ICS 27.120.20 F 65 备案号：46453-2014
NB
中华人民共和国能源行业标准
NB/T 20268—2014
代替EJ/T339-1988
压水堆核电厂安全阀和卸压阀管系
设计准则
Rules for the design of PWR nuclear power plant safety and relief valve piping
2014-11-01实施
2014-06-29发布
国家能源局 发布 NB/T 20268—2014
目 次
II
前言 1范围规范性引用文件
2
3术语和定义
总则 5蒸汽发生器的安全阀和卸压阀管系 6 稳压器的安全阀和卸压阀管系
4
3
5 8 15
主要辅助系统的安全阀管系
7
附录A（资料性附录） 阀门排放反作用力的计算方法
I NB/T20268—2014
前言
本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草。 本标准代替EJ/T339—1988《压水堆核电厂安全阀和卸压阀管系设计准则》，与EJ/T339—1988相
比，除编辑性修改外，主要技术变化如下：
-增加了术语和定义；修改了载荷的描述；调整了安全等级的描述；调整了阀门动作次数；调整了流通能力公式的表述和单位。
本标准由能源行业核电标准化技术委员会提出。 本标准由核工业标准化研究所归口。 本标准起草单位：上海核工程研究设计院、中广核工程有限公司、中国核电工程有限公司。 本标准主要起草人：蔡坤、夏栓、王建平、徐刚、陈健华、张波、王争光、徐宁、江浩、于沛、詹
敏明。
EJ/T339于1988年首次发布。
II NB/T20268—2014
压水堆核电厂安全阀和卸压阀管系设计准则
1·范围
本标准规定了压水堆核电厂核（包括能动和非能动核电厂）安全有关的安全阀和卸压阀管系的设计和布置要求。
本标准适用于压水堆核电厂安全阀和卸压阀管系的设计。管系分为以下几类：
蒸汽发生器的安全阀和卸压阀管系；
a)
b) 稳压器的安全阀和卸压阀管系；
除反应堆冷却剂系统和主蒸汽系统以外的其他系统中安全级安全阀的管系，如安全注射系统、
c)
余热排出系统、 学和容积控 制系统、设备冷却水系统、乏燃料池冷却系统、压缩空气系统、 液体废物处理系统以及非能动堆芯 却系统等。
2规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件， 其最新版本（包括所有的修改单） 适用于本文件。
GB/T17569—2013压水 堆核电厂物项分级 NB/T20036.6 2011核电厂能动机械设备鉴定 第6部分：阀门组件鉴定
3术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。 安全阀和卸压阀管系 pipingwith safetyvalveand re fvalve 安全阀或卸压阀上游管系和下游管系（或排放管道）、安全阀和卸压阀本身以及管系的支承（包括
3. 1
阻尼器）等部件的统秘 3. 2
动态载荷因子dynamicloadfactor 在动态载荷作用下最大的瞬时动态挠度和静态载荷作用下产生的挠度之比。
4总则
4.1 载荷组合
安全阀和卸压阀管系的设计在进行载荷组合时，至少应考虑下列载荷： a） 内压一 一阀门上游的内压为阀门最高整定压力与达到阀门设计流量所需的积累压降之和，一般
采用安全阀的设计压力，且不超过所在管系设计压力的110%；阀门下游封闭式排放管系的内压为管道设计压力：
b) 自重一一管道重量和管道上阀门的重量和介质、管部件或元件的重量之和：
1 NB/T 20268—2014
c）地震载荷一管道的地震惯性载荷、阀门等集中质量对管道的局部作用、支承件相对运动引起
的载荷； d) 热载荷一一在升温和稳态工况下，管道和支承的热位移限制引起的载荷，以及安全阀和卸压阀
动作时温度变化产生的载荷； e) 动态载荷一一阀门对空排放的反作用力或作用于封闭系统上游和下游管道的瞬态水力； f）位移差-由支承间位移差引起的载荷（如沉降等）。
4.2动态载荷
弹簧式安全阀和先导式安全阀是快速动作设备，因此阀门排放对管道和支承的影响具有动态特性，应作为应力分析的一部分进行估算。加入合适的支承和阻尼器刚度的模态分析或时程模拟法是评定安全阀管系的推荐方法。此外，也可以采用合适的动态载荷因子，进行静态分析。但对动态载荷因子的计算应十分注意。此外，支承的设计应避免在静态分析中难以处理的运动。
动力卸压阀和先导式卸压阀属于快速动作的设备，因此也可以采用反作用力的动态载荷因子进行计算。阀门开启特性应符合其所在管系的要求，一般应由制造商提供。然而，如果阀门的有效开启时间比包括该阀门在内的管系的最低固有频率的倒数大十倍以上，则可以忽略动态的影响。 4.3核安全等级
安全阀和卸压阀管系内各部件的安全等级由各管系的核安全等级确定，例如： a) 从蒸汽发生器的蒸汽接管开始，直至隔离阀在内的主蒸汽管道为核安全2级，蒸汽隔离阀、蒸
汽安全阀和卸压阀连同其支承和构筑物均为核安全2级； b) 蒸汽发生器安全阀和卸压阀的排汽管（如果排汽管破损不影响核安全）为非核级； c) 稳压器与安全阀和卸压阀之间的管道为核安全1级，安全阀和卸压阀连同其支承件均为核安全
1级； d) 稳压器安全阀和卸压阀的排汽管和稳压器卸压箱（如适用）连同其支承件均为非安全级； e）主要辅助系统的安全阀及其与压力源连接的管道，连同其支承件为核安全2级、3级或非核级。 安全阀和卸压阀装置应按照规定的安全等级和有关规范或标准的要求进行设计，如对环境影响和地
震影响的防护要求，以及对假想管道破损事故的防护要求等。
关于核安全等级的其他要求见GB/T17569—2013。 4.4支承件
对于设置在安全阀、卸压阀以及连接管道上的支承要进行分析，以确定其约束方向和支承作用。 分析时至少应考虑下列几点：
a)容器与相连管道的热膨胀差异； b) 在发生地震情况下阀门动作时，支承相对于其所支承的设备和所依附的构筑物的动态响应特
性。在选择、布置和分析支承时，应考虑安装这些支承的构筑物和结构的各个部分因地震而引起的最大相对运动；
c）根据支承设计要求，确定其是否需要提供具有扭转刚度的支承。 阻尼器常用于支承或阻挡快速作用载荷，如阀门排放的反作用力，封闭管系的压力-动量瞬态过程，
地震产生的加速度等。由于阻尼器成为刚性支承前要移动一小段距离，因此分析时应考虑这一位移。若载荷作用于阻尼器的时间比较长，则应复核阻尼器的工作特性，以确保阻尼器在关键时刻能阻止部件或管道运动；或者也可在分析时预先考虑一个附加位移。此外，阻尼器对压力瞬态过程中安全阀或卸压阀多次交替开关而产生的反复载荷的响应特性也应进行校核。
2 NB/T20268—2014
5蒸汽发生器的安全阀和卸压阀管系
5.1概述
每台蒸汽发生器的二次侧均需设置一定数量的蒸汽卸压阀和蒸汽安全阀，如图1所示。这些阀门都安装在安全壳与主蒸汽隔离阀之间的主蒸汽管道上。阀门的设计应考虑到图2所示的安全阀排放时的反作用力和由此在接管上产生的力矩。在管道或母管上的管嘴应能承受阀门排放时产生的力矩。 5.2机械设计准则 5.2.1载荷组合
在确定载荷组合时至少应考虑下列因素：内压、自重、地震载荷、热载荷、阀门排放时的反作用力以及位移差等。 5.2.2设计压力
设计压力为主蒸汽管道或安 全阔进口管嘴处母管的最大容许内压。通常以蒸汽发生器二次侧的设计压力作为主蒸汽系统的设计压力。 为了防止振荡和尽量减少阀门的循环动作次数，各安全阀的整定压力应有级差。在无阀门排放时，内压将低于上面所规定的整定压力 5.2.3反作用力和力矩
设计时应考虑各阀门单独排放和几只阀门同时排放所产生的反作用力和力矩对蒸汽母管、支承和连接管嘴的影响。 由于各安全阀的开启时间相互错开，而且在超压瞬态过程中可能并不需要同时开启，因此在母管上可以出现几种可能的力的组合方式。 可以适当地布置同一母管上几只安全阀的排放方向，以减少阀门同时排放时作用在母管及其支承上的最大可能的作用力。在确定条件最苛刻的阀门反作用力组合时，应考虑阀门整 压力（开启压力）和回座压力（关闭压力）的容许偏差。容许偏差一般应由阀门制造厂提供，并 年应通过试验进行验证。而且制造厂还应提供阀门排放时的反作用力。 设计人员宜通过独立的分析，以证实制造厂 的数据。 附录A推荐了一个阀门排放反作用的计算方法， 以供参考。 5.2.4消除或减小反作用力矩影响的措施
采取下列措施可以消除或大大减小作用在与安全阀或卸压阀相连管嘴上的反作用力矩或其产生的应力：
a) 按有关管道规范设计的母管上的管嘴应有足够的补强。
出口弯头的角度应如图3a所示，使排放反作用力失量与管嘴的中心线相交于母管的外径处，以大大减少阀门排放时的反作用力矩。弯头端部应有一段直管，其长度不应小于管径，以确保弯角处流体动能充分释放。此外，在确定反作用力矩大小时，还应考虑制造偏差、现场实际安装偏差和反作用力角度偏差。
b)
c) 如图3b）所示，在出口弯头下应设置一个垂直的辅助支承，以承受阀门排放时的反作用力，
这种支承方法的设计应考虑到各部件不同的热膨胀。 d) 如图3c)所示的方式设置辅助支管作为阀门排放反作用力的温度补偿支承。 e) 采用双排放安全阀，并带有90°出口弯头，如图3d)，或在阀门排汽管上安装水平出口管和
90°弯头，如图3e)。以上两种布置方式基本上都消除了作用在安全阀进口支管管嘴上的力矩，图3e)的布置方式还消除了直接作用在母管上的反作用力。
尽管通过上述措施消除或大大减少了反作用力矩，但直接作用在母管及其支承上的反作用力仍需加以考虑。
3 NB/T202682014 5.2.5反作用力的动态放大
在随时间变化的载荷作用下，管系所产生的内力和应力一般大于静态载荷作用下的相应数值，这个放大作用常用“动态载荷因子”表示。
构筑物视为一个单自由度系统，对主蒸汽安全阀排放力起的响应，其动态载荷因子的值在1～2之间，这取决于排放瞬态过程的种类和构筑物结构的固有频率。在这些情况下常取其最大值2。如果希望有较低的动态载荷因子，则应由时程法求得有效的载荷进行动态分析来确定动态载荷因子的上限。 5.2.6阀门开启时间
动力卸压阀的实际开启时间应符合蒸汽系统设计要求。阀门实际开启时间一般应由制造厂提供，用于计算动态载荷因子，以供动态分析或改进的静态分析使用。安全阀由入口静压驱动，并具有快速开启或突跳动作特性。应力分析中所用的时间是阀门有效行程时间，不包括对气动隔膜加压并使阀杆运动所需的时间。
为了得到正确的阀门流量-时间特性，应确定流量与阀杆行程之间和阀杆行程与时间之间关系的阀门特性曲线。此外，应估计实际使用条件下的各种影响，如阀杆的摩擦效应可能引起阀杆卡住或阀门急速开启。 5.2.7反作用力的循环次数
蒸汽发生器安全阀的整定值是有级差的，当母管上任一安全阀开启时，母管都将受到一个动态反作用力。为便于母管和支承的设计，反作用力的循环次数可作如下假设：在电厂设计寿期内，每年将发生 2次压力瞬态过程，每次都要求所有蒸汽发生器安全阀动作。 5.2.8进口压力损失
母管上安全阀的管嘴应充分倒圆，以尽量减少安全阀开启时从母管至安全阀进口处的压力损失。 安全阀上游至母管间的总压降不宜大于整定压力的2%。
5.2.9应力分析
管道应力分析应按有关规范的规定或要求进行。计算得到的应力应按管道规范的相应核安全等级进行评定，并留有充分裕量。设计说明书中规定的载荷组合的应力限值应采用相应规范的应力限值。 5.3布置准则 5.3.1.上游管道积水
主蒸汽安全阀的安装高度通常低于蒸汽发生器顶部的标高，所以蒸汽发生器与主蒸汽隔离阀之间的安全阀管道的低处往往会积聚一些水，在蒸汽基本上不发生流动的启动和热停堆状态下更是如此。当安全阀排放时，水随着蒸汽一起排出阀门，这将大大增加反作用力或冲击载荷，甚至可能引起事故。因此应采取可靠的措施，以排出管道低处的积水。操作和维修规程中应包括严格的疏水操作步骤。 5.3.2安全阀出口侧的疏水
安全阀出口弯头处应设置疏水管，以防止蒸汽冷凝的泄漏水、雨水等积聚在阀门出口侧而增加排放反作用力。安全阀通常都带有疏水管以供疏水。启动和操作规程中应包括对这类疏水的检查和正确操作要求。 5.3.3排汽管
4 NB/T20268—2014
蒸汽发生器的安全阀和卸压阀通常都设有排汽管，把蒸汽引向厂房外高处。排汽管的设计应注意下列要求：
a）背压不应影响阀门排放的反作用力； b) 排汽管应采用可仲缩的（或断开的）套管，或者其他等效的布置方式，使作用在排汽管上的作
用力不传递到阀门的出口弯头处：应校核立管的间隙，使其不受热膨胀和地震位移等的影响：
c)
d) 立管应增设辅助支承，其支承应足以承受阀门排放所产生的反作用力，防止立管发生偏斜而导
致蒸汽在阀门附近逸出；应当计算安全阀和卸压阀出口管嘴（弯头）和相连管系在经受阀门排放反作用力时产生的偏移，
e)
并应在排汽管的滑动套接设计中予以考虑，确保阀门出口管嘴在受到阀门排放反作用力时仍套在排汽管内，防止蒸汽从阀门附近逸出。
6稳压器的安全阀和卸压阀管系
6.1概述
对于能动压水堆核电厂，在反 应堆冷却剂系 的稳压者 设置两只以上的安全阀或卸压阀，用于超压保护和瞬时压力控制。如图 所示，这些阀 门排出的蒸汽经 个封闭管系进入卸压箱、内置换料水箱或地坑，并在其中 中冷凝和冷 令却。为减少蒸汽和氢气从安全阀座处泄漏， 安全阀进口管道应能形成一个水封段。若需要安全阀开启 随着阀瓣提升。 水封段的水比 比蒸汽先排出，其后，通过排放管道排往下游的水和蒸汽流产 生一个很大的压力和动量瞬态过程。当水流从排放管道直管段的一端移动到另一端时，每段直管都经受 一个力循环
对于非能动压水堆 核电厂，在反应堆冷却剂系统的稳压器上常设置两个及以上的安全阀及相应的卸压阀，用于超压保护 在小破口失水事故时使反应堆冷却剂系统白动卸压。如图7厂 所示，安全阀排出的蒸汽经爆破盘进入安全壳，并在其后设置相应管线将泄漏后冷凝液体排至地坑。而卸压阀排出的蒸汽
宜在安全阀及相应的卸压阀前管道设置水封，以减少泄漏，并考虑
在内置换料水箱内进行冷凝和冷阀体及其后部管系在阀门 开启时的受力情况 6.2水力 6.2.1水力模型
稳压器安全阀和卸压阀的排放管系是一个封闭系统，所以不会出现因流体对空排放而产生持续的反作用力。然而从安全阀或卸压阀突然开启直至完全形成稳定流的一段时间内，瞬时水力可能作用于管系各点。为确保稳压器管嘴、安全阀（或卸压阀）以及相连的核安全1级管道在阀门动作时不致损坏，分析时应考虑这种瞬态力。
当蒸汽和水的混合流通过管系时，山于瞬时压力和冲力，各管段都将受到水力载荷的作用。图5 为作用在两个弯头之间典型直管段上总力的形式。对管系的各段来说，当流体沿着上游弯头加速流动时，管段首先受到一个正向力（与流动方向相反），而当来自环形水封的水流到达下游弯头后，接着又受到一个反向的力。达到稳定流动后，则压力、冲力和摩擦力的作用互相平衡，各管段的净水力载荷衰减到零。 6.2.2水力计算 6.2.2.1概述
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