CSTM-核电用充气橡胶密封件编制说明

CSTM团体标准《核电用充气橡胶密封件（征求意见稿）》编制说明1任务来源根据CSTM标准委员会文件《关于CSTM<充气橡胶密封件>的立项公告（材试标字[2020]196号）》的要求，由沈阳橡胶研究设计院有限公司作为主起草单位承担《核电用充气橡胶密封件》的制定工作。计划编号为CSTMLX050200540-2020，完成时间为2021年。2起草单位及主要起草人起草单位：沈阳橡胶研究设计院有限公司、……。起草人：……3项目提出的背景核电用充气橡胶密封件主要用于核岛内设备闸门和人员闸门上的充气密封，在核电运行中防止核污染物泄漏，是结构最复杂，性能要求最苛刻的门体密封系列产品。该产品一直从美国进口，由于我国核电自主知识产权核岛机组配件国产化进程加速，由秦山核电站提出进行国产化的需求，沈阳橡胶研究设计院有限公司与其合作，开发出了我国自主知识产权的产品。该产品由于是首次国产化研制，虽然国内已有国家标准GB/T37210-2018《耐辐射充气和充水橡胶密封制品》，但其不适用于本产品，为了更好的适应核电橡胶制品行业的发展，控制核电用充气橡胶密封件的质量，保证其可靠性，特制定中国材料与团体标准《核电用充气橡胶密封件》。4相关标准对比我国目前现有类似的充气闸门密封制品标准是GB/T37210-2018《耐辐射充气和充水橡胶密封制品》，其主要应用于核电厂反应堆厂房堆腔水池闸门、泛燃料水池水闸门，而本项目应用于核电厂人员闸门和设备闸门，产品使用环境不同；其次，GB/T37210-2018只对产品有充气试验、密封性及保压试验等试验要求，而本项目不仅有上述试验要求，还有一系列非常苛刻的老化试验，如热老化、充泄压循环老化、耐辐照老化及LOCA和MSLB工况试验等。国际国外标准尚未查到。5主要编制过程5.1标准的编制原则本标准按照GB/T1.1-2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。标准设置的所有参数应适用、科学、合理，既满足要求又考虑成本因素。5.2标准的主要技术要求a)密封件的型别本标准规定的核电用充气橡胶密封件根据实际安装部位分为两个型别，即：A型（用于人员闸门）和B型（设备闸门）b)混炼胶性能要求耐辐照老化（辐照剂量：1.21×107rads）后，拉伸强度变化率和拉断伸长率变化率都≤50%。c)密封件性能要求本标准规定了密封件的工作压力、气密性、耐热老化、充泄压疲劳寿命、辐照老化、LOCA和MSLB工况老化、极限密封压力和爆破压力等性能要求。工作压力：按本标准的7.2.7确定，且不大于310kPa；气密性、耐热老化、充泄压疲劳寿命、辐照老化、LOCA和MSLB工况老化要求：密封件在经历有关试验后，本体泄漏率不应大于12sccm/m，间隙泄漏率不应大于7.5kPa/min。极限密封压力：密封间隙充气压力不小于200kPa，报告试验结果。爆破性能：爆破压力为750kPa。5.3主要技术要求的设定及相应的试验方法针对密封件的实际使用工况以及发生事故时的工况条件，本标准共设置了耐热老化、充泄压疲劳寿命、辐照老化、LOCA工况老化（堆芯失去冷却剂工况）和MSLB工况老化（主蒸汽管线破裂）五项性能参数。这些参数都是影响密封性能的因素，所以在每项试验完成后，都要进行密封件泄漏率试验，两条密封件之间（贯穿）泄漏率不大于7.5kPa/min；密封件本体泄漏率不大于12sccm/m，这两个泄漏率指标均来源于核电站设计规范。本标准所有试验参数的设置，都围绕这两个指标设定。热老化试验热老化试验目的是模拟密封件在工作环境下，并在设计寿命周期内，密封件是否仍满足使用要求。用110℃±2℃下老化16d模拟40℃×10年，即厂房的工作温度和设计寿命。充泄压循环老化充泄压循环老化目的是模拟密封件在实际使用过程中开门泄压和关门充压状态，在这种循环机械疲劳条件下，密封件是否仍满足使用要求。其中人员闸门60000次和设备闸门6000次的充泄压循环是密封件在其使用寿命期内的开关次数。辐照老化试验辐照老化试验目的是模拟密封件长期处在有微量辐厂房环境下，密封件是否仍满足使用要求。其中1.21×107rad是密封件在寿命周期内累计吸收总剂量。LOCA工况老化LOCA工况老化试验设置的目的是模拟密封件在堆芯失去冷却剂事故工况下，密封件是否仍满足使用要求。其中压力125kPa、温度125℃是发生堆芯失去冷却剂事故时厂房内的压力和温度情况。MSLB工况老化MSLB工况老化试验设置的目的是模拟密封件在主蒸汽管线破裂事故工况下，密封件是否仍满足使用要求。其中压力200kPa、温度150℃是发生主蒸汽管线破裂事故时厂房内的压力和温度情况。5.4主要试验（或验证）情况分析本标准针对空气闸门密封件规定了专门的材料、性能、试验方法及试验指标等方面。表1至表3给出了验证数据。表1胶料物理性能老化前后对比结果序号试验项目硬度（邵氏A）拉伸强度（MPa）拉断伸长率（%）100%定伸强度（MPa）1老化前5620.45481.62热老化后6519.64922.33辐照后6317.74362.34LOCA后6819.54362.85MSLB后6919.14532.9表2人员闸门密封件老化前后泄漏率对比结果序号试验项目本体泄漏率（sccm/m）间隙泄漏率（kPa/min）本体（内）本体（外）1mm间隙值5mm间隙值1～5mm间隙值1老化前0.0270.0214.04.75.72充泄压循环后0.1750.1685.36.76.33热老化后0.1930.1985.76.86.74辐照后0.2250.2206.07.06.85LOCA后0.2550.2496.87.27.06MSLB后0.3170.3017.27.47.3表3设备闸门密封件老化前后泄漏率对比结果序号试验项目本体泄漏率（sccm/m）间隙泄漏率（kPa/min）本体（内）本体（外）6mm间隙值14mm间隙值6～14mm间隙值1老化前0.0260.0234.35.35.72充泄压循环后0.0470.0415.06.06.33热老化后0.1050.0855.76.36.54辐照后0.1240.1136.06.56.85LOCA后0.1850.1807.07.27.16MSLB后0.2280.2387.37.47.4由表1的数据可知，胶料在经历一系列贯穿的老化试验后，其各项物理性能指标均有一定的变化。硬度上，老化后的硬度总体均比老化前有所增大，且随着老化试验的叠加，硬度也逐渐增大；拉伸强度和拉断伸长率上，老化后均比老化前有所下降，且呈逐渐下降趋势；100%定伸强度上，老化后的定伸强度总体均比老化前有所增大。由表2和表3的数据可知，人员闸门和设备闸门密封件在经历一系列贯穿的老化试验后，本体泄漏率和间隙泄漏率均逐渐下降，但均都满足指标要求，且采用的专用泄漏检测设备精度很高。说明本标准可以有效地检测和评价密封件的泄漏率情况。6征求意见工作及审查工作……7与有关的现行法律、法规和强制性国家标准的关系本标准是针对我国核电用充气橡胶密封件的特点进行制定的，实用性、适用性和可操作性良好，标准的制定过程及内容符合有关法律、法规的规定。8编制本