田灣核電站采用俄羅斯V-428型壓水堆核電機組設計，一期建設2座100萬千瓦核電機組。

     根據中、俄兩國協議，田灣一期的主要設備都由俄羅斯設計、制造并供貨，但數字化儀控設計和部分機械設備（穩壓器**閥、**殼隔離閥、設冷水系統板式熱交換器等）由俄羅斯提供設備技術規格書，業主組織進行第三國采購。

     由于俄方提交的設備技術規格書中只采用俄羅斯的核電規范，且設備的級別為俄羅斯級別，而第三國供貨商大都采用美國ASME規范或法國RCC-M規范，這樣在第三國采購合同談判中出現了設備級別的轉化問題。由于不同規范系列無法完全等同，經中、俄和第三國供貨商閥門專家的共同商談，決定按照設備執行功能轉化成ASME或RCC-M相應規范級別，同時要求供貨商遵照俄規范要求修訂一些制造、檢驗要求，保證不低于俄規范要求，使合同得以簽訂。但后來俄方又提出“俄2級閥門相當于ASME1級閥門”，并要求修改合同，*終業主經篩選將部分2級閥門升為1級。

     對于俄方結論，以下問題仍需探討：

     （1）俄2級閥門與ASME1級閥門是否確實完全相當；
     （2）俄、美兩個規范體系在核電閥門的材料、設計、制造、安裝、檢驗及試驗方面的技術要**否存在差異，存在哪些主要差異。

     本文嘗試將兩個規范對核電閥門的技術要求進行對比，并考慮到俄羅斯1級、2級設備的規范技術要求幾乎完全一樣，以及俄核電站實際設計沒有1級閥門，故選擇針對俄2級閥門與ASME1級閥門的主要技術要求差異進行對比論述，希望為以上問題找到一個合理正確的答案和一些可以操作執行的建議，以期對未來與俄羅斯合作的核領域項目有所幫助。

      2 俄、美核電閥門所采用的主要規范

     俄、美對核電閥門要求所涉及的規范較多，限于篇幅，這里不一一列出，以下只對通常不太熟悉的俄核電閥門所涉及的主要規范，進行簡要描述。

      2.1俄羅斯核電閥門所采用的主要規范

     （1）核電站**保障總則（O∏Б-88/97，∏HAЭΓ-01-011-97簡稱“O∏Б-88”）。是俄標中層次*高的核電標準，相當于我國的HAF102，是必須遵照執行的法規。該法規對俄核動力廠**保障的基本原則、系統和部件分級（根據部件對**的影響分為1、2、3、4級）、核動力廠及其系統設計時的基本**原則，以及核動力廠運行**保障作出了相應規定；

     （2）核動力裝置設備和管道的設置及**運行規范（∏HAЭΓ-7-008-89，簡稱“008設備設置及**運行規范”）。是俄羅斯核**監督當局為各種類型反應堆（包括壓水堆、石墨堆、鈉冷卻劑快堆等）核動力廠（包括核電廠、核供熱廠、核熱電廠等）設備和管道的設置及運行（但不包括退役）規定的總管理要求，它實際上包括了設備和管道（不是全部設備和管道，如閥門、包容系統部件和控制棒執行機構等另有專門規范作出相應規定）在設計、制造和安裝方面的總要求，但某些專業性比較強的部分，如強度計算、焊接材料和焊縫的檢驗等，另行設置專門規范，而在本規范中只提原則要求。該標準根據設備和管道所在系統對核動力裝置**的影響程度，將核動力廠的設備和管道劃分為質量A、B、C三類（類似ASME或RCC-M的規范級），按“O∏Б-88”的分級原則，它們分別屬于**1、2、3級；

     （3）核電站設備和管道閥門的通用技術要求（OTT-87，簡稱“OTT-87”）。是俄制定核電閥門設計、制造和試驗要求的主要文件，它是俄羅斯國家核**局在1991.9.11對1987.9.4版本修改后批準的，該文件是閥門設計和制造必須遵守的；

     （4）核動力裝置設備和管道的強度計算標準（∏HAЭΓ-7-002-86，簡稱“002強度計算標準”）。該規范包括正文部分和推薦性附錄兩部分，適???于載熱劑溫度不高于600℃的核動力廠設備和管道的強度評定。正文部分包括基本尺寸選擇計算、靜態強度計算、穩定性計算、疲勞強度計算、抗脆性破壞計算、持久疲勞強度計算、持久靜強度計算、漸進性變形計算、地震作用計算和振動強度計算。附錄部分包括確定結構材料機械性能的方法和確定強度特性的試驗等；

     （5）核動力裝置設備和管道焊接與堆焊的基本規則（∏HAЭΓ-7-009-89，簡稱“009焊接基本規則”）。該規則規定了在核電廠設備和管道焊接中，各個工序應遵循的準則，包括焊接材料的選用、坡口的加工、定位焊、預熱、焊接、焊后熱處理、補焊、標識等，可直接用于指導施工；

     （6）核動力裝置設備和管道焊接接頭及堆焊層的檢驗規則（∏HAЭΓ-7-010-89）。

      2.2美國核電閥門所采用的主要規范

     （1）ASME第Ⅲ卷（核動力裝置設備建造規則，NB、NC、ND分卷）；
     （2）ASME第Ⅱ卷（材料）；
     （3）ASME第V卷（無損檢驗）；
     （4）ASME第Ⅸ卷（焊接及釬焊資格）；
     （5）ANSIB16.34（法蘭、螺紋和焊接端連接的閥門）；
     （6）ANSIB16.41（核電廠動力操作能動閥門裝置功能鑒定要求）；
     （7）IEEE-382（核電廠**相關功能的動力操作閥門裝置用驅動機構的鑒定標準）；
     （8）SP-61（鋼閥液壓試驗）；
     （9）ANSI/ANS51.1-83（固定式壓水堆核電廠**設計準則）；
     （10）IEEE-308-1980（核電廠1E級電力系統準則）。

      3 俄2級閥門和ASME 1級閥門的主要技術要求對比

      3.1總論

     俄規范OTT-87相當于核電閥門的通用技術條件，是對俄核電閥門的分級、材料、焊接、制造、檢驗、銘牌標示、防腐和包裝等規定技術要求，以及對閥門電動執行機構規定一系列要求的重要文件。在俄“008設置及**運行規范”中沒有對閥門作出太多具體要求，相反在1.1.8條、1.2.7條、4.1.4條、6.1.4條中援引了OTT-87對核電站閥門的要求，可以說OTT匯總構成了美國ASME規范系列文件IEEE-382、ANSIB16.34、ANSIB16.41、SP-61所列出的閥門要求。

     在OTT-87中閥門的分級是根據“O∏Б-88”的**分級1、2、3、4級和“008設置及**運行規范”中規定的質量分級A、B、C類，以及閥門的設計壓力、閥門所處位置是否導致運行人員接觸有害介質、以及安裝或運行后維修的可接近性作為劃分原則來確定的，分為1A、2B∏a、2B∏b、2BШa、2BШb、2BШc、3CШa、3CШb、3CШc等級別（詳見表1）。

     美國核電閥門的分級是根據標準ANSI/ANS51.1-83（固定式壓水堆核電廠**設計準則）分為**1級、**2級、**3級和非**級，電氣部件按IEEE-308-1980（核電廠1E級電力系統準則）分為1E級和非1E級。

表1 俄羅斯核動力廠閥門的級和類（OTT-87）

     對比兩個規范體系的分級差異，首先是俄標“O∏Б-88”的**1級部件，它是指在**系統投入后其故障仍要導致燃料元件破損超過設計基準事故的部件。這樣，按俄規范只有壓力容器和燃料組件為**1級，按“008設置及**運行規范”分為A類，而包括反應堆冷卻劑系統主設備在內的一些按美國標準屬于**1級、規范1級的設備，按俄規范卻屬**2級、質量B類，這是俄、美兩個規范體系在對核電設備分級上的*大差異。關于俄**分級、抗震分類與IAEA及中、美、法標準的對照，詳列在表2中。

     從表2可以看出，兩個規范體系在設備的抗震分類上也有異同，屬**1、2級的部件都采用抗震I類，都能抗SSE地震，這是俄、美規范體系類同的地方。但俄部分**3級部件卻采用抗震Ⅱ類要求，區別于美標準要求。

      另外，俄標“O∏Б-88”和OTT-87沒有將電氣部件單獨分級，而是隨同其機械部件的等級分為4級，這與美國標準分為1E級和非1E級差異較大。

     根據俄標“O∏Б-88”，允許電廠總設計師按總則要求對設備確定級別，例如蒸汽發生器、主泵、穩壓器按俄規范為**2級，質量B類，而實際核電廠設計提高到**1級，質量A類（主管道仍為**2級、質量B類）。但對于閥門，按“O∏Б-88”沒有**1級閥門，在俄核電站設計和建造中也沒有提高到1A級閥門，雖然在OTT-87分有1A級閥門（表1），但實際上2B級閥門為其***別閥門。 

     但我們不能僅根據定義認為俄***別2B級閥門就與ASME***別1級閥門等同，也不能簡單地說俄羅斯標準文件的要求比美國的更“嚴格”，而應根據標準文件的每一個具體技術要求或條款去對比分析。

      3.2 在材料和半成品方面的要求對比

     由于俄、美兩個規范體系的材料牌號完全不同，所以很難在此對比。總的來說，俄OTT-87沒有對閥門材料和半成品提出太多具體要求，而是引用“008設備設置及**運行規范”。該規范在第3節對材料和半成品的要求也很原則，而ASMENB2000則對核1級設備材料及其檢驗規定了操作性較強的具體要求。

     但ASME規范所缺乏的要求，需要引起重視。OTT-87對于主部件金屬和決定閥門工作能力的成套配件的金屬，直接制定了要求。在OTT-87的4.3條中規定：在部件與一回路冷卻劑接觸面積大于0.01m²的不銹鋼閥門中，限制鉆含量為0.2%；而在ASMENB卷中沒有明確此要求；法國RCC-MB2430中有規定，在與一回路冷卻劑接觸面積小于1m²的非承壓零件不檢驗鈷含量，對于與一回路冷卻劑接觸面積大于1m²的非承壓零件，限制鉆含量為0.2%；這樣看來俄規范對鉆含量要求比ASME和RCC-M更嚴格。

     3.3 在設計方面的要求對比

     俄、美兩個規范體系在核電閥門的設計要求上基本是類同的，只是對俄規范體系來說，**1、2、3級或質量A、B、C類的部件在設計上的要求幾乎沒有區別，而美ASMEⅢ中NB、NC、ND篇章分別對1、2、3級部件規定要求嚴格區分。

      通過具體對比，設計要求主要存在以下幾點區別：

     （1）超壓保護用**閥的技術要求在兩個規范體系里都有專門章節論述。在俄“008設置及**運行規范”6.2條中，對**閥的數量、通過能力和開閉的整定值，規定使被保護的設備和管道在閥動作的情況下壓力不超過工作壓力（要考慮設備和管道內瞬態過程的動態以及**閥動作時間和動態）的15%，這樣**閥的開啟整定值應不超過設備設計壓力的115%，并規定在動作后，當壓力達到不低于工作壓力的0.9倍時將**閥關閉。但在ASMEⅢNB7000中規定，**閥總的釋放量應足以能防止被保護系統承壓邊界內任何設備的壓力高于設計壓力的10%以上，即**閥的開啟整定值應不超過設備設計壓力的110%，并規定**閥關閉的整定值不低于整定壓力的95%。**閥的整定值要求實質上屬于系統設計范疇，不是閥門本身結構的設計，從俄、美兩國標準的要求和實際電廠的設計來看，對于被保護的設備和管道，若按不超過110%設計壓力考慮應力限值，則ASME規范的整定值要**偏于**的。另外ASMEⅢNB7512還對**閥整定壓力的正負容差作了嚴格的要求，*大范圍為3%；而俄規范在OTT-87的3.19條中，規定為**閥的壓力調整在額定開啟壓力范圍的±7%；

     （2）俄羅斯閥門的設計計算是按照“核動力裝置設備和管道的強度計算標準”進行的。與ASMEⅢ相比被確定在相吻合的條件下，在要求總構成方面，許用應力和應力限值等方面要求有差異。

     俄“002強度計算標準”中，不論部件等級如何，一律采用“分析法”設計，與此相應，在制定基本許用應力時，也采取統一的**系數。

      例如，對于內壓作用下的壓力容器，其中許用應力[σ]為：

     其中R^T_m、R^T_p0.2分別為工作溫度下材料的抗拉強度和屈服強度；

     η_m、η_0.2分別為對應于抗拉強度和屈服強度的**系數。

     這樣，在俄“002強度計算標準”中，對于1、2、3級部件，η_m、η_0.2都取固定的數值，不因部件等級不同而異，例如對受內壓載荷的閥門η_m=2.6、η_0.2=1.5。

     而按ASME規范，1級閥門采用分析法設計，2、3級閥門則采用常規方法設計，這樣2級設備的強度余量系數取值高于1級設備。在ASME-III中，η_m對2、3級部件取為4（大于1級部件的取值），作為允許對2、3級部件作簡化分析的一種補償。

     通過比較可見，對于工作在蠕變溫度以下的俄2級閥門和ASME1級閥門，俄“002強度計算標準”和ASME規范都是從屈服強度和抗拉強度來計算許用應力的。但由于ASME規范的抗拉強度**系數取值比俄規范大，因此，對于鐵素體材料在屈強比大于0.5時，ASME規范的許用應力總是小于俄規范要求。

     另外，兩個規范體系的應力限值也因運行工況不同而有差異。例如不同載荷工況下1級螺栓應力限值的比較：在設計工況下，兩個規范都不允許螺栓中的平均應力大于許用應力，由于俄規范的許用應力大，因此在設計工況下對于1級螺栓，ASME的**裕度比俄規范要大；而在正常運行工況下，ASME規范規定螺栓中的實際使用應力可以高于許用應力值，不計應力集中，沿螺栓橫截面平均應力的*大值不得超過許用應力的2倍，對應的俄規范對平均應力限值為1.3[σ]w。對于1級螺栓按照ASME規范相當于0.67R_p，0.2，而俄規范的限值為0.65R_p，0.2，這兩個規范的限值是相當的。

     在不同運行工況下，兩個規范螺栓應力限值對比見表3^[2]。

     由表3可見，對于1級螺栓，兩個規范基本相當。但在設計工況下，ASME比俄規范更保守，而在其它使用工況下，俄規范具有較大的**裕度；

     （3）OTT-87對于閥門電動執行機構的防護等級在17.1.3中提出**殼內閥門不低于IP55，輔助廠房內閥門不低于IP44的防護等級要求，沒有說明核級電氣部件中的質量鑒定要求。美IEEE標準分為K₁、K₂、K₃三種質量鑒定等級，充分考慮了電氣元件在核電廠各種工況下的性能要求，如LOCA條件下，電氣元件應能承受高溫、高壓、高放射性等，是高于俄規范要求的；

     （4）在壽命和可靠性指標方面OTT-87闡述了美國標準文件所缺少的要求，例如，按照OTT-87第8節要求，電動截止閥在設計的動作循環次數內無故障運行概率應不低于0.95，而對于**系統的快速切斷閥和**閥在動作25次時不低于0.995等等。俄閥門設計要求，在閥門設計階段應按照指導文件PД24-207-06進行無故障運行概率計算，而ASME規范沒有提及這方面要求；

     （5）OTT-87在附錄4中列出了不同壓力、溫度，不同材料的管道在各種工況組合下傳給閥門接管的荷載數據；而ASME規范未給出這些數值，但由具體設計準則和實際力學計算確定，俄閥門專家在文獻^[6]中評價ASME規范所計算的管道傳至閥門的扭矩比OTT-87中規定的低，這是可能的，因為列在標準里面、而不具體計算的規定數值應為可能的*大值，應偏于保守。