Разработка долговечных нефте- и водостойких резиновых уплотнителй для раструбных и муфтовых соединений магистральных трубопроводов (1091080), страница 5
Текст из файла (страница 5)
Для сборки узла-имитатора обточенныеконцы асбестоцементных труб запрессовывались на прессе в муфту с установленными вней уплотнителями.таблица 11Сравнительные результаты замера усилий запрессовки обточенногоконца труб в муфту.Материал Кольца САМ Твердость, ед. Шор АУсилие запрессовки,кг.8Л-59603007-983152290Из данных табл. 11 видно, что для запрессовки в муфту уплотнителей из опытнойрезины требуются бóльшие усилия. Очевидно это связано с более высокой твердостьюопытной резины 8Л-59. Однако и для серийной резины усилия при монтаже такжедостаточно высоки и требуют снижения.В работе были проведены стендовые испытания в узле-имитаторе двух колец САМ,изготовленных из разработанной резины 8Л-59.
Проведенные испытания показали, что втечение испытательного срока герметичность имитатора, обеспечиваемая опытнымикольцами САМ из резины 8Л-59, сохранялась как в прямом направлении, так и присоздании перекоса в 3° отрезков труб относительно горизонтали. Работы по исследованиюускоренного термостарения колец на гарантийный срок службы, показали, что кольца типаСАМ, изготовленные из резины 8Л-59 имеют гарантийный срок работоспособности 25 летпри условиях работы в системах горячего водоснабжения.
Однако, из-за более высокой18www.mitht.ru/e-libraryтвердости колец из опытной резины, усилия запрессовки обточенного концаасбестоцементных труб в муфту возрастают, что требует усовершенствования конструкцииуплотнителей.Усовершенствование конструкции уплотнительного кольца САМПринимая во внимание то, что разработанная резина 8Л-59 характеризуетсяповышенными значениями показателя по твердости по сравнению с серийными резинами,применяемыми для изготовления колец САМ длямуфтового соединенияасбестоцементных труб, дальнейшая работа была направлены на устранение затрудненийпри монтаже разработанных колец путем изменения их конструкции.
Снижение твёрдостиопытной резины рецептурными приемами может привести к снижению достигнутогоуровня теплостойкости и долговечности.Для выяснения причин затруднений, периодически наблюдаемых при монтажемуфтового соединения, был проведен детальный анализ системы допусков наасбестоцементные трубы и муфты, принятые в асбестоцементной отрасли. Этот анализпоказал, что, в связи со значительными величинами допусков на монтажные размеры труб,муфт и резиновых колец, весьма вероятно их неблагоприятное сочетание, при которомрезиновый уплотнитель физически не может разместиться в месте уплотнения. Это, в своюочередь, означает, что во многих случаях возможен эффект образования «пробки», или, попринятой в технике терминологии, имеет место деформационный режим объёмного сжатиярезинового уплотнителя.Резина, при этом режиме деформирования, проявляет свойства несжимаемогоматериала.
Поэтому в этих случаях, требуются очень большие усилия запрессовки сприменением специальных гидравлических или рычажных приспособлений для сборкимуфтового соединения. Это же явление наблюдалось и при монтаже стандартных колецСАМ из серийных резин.Исходя из этого, все технические предложения по совершенствованию конструкциирезинового уплотнителя, по существу, были направлены на снятие эффекта «объёмногосжатия». Вновь разработанная конструкция колец включала следующие изменения:отсутствие одного зуба на внутренней поверхности кольца, а также замена 56 отверстий нафронтальной поверхности кольца наодин более углубленный паз (рис. 4). Принципиальнопредлагаемая конструкция колец САМ приближалась к конструкции манжет V-образногосечения.Отсутствие зуба на внутренней поверхности кольца обеспечило более легкий заходобточенного конца асбестоцементной трубы в соединительную муфту при сборке узла.Также за счет уменьшения резиноемкости детали, кольцо приобрело определенную"мягкость", что облегчило монтируемость муфты, о чем свидетельствует снижение усилиязапрессовки примерно на 50 кг.
Кроме этого, следует отметить, что измененнаяконструкция кольца САМ позволяет ему работать в муфтовом соединении в режимесамоуплотнения. Уплотнительные кольца, установленные в муфту пазом к направлениюподачи воды удерживаются в канавке муфты и самоуплотняются за счет расширенияширины паза под действием давления воды.19www.mitht.ru/e-libraryРисунок 4. Кольцо САМ стандартной конструкции (ГОСТ 5228-89)Рисунок 4. Кольцо САМ усовершенствованной конструкцииВ связи с этим, была спроектирована и изготовлена пресс-форма для производстваколец САМ Dу 150 измененной конструкции. На обновленной пресс-форме была выпущенаопытная партия колец из резины 8Л-59 улучшенного варианта конструкции.
Кольца былипроверены по основным размерам и испытаны на герметичность в составе имитатора.Результаты проведенных испытаний подтвердили полную герметичность муфтовогосоединительного узла.В целях получения оценки от потребителя о монтируемости и герметичности колецСАМ усовершенствованной конструкции в реальных трубопроводах, указанные кольцабыли разосланы на ведущие предприятия асбестоцементной промышленности, от которыхполучены положительные заключения.Для обеспечения производства колец САМ усовершенствованной конструкции иповышенной долговечности из резины 8Л-59, разработан комплект нормативной итехнологической документации.
Таким образом, в диссертационной работе разработаныуплотнительные кольца САМ из новой резины усовершенствованной конструкции,работоспособные в муфтовом соединении асбестоцементных труб, транспортирующихгорячую воду, в течение 25 лет.Санитарно-гигиенические исследования безопасности резиновых уплотнений длястыковки труб водопроводных сооружений.Санитарно-гигиенические исследования безопасности "двухрецептурных" манжетдля водопроводных сооружений проводилась только на образцах из резины 8-Ю/С-3,20www.mitht.ru/e-libraryкоторая специально разработана для изготовления элемента манжеты, контактирующего сводой.Санитарно-гигиенические исследования проводились на экспериментальной базеГУ НИИ Экологии человека и гигиены окружающей среды А.
Н. Сысина РАМН.Для обеспечения стойкости сохраняемости рабочих свойств уплотнителя в течениедлительного срока службы трубопроводов, соответствующую резиновую смесьпредпочтительно изготовлять на основе этилен-пропиленового каучука (СКЭП), который,как известно, вулканизуется органическими пероксидами.Известно, что при производстве и хранении пероксидных вулканизатов выделяетсязначительное количество газообразных продуктов, в том числе весьма токсичных и снеприятным запахом.По этой причине, образцы из серийной резины на основе этилен-пропиленовогокаучука марки 51-7018, принятой за прототип при постановке данного исследования, былинезамедлительно отклонены экспертами указанного НИИ по органолептическимпоказателям без проведения химических и инструментальных исследований.Попытка устранить запах резины 51-7018 технологическими приемами не удалась.В результате технологических проб было установлено, что снижение запаха у резины 517018 наблюдалось при увеличении температуры вулканизации до 170°С.
Дополнительноетермостатирование резины 51-7018 при температуре 150°С в течение 1,5 час хотя ипривело к снижению запаха, но устранить его полностью не удалось. Обработка образцоврезины путем кипячения в 3%-ном растворе соды в течение 30 мин и промывка ихпроточной водой также не привели к полному устранению запаха.В связи с этим необходимо было провести работы по корректировке рецептурырезины 51-7018 для устранения неприятного запаха. Из практики известно, что дляустранения присущего резинам специфического запаха применяют душистые вещества("отдушки"), представляющие собой смесь органических соединений.
Основнымтребованием к "отдушкам" является сохранение присущего им запаха после вулканизациив готовом изделии и сохранение режимов вулканизации, технологических и техническихсвойств резиновых смесей и резин, а также неизменность цвета резины и отсутствиевыцветания "отдушки" на ее поверхность в процессе эксплуатации.Принимая во внимание требования к продукту: низкую токсичность, летучесть истоимость, для этих целей был выбран и исследован пластификатор ПЭФ-1, ранее неприменяемый в резиновой промышленности, который по химической природепредставляет собой смесь монофениловых эфиров полиэтиленгликолей с молекулярноймассой 140-190 .Пластификатор ПЭФ-1 при предельном его содержании вводили в резиновую смесь51-7018 на стадии вальцевания.
Таким образом, была разработана резиновая смесь 8-Ю/С3. Сравнение физико-механических показателей резины 51-7018 и резины 8-Ю/С-3показало, что разработанная резина по физико-механическим показателям отвечаеттребованиям, предъявляемым к резинам для "мягкой" части манжеты и практически неимеет специфического запаха.Образцы резины 8-Ю/С-3, свулканизованные при высокотемпературных режимах ипрошедшие дополнительное термостатирование и промывку водой, были представлены дляпроведения официальной санитарно-гигиенической экспертизы.Санитарно-гигиенические исследования включали:экспресс-анализ по влиянию мигрирующих веществ из резины наорганолептические свойства воды;21www.mitht.ru/e-libraryизучение органолептических свойств воды, контактирующих с образцамирезины в течение 15 суток;анализ органических веществ, вымываемых водой при контакте с резиной.Итогомпроведениякомплексаорганолептическихихроматомассспектрометрических исследований резины 8-Ю/С-3 с целью установлениявозможности ее применения в контакте с водой явилось получение санитарногигиенического сертификата № 77.99.17253 Д 006805.09.03 от 16.09.2003, согласованного сМинздравомсоцразвития РФ на применение этой резины в теплотрассахДля муфтовых соединений асбестоцементных труб в диссертации разработанарезина 8Л-59, которая отличается от резины 8-Ю/С-3 по составу из-за более низкойтвердости и ряду других характеристик.
Образцы резины 8Л-59 переданы для санитарногигиенических исследований в медицинское учреждение, располагающее испытательнойлабораторией, сертифицированной Минздравсоцразвития РФ. К настоящему времени этоисследование еще не завершено.ВЫВОДЫ.1. Проведено комплексное исследование, направленное на разработку новой сериирецептур резин, конструкции и технологии изготовления эластомерных уплотнителей длягерметизации раструбных и муфтовых соединений магистральных трубопроводов,обеспечивающих длительную и надежную сохраняемость их эксплуатационных свойств.2. Разработаны и прошли промышленную апробацию следующие новыерецептуры резин для изготовления уплотнителей, в том числе отвечающие требованияммеждународных стандартов:2.1.
Резина 8-Ю/С-1 на основе гидрированного бутадиен-нитрильного каучука,стойкая к нефтям с повышенным содержанием серосодержащих компонентов.2.2. Резина 8-Ю/С-2 с повышенной морозостойкостью для уплотнителей тех жепродуктов, работоспособная в условиях Крайнего Севера. Повышенная морозостойкостьэтой резины достигнута за счет совмещения в рецептуре гидрированного бутадиеннитрильного каучука с нитрильным каучуком БНКС-18.2.3. Резины 8-Ю/С-3 и 8Л-59 различной твердости на основе этиленпропиленового каучука стойкие к горячей, холодной и перегретой воде.3.
Разработаны новая аппаратура и методики определения стойкости кагрессивным средам эластомерных материалов для уплотнителей. Сконструированыимитаторы раструбных и муфтовых соединений трубопроводов, позволяющие проводитьоценку качества резин и готовых уплотнителей в условиях, приближенных илифорсированных по отношению к условиям реальной эксплуатации.4. Освоены методы испытаний и исследований стойкости уплотнительных резинв воздухе и агрессивных средах, соответствующие стандартам ИСО.
Впервые вотечественной практике воспроизведены некоторые методы испытаний резин по ИСО,требования которых пока не гармонизированы с нормируемыми методами в отечественныхстандартах. К их числу относится, использованный в работе, метод определениярелаксации напряжений по ИСО 3384.5. С использованием разработанной аппаратуры и ускоренных методовпроведены исследования стойкости разработанных резиновых уплотнителей длятранспортирования нефти с повышенным содержанием серы и ее производных и длятранспортирования горячей воды при высоких температурах. На основании результатовэтих исследований показана способность уплотнителей обеспечивать герметизацию стыков22www.mitht.ru/e-libraryмагистральных трубопроводов с прогнозируемым сроком эксплуатации от 25 до 50 лет взависимости от условий применения.6. Проведены санитарно-гигиенические и химические исследования резины 8Ю/С-3 для V-образного элемента "двухрецептурных" манжет, на соответствие требованиямк резинам, работающим при контакте с горячей и холодной водой.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
