安全壳隔离蝶阀主要应用于核电厂安全壳换气通风系统（EBA）和安全壳大气监测系统（ETY）微扫气子系统。EBA的隔离蝶阀用来保证安全壳在LOCA事故时的密封性，在装卸料发生事故时，调节阀的关闭时间应小于3s。ETY微扫气子系统的安全壳隔离蝶阀既用来保证安全壳在LOCA事故时的密封性，又用于反应堆正常工作时对安全壳内进行空气取样、混合以及小风量清洗，在事故工况下（特别是设计基准事故），关闭时间应小于1s。正常工况下，气/手动装置驱动阀杆，带动蝶板旋转，实现阀门启闭。事故工况下，电磁离合器失电，弹簧复位使阀门自动快关。
一、结构特点
阀门主要由阀体、蝶板、阀轴、压板、密封圈、阀座和轴承等零部件组成（图1）。阀门采用多层次直板式三偏心金属硬密封结构。此结构保证密封圈只在关闭位置时才与阀座接触，因此密封副不会产生相对摩擦和磨损。密封副在阀门开启时能瞬间脱开，关闭时密封圈渐渐切入阀座密封面，既能自动清除密封面上的杂质，又具有磨损补偿的功能。由于其密封接触面相对较宽，对介质中的杂质敏感度不高。采用层叠式密封圈使阀门密封副形成迷宫式结构，确保阀门实现气泡级密封。
（a）DN250mm （b）DN750mm
图1 蝶阀
二、性能参数
公称通径 DN250mm、DN750mm
安全等级 核安全2级
质量保证等级 QA1
设计压力 0.42MPa
壳体试验压力 0.74MPa
密封试验压力 0.49MPa
适用温度 156℃
40年放射性累积剂量 DN250mm为2.5×105Gy
DN750mm为7×105Gy
事故关阀时间 DN250mm为<1s
DN750mm为<3s
地震加速度 DN250mm为三向加速度1.3g（SSE），三向加速度0.7g（1/2SSE）
DN750mm为三向加速度0.6g（SSE），三向加速度0.3g（1/2SSE）
设计寿命 DN250mm为10000次操作周期
DN750mm为1000次操作周期
密封要求 当工作压差达到0142MPa时，阀门的最大泄漏率为015NL/h
三、试验
安全壳隔离蝶阀应进行多项试验，如壳体强度试验（试验介质、压力、持续时间及验收标准需满足RCC-M C5400的要求）、蝶板强度试验（试验介质、压力、持续时间及验收标准需满足RCC-M C5400的要求）、阀座气密封试验（试验压力为规定的最大密封压差，持续时间及验收标准需满足ASME QME-1（2002）QVP-7331.1的要求）、阀杆填料的密封试验（试验需满足ASME QME-1（2002）QVP-7331.1的要求）、冷态行程时间试验（试验需满足ASME QME-1（2002）QVP-7331.1的要求）、冷态可操作试验（试验要求按ASMEQME-1QVP-7361.1的规定，试验时应测定样机阀门的鉴定时间）、热态可操作试验（试验要求按ASMEQME-1QVP-7362.1的规定）、辐照试验（辐照量需满足规定放射性要求）、动作寿命试验（模拟正常工况，手动阀门进行1000次开关试验，气动阀门进行10000次开关动作后应能保持其功能，即压力边界完整、无损伤，动作正常，阀座处泄漏量满足规定要求）和基频测定及地震试验（试验应符合ASME QME-1（2002）QVP7380的规定）等。试验顺序为壳体强度水压试验、蝶板强度试验、试验前检验（目视检查、阀座气密封试验、阀杆填料的密封试验和冷态行程时间试验等）、辐照试验、中间检验、动作寿命试验、中间检验、循环试验、中间检验、基频测定及地震试验和试验后检验。
四、试验分析
试验依据安全壳隔离蝶阀鉴定试验大纲和试验规程进行，试验结果见表1和表2。
表1 试验结果对比
表2 检验结果对比
DN250蝶阀在运行老化后中间检验中发现密封圈处泄漏0.084NL/h的问题，其原因是运行老化后密封圈磨损产生的，但泄漏量未超过规定（0.5NL/h）的要求。在端部加载试验中出现密封圈处泄漏0.216NL/h的问题，其原因是阀门与支架的组合件刚性不足或阀门夹具设计不够合理，但泄漏量未超过规定（0.5NL/h）的要求。DN750蝶阀在基准试验中出现密封圈处泄漏（0.31NL/h）的问题，分析其原因是压圈三等分切割处缝隙过大，压板螺栓未使用垫圈导致阀座处有松动引起的。在切割处增加连接块后，阀门无可见泄漏。
两种口径的阀门在最终检查中均出现阀体内腔锈蚀的问题，其原因是未及时进行防锈处理，改进方法是试验过程中根据防腐蚀规程做防锈处理，并细化操作规程和在管理上加以改进和完善。产品试验中对阀门性能提出了不同的要求。①阀座密封试验的基准试验中规定无可见泄漏为合格，而最终功能试验中规定，DN250蝶阀的泄漏率≤0.252NL/h为合格，DN750蝶阀的泄漏率≤0.18NL/h为合格。②DN750蝶阀冷态操作试验时间的基准试验中规定关闭时间≤0.49s合格，而最终功能试验中规定关闭时间≤0.51s为合格。③DN250蝶阀冷态操作试验时间的基准试验中规定关闭时间≤0.76s合格，而最终功能试验中规定关闭时间≤0.82s合格。④DN250蝶阀行程时间试验的基准试验中规定关闭时间≤0.76s合格，而最终功能试验中规定关闭时间≤0.82s为合格。⑤有相对运动的配合面有磨损现象。由于阀门性能试验台试验时间是通过单片机来计算的，而单片机有±0.2s的计算精度误差，因此在整个试验过程中，对于产品的时间记录均有±0.2s的误差风险。
五、结论
随着我国核电事业的发展，国产核电阀门的应用越来越广泛。应根据工况系统对产品的要求及标准制订合理的试验及处理规程，及时解决实际问题。
