橡膠O型圈的耐蝕性能

?新聞資訊 ????|???? ?2020-02-13 07:40
橡膠(Rubber)O型圈是當前廣泛使用的一種橡膠元件,主要在封隔器、井口裝置、壓力表等儀器設備中作為密封件。硅膠密封圈耐電暈性,耐電弧性、耐高低溫、耐老化性能好、耐高溫性能、符合FDA及SGS標準。橡膠O型圈密封性能的優劣主要取決于橡膠材料在苛刻腐蝕環境中的耐蝕性能。在高溫高壓高含量 H2S 和CO2 條件下,液壓(hydraulic) O 型圈的密封失效主要表現為橡膠材料的溶脹及老化,從而導致橡膠O型圈形狀發生變化,不能恢復原狀,橡膠密封圈無彈性,橡膠密封圈與儀器設備之間的彈性接觸應力被釋放,導致酸性氣體泄漏。井筒酸氣泄漏將造成井筒環空帶壓,地面酸性氣體泄漏將導致環境污染,嚴重時甚至造成人員傷亡。目前,對于橡膠O型圈物理機械性能和密封性能的測試僅限于其服役前,而橡膠O型圈服役時常要承受高溫、高壓、高含酸性介質的腐蝕作用,因此其物理機械性能和密封性能的測試結果僅在完井的初期具有參考價值,而在后期開采中能否可靠服役無參考價值。目前,有關橡膠O型圈的抗酸性介質腐蝕性能的研究鮮見報道,為此,本工作在壓力為60 MPa 溫度為175 ℃ 氣相組成( 體積分數) H2S 20% 、CO2 5%、CH4 75%的苛刻環境中。

在壓力為60 MPa 溫度(temperature)為175 ℃ 氣相組成( 體積分數) H2S20%、CO2 5%、CH4 75%的苛刻環境中, 通過(tōng guò)比較氟碳橡膠、氟硅橡膠和四丙氟橡膠3 種橡膠O型圈經酸性介質腐蝕后的外形尺寸、質量與體積變化率、物理機械性能,研究了3 種橡膠O型圈的抗腐蝕性能。硅膠密封圈耐電暈性,耐電弧性、耐高低溫、耐老化性能好、耐高溫性能、符合FDA及SGS標準。結果表明,酸性介質腐蝕后四丙氟橡膠O型圈的幾何尺寸、質量和體積以及邵爾A 硬度的變化率明顯低于其余2 種橡膠,腐蝕后拉伸強度和扯斷伸長率遠大于其余2 種橡膠,說明四丙氟橡膠具有良好的抗酸性介質腐蝕性能;氟碳橡膠和氟硅橡膠在氣相、液相腐蝕介質中均出現鼓泡現象,發生塑性變形且溶蝕較嚴重,四丙氟橡膠在氣相腐蝕介質中出現鼓泡現象,而在液相腐蝕介質中未發現鼓泡現象,且在 2 種腐蝕介質中均未出現溶蝕現象。
氟(fluorine)硅橡膠橡膠O型圈的質量變化率最大,氟碳橡膠最小; 液相腐蝕后,仍然是氟硅橡膠橡膠O型圈的質量變化率最大,四丙氟橡膠最小,且遠小于其余2 種橡膠; 同時, 3 種橡膠橡膠O型圈氣相腐蝕后的質量變化率遠小于液相腐蝕后。氣相腐蝕后,氟硅橡膠橡膠O型圈的體積(volume)變化率最大; 液相腐蝕后,氟碳橡膠O 型圈的體積變化率最大; 氟碳橡膠氣相腐蝕后的體積變化率稍大于液相腐蝕后,氟硅橡膠氣相腐蝕后的體積變化率約為液相腐蝕后的2 倍,而四丙氟橡膠O 型圈液相腐蝕后的體積變化率大于氣相腐蝕后,腐蝕后四丙氟橡膠橡膠O型圈的質量和體積變化率最小,氟硅橡膠橡膠O型圈變化最大。
在氟碳橡膠、氟硅橡膠、四丙氟橡膠(fluororubber)3 種橡膠O型圈中,經氣相和液相酸性介質腐蝕后四丙氟橡膠O型圈的幾何尺寸、質量和體積(volume)以及邵爾A 硬度的變化率均明顯低于其余 2 種橡膠,腐蝕后其拉伸強度和扯斷伸長率遠大于其余 2 種橡膠,四丙氟橡膠具有良好的抗酸性氣體腐蝕性能。硅膠密封圈主要用于保鮮盒、電飯煲、飲水機、飯盒、保溫盒、保溫箱、水杯、烤箱、磁化杯、咖啡壺等日常用品的防水密封和保鮮。
b氟(fluorine)碳橡膠和氟硅橡膠在氣相、液相腐蝕介質中均出現鼓泡現象,發生塑性變形且溶蝕較嚴重,四丙氟橡膠(fluororubber)在氣相腐蝕介質中出現鼓泡現象,而在液相腐蝕介質中未發現鼓泡現象,且在 2 種腐蝕介質中均未出現溶蝕現象。