丁腈橡胶密封圈高温老化行为——自由状态和承压状态

目的研究丁腈橡胶密封圈自由状态和承压状态下的高温老化行为。方法以拉伸强度和拉断伸长率为参数,对各温度下的老化行为进行表征和分析。结果 70℃条件下机械应力大大加快了橡胶密封件拉伸强度的下降速率,以致试验64 d时拉伸强度甚至比110℃时还低,拉断伸长率的下降速率也明显加快了;90℃加速条件下机械应力对拉伸强度的下降有一定的促进作用,但对拉断伸长率的变化基本无影响;110℃加速条件下机械应力对拉伸强度和拉断伸长率均没有明显的影响。结论机械应力在较低温度下可以显著促进丁腈橡胶密封圈热氧老化,高温条件下促进作用不明显。     

外浮顶罐充氮管网设计及有效性试验验证

为了预防外浮顶罐密封圈雷击火灾,提出在密封圈内充入氮气的保护方法.将安全含氧量作为充氮的惰化目标,对外浮顶罐充氮管网进行设计,并通过试验来验证充氮管网的有效性.试验得到了充氮流量、进出气孔数量及管径与有效充氮时间的关系.若以142 m3/h的流量对容量为10×104 m3的外浮顶罐密封圈内充氮,则46.5 min内可以达到充氮惰化目标.雷电预警时间为60 ～ 90 min的条件下,充氮时间小于预警时间,表明所设计的管网是有效的.     

复合式灭火装置在浮顶储罐密封圈的应用研究

结合浮顶储罐密封圈的结构特点,分析了浮盘密封圈火灾的主要特征与扑救难点,总结了当前处置浮顶储罐密封圈火灾的固定式消防系统、移动式消防炮及独立灭火单元的缺点,主要包括灭火速度慢、上罐灭火风险高、灭火剂损失量大、复燃等。针对密封圈火灾快速扑救的目标,提出了适用于浮盘密封圈的复合式灭火系统,利用超细干粉的快速淹没性能、正压高能泡沫的高动能以及抗复燃性,实现密封圈初期火灾的快速扑救。在全尺度浮盘密封圈模拟装置上开展了多次实体火灭火实验,实验结果表明:该灭火装置的灭火时间在30 s以内,具有灭火快、抗复燃的功能。这种独立的复合式灭火装置与储罐现有的火灾报警系统联用,在大型原油罐区可实现密封圈初期火灾的快速扑救,具有良好的工程应用前景。     

橡胶密封圈的贮存寿命试验

通过热空气老化试验,测得橡胶密封圈压缩永久变形指标,运用回归法得到了橡胶密封圈贮存寿命预测结果。     

某型橡胶密封圈加速贮存试验设计与实践

目的针对某型橡胶密封圈开展加速贮存试验设计,并通过试验预测产品贮存寿命。方法通过分析橡胶密封圈在贮存使用环境下的失效机理,结合橡胶材料性能老化模型,在不改变失效机理、又不增加新的失效机理的前提下,以密封圈整件作为试验对象,用加大温度应力的试验方法加速产品失效过程,根据试验结果预计正常环境应力下的产品贮存寿命。结果采用温度应力作为加速贮存应力开展密封圈加速贮存试验方案设计和验证工作,评估得到其在贮存温度为20℃的环境中,贮存寿命可以达到16.97年,置信度大于0.95。结论以密封圈整件作为试验件,采用温度应力作为贮存敏感应力开展加速贮存试验,所评估得到的贮存寿命与产品已有的自然贮存寿命结果吻合得较好,试验状态更加真实,为橡胶密封圈更换周期提供参考依据,并为密封圈贮存寿命的定量评估提供了一种参考方法。     

考虑贮存剖面的固体火箭发动机橡胶密封圈贮存寿命研究

目的 对贮存周期内包含多个温度环境剖面的固体火箭发动机橡胶密封圈贮存寿命进行评估。方法 通过开展硅橡胶材料加速老化试验,结合Arrhenius老化规律,建立硅橡胶老化模型,获得硅橡胶加速老化等当规律,并根据等当关系开展模拟密封装置加速老化试验,考核老化后硅橡胶密封性。最后通过对固体火箭发动机贮存环境剖面进行梳理,计算出贮存周期下的等效温度,并结合试验获得的硅橡胶密封圈老化性能,直接对该贮存周期下密封圈老化寿命进行评估。结果 通过硅橡胶材料老化试验及模拟密封装置老化试验,得到了25℃下硅橡胶能够满足20 a的使用寿命。随后通过梳理并计算得出固体火箭发动机贮存周期下的等效温度为22.78℃,可以直接获得该发动机使用的硅橡胶密封圈寿命在该贮存环境下能够满足20 a使用寿命。结论 通过计算贮存周期下多个温度环境剖面的等效温度,并结合加速老化试验结论,可快速获得橡胶密封圈老化寿命。     

一种橡胶密封圈的剩余贮存寿命评估方法

目的评估已随武器装备贮存一段时间后的旧橡胶密封圈的剩余贮存寿命。方法利用旧橡胶密封圈在加速老化试验中实际产生的压缩永久变形,外推其在贮存温下的老化动力学方程,进而以失效临界值为输入,计算橡胶密封圈的剩余贮存寿命。结果建立了面向旧橡胶密封圈的剩余贮存寿命评估方法。结论该方法适用于旧橡胶密封圈的剩余贮存寿命评估。     

压缩空气泡沫灭火系统扑救浮顶储罐密封圈火灾的应用研究

分析了密封圈火灾过程及特点,建立了压缩空气泡沫灭火试验装置,参照10×10~4m~3浮顶储罐建立了20 m长的密封圈试验装置,以汽油为介质开展了多次泡沫灭火试验。试验结果表明:该压缩空气泡沫灭火试验装置可在30 s内完成灭火,泡沫混合液供给强度约14~19 L/(min·m~2),具有在大型浮顶储罐上应用的可能性。针对单台10×10~4m~3浮顶储罐浮盘密封圈灭火提出了工程应用方案,该储罐共需泡沫液量1200 L,分为4套压缩空气泡沫灭火装置均匀分布在浮盘边缘,浮盘密封圈火灾报警系统与该泡沫灭火装置联锁启动自动灭火,各套灭火装置的持续喷射时间约1 min。     

仿生凹坑非光滑密封圈有限元分析

针对超临界流体萃取过程中高压环境下的密封问题,设计了一种具有仿生凹坑特征的新型密封圈。将仿生学原理应用到橡胶圈密封技术中,通过软件对光滑与非光滑表面密封圈进行数值模拟,观察在不同压缩量、不同凹坑直径和间距时,密封圈的接触应力和Von-Mises等效应力变化情况。计算结果表明,当压缩率为12%时,光滑和非光滑密封圈产生的接触应力均达到了超临界萃取过程工作的介质压力8 MPa,其中凹坑直径为2.0 mm、凹坑间距为3.0 mm的模型具有最好的密封性能和耐磨性。