动球阀两种结构,应用圆柱形弹簧或波形弹簧预载的补偿性可动金属阀座结构和补偿性浮动软密封阀座结构,密封预紧力设计合理、启闭灵活,有效保证密封的可靠性。 公称通径覆盖DN8至DN150(≤150mm),公称压力覆盖≤6.4MPa(PN1.6~PN6.4MPa)及Class150~Class900,适用温度范围一般不超过200℃,设计压力等级根据核安全分级可达更高要求。阀体一体式设计减少外漏点,承受管道应力小;阀体中腔双重密封结构有效避免外漏;可实现阀门在线快速维修,满足核电厂对设备维修性的严格要求。产品全面通过2000次热态寿命、热循环、流体阻断、地震、端部加载试验考验,能满足运行工况下各种功能要求。 美国罗伯逊ROBERTSON核级球阀严格执行ASME《锅炉与压力容器规范》第III卷、RCC-M《压水堆核岛机械设备设计和建造规则》等相关标准,通过软件抗震分析和疲劳分析验证设计强度,供货满足核电安全质量保证等级QA2级的要求,并符合国家核安全局(NNSA)的HAF系列法规及认证要求。以球阀特有的全通径、流阻小、启闭迅速、密封可靠等结构优势,核级球阀广泛应用于核电站各类中低压水介质回路,是核岛及常规岛系统中不可或缺的核心设备。

产品特点
技术参数
可选配置

1. 全通径直通流道,流通能力大、流阻极小

核级球阀采用全通径直通式流道设计,球体通道直径与管道内径完全对等,在全开状态下介质以近乎零阻力通过阀门。流通能力大、流阻系数小,可有效降低核电站冷却水泵等动力设备的能耗。阀体一体式设计进一步减少外漏点,承受管道应力能力更强

2. 浮动球与固定球双重结构可选

根据工况需求提供浮动球和固定球两种阀芯结构选择:浮动球结构——阀球依靠阀座支承,关闭时介质压力将球体推向出口侧阀座实现密封,适用于中小口径、相对低压的核辅系统;固定球结构——球体由上、下两端轴承支座固定定位,球体受压后不产生位移,适用于大口径、高压差及频繁操作的核岛主系统

3. 金属硬密封与软密封灵活选配

针对核电站不同介质和运行工况,提供金属硬密封和软密封两种密封方案:金属硬密封——采用圆柱形弹簧或波形弹簧预载的补偿性可动金属阀座,密封面堆焊司太立合金并精密研磨,耐高温、耐磨损、抗辐照,适用于长期免维护运行要求;软密封——采用补偿性浮动软密封阀座结构,配合PTFE、RPTFE、PEEK等非金属密封圈,可实现微气泡级零泄漏,满足安全壳隔离等高密封要求场合

4. 两道密封面双重保障,密封性安全可靠

密封副设计秉承冗余安全理念——两道密封面形成双重密封保障:主密封面承担工况压力下的首要密封功能,辅助密封圈在主密封发生意外时提供备用密封能力,确保在极端设计基准事故(DBA)工况下放射性介质不会向外泄漏

5. 上装式在线维修结构,维护方便

阀芯采用上装式结构设计,特别适用于焊接连接的阀门。阀门安装于管道后无需拆卸阀体,即可从上部取出阀内件进行在线检查和维修,大幅缩短核岛高风险区域的现场作业时间,降低维修人员所受辐照剂量。阀体中腔双重密封结构有效避免外漏,增强系统安全性

6. 一体式阀体设计,外漏点降至最低

阀体采用一体式铸造/锻造结构,减少潜在的外泄漏点数量,同时增强阀体承受管道外载荷(弯矩、推力)的能力。结合阀体中腔双重密封结构,即使长期服役也不会产生外漏

7. 组合阀座设计,强度与预紧力兼顾

采用组合式阀座结构,既有足够的结构强度,又能提供充分的密封预紧力。预紧力不会因长期热循环、辐照老化或振动而产生明显衰减,可始终保持阀座与球体之间的初始密封比压

8. 核级材料选型,抗辐照与耐腐蚀性能卓越

阀体、阀盖材质可根据核安全等级选用WCB铸钢、CF8/CF3不锈钢、CF8M/CF3M不锈钢、低温钢、双相不锈钢及Inconel、HC276等特种合金。球体与阀座基体材料选用316L等奥氏体不锈钢,关键密封面堆焊司太立硬质合金,具有优异的抗中子辐照脆化能力及抗氯离子应力腐蚀性能

9. 阀杆密封低逸散设计,满足零外漏要求

阀杆填料采用V型聚四氟乙烯、柔性石墨环、聚四氟乙烯片与柔性石墨复合垫的低逸散密封组合结构,阀杆密封系统经过热老化和辐照老化验证,在整个设计寿期内可保持低泄漏性能,满足ISO 15848逸散性排放标准要求,确保放射性介质不会通过阀杆向外扩散

10. 核级电动执行机构K1/K2/K3全系列覆盖

配套的核级阀门电动执行机构共分三类:K1、K2和K3类。K1类——安装在核反应堆安全壳以内,在正常环境条件下和安全停堆地震载荷下以及失水事故(LOCA)期间和事故之后仍能执行规定的功能;K2类——安装在安全壳以内,在正常环境下和SSE(安全停堆地震)载荷下仍能执行规定的功能;K3类——安装在安全壳以外,在正常环境下和SSE(安全停堆地震)载荷下仍能执行规定的功能

11. 全面通过核级鉴定试验,设计寿命40年

核级球阀样机全面通过2000次热态寿命、热循环、流体阻断、地震、端部加载试验考验,同时满足辐射老化试验和热老化试验要求。通过软件抗震分析和疲劳分析进行设计验证,设计寿命与核电站主设备寿命匹配

12. 抗震I类设计,确保极限事故工况下的可运行性

核安全级球阀均归入抗震1类要求——在所有核级阀门在极限安全地震动(SL2)作用下均需保证压力边界的完整性;针对能动阀门装置还需额外保证地震时和地震后有满意的可运行性。抗震分析采用三维有限元分析软件进行设计工况下的静力分析和抗震校核分析,并按照ASME Ⅲ有关准则进行评定。核1级阀门设计参数为设计压力17.2MPa、设计温度350℃,核2级、3级阀门根据具体工况确定相应参数

13. 符合ASME Ⅲ/RCC-M双标体系

产品设计制造遵循ASME《锅炉与压力容器规范》第III卷和RCC-M《压水堆核岛机械设备设计和建造规则》两大标准体系。RCC-M中涉及阀门的主要章节为B3500、C3500、D3500,分别对应核1、2、3级阀门。产品同时符合IEEE-382《核电厂安全级阀门驱动装置的鉴定实验》、IEEE-344《核电厂1E级设备抗震鉴定实施办法》等相关标准

14. 多种连接方式与驱动方式,适配性强

产品提供对接焊(BW)、法兰连接(RF突面法兰、RTJ环连接面法兰)、承插焊(SW)及NPT螺纹等多种连接方式。驱动方式涵盖手动、气动、电动及远传操作,可根据不同核岛系统的控制要求灵活配置

项目 参数
产品型号 RBN系列进口核级球阀(N = Nuclear,核安全级)
公称通径 DN8 ~ DN150(≤150mm),部分系列可达DN25 ~ DN300
公称压力 PN1.6、PN2.0、PN2.5、PN4.0、PN6.4MPa;Class150、Class300、Class600、Class900、Class1500
最大压力等级 最高可达Class1500(约26.0MPa,核1级17.2MPa)
连接方式 对接焊(BW)、法兰连接(RF突面法兰、RTJ环连接面法兰)、承插焊(SW)、NPT螺纹连接
阀体类型 直通一体式铸造/锻造阀体(两片式、三片式、全焊接、上装式)
阀芯型式 浮动球结构(中小口径)、固定球结构(大口径/高压差)
设计及制造标准 ASME BPVC Section III(规范1/2/3级);RCC-M B3500/C3500/D3500;GB/T 12237;API 6D;API 608
结构长度标准 ASME B16.10、GB/T 12221
连接端标准 对焊BW:ASME B16.25;承插焊SW:ASME B16.11;法兰:ASME B16.5、GB/T 9113
压力试验标准 API 598、API 6D、MSS SP-61、GB/T 13927、JB/T 9092、RCC-M C5400
防火标准 API 607、API 6FA、BS EN ISO 10497
低逸散标准 ISO 15848-1(可选)
适用系统 冷却水系统(含硼水/除盐水)、安全壳喷淋系统、液体废物处理系统、给水系统、消防系统、凝结水系统、设备冷却水等
适用介质 水、除盐水、含硼水、设备冷却水、凝结水、空气、蒸汽(特定场合)、废液处理介质等
工作温度 ≤200℃(标准型,核级球阀通用温度上限);核1级350℃(高温扩展型)
阀体材质 WCB铸钢、CF8/CF3不锈钢、CF8M/CF3M不锈钢、A105碳钢、合金钢、双相不锈钢、316L核电专用不锈钢
球体材质 316L不锈钢、S2205/S2507双相钢、HC276哈氏合金,密封面堆焊司太立合金
阀杆材质 316L不锈钢、S2205/S2507双相钢、HC276哈氏合金、17-4PH、AISI 410SS/420SS
阀座材质 WCB/CF8/CF3/CF8M/CF3M;密封面堆焊司太立合金(硬密封);PTFE/RPTFE/PEEK(软密封)
密封结构 圆柱形弹簧/波形弹簧预载的补偿性可动金属阀座(硬密封);补偿性浮动软密封阀座(软密封)
密封方向 双向密封(安装不受介质流向限制)
泄漏等级 软密封:ANSI/FCI 70-2 Class VI(微气泡级零泄漏);金属硬密封:Class V
执行机构类型 KQ系列/K1/K2/K3类核级阀门电动装置;核级气动执行机构(弹簧复位故障安全型)
执行器输入信号 4-20mA DC、开关量干接点
执行器输出信号 无源触点限位信号(开到位/关到位)、可选4-20mA阀位反馈
控制精度 ≤±2.5%(行程精度)/≤±8%(转矩精度)
电源电压 AC380V 50Hz(标准)、AC220V 50Hz、DC24V(CAP系列)
执行器输出力矩 1200N·m ~ 20000N·m(KQ系列);180N·m ~ 64000N·m(2HJ3系列,配套蜗轮减速器)
全行程时间 15s ~ 42s(角行程90°全行程时间)
防护等级 IP67、IP68(特殊订货)
执行器安全类别 K1级——安全壳内,LOCA事故期间和之后仍可执行功能;K2级——安全壳内,正常环境和SSE下可执行功能;K3级——安全壳外,正常环境和SSE下可执行功能
核安全等级 核安全2级、3级、非核级(NC)
规范等级 规范2级、规范3级
抗震类别 Ⅰ类(抗震1类),1A类(能动阀门)、1I类
设计压力 ≤6.4MPa(标准核2/3级);17.2MPa(核1级)
设计寿命 40年(与核电站主设备寿命匹配)
放射性累积剂量 K1级:4.8×10⁵Gy;K2/K3级:2×10⁴Gy
质量保证等级 QA2级(可满足Q1/Q2/Q3等级要求)
阀杆密封填料 V型聚四氟乙烯、柔性石墨环、聚四氟乙烯片、柔性石墨复合垫
结构型式 上装式、楔式上装、两片式、三片式、全焊接
配置类别 可选配置项
核安全等级选型 核安全2级——事故工况下执行安全功能,属于专设安全设施用核级阀门(包括安全壳隔离阀),设计压力≤6.4MPa,遵循RCC-M C3500/ASME Ⅲ NC;核安全3级——用于反应堆运行支持系统并与反应堆运行关系密切的阀门,遵循RCC-M D3500/ASME Ⅲ ND;NC级非核级——与核安全无关的支持系统,按常规工业阀门标准设计,运行正常环境40年
K类分级选型(按执行机构电气设备) K1类执行器——安装在安全壳内,可运行40年并在LOCA事故期间及之后保持功能,通过辐照老化、热老化、LOCA环境试验,累积剂量≤4.8×10⁵Gy;K2类执行器——安装在安全壳内,正常运行40年和地震工况下可运行,无需满足LOCA要求;K3类执行器——安装在安全壳外,正常运行40年和地震期间保持运行,IP67防护等级
阀门芯型结构选型 浮动球结构——球体依靠阀座支承,关闭时介质压力辅助密封,适用于中小口径(≤DN100)、相对低压的核辅系统,结构简单、密封可靠;固定球结构——球体由上、下两端轴承支座固定,受压后不产生位移,适用于大口径(≥DN100)、高压差及频繁操作的核岛主系统,启闭扭矩小、运行稳定
密封型式选型 软密封——补偿性浮动软密封阀座结构,PTFE/RPTFE/PEEK密封圈,Class VI微气泡级零泄漏,适用于安全壳隔离等高密封要求或低温低压回路;金属硬密封——圆柱形弹簧/波形弹簧预载的补偿性可动金属阀座,密封面堆焊司太立合金并精密研磨,硬度HRC38-45,耐高温、耐磨损、抗辐照,适用于高温高压及长期免维护运行的核回路
阀体材质选型 WCB/A105铸钢——常规水介质回路,经济型;CF8/304不锈钢——一般腐蚀性介质;CF3/304L超低碳不锈钢——抗晶间腐蚀;CF8M/316不锈钢——耐酸碱性腐蚀;CF3M/316L超低碳不锈钢——强腐蚀性环境,含硼水及海水冷却系统适用;双相不锈钢S2205/S2507——高氯离子环境、海水系统;Inconel/Monel/HC276哈氏合金——高腐蚀性特殊介质,耐辐照要求极高场合
密封副硬化处理 司太立合金(Stellite)堆焊——密封面表面硬度HRC38-45,抗冲刷、耐磨损、抗辐照,标配硬化方式;司太立合金堆焊+精密研磨——配对密封副研磨至光洁度,确保低压差时亦实现零泄漏;碳化钨喷涂(HVOF工艺)——硬度>HRC65,极高耐磨性,适用于含微量固体颗粒的回路
执行机构选型(电动) KQ系列核级电动装置——部分回转,输出力矩120020000N·m,适用于球阀、蝶阀,经国家权威机构检测并通过辐照老化、热老化、机械磨损老化、振动、加压循环、抗震及LOCA环境试验2HJ3系列角行程1E级执行机构——K1/K2/K3类全覆盖,输出力矩180~64000Nm(配蜗轮减速器),IP67/IP68防护等级,行程精度≤±5°,转矩精度≤±8%,全行程时间15~42秒HA/HM系列核级电动执行机构——由电机、减速器、行程控制机构、转矩控制机构、开度位置指示器和手/电动切换机构组成
执行机构选型(气动) 弹簧复位故障安全型——断气/断信号自动复位至预设安全位置(全开或全关),适用于安全壳隔离阀等需快速自动关闭场景;双作用型——完全靠压缩空气驱动开启和关闭,适用于无弹簧复位要求的普通核辅系统
执行机构安全与环境条件 K1类:环境温度560℃,最大湿度100%,辐射累积剂量4.8×10⁵Gy,安全停堆地震5g三向,事故工况温度156℃,压力0.56MPa;K2类:环境温度560℃,最大湿度100%,辐射累积剂量2×10⁴Gy,地震5g三向;K3类:环境温度5~50℃,最大湿度100%,辐射剂量2×10⁴Gy,无LOCA事故环境要求
连接形式 对接焊(BW)——ASME B16.25标准,直接与管线对焊,无泄漏点,适用于永久性高压安装,核岛主系统推荐;承插焊(SW)——ASME B16.11标准,适用于小口径管道,承插焊接;法兰连接(RF突面法兰)——ASME B16.5,便于拆卸检修,适用于中低压;法兰连接(RTJ环连接面法兰)——金属密封环密封,适用于高压含氢或含放射性介质;NPT螺纹连接——小口径仪表管路适用
结构型式 上装式(Top Entry) ——无需从管线上拆卸阀门即可在线更换内部零件,大幅缩短核岛现场检修时间;两片式——结构简单,成本较低;三片式——中间体可拆卸,便于清洗和更换密封件;全焊接阀体——无外漏点,适用于对泄漏有绝对要求的场合
电气附件 核级限位开关(回讯器)——无源触点信号,开到位/关到位远程反馈(1E级认证);核级位置发送器——4-20mA阀位信号远传;空间加热器/干燥器——防结露/防冻保护,适用于安全壳内潮湿环境;过载保护装置/扭矩开关——防止执行器因阀门卡滞损坏;SIL等级执行器——可选配SIL2/SIL3核级冗余安全等级
抗震鉴定选配 抗震Ⅰ类(标配)——所有核级阀门归入抗震1类要求;抗震II类——在极限安全地震动(SL2)作用下仅保证压力边界的完整性;抗震1A类——适用于能动阀门装置,除保证压力边界完整性外,还要求地震时和地震后有满意的可运行性;抗震分析采用三维有限元分析软件,按ASME III有关准则进行评定
质量保证等级选配 Q1级——最高质保等级,适用于对核安全功能最关键设备,全过程可追溯;Q2级(标配) ——标准核级质保等级,满足核安全2/3级要求;Q3级——适用于辅助系统核级设备;QNC级——不提出质量保证大纲要求的非核级阀门
核级鉴定试验选配 设备鉴定服务——依据IEEE-382、IEEE-344和RCC-M提供完整型式试验鉴定报告;抗震分析报告——FEA有限元抗震分析与谱分析报告,包括静力分析与抗震校核分析辐照老化试验报告——按K1/K2等级要求进行预辐照(剂量4.8×10⁵Gy或2×10⁴Gy)后密封材料验证;热老化试验报告——橡胶/非金属件加速热老化验证;动作寿命试验报告——2000次以上热态/冷态循环寿命验证端部加载试验报告——验证阀门与管道连接处在端部弯矩和推力作用下的抗力;流体阻断试验报告——在最严酷设计流量和压差条件下考核切断能力;LOCA试验报告(K1类适用)——模拟失水事故环境(高温高压蒸汽+化学喷淋)下的阀门功能验证
特殊功能配置 阀体中腔双重密封结构——有效避免外漏,增强系统安全性防静电装置——球体与阀杆间防静电导出,防止放射性介质中静电积聚引发事故;低逸散填料系统——符合ISO 15848标准,VOCs泄漏量控制;阀杆防吹出结构——下装式防吹出设计,防止阀杆在压力下喷出;防结晶加热夹套——适用于易结晶介质回路,可通蒸汽或导热油保温
手动操作配置 电动执行器自带手动操作手柄/手轮(标准配置,断电手动操作);机械离合器——手动/电动切换便捷;阀位锁定装置——可挂锁锁定阀位,防止误操作
适用系统与典型应用 压水堆核电厂——冷却水系统(含硼水、除盐水输送及切断)、安全壳喷淋系统(EAS)隔离阀、液体废物处理系统(TEU/TEP)切断/隔离阀、给水系统(主给水/辅助给水)隔离、消防系统(JPI)隔离阀、凝结水处理系统、设备冷却水系统(RRI)、化学和容积控制系统(RCV)、换料水池冷却系统(PTR)、汽机旁路系统(GCT)冷凝器侧气动隔离阀、常规岛循环水系统
选址条件与注意事项 核级球阀适用于中低压(≤6.4MPa或Class900)、温度≤200℃的核岛及常规岛水介质回路。选用时需特别注意:阀门需要取得国家核安全局(NNSA)针对本型号核级球阀的HAF系列法规认证证书。不同K类执行器的安装区域限制,K1类只能用于安全壳内需满足LOCA要求的场合,K2类用于安全壳内但无需LOCA耐受,K3类仅限安全壳外。用户订货时应向技术工程师提供核安全等级要求(2/3级)、K类要求(K1/K2/K3)、抗震类别要求(1A/1I/II类)、安装位置的辐射剂量预估以及质保等级(Q1/Q2/Q3/QNC)等核专项条件,美国罗伯逊ROBERTSON将依核电行业的质量保证要求,实施从原材料复检、特殊工艺控制(如堆焊、热处理、无损检测)到最终设备鉴定的完整质量保证体系,确保每一台交付的核级球阀都满足核电站40年寿命期安全运行的全部要求
订货须知 订货时须明确提供以下关键信息以确保准确选型:1. 阀门产品名称与型号(核级球阀)及公称通径(DN)/压力等级(PN/Class);2. 核安全等级要求(核安全2级/3级/非核级);3. 规范等级(规范2级/3级);4. 抗震类别要求(1A类/1I类/Ⅰ类/Ⅱ类);5. 执行机构类型(电动/气动)及安全类别(K1/K2/K3);6. 阀芯结构类型(浮动球/固定球);7. 密封型式(软密封/金属硬密封)及泄漏等级要求(Class V/Class VI);8. 连接方式(对焊BW/承插焊SW/法兰RF-RTJ/NPT螺纹)及连接端标准;9. 阀门结构形式(上装式/两片式/三片式/全焊接);10. 阀体及阀内件材质要求(碳钢/不锈钢/双相不锈钢/特种合金);11. 执行机构电源电压及控制信号类型;12. 防护等级(IP67/IP68)及防爆要求(如涉氢环境需ExdⅡCT4);13. 质量保证等级要求(Q1/Q2/Q3/QNC);14. 是否要求附加鉴定试验报告(辐照老化试验、LOCA试验等);15. 环境温度及安装位置(安全壳内/安全壳外);16. 是否要求附件(限位开关、位置发送器、空间加热器等);17. 特殊认证要求(NNSA HAF证书、SIL等级等)
包装与运输 木箱/铁皮包装(内衬防震缓冲材料);执行机构与阀体可采用分体包装,现场组装;防锈涂覆防潮处理;出口包装符合海运标准;所有部件内腔清洁度满足核电洁净要求;精密仪表级包装——适用于出口或核岛严苛安装要求

说明:以上参数基于美国罗伯逊ROBERTSON RBN系列进口核级球阀的标准技术规范编制。核级球阀与常规工业球阀的核心区别在于:核级球阀须经历完整的核安全设备鉴定程序,包括辐射老化试验(设计寿命40年)、抗震鉴定(SSE地震下的结构完整性)、LOCA环境模拟试验(安全壳内阀门需满足失水事故工况下的密封能力)等;其材料须满足RCC-M或ASME Section III核级规范控制要求;质保体系及过程控制须遵循HAF 003核安全法规及10 CFR 50附录B等国际核电质保要求。选用时需特别注意:核级球阀需要取得国家核安全局(NNSA)针对本型号核级阀门的HAF系列法规认证证书。用户订货时应向技术工程师提供核安全等级要求、K类要求、抗震类别、安装位置的辐射剂量预估以及质保等级等核专项条件,美国罗伯逊ROBERTSON将依核电行业的质量保证要求,实施从原材料复检、特殊工艺控制到最终设备鉴定的完整质量保证体系,确保每一台交付的核级球阀都满足核电站40年寿命期安全运行的全部要求。具体规格可根据客户现场工况与核级要求进行定制化设计选型,建议在选型前向我司核工程专项技术组提供详细的系统工艺参数及核安全分级要求(核安全等级、K类、抗震类、规范级),以便我司为您提供最优的核级阀门整体解决方案。


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