TCSTM00540--2022核电闸门用充气橡胶密封件

ICS83.140.50

CCSG43

团体标准

T/CSTM00540—2022

核电闸门用充气橡胶密封件

Inflatablerubbersealsfornuclearpowersluicegates

全国团体标准信息平台

2022-09-01发布2022-12-01实施

中关村材料试验技术联盟发布

T/CSTM00540—2022

核电闸门用充气橡胶密封件

1范围

本文件规定了核电用充气橡胶密封件（以下简称“密封件”）的材料和结构、型别、要求、检验规

则以及标志、包装、运输和贮存，界定了性能和试验涉及的术语和定义，描述了有关试验方法。

本文件适用于核岛内人员闸门和设备闸门上的充气橡胶密封件。

2规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，

仅该日期对应的版本适用于本文件；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/T528—2009硫化橡胶或热塑性橡胶拉伸应力应变性能的测定

GB/T531.1硫化橡胶或热塑性橡胶压入硬度试验方法第1部分：邵氏硬度计法（邵尔硬度）

GB/T2941橡胶物理试验方法试样制备和调节通用程序

GB/T5721橡胶密封制品标志、包装、运输、贮存的一般规定

GB/T37210—2018耐核辐射充气和充水橡胶密封制品

3术语和定义

下列术语和定义及缩略语适用于本文件。

3.1

密封间隙sealingclearance

两条密封件之间所形成的密封腔。

3.2

间隙泄漏率clearanceleakagerate

密封间隙的气密性度量，以千帕每分钟（kPa/min）表示。

3.3

模拟体analogue

模拟核电用充气橡胶密封件实际安装使用工况的工装或试验台架。。

注：在满足实际闸门安装角度和截面尺寸的前提下，模拟体的尺寸可以按一定比例调整。

3.4

试样组件全国团体标准信息平台testpieceassembly

为模拟实际工作状态，将试样以适当的方式安装到模拟体上形成的组合体。

3.5

工作面workingsurface

1

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核电用充气橡胶密封件起密封作用的表面区域。

3.6

失水事故lossofcoolantaccident

LOCA

冷却剂丧失事故。

3.7

主管破裂mainsteamlinebreak

MSLB

主蒸汽管道破裂事故。

4材料与结构

密封件由橡胶和骨架织物材料复合组成。

5型别

密封件按安装部位分型：

A型：用于人员通道的闸门；

B型：用于设备通道的闸门。

6要求

6.1橡胶混炼胶

密封件用橡胶混炼胶物理性能应符合表1的要求。

表1橡胶混炼胶物理性能

序号性能要求试验方法

1硬度/ShoreA55±57.1.1

2拉伸强度/MPa≥157.1.2

3拉断伸长率/%≥4007.1.2

耐辐照

4拉伸强度变化率/%≤507.1.3

拉断伸长率变化率/%≤50

6.2密封件

6.2.1全国团体标准信息平台尺寸及公差

密封件的尺寸及公差应符合图样要求。

6.2.2外观

2

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密封件表面应光滑，无划痕或缺陷；骨架织物应连续无断裂或褶皱，且全长只允许一处接头；织物

与橡胶层应紧密粘合，不应有任何织物外露。

6.2.3工作压力

按7.2.7确定，不应大于310kPa。

6.2.4气密性

按7.2.8进行试验，密封件本体泄漏率不应大于12sccm/m，间隙泄漏率不应大于7.5kPa/min。

注：sccm/m为泄露率单位，其含义为标准立方厘米每分钟/每米。

6.2.5耐热空气

按7.2.9进行试验，密封件泄漏率不应大于12sccm/m，间隙泄漏率不应大于7.5kPa/min。

6.2.6充泄压疲劳寿命

按7.2.10进行试验，泄压后密封件漏出密封槽部分的尺寸应小于最小间隙值。密封件本体泄漏率不

应大于12sccm/m，间隙泄漏率不应大于7.5kPa/min。

6.2.7耐辐照

按7.2.11进行试验，密封件本体泄漏率不应大于12sccm/m，间隙泄漏率不应大于7.5kPa/min。

6.2.8耐LOCA工况

按7.2.12进行试验，密封件本体泄漏率不应大于12sccm/m，间隙泄漏率不应大于7.5kPa/min。

6.2.9耐MSLB工况

按7.2.13进行试验，密封件本体泄漏率不应大于12sccm/m，间隙泄漏率不应大于7.5kPa/min。

6.2.10极限密封压力

按7.2.14进行试验，极限密封压力不应小于200kPa。

6.2.11最小爆破压力

按7.2.15进行试验，最小爆破压力不应小于750kPa。

7试验方法

7.1橡胶混炼胶试验

7.1.1硬度

按GB/T531.1进行试验。

7.1.2全国团体标准信息平台拉伸强度和拉断伸长率

按GB/T528—2009进行试验，采用1型试样。

7.1.3辐照试验

3

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按GB/T37210—2018的附录A进行试验，其中辐照剂量为1.21×107rads。辐照后按GB/T528进

行拉伸强度和拉断伸长率试验，采用1型试样。

7.2成品试验

7.2.1试验设备及测量工具

7.2.1.1模拟体

模拟体由安装槽和盖板组成（见图1和图2），需满足如下要求：

a)模拟体分为两种，一种用于A型密封件，一种用于B型密封件；

b)模拟体应选择不因试验环境恶劣导致腐蚀而对密封件造成损害的不锈钢制造。推荐使用304L

不锈钢或更优质材料；

c)模拟体应保持一定刚性，在间隙泄漏试验时不变形，保证尺寸稳定；

d)模拟体的密封槽边长应按空气闸门密封槽真实尺寸等比例缩小，但双道密封槽相对位置、截面

尺寸及公差、密封槽转角尺寸以及表面粗糙度应与空气闸门完全一致；

e)模拟体的密封面材料和涂漆应与空气闸门完全一致。

7.2.1.2循环充泄压控制单元

由气压源、调压阀和控制系统组成。

7.2.1.3空气老化箱

能够提供150℃±2℃的温度环境，及每小时3次至10次的换气率。

7.2.1.4辐照箱

能够提供Co60辐射源。

7.2.1.5模拟工况试验炉

能够模拟LOCA及MLSB工况。

7.2.1.6测量工具

游标卡尺，分度值为0.02mm。皮卷尺，分度值为1mm。

7.2.1.7压力表

分格值为0.02MPa。

7.2.1.8气体泄漏检测仪

能检测气体泄漏速率，精度为0.001sccm。

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a）A型试验台架b）A型试验台架剖视图

标引序号说明：

1——M5螺柱；

2——M5螺母；

3——上盖；

4——限位环；

5——安装槽；

6——试样。

图1A型模拟体

a）B型试验台架b）B型试验台架剖视图

标引序号说明：

1——M5螺柱；

2——上盖；

3——限位环；

4——全国团体标准信息平台安装槽；

5——试样。

图2B型模拟体

7.2.2试样

5

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7.2.2.1缩比试样

用与成品相同的工艺条件制造符合成品的截面尺寸和安装角度的密封件缩比试样。A型和B型各二

件。

7.2.2.2成品试样

从生产批中选取A型和B型各二件成品用于出厂检验。

7.2.3试样调节

按GB/T2941进行调节，硫化后的试样至少调节16h。

7.2.4试验顺序

试验应按7.2.5至7.2.15的顺序依次进行。

完成7.2.5和7.2.6的检验后，将试样安装到模拟体（7.2.1.1）上构成试样组件，按各项试验的要

求调节安装位置，并进行后续试验。每项试验后释放压力。从7.2.7～7.2.14描述的试验可以用缩比试

样代替，但需成品试样伴随7.2.8至7.2.14的试验。

7.2.5尺寸和公差

用游标卡尺和皮卷尺（7.2.1.6）测量。

7.2.6外观

用目视法检查。

7.2.7工作压力的测定

将试样缓慢充气加压至200kPa，然后将密封间隙充气加压至200kPa并开始计时，记录15min时

的间隙压力，Pji。按公式（1）计算间隙压力变化率Pj。若泄漏率大于7.5kPa/min，则增大试样压力；

若泄漏率小于7.5kPa/min，则减小试样压力。反复微调i次直至密封间隙泄漏率Pji稳定在7.5kPa/min。

„„„„„„„„„„（1）

式中：

Pj——间隙压力变化率，单位为千帕每分钟（kPa/min）；

Pji——第i次间隙压力，单位为千帕（kPa）。

此时试样的压力为临界充气压力Pc。按公式（2）计算工作压力Pw：

„„„„„„„„„„（2）

式中：

P全国团体标准信息平台w——工作压力，单位为千帕（kPa）；

Pc——临界充气压力，单位为千帕（kPa）。

以两次试验测得结果的平均值为试验结果，保留到小数点后一位。

7.2.8气密性试验

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7.2.8.1试样安装

试样组件以三种安装方式进行：

a)模拟体盖板与安装槽之间的间隙值为公差范围内最小值；

b)模拟体盖板与安装槽之间的间隙值为公差范围内最大值；

c)模拟体盖板与安装槽之间的间隙同时包括最大值和最小值（匀在圆角处）。

注：可通过限位环调节。

7.2.8.2本体泄漏率

将试样充气至工作压力后，停止充压，静置15min。用气体泄漏检测仪（7.2.1.8）测量15min时

的压力Pbi，按公式（3）计算本体泄漏率Pb。

„„„„„„„„„„（3）

式中：

Pb——本体泄露率，单位为标准立方厘米每分钟/每米（sccm/m）；

Pbi——15min后的气体泄漏检测仪读数，单位为标准立方厘米每分钟（sccm）；

m——试样长度。

以两次试验测得结果的平均值为试验结果，保留到小数点后一位。

7.2.8.3间隙泄漏率

将试样充气至工作压力，然后将密封间隙充气至200kPa后，停止充压，静置15min。记录15min

时的间隙压力，按公式（1）计算间隙泄露率。

7.2.8.4试验结果

记录三种安装方式的试验结果。

7.2.9耐热空气试验

7.2.9.1将试样组件放入空气老化箱（7.2.1.3）中，然后将试样充气至工作压力，在110℃±2℃下

老化16d。

7.2.9.2将试样组件取出并冷却至室温，按7.2.8测量泄漏率。

7.2.10充泄压疲劳试验

7.2.10.1将试样充气至工作压力，然后释放压力。如此往复循环，每次充泄压的时间不超过60s。A

型循环60000次，B型循环6000次，测量泄压后试样高出密封槽部分的尺寸并记录。

7.2.10.2按7.2.8测量泄漏率。

7.2.11耐辐照试验

7.2.11.1将试样组件置于辐照老化试验箱中，将试样充气至工作压力，按GB/T37210—2018的附录

A进行辐照试验。其全国团体标准信息平台中辐照剂量为1.21×107rads。

7.2.11.2按7.2.8测量泄漏率。

7.2.12LOCA工况试验

7.2.12.1将试样组件放置于模拟工况试验炉（7.2.1.5）中，将试样充气至工作压力。

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7.2.12.2试验参数见图3。其中，后六个月允许用97℃±2℃下老化11d代替。

7.2.12.3试验期间伴有化学喷淋，喷淋速率为1.02×10-4m3/s/m2，喷淋水溶液组成（质量分数）如

下：

——硼酸：1.5%；

——氢氧化钠：0.6%;

——三级水。

7.2.12.4将试样组件取出并冷却至室温，按7.2.8测量泄漏率。

图3LOCA工况条件

7.2.13MSLB工况试验

7.2.13.1将试样组件放置于模拟工况试验炉（7.2.1.5）中，将试样充气至工作压力。

7.2.13.2试验参数见图4。

7.2.13.3试验期间伴有化学喷淋，喷淋速率为1.02×10-4m3/s/m2，喷淋水溶液组成（质量分数）如

下：

——硼酸：1.5%；

——氢氧化钠：0.6%;

——三级水。

7.2.13.4将试样组件取出并冷却至室温，按7.2.8测量泄漏率。

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图4MSLB工况条件

7.2.14极限密封压力试验

将试样组件置于空气老化箱中，升温至150℃±2℃，将试样充气至工作压力Pw。先将密封间隙充

气至200kPa（Pm）并开始计时，记录15min时的间隙压力Pn。按公式（4）计算间隙泄漏率P。若P小

于7.5kPa/min，则提高间隙充气压力Pm，再记录15min时的间隙压力Pn，如此重复，直至P为7.5kPa/min

时，记录此时的间隙充气压力Pm为极限密封压力。

„„„„„„„„（4）

式中：

P——间隙泄漏率，单位为千帕每分钟（kPa/min）；

Pm——第m次间隙充气压力，单位为千帕（kPa）；

Pn——第n次间隙压力，单位为千帕（kPa）。

以两次试验测得结果的平均值为试验结果，保留到小数点后一位。

7.2.15爆破试验

将成品试样装入1:1模拟体缓慢充压直至试样破裂，记录此时的压力。

8检验规则

8.1型式检验

型式检验项目为第6章规定的所有项目，有下列情况之一时，应进行型式检验。

a)合同约定；

b)全国团体标准信息平台新产品定型或老产品转厂生产；

c)正常生产后，如设备、原材料、工艺有较大变动；

d)停产6个月及以上恢复生产时；

e)出厂检验结果与上次检验有很大差异时。

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8.2生产检验

生产检验项目列于表2，每隔三个月抽取一批进行检验。

8.3出厂检验

外观、尺寸、本体泄漏率的出厂检验项目，应逐件检验。

表2推荐的型式检验、生产检验和出厂检验频次

性能型式检验生产检验出厂检验试验方法

橡胶混炼胶

硬度●●—7.1.1

拉伸强度●●—7.1.2

拉断伸长率●●—7.1.2

耐辐照●●—7.1.3

密封件

尺寸及公差●—●7.2.5

外观●—●7.2.6

工作压力●●—7.2.7

本体泄漏率●●●7.2.8.2

间隙泄漏率●●—7.2.8.3

耐热空气●——7.2.9

充泄压疲劳寿命●——7.2.10

耐辐照●——7.2.11

耐LOCA工况●——7.2.12

耐MSLB工况●——7.2.13

极限密封压力●——7.2.14

爆破性能●——