气质转换对橡胶密封圈使用寿命的影响

二十一世纪正处在天然气蓬勃发展时期，天然气将成为**首要能源。城市燃气与人们的生活紧密相关，燃气管网是城市燃气的生命线，橡胶密封圈是燃气管网的主要配件之一。随着西气东输的建设，我国各大、中城市燃气将由人工煤气、石油液化气转换成天然气。因此，研究所质转换对橡胶密封圈使用寿命有着重要的意义。
一、橡胶密封圈使用寿命预测的依据
作为高分子材料的橡胶密封圈在使用过程中，因安装压缩而产生应力松弛，又因介质腐蚀而产生老化反应，影响其使用寿命，所以我们把橡胶制品从生产到**终使用，整个过程视为化学反应过程，根据化学反应原理，反应速度常数与温度的关系得出一个理论寿命反应方程式。
K=Ae^-E/RT
式中：E-老化反应表现活化能(J/mol)
A-系数
R-气体常数　(J/mol·k)
T-老化温度　　(**温度　K)
根据这一理论对橡胶制品的使用寿命预测，采用两种试验方法：
(1)在高温状态下测定其压缩**变形值；(2)测定其应力松弛，将其得出的数据代入议程式，换算出使用寿命。
二、气质转换对橡胶密封圈的影响：
人工燃气中含有残液，残液由水份和芳香烃等腐蚀物质组成，由于燃气净化程度不同，有割物质会计师不同，浓度也不同，残液中水属低分子，橡胶属高分子，水份造成橡胶老化可以忽记，但残液中有割物质(溶剂)能使胶圈溶涨加大体积，当气质转换时，对橡胶密封圈的影响理论分析如下：
密封圈在与残液接触过程吸收溶剂的同时，内部网张开，产生溶涨，随着分子链的伸展，必然产生将溶剂挤出网外的弹性收缩力。当溶剂渗入橡胶的压力与网的收缩力相等时，橡胶体积便不再发生变化，即达到平衡。气质转换后，即使介质了，这种溶涨也不会消除。
浓度是化学反应过程中影响反应速度的重要因素，根据碰撞理论，当反应物浓度增大时，在一定体积中的分子更为密集，因此在单位时间内分子碰总数就增大。如果其他条件(如温度)保护不变，有效磁撞在总碰撞数中所占的百分数则保持不变。因此，反应深度增大，有效碰撞的总数也增大，于是导致反应速度也增大，根据这一反应原理，浓度降低时不会影响使用寿命，相反则有利。
N₁型接口结构设定承插口间隙呈现约束空间，密封圈处于约束状态，其作用是限制溶涨压缩体积，减少与燃气接触面积延缓腐蚀速度，结合平衡理论和碰撞理论，均证明原输送人工燃气N₁型接口管道转换输送天然气后橡胶密封圈仍然适用。舟山、绍兴、武汉、沈阳等市天然气转换的实践也证明了这一结论。
我们铁岭市精密橡胶制品研究所与中国市政工程华北设计研究院合作，抽调技术人员对沈阳、哈尔滨、吉林、锦州、绍兴、舟山等个14个城市的燃气管网密封圈的密封性能抽样试验，抽样的胶圈装入管网的时间从1981年-1998年不等，接触介质有人工煤气、液化气与空气混合气及转换后输送的天然气，我们逐件进行物理性能检验及延续使用寿命预测，虽然胶圈性能指标不等，延续寿命不同，但得出一条结论：性能寿命的差异并不是因气质转换后造成的。
三、柔性机械接口N₁型橡胶密封圈的改进
从我们检验的橡胶密封圈的外观看，大部分橡胶密封圈表面有破损，破损的部位是胶圈与压兰面压合部位，而与气体接触面无腐蚀损坏，通过与有关安装公司工程技术人员了解，得出结论是胶圈与压兰承插口压合面接触部位的橡胶硬度低，压兰压合后由于力的传导不均，使胶圈压合面的两侧橡胶向承插口的缝隙挤出，漏出压兰外而与土壤中的化学介质、水等有腐蚀的成份接触造成胶圈损坏或腐蚀。
根据上述情况，我所从2001年3月起，研制生产一种柔性机械接口复合式橡胶密封圈，弥补了上述缺陷，并在此基础上又提高了使用寿命。并于2002年5月在沈阳通过全国燃气输配专业委员会的16位**认证推广。目前已经在各大城市管网中装配使用，受到好评。
该胶圈的**特点是：1、由两种不同硬度的橡胶结合而成，高硬度橡胶(80°)制成环形支架，低硬度(65°)橡胶包围在环形支架的三围，高硬度环形支架与管道的压兰压合后，使高硬度橡胶产生一个较小的变形，并向低硬度三围产生一个均匀的力，使低硬度橡胶向密封面扩张，增加密封性。2、环形支架部位在温差变化以及接口变位时受力，应力回弹系数小，可保持接口稳定性。3、此种结构是原N₁形橡胶密封圈的新一代产品，在不改变外观尺寸条件下，调整硬度，结构设计更为合理。4、所用材料物理性能具有耐燃气腐蚀性、耐土壤腐蚀性、提高了对温度的适应性。经检测，物性指标均高于国家现行标准，使用寿命可达60年

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