《核电厂混凝土蜗壳式循环水泵设计制造规范》

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NB

中华人民共和国能源行业标准

NB/T×××××—××××

核电厂混凝土蜗壳式循环水泵设计制造

Nuclearpowerplantconcretevolutepumpdesignandmanufacturingspecifications

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（征求意见稿）

（本稿完成日期：）

图1××××-××-××发布××××-××-××实施

国家能源局发布

NB/T×××××—××××

I

NB/T×××××—××××

核电厂混凝土蜗壳式循环水泵设计制造

1范围

本标准规定了滨海核电厂混凝土蜗壳式循环水泵的设计制造技术要求、检验规则、试验

方法和包装、标记、运输贮存等要求。

本标准适用于滨海核电厂混凝土蜗壳式循环水泵制造厂在设计制造供应设备时使用。

本标准未规定的有关设备的具体要求，应按技术协议书或合同附件中相关规定执行。

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/T3216回转动力泵水力性能验收试验1级和2级

GB/T7021离心泵名词术语

GB/T8923涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级

GB/T9239.1机械振动恒态（刚性）转子平衡品质要求第1部分:规范与平衡允差的

检验

JB/T4730.5承压设备无损检测第5部分：渗透检测

JB/T6912泵产品零件无损检测磁粉检测

JB/T8097泵的振动测量与评价方法

JB/T8098泵的噪声测量与评价方法

JB/T8543.2泵产品零件无损检测：渗透检测

NB/TXXX压水堆核电厂循环水泵蜗壳混凝土施工技术规程

SL140水泵模型及装置模型验收试验规程

ANSI/HI9.8泵入口设计（PumpIntakeDesign）

ASME锅炉及压力容器规范第Ⅴ卷无损检测，第Ⅷ卷压力容器

MSS-SP-55铸钢阀、法兰、管和配件和其它管构件的质量标准-目视检测法（Quality

standardforsteelcastingsforvalves,flangs,andfittingsandotherpipling

components-visualmethodforevaluationofsurfaceirregularities）

IEC60193水轮机、存储泵和水泵水轮机.模型验收试验(Hydraulicturbines,

storagepumpsandpump-turbines-Modelacceptancetests)

3术语和定义

GB/T7021及NB/TXXX(压水堆核电厂循环水泵蜗壳混凝土施工技术规程)界定的以及下

列术语和定义适于用本文件。

3.1

混凝土蜗壳式循环水泵concretevolutecirculatingpump

叶轮排出的液体直接进入混凝土浇注成的蜗状壳体泵，具有立式、单级、底部吸入和侧

向排水的结构特点，为核电厂循环冷却水系统通常采用的一种混流泵。

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3.2

预埋件embeddedparts

特指泵安装中需一次或二次浇注在混凝土中的预埋部件，包括上部环、下部环、分水角

和基础环、钢衬（若有）及泵出口测压管路等。

4混凝土蜗壳式循环水泵的设计要求

4.1泵组的组成

4.1.1泵组应至少包括以下设备和附件：

——泵；

——进水流道和蜗壳模板（或预制件）及出水接管处模板（若有）和附件；

——配套电机和齿轮箱以及联轴器；

——泵盖处排水泵；

——润滑油系统设备及其附件；

——辅助系统管路部分（包括冷却水、密封冲洗水和压缩空气管路等）；

——泵组检修支架及踏板；

——备件部分；

——专用工具。

4.1.2泵组的监测、控制和保护仪表应至少包括以下几项：

——泵出口压力监测；

——泵出口超声波流量监测；

——泵轴承温度的监测和保护；

——泵轴承润滑油液位的监测和保护；

——电机反转探测及泵反转保护；

——电机轴承与绕组温度的监测和保护；

——各辅助系统的监测和控制。

4.2泵的流道设计要求

4.2.1各种工况下，进水道内应流态良好，无涡流和湍流，且保证叶轮进口处的流速和压

力分布均匀，满足泵进水要求。

4.2.2进水流道的设计合理性应以模型试验进行验证。

4.2.3根据流道尺寸应设计可重复拆装的配套模板及支撑、固定和连接件，并以尽可能减

少流道表面混凝土浇注分界区为原则确定合理的混凝土浇注顺序。

4.2.4进水流道可采用肘型或簸箕型流道，进水流道最大断面处流速宜取0.5m/s～1.0

m/s。

4.2.5设计低水位下，进水道顶部上缘的淹没深度宜不低于3.0m。

4.2.6蜗壳最大断面流速宜取2.5m/s～3.5m/s，最佳流速建议为3.0m/s，最大断面处

最高流速不应超过5.0m/s。

4.2.7肘型流道的尺寸设计建议按ANSIHI9.8标准相关规定。

4.2.8出水流道应设置检查孔，其孔径不宜小于0.7m。

4.3泵的性能设计要求

3

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4.3.1泵的水力性能设计要求

4.3.1.1选用的泵模型应成熟可靠，并按SL140或IEC60193的规定对模型泵及流道装置

等进行验收试验。

4.3.1.2泵的特性性能曲线为模型泵试验曲线转化而成，应包括扬程、轴功率、效率、汽

蚀余量等参数随流量的变化曲线，泵允许连续工作范围应满足系统设计要求，建议为0.8Q～

1.2Q，泵高效区应为：0.9Q～1.15Q之间。

4.3.1.3泵应具有稳定的扬程-流量曲线，保证泵平稳启动，且曲线在0.4Q～1.15Q之间呈

连续下降趋势，无驼峰及陡降。

4.3.1.4泵的最佳效率应不低于88%，且最佳效率点应落在泵的高效区内，泵组的最佳效

率应不低于82%。

4.3.1.5汽蚀余量（NPSH）：泵的必须汽蚀余量（NPSHr）应不大于8m。

4.3.2泵的最大轴功率

泵的最大轴功率在正常工作范围应小于1.1P（P表示额定点泵轴功率）,全部工况下

（0Q～1.2Q，但零流量点除外）应小于1.15P。

4.3.3泵的转速要求

4.3.3.1泵的临界转速

4.3.3.1.1各种横向振动模式下，第一临界转速(计算值)至少应超出泵转速的50%。

4.3.3.1.2正常和紧急工况下，整个泵组的第一临界扭转转速与额定转速下的激振频率范

围至少相差10%以上。

4.3.3.1.3泵在运行、启动、停机过程中不应由于通过临界转速而引起损坏。

4.3.3.2泵的反转要求

泵组能允许反转30min，且能承受的最大反转速度为额定转速的160%。

4.3.4特殊工况下的设计要求

4.3.4.1根据系统设计要求，泵组应允许短时间（5s）内两次连续启动。

4.3.4.2泵组在启停过程中产生的瞬间水锤应通过系统设计相关措施予以避免。

4.3.4.3异常情况下，应尽量避免采用单一温度测点信号直接停泵保护，降低设备的可用

率。

4.3.5泵的使用寿期要求

4.3.5.1泵组设备应有40年设计寿命，具体部件的设计寿命见表1。

表1泵组内主要部件的设计寿命

设计寿命

序号设备/部件

年

1泵盖40

2耐磨环10

3叶轮40

4泵轴40

5轴套20

4

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6轴承10

7预埋件40

8联轴器40

9密封≥1.5

10电机40

11齿轮箱40

4.3.5.2泵设备应保证累计333000h的运行时间。

4.3.5.3正常运行条件下，泵设备寿期内允许累计启停次数5000次。

4.3.6泵的检修要求

泵组在设计时应考虑安装和拆卸检修的便利性，且在核电厂机组换料周期内（最长18

个月）内泵设备不应有停泵检修工作。

4.3.7泵的振动要求

4.3.7.1应在规定转速，正常流量范围内进行泵的现场振动测量。

4.3.7.2泵的振动测量应符合JB/T8097的规定，负载情况下，在泵轴承的三个方向（X,Y,

Z，其中Z是泵轴方向）的绝对振动幅值（峰-峰值）应不超过65μm。

4.3.8泵的噪声要求

4.3.8.1应在规定转速，正常流量范围内进行泵的现场噪声测量。

4.3.8.2泵的噪音测量应符合JB/T8098的规定，测量位置应离泵外表面水平理论距离为

1m，测点高度为距离泵区地面高1.2m。

4.3.8.3在测量的允许偏差为+2dB，不同频率和计权声压级值应不大于表2的数值。

表2泵的噪声要求

计权声压级值dB不同频率（HZ）下的声压级值dB

(A)631252505001000200040008000

859992878380787675

4.4泵的结构设计要求

4.4.1泵的承压部件

4.4.1.1泵的最大排出压力应是泵最大吸入压力加上泵的进出口最大压差，以及特殊瞬态

工况下泵运转时产生的附加压力。

4.4.1.2泵盖厚度在满足最大排出压力的同时应考虑腐蚀裕量以符合4.3.5的要求，除非

另有规定，最小腐蚀裕量应为3mm。

4.4.1.3对于任何材料，用于泵盖设计的拉伸应力不应超过其在工作温度下的最小极限拉

伸强度的0.25倍。

4.4.1.4泵盖与上部环接触处应设置O型密封圈，以防止海水泄漏。若泵盖与叶轮有配合，

则配合处应设置耐磨环，以减少海水泄漏。

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4.4.1.5泵盖处若存在密封冲洗水时，应考虑设置排水泵和液位控制。

4.4.2叶轮

4.4.2.1叶轮应选用闭式叶轮设计。

4.4.2.2叶轮应设计为双相不锈钢的整体式铸造叶轮。

4.4.2.3若叶轮与轴采用键联接，应采用实心轮毂结构。

4.4.2.4叶轮应可靠地固定在轴上防止旋转时沿圆周和轴向运动。

4.4.2.5叶轮帽连接面处应设置防止轴海水腐蚀的必要装置。

4.4.3耐磨环和运转间隙

4.4.3.1叶轮和下部环及泵盖配合处（若有）应设计可更换的耐磨环，耐磨环的材质应耐

海水腐蚀。

4.4.3.2可更换的耐磨环应用锁紧销、螺钉（轴向或径向）的压配定位或通过定位焊定位。

耐磨环上装径向销钉或骑缝螺钉的孔的直径不应大于耐磨环宽度的三分之一。

4.4.3.3运转间隙应适当，保证工作的可靠性和正常工作条件下不发生卡住。

4.4.4轴和轴套

4.4.4.1泵轴应采用整体锻件，不允许焊接修补。

4.4.4.2泵轴应有足够的强度和硬度，保证有效传递原动机的额定功率和降低磨损的风险。

4.4.4.3在各种工况下，泵轴的径向跳动应限制在50μm内。

4.4.4.4泵轴的最小直径应满足最大扭转应力要求，并考虑至少10%的裕度。

4.4.4.5轴主要配合表面处最终表面粗糙度Ra不得大于1.6μm，其余非配合表面粗超度

不得大于6.3μm。

4.4.4.6轴套应采用耐海水腐蚀和耐磨损的材料，轴套的配合表面处最终表面粗糙度Ra

不得大于1.6μm。

4.4.4.7轴套应具有可更换性。

4.4.5轴承和轴承箱

4.4.5.1泵轴承组件应能承受径向和轴向力。轴承应采用滑动或标准的滚动轴承。

4.4.5.2轴向推力轴承的设计应能承受至少1.3倍的轴向最大推力（考虑瞬态运行工况），

轴向推力包括转子组件重量、齿轮箱的重量（若齿轮箱直接支撑在泵上）以及水泵各运行工

况下产生的轴向力。

4.4.5.3径向轴承的设计应能承受正常运行和零流量设计工况下的最大径向力，且能消除

流体动力不稳定性和提供充分的减振作用。

4.4.5.4滑动推力轴承应设计成在两个方向上有止推能力并布置成两侧各有连续压力油润

滑。其止推环任意端面的轴向跳动不得超过20μm。

4.4.5.5非压力给油的润滑轴承的轴承箱应设置注油孔和放油孔，并装备可视油杯。

4.4.5.6轴承箱与轴之间的密封应设计成能防止污物侵入和正常工作条件下润滑剂的漏

失。

4.4.6密封

4.4.6.1轴封可选用填料密封，唇形密封或机械密封。

4.4.6.2轴端应设置具有双气囊的膨胀检修密封，停泵后通过气囊充气在泵轴上形成密封。

4.4.6.3轴封易损材料的更换应满足核电站的换料周期。

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4.4.6.4轴封冲洗水的设计要求见4.7.1。

4.4.7预埋件

4.4.7.1预埋件包括的部件：上部件、下部件、分水角和基础环、钢衬（若有）及泵出口

测压管路。

4.4.7.2分水角应耐海水冲刷腐蚀。

4.4.7.3上部预埋件附近混凝土将承受水泵传递的轴向力和径向力以及扭矩，应保证实际

应力值小于混凝土的可允许应力值。

4.4.7.4根据泵组结构，应考虑上下预埋件的安装定位措施，如装配工具（安装筒）和设

置调整螺钉等，装配工具应在混凝土浇注完成后取出，且不拆卸其他零部件。

4.4.7.5泵出口压力预埋管路材质应耐海水腐蚀，且管路布置应尽量确保泵出口压力测量

的准确性。

4.5水泵配套设备的选择要求

4.5.1联轴器

4.5.1.1联轴器的选用应至少能传递驱动装置的最大扭矩，并能缓冲瞬间启动的冲击，安

全系数建议选择为1.5。

4.5.1.2联轴器应装备适当的锁紧装置。

4.5.1.3应采取固定轴对中设备的措施。

4.5.1.4高速端联轴器应符合GB/T9239.1的G6.3级的平衡要求。

4.5.1.5联轴器应具有可拆装的防护罩，防护罩应有足够的强度，保证不与运动部件接触，

以有效防止运转过程中人员接触设备的运动部件。

4.5.2驱动机

4.5.2.1配套电机应选用三相立式鼠笼型直接启动感应异步电机，其设计应保证效率≥

96%。

4.5.2.2驱动机的额定功率应至少是水泵轴功率的110%，并确保可覆盖泵各种运行工况

下的最大轴功率。

4.5.2.3驱动机内应设置合理的轴承，其中推力轴承应能承受驱动机起动、停机和运转时

产生的最大推力，轴承的使用寿命应不低于105h。

4.5.2.4驱动机应采用独立的基座、土建基础和检修平台等配置。

4.5.3齿轮箱

4.5.3.1配套齿轮箱应选用大型行星减速齿轮箱，其设计应保证效率≥98%。

4.5.3.2齿轮箱强度设计时，应保证可传输1.5倍泵额定功率。

4.5.3.3齿轮设计时，应保证（极限赫兹压力）2/（有效赫兹压力）2≥1.8，(极限疲劳

应力)/(齿轮根部有效应力)≥2.5。

4.5.3.4齿轮箱内应设置合理的径向和推力轴承，以满足泵组起动、停运和正常运行以及

瞬态工况下产生的最大推力和径向力。

4.5.3.5齿轮箱润滑油的相关设计要求见4.7.3。

4.6泵的部件材质设计要求

4.6.1应根据泵的使用条件（包括压力、温度、输送介质）来选择部件材质.

4.6.2海水介质下泵主要部件可选用的材料见表3。

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表3泵主要零部件可选用的材料

零部件名称可选用的材料

叶轮双相不锈钢

泵轴碳钢、合金钢、马氏体不锈钢

泵轴套双相不锈钢

泵盖双相不锈钢、高镍铸铁

上下部预埋件双相不锈钢、高镍铸铁

隔舌双相不锈钢

预埋件耐磨环双相不锈钢、高镍铸铁

4.6.3双相或奥氏体不锈钢部件在供货前表面应进行清洗、去垢和钝化处理。

4.6.4双相不锈钢的等效点蚀当量PREN=%Cr+3.3（%Mo）+16（%N）至少不低于35。

4.6.5高镍铸铁应为奥氏体球磨铸铁，且含镍量应不低于18%。

4.6.6材料的化学成分、机械性能、热处理和焊接方法应符合相关材料的国家标准。

4.7泵组的辅助系统设计要求

4.7.1密封冲洗水系统设计

4.7.1.1应根据泵轴承密封结构设计合适的冲洗水系统，冲洗水源应稳定可靠。

4.7.1.2冲洗水的压力应高于泵内介质压力，且管路设置逆止阀，以避免海水倒灌污染冲

洗水源。

4.7.1.3如冲洗水从密封室流出汇集到泵盖后，应设计排水泵排放流出的冲洗水。

4.7.1.4密封水管路应设置必要的压力监视和报警。

4.7.2冷却水系统设计

4.7.2.1应根据轴承润滑的冷却要求设计冷却水系统，冷却水质、流量和压力应满足轴承

的冷却要求。

4.7.2.2冷却水管路应设有流量控制阀，用来调整冷却水流量，同时设置有旁路的流量计

监视，以保证检修时冷却水的正常供应。

4.7.2.3应采用不锈钢冷却盘管，且不应有承受内压的接头。冷却管的厚度应根据冷却水

的最大进口压力进行设计，但最小壁厚不小于1.0mm。

4.7.2.4冷却水盘管应仅有外部接头，不应有压紧垫片的接头，也不应有螺纹连接的接头，

以免水泄露到油箱中。

4.7.3润滑油系统设计

4.7.3.1泵重要轴承和齿轮箱处应采用烃类稀油润滑，强制润滑通过润滑油的循环、预热、

冷却、过滤实现润滑功能。

4.7.3.2润滑油系统组成，至少包括以下主要机械设备：

——机械润滑油泵和辅助电动润滑油泵；

——油冷却器连同排气阀、疏水阀和减压阀；

——双重油过滤器连同转换手柄；

——浸没式加热器和温度控制开关；

——供油回路上的油压控制阀和安全阀；

——冷油器出口的温度控制阀；

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测量控制仪表至少包括：

——油路上控制油泵切换的压力开关；

——过滤器前后压差开关；

——润滑油箱内的油温、油压的就地显示和控制开关；

——油箱入口油温传感器；

——冷油器出口温度显示仪表和油箱入口压力显示仪表；

4.7.3.3润滑油系统应有充分的冷却，确保轴承的金属温度应不超过85℃。

4.7.3.4冷油器应考虑旁路设置，并根据温度控制在冷油器和旁路内的流量分配，保证供

油温度；

4.7.3.5过滤器应考虑备用，而且在过滤器切换时应避免供油中断。

4.7.3.6为保证润滑油的品质，油管路应采用不锈钢材质。

4.7.3.7润滑油系统在各种工况下（包括失去电源和机组反转）应保证连续供油直至机组

完全停下来。

5混凝土蜗壳式循环水泵的制造要求

5.1模板

流道模板的设计、加工应执行NBXXX中的相关规定。

5.2铸件

5.2.1铸件表面应通过喷砂、喷丸、化学清理或任何其它标准方法进行清理，并符合

MSS-SP-55的外观要求。

5.2.2双相不锈钢铸件有重大缺陷时，即挖补区域超过壁厚20%或深度超过25mm（二者中

取较小者）或单个焊补面积超过65cm2，不允许进行装饰性补焊，若需要返修，应提交返修

计划并经使用方批准。

5.2.3高镍铸铁成型后主要缺陷(气孔,砂眼等面积大于20mm×20mm)不应进行焊接修补。

5.3热处理

5.3.1对于奥氏体和双相不锈钢部件，应进行固熔热处理。

5.3.2奥氏体和双相不锈钢部件焊补时，非主要焊补可不进行热处理，但重大焊补应进行

固熔处理并经设计方的同意。

5.3.3承压的铸铁件应根据材料的相关标准进行热处理。

5.4公差

5.4.1流道结构的尺寸允许偏差和检验方法应按NBXXX中的相关规定。

5.4.2与介质接触的水力通道零件加工表面（包括耐磨环，叶轮和泵盖）粗糙度Ra不大

于6.3μm,铸件表面非机加工表面粗糙度Ra不大于12.5μm，泵组外表面粗糙度Ra不大

25μm。

5.5焊接

5.5.1施焊前应采用实际焊接生产所用母材具有相同型号、等级或相同组号的母材试块进

行焊接工艺评定，评定项目包括以下项目：

——焊接工艺规程；

——焊接后的热处理报告；

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——焊接接头的机械性能试验：拉伸、弯曲、冲击等；

——双相不锈钢焊缝的金相试验；

——双相不锈钢焊缝处铁素体含量测定；

——双相不锈钢晶间腐蚀试验；

——焊缝的无损检验。

5.5.2超级铁素体/奥氏体双相钢焊接时，最大层间温度宜不超过100℃，而普通铁素体/

奥氏体双相钢焊接时，最大层间温度宜不超过150℃，但最终以供应商提供的焊接工艺评定

报告为准。

5.5.3双相不锈钢的焊缝应根据JB/T4730.5进行100%液体渗透检验，接受标准为焊接处

的质量分级为Ⅱ级。

6混凝土蜗壳式循环水泵的试验、检验规则

6.1吸入口流道模型试验

6.1.1对鼓型滤网到泵入口的吸入流道（含鼓型滤网）应进行流道模型试验。

6.1.2试验程序和评价准则应按ANSIHI9.8标准执行。

6.2模型泵性能试验

水泵及装置模型试验台的要求和试验内容等应按SL140或IEC60193的标准执行。

6.3现场泵性能试验

6.3.1水力性能试验

6.3.1.1水泵的现场性能试验应至少包括流量、扬程、功率、转速等测试。

6.3.1.2水泵在现场的试验运转时间应足够长，以确保试验结果的准确性，建议持续试验

时间不低于5h。

6.3.1.3水泵的性能曲线应至少有包括流量、扬程、功率在内的15组性能点的完整试验数

据。

6.3.1.4水泵的现场水力性能试验应按照GB/T3216的1级进行，其中大流量测量使用的

超声波流量的精度应控制为±1%。

6.3.1.5水泵的性能保证值应符合合同或技术附件中相关要求，若无要求，按照GB/T3216

的1级精度执行。

6.3.2运行状况检查试验

现场连续运转一定时间后，检查以下几项内容：

——振动，按4.3.7相关规定进行试验并评估测试结果；

——噪音，按4.3.8相关规定进行试验并评估测试结果；

——轴承温度，根据轴承温度探头的测试结果是否在正常工作范围内。

6.4旋转部件平衡试验

6.4.1高速轴（若有）和联轴器应按GB/T9239.1的G6.3级作平衡试验。

6.4.2叶轮应按GB/T9239.1的G6.3级作动平衡试验,动平衡试验的转速可根据试验机的

能力而确定，但应以尽可能接近泵额定转速为原则。

6.5水压试验

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6.5.1水泵承压部件（蜗壳）等的现场水压试验应根据现场实际条件确定是否进行，若现

场试验条件具备，应以不低于最大许用作用压力进行试验，保压时间应不低于15min。

6.5.2泵盖按蜗壳设计压力1.25倍进行水压试验，保压时间应不低于30min钟，以无泄

漏及冒汗现象为接受标准。

6.5.3轴承室、填料函、油冷却器的冷却通道和夹套应以1.5倍冷却水入口处最大压力值

进行水压试验，试验时间不低于30min。

6.6材料检验

6.6.1材料的供方应按照相关国家标准或采购技术书进行各项材料试验，至少包括以下各

项：

——化学成分：根据相关标准提供成品分析报告；

——晶相组织：根据相关材料标准进行检测并提供报告；

——机械性能：根据相关标准进行机械性能检验，包括强度\韧性\硬度等指标；

——晶间腐蚀敏感性：奥氏体不锈钢和铁素体-奥氏体双相不锈钢材料适用。

6.6.2轴应进行100%超声波检验，100%磁粉（铁磁性钢锻制轴料适用）或100%液体渗透检

验。检验应满足下列要求：

——泵轴超声波检验的标准为ASME锅炉及压力容器规范第Ⅴ卷第5章和第23章,平底

孔当量验收接受标准为不允许有等于或大于规定的参考试块中平底孔(孔径为φ

6mm)信号的显示；

——泵轴磁粉检验的标准分为JB/T6912,接受标准为质量等级Ⅱ级；

——泵轴液体渗透的标准为JB/T8543.2,接受标准为质量等级Ⅱ级。

6.6.3叶轮（叶片以及叶片与前后盖板连接部位，叶轮配合表面以及目视可疑区域）应进

行100%液体渗透，液体渗透的标准为ASME锅炉及压力容器规范