Разработка долговечных нефте- и водостойких резиновых уплотнителй для раструбных и муфтовых соединений магистральных трубопроводов (1091080), страница 4
Текст из файла (страница 4)
8-10.таблица 8.Физико-механические показателей исследуемых резин.ПоказательТвердостьПредел прочности прирастяжении, н/мОтносительное удлинениепри разрыве, н/мЕд.изм.Шор АМПаНормапо ТУ52-629,5%120Марка резины7-9831 8Л-59 8-Ю/С-35865-706011,510,511,848020037013www.mitht.ru/e-libraryтаблица 9Накопление остаточной деформации сжатия резин 7-9831 и 8Л-59 после выдержке в водеНОД, %100°С125°СВремя выдержки7-98318Л-597-98318Л-591 сутки4225283 сутки6430375 сутки8635456 сутки4551таблица 10Изменение массы резиновых смесей 7-9831 и 8Л-59 в воде при 110°СИзменение массы, ∆m,%.7-98318Л-59Время выдержки1 сутки15,01,03 суток50,01,85 суток83,51,95Помимо исследования изменения значений физико-механических показателейрезин 7-9831 и 8Л-59 в процессе старения были получены значенияизменениякоэффициента старения по относительному удлинению (Кст).
Проведенное исследованиепоказало, что при воздействии воды при температуре 100°С и времени выдержки в течение10 суток Кст составил: для резиновой смеси 7-9831 - 0,31 и для резины 8Л-59 - 0,95.По комплексу физико-механических показателей (табл.
8) разработанная резина 8Л59 полностью соответствует требованиям, предъявляемым к резинам, для производствауплотнительных колец САМ муфтового соединения асбестоцементных труб.Из приведенных данных (табл.9) по накоплению остаточной деформации сжатияисследуемых резин видно, что показатель НОД резины 7-9831 превышает критическоезначение 80% при выдержке в воде при Т=100°С в течение 5 суток, а показатель НОД длярезины 8Л-59 находится на допустимом уровне - 50% после выдержки в воде при Т=125°Св течение 6 суток, что свидетельствует о сохранении этой резиной своих уплотнительныхсвойств в горячей воде в указанном температурном интервале.В то же время исследование кинетики изменения массы резин показало, чтонабухание резины 7-9831 превышает допустимые значения.
Так из табл. 10, следует, чтопри воздействии воды и температуры 110°С в резине 7-9831 уже на первые суткипроисходят значительные изменения, а к концу эксперимента показатель изменения массыэтой резины превышает все допустимые значения - 83,5%, в то время как показатель ∆mдля разработанной резины 8Л-59 за все время экспозиции изменился не более чем на 2%.Критическое значение коэффициента старения по относительному удлинению поГОСТ 9.713-86 должно быть не менее 0,5, а после экспозиции в течение 10 суток в воде приповышенной температуре этот показатель для резины 7-9831 стал равен 0,31.Таким образом, по устойчивости к старению (по относительному удлинению)только резина 8Л-59 сохраняет требуемый уровень эксплуатационных свойств висследованном диапазоне температур.После проведенного расширенного комплекса исследований можно сделать выводо том, что разработанная резина 8Л-59 успешно прошла испытания в среде горячей воды и14www.mitht.ru/e-libraryбыла рекомендована для дальнейшего исследования в производстве резиновых колец САМмуфтовых соединений теплотрасс.Установление срока сохраняемости уплотнительных свойств резин иподтверждение прогнозируемого срока их эксплуатации в средах нефти,горячей и холодной воды.С целью определения сроков сохраняемости уплотнительных свойствразработанных резин проведен набор данных по изменению физико-механическихпоказателей в процессе ускоренного старения и выполнены прогностические расчеты.Ускоренному старению подвергались образцы резин марок 8-Ю/С-3, 8Л-59 и 8Ю/С-1.
Ускоренное термостарение образцов указанных резин проводилось в средах:горячей воды и нефти, насыщенной агрессивной серосодержащими составляющей приповышенных температурах.Для резин уплотнительного назначения в процессе их ускоренного термостарениябыл определен характеристический показатель уплотнительных свойств - показатель«накопление относительной остаточной деформации» при сжатии (НОД).Длявыполненияпрогностическихрасчетовбылаиспользованаспециализированная программа ООО "НИИЭМИ" "Кинетика". Этой программойбылавыбрана из блока математических моделей модель, наиболее удовлетворительноописывающая кинетику изменения в процессе старения выбранного показателя резин.Произведенные расчеты показали, что разработанные резины обладаюттребуемой эксплуатационной устойчивостью.
Резина 8-Ю/С-3 сохраняет своиуплотнительные свойства при контакте с горячей водой при температурах от -20°С до+50°С в течение 50 лет. Резина 8Л-59, разработанная для уплотнения муфтовогосоединения асбестоцементных труб, как ожидалось, будет сохранять работоспособность всреде горячей воды при температуре 115°С в течение 25 лет. Для резины 8-Ю/С-1,разработанной для раструбного соединения нефтепроводов, ожидается сохранениеэксплуатационной устойчивости при температуре рабочей среды от -20°С до +50°С втечение 30 лет.Разработка технологии изготовления "двухрецептурной" манжеты.Как указывалось ранее, манжеты для раструбных соединений чугунныхтрубопроводов, разрабатываемые и исследуемые в диссертации, конструктивно должныбыть выполнены их двух надежно совулканизованных резиновых элементов с различнойтвердостью (рис.1).
Для "кольцевого" элемента уплотнительной манжеты была примененарезина с твердостью 75-80 ед. Шор А. Этот элемент обеспечивает продольную жесткостьуплотнителя, удержание манжеты в зазоре и защиту внутренней полости соединения трубот пылии грязи со стороны действия внешней среды. Герметизацию среды,транспортируемой по трубам, обеспечивает V-образный элемент манжеты,изготавливаемый из резины твердостью около 60 ед. Шор А.Предложенная технология изготовления таких манжет, реализованная в работе,состоит в следующем. Для изготовления манжет используется специальноспроектированная пресс-форма с попеременно сменяемыми верхними плитами.Конструкция пресс-формы в варианте изготовления "кольцевого" элемента манжетыпоказана на рис. 2, а в варианте изготовления V-образного элемента – на рис.
315www.mitht.ru/e-libraryРисунок 1. Манжета для раструбного соединения чугунных труб;А – кольцевой элемент из твердой резины; Б - V-образный элемент из мягкой резины.Рисунок 2. Конструкция пресс-формы. 1-верхняя плита в первом исполнении для"кольцевого" элемента; 2 – средняя плита; 3 – нижняя плита;4,5 – ручка; 6 –винт М6Рисунок 3. Конструкция пресс-формы. 1-верхняя плита во втором исполнении дляV-образного элемента, другие обозначения см. рис. 2Для изготовления "кольцевого" элемента манжеты используется кольцеваязаготовка, вырубаемая штанцевым ножом из каландрованной резиновой пластины или изстыкуемого при закладке в нижнюю плиту пресс-формы резинового шнура, полученного напредформователе типа "Барвел" или шприцмашине.
На этой стадии формованиядозирование по массе резиновой заготовки с точностью порядка ±1 г.После вулканизации "кольцевого" элемента, пресс-форму извлекают из пресса,снимают верхнюю плиту, осторожно удаляют выпрессовки первой резины по двум16www.mitht.ru/e-libraryверхним линиям разъема.
Затем в форму помещают также кольцевую заготовку из второйрезины и вулканизуют манжету с плитой второго исполнения (рис. 3)Для изготовления "кольцевого" элемента манжет, в зависимости от их назначения,использовали резину С-68 на основе БНКС-28 или резину С-81 на основе СКЭП. Для"мягкого" V-образного элемента применяли резины 8-Ю/С-1 и 8-Ю/С-3 на основегидрированного бутадиен-нитрильного каучука и СКЭП соответственно.Предложенная технология требовала, во-первых, чтобы совулканизуемые резиныбыли близкой химической природы, и, во-вторых, чтобы у резины для "кольцевого"элемента, подвергающегося двукратной вулканизации, кинетическая кривая, описывающаяэтот процесс, отличалась широким плато.
Вследствие этого в работе были проведеныисследования кинетики вулканизации пар резин С-68 с 8-Ю/С-1 и С-81 с 8-Ю/С-3Проведенный анализ реометрических кривых полученных при температуре 170°С,характеризующих процесс вулканизации выбранных пар резин показал, что кинетикавулканизации резин С-68 и С-81 характеризуется широким плато, а реометрические кривыерезин 8-Ю/С-1 и 8-Ю/С-3 имеют схожий характер.Учитывая относительную массивность "кольцевой" части манжеты по сравнению сV-образным элементом и исходя из полученных данных по реометрическим кривым«Монсанто» и испытаний на образцах, был выбран режим вулканизации манжеты –170˚Сх15мин.Выбранный режим вулканизации и разработанная технология производства"двухрецептурных" манжет типоразмера Dу 100 позволила изготовить из резиновых смесейразличного состава опытные партии манжет, соответствующих чертежу и требованиям к ихкачеству.
Срезы по сечению манжет свидетельствовали о хорошей совулканизацииразработанных пар резиновых смесей и четкой границе раздела элементовкомбинированной "двухрецептурной" манжеты.Испытания уплотнительных манжет для раструбного соединения чугунных труб.Дальнейшее исследование разработанных в диссертации резин проводилось наманжетах, установленных в реальные узлы соединения чугунных труб.Для исследования работоспособности "двухрецептурных" манжет в имитаторе былоизготовлено по два комплекта образцов уплотнителей в зависимости от их назначения.1.
Для уплотнительных узлов в трубопроводах, транспортирующих нефтепродукты,манжеты изготовлялись из следующих резин:а). V-образный, более "мягкий" элемент уплотнителя (см. рис. 1) - из опытнойрезины 8-Ю/С-1 на основе гидрированного бутадиен-нитрильного каучука.б). "кольцевой", более жесткий элемент из резиновой смеси С-68 на основебутадиен-нитрильного каучука.2.
Для уплотнений стыков трубопроводов подачи воды использовали резины 8Ю/С-3 и 51-1481 на основе СКЭП для "V-образного" и "кольцевого" элементов манжетысоответственно.По результатам испытаний указанных комплектов уплотнительных манжетотмечено, что герметизирующая способность стыков труб после проведенного старенияполностью сохранялась. Манжеты из разработанных в диссертации пар резин 8Ю/С-1 с С68 (для нефтегазовых сред) и 8-Ю/С-3 и 51-1481 (для горячей воды), успешно выдержалистендовые испытания в имитаторе. Герметичность раструбного соединения чугунных труб17www.mitht.ru/e-libraryсохранялась в течение всего эксперимента, а также и после него, включая условия ссозданием перекоса в 5°.Для проведения испытаний в реальных трубопроводах опытные манжеты из резины8-Ю/С-1 и С-68, работоспособные в нефтегазовых средах, и манжеты, изготовленные изрезин 8-Ю/С-3 и С-81, предназначенные для работы в контакте с горячей водой былинаправлены на основное предприятие Липецкий металлургический завод "СвободныйСокол", выпускающее трубопроводы из высокопрочного чугуна.
Для испытаний манжет наэтом заводе был собран и эксплуатируется в течение 3-х лет опытный тепло-паропровод сопытными манжетами для горячей воды .В связи с положительными результатами испытаний "двухрецептурных" манжет,уплотняющих раструбное соединение чугунных труб, по согласованию с Липецкимзаводом, для обеспечения производства и поставок манжет разработаны техническиеусловия - ТУ 405821-2003 "Манжеты резиновые уплотнительные для соединения чугунныхтруб типа ВРС-Тирофлекс".К настоящему моменту разработанные в диссертации уплотнительные манжетыизготавливаются на ЗАО "Тульский Завод РТИ".Испытания уплотнительных колец для муфтового соединенияасбестоцементных труб.Для проведения испытаний в узле-имитаторе асбестоцементных труб былиизготовлены кольца САМ стандартной конструкции (ГОСТ 5228-89) из резины 8Л-59, атакже для сравнения испытывались кольца САМ выпускаемые серийно из резиновой смеси7-9831(ТУ 2531-262-00149245-00 ЗАО "Курскрезинотехника).В канавку муфты попарно устанавливались сначала уплотнители из разработаннойрезины, а затем уплотнители из серийной резины.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
