Разработка долговечных нефте- и водостойких резиновых уплотнителй для раструбных и муфтовых соединений магистральных трубопроводов (1091080), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Шор А65Изменение массы, Δm,% (изооктан-толуол)+34Накопление остаточной деформации после старения всреде изооктан-толуол в течение 24 час при 25°С, %80,5Изменение условной прочности после старения ввоздухе в течение 72 час при 70°С, %+20Полученные данные по изменению массы резин (табл. 1), подтверждают стойкостьвыбранных марок резин С-14 и 8-Ю/С-1 к рабочей среде. В резине С-68 в процессе еестарения в исследуемой среде происходит незначительное вымывание мягчителя масла ПМ-15, приводящее к некоторой потере массы, о чем свидетельствует значение показателяΔm с знаком "". Такая тенденция для уплотнительных резин крайне нежелательна.
Резина8-Ю/С-1, как и ожидалось, имеет большее изменение массы, по сравнению с резиной наоснове фторкаучука С-14.Из представленных данных в табл. 2. видно, что резина марки С-68 в исследуемомдиапазоне времени теряет эластические свойства уже на пятые сутки. Исследованные ваналогичных условиях резины 8-Ю/С-1 и С-14 сохраняют свои уплотнительные свойства взаданном температурно-временном диапазоне. Как и следовало ожидать, в большейстепени это характерно для резины С-14. Показатель НОД этой резины не превышает 35%9www.mitht.ru/e-libraryна протяжении всего срока экспозиции в нефти, содержащей сероводород.
В тоже время,классический характер кривой кинетики накопления остаточной деформации ифактическое значение этого показателя на выбранном температурно-временном интервале(не более 80%) для опытной резины 8-Ю/С-1 являются вполне приемлемыми для ееприменения при изготовлении уплотнителей стыков трубопровода, транспортирующегонефть и нефтегазовые среды.Из табл. 3. видно, что показатель Кст по относительному удлинению для опытнойрезины 8-Ю/С-1 несколько уступает по своим значениям Кст резины на основефторкаучука и занимает промежуточное положение между значениями Кст резин С-68 иС-14.Проведенные физико-механические испытания второй опытной резины шифра 8Ю/С-2, представленные в табл.
4., показали, что эта резина обладает требуемым уровнемсвойств. Однако, следует отметить, что при значительной морозостойкости этой резины(Тхр -34°С), она уступает по своим тепло-агрессивостойким свойствам резине 8-Ю/С-1.При совмещении ГБНК с БНКС-18 резины приобретают значительную морозостойкость,но несколько теряют в стойкости к маслам, нефтям и топливам.Таким образом, по данным, полученным в ходе исследования видно, что покомплексу физико-механических показателей достаточную стойкость в среде нефти ссопутствующими газами показала, разработанная нами, резина 8-Ю/С-1 на основегидрированного нитрильного каучука.Резина 8-Ю/С-1 может быть отнесена к основной марке, рекомендуемой дляизготовления опытной партии уплотнений, работоспособных в нефти с агрессивнойсоставляющей, и проведения их дальнейших исследований, несмотря на лучшиерезультаты для резины марки С-14.
Это связано с тем, что резины на основе фторкаучукаотличаются высокими значениями по твердости (70-80 ед. IRHD) и это обстоятельствовызывает рецептурно-технологические трудности при разработке "двухрецептурных"манжет, состоящих из резин на основе фторкаучука с требуемой твердостью для одной изних 55-60 у.е. IRHD. Что касается резины С-68 на основе бутадиен-нитрильного каучукаБНКС-40. то она может быть рекомендована в производство манжет с ограниченнымсроком эксплуатации в нефтяных агрессивных средах.Таким образом, по совокупности показателей для дальнейших исследований иизготовления опытных уплотнителей рекомендована резиновая смесь 8-Ю/С-1 на основегидрированного бутадиен-нитрильного каучука ГБНК.Разработка рецептуры резиновых смесей, для изготовления "двухрецептурных"манжет, применяемых для работы в контакте с холодной и горячей водой и исследованиеих свойств.Изыскание марок резиновых смесей работоспособных в средах холодной и горячей(150°С) воды проводили путем анализа банка данных по рецептурам серийных и опытныхрезиновых смесей, их технологическим характеристикам, а также по оценке значений ихфизико-механических показателей на соответствие требованиям.В результате для дальнейшего исследования выбраны две резиновые смеси: 517018 и С-81 на основе этилен-пропиленового каучука пероксидной вулканизации.
Однако,известно, что резины пероксидной вулканизации характеризуются "техническим" запахом.Для устранения присущего этим резинам запаха в сырые резиновые смеси вводили ряд10www.mitht.ru/e-libraryингредиентов из группы душистых веществ, представляющие собой смесь специальносинтезированных органических соединений.В целях устранения неприятного "технического" запаха, присущего резинампероксидной вулканизации из группы пластификаторов - антифризов, заменителейдибутилфталата (ДБФ) был выбран и исследован газопоглотитель-пластификатор ПЭФ-1,ранее в резиновой промышленности не применяемый. Он вводился в серийную резину 517018 на основе СКЭП-50 в количестве 10 масс.ч., вместо 10 масс.ч.
пластификатора дибутилфталата. Таким образом, была разработана третья опытная резина 8-Ю/С-3,принятая для исследования водостойкости.Для проведения набора данных из резин 51-7018, 8-Ю/С-3 и С-81 были изготовленыстандартные образцы. Испытания проводились по методам, описанным выше.В соответствии с условиями эксплуатации и параметрами программы "Кинетика",необходимыми для проведения расчетов по определению гарантийных сроковработоспособности резин, был выбран диапазон температур от 90°С до 150°С, апродолжительность экспозиции образцов составляла 1, 3 и 5 суток.В связи с необходимостью определения соответствия выбранных и разработаннойрезиновых смесей требованиям стандарта ИСО 4633-99 был проведен ряд физикомеханических испытаний по показателям, предусмотренным указанным стандартом.Результаты этого исследования показали, что выбранные серийные резины 51-1484, 51-718и опытная резина 8-Ю/С-3 полностью соответствую требованиям ИСО 4633-96 "Резиновыеуплотнения – Соединительные кольца для трубопроводов подачи воды, дренажных системканализации – Спецификация материалов".Результаты изменения физико-механических свойств резин при воздействиигорячей воды представлены в табл.
5-7.таблица 5Изменение массы резин 51-7018 и 8-Ю/С-3 при контакте с горячей водойИзменение массы, Δ m,%90°С125°СВремя выдержки51-70188-Ю/С-351-70188-Ю/С-31 сутки1,01,23 суток1,81,95 суток1,952,02,02,3таблица 6Накопление остаточной деформации резины 8-Ю/С-3.Показатель НОД,%90°С125°СВремя выдержки1 сутки18253 суток25355 суток264011www.mitht.ru/e-libraryтаблица 7Коэффициент старения по относительному удлинению резин С-81 и 51-7018 и 8-Ю/С-3 привоздействии воды и повышенных температурКстВремявыдержки100°С125°С150°С8С-81518С-81518С-81517018 Ю/С7018 Ю/С7018 Ю/С3331 сутки3 суток1,00,980,950,930,940,900,900,960,900,940,880,920,900,700,880,870,8960,865 суток0,950,910,880,890,920,900,630,700,68Приведенные результаты исследования кинетики изменения массы Δm в течениеэкспозиции резин 51-7018 и опытной 8-Ю/С-3 в горячей и перегретой воде в табл.5свидетельствуют о стойкости резин к воде.
Так показатель Δm (%) для всех испытуемыхрезин не превышает 2% .Что касается изменения показателя накопления остаточной деформации (НОД)резины 8-Ю/С-3, то из представленных данных в табл. 6 видно, что указанная резинаобладает значительной стойкостью к воде при повышенных температурах, о чемсвидетельствует максимальное значение показателя НОД - 40%.В табл. 7 представлены результаты эксперимента, из которых видно, что все триисследуемые резины сохраняют свои эластические свойства после ускоренноготермостарения в перегретой воде.
Так, учитывая, что критическое значение Кст составляетне менее 0,5, при самом длительном времени экспозиции в воде (5 суток) и максимальнойтемпературе (150°С) значения коэффициента старения по относительному удлинениюсоставили: для резины С-81 - 0,63, для резины 51-7018 - 0,70 и для опытной резины 8-Ю/С3 - 0,68Полученные данные подтверждают, что исследованные резины сохраняют своиуплотнительные свойства в заданном диапазоне температур и времени при воздействииводы.Разработка рецептуры резиновых смесей уплотнительных колец САМ муфтовогосоединения асбестоцементных труб и исследование их свойств.Одной из задач исследования являлась разработка резиновой смеси повышеннойэксплуатационной устойчивости для изготовления уплотнительных колец типа САМ,применяемых в муфтовых соединениях асбестоцементных труб.Современные требования к резиновым уплотнителям этих соединений состоят,как указывалось, в необходимости обеспечения сроков их службы в контакте с горячей иперегретой водой не менее 25 лет при температуре +115°С и давлении 1,6 МПа.Периодически, не менее одного раза в год, возможны кратковременные (в течение 2-3часов) забросы температуры до +150°С и давлении 3,2 МПа.
Резины для этих уплотнителейдолжны иметь сертификат Минздрава РФ.При проведении работ по созданию рецептуры резины, работоспособной приуказанных выше условиях, был сделан вывод о том, что резиновая смесь 8-Ю/С-3,разработанная для мягкого элемента "двухрецептурной" манжеты, уплотняющейраструбные стыки водопроводов, для изготовления кольца САМ не подходит. Это связано с12www.mitht.ru/e-libraryтем, что для обеспечения монтируемости и удержания кольца САМ в муфтовой канавкеэтот уплотнитель необходимо изготавливать из резины с твердостью 65-70 ед. Шор А, в товремя как твердость опытной резиновой смеси 8-Ю/С-3 составляет 55-60 ед. Шор А..Разработке новой рецептуры предшествовал поиск имеющейся в базах данныхсерийной резины, наиболее приближенной по своим эксплуатационным свойствам ксформулированным техническим требованиям.
По комплексу физико-механическихпоказателей, стойкости к тепловому старению и водостойкости наиболее близкой ктребуемому уровню свойств определена серийная резина на основе этилен-пропиленовогокаучука марки 51-1481. Была выявлена необходимость доработки рецептуры этой резины внаправлении снижения газовыделения при вулканизации и последующем хранении, атакже в направлении снижения твердости.Для достижения этих целей в рецептуру серийной резиновой смеси марки 511481, вводили в определенном количестве ингредиенты - акцепторы газообразныхпродуктов вулканизации (газопоглотители) - полиэтиленгликоль-115 (2,0 масс.ч) и паста"кальцийнафт" (6,0 масс.ч), а для снижения твердости вводили мягчитель - маслоиндустриальное И-8А (19,0 масс.ч.).
Таким образом, была разработана резиновая смесь наоснове этилен-пропиленового каучука шифра 8Л-59Исследование стойкости резины 8Л-59 к горячей и перегретой воде проводилосьна стандартных образцах в соответствии с методикой, описанной во второй главе. Длясравнения исследовались также образцы из резиновой смеси 7-9831 на основе бутадиеннитрильного каучука, применявшейся при изготовлении колец САМ до постановкинастоящего исследования.В целях получения значений параметров, необходимых для расчетов сроковслужбы с использованием программного обеспечения "Кинетика", образцы выдерживалисьв горячей и перегретой воде от 1 до 6 суток при температурах 100, 110 и 125°С.Результаты сравнительных физико-механических испытаний серийной резины7-9831 иопытной резины шифра 8Л-59 в процессе воздействия горячей водыпредставлены в табл.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
