Öldrunarhegðun gúmmíefna í sjávarumhverfi

1. Inngangur

Vegna þess mikil mýkt, framúrskarandi loftþéttleiki , og mótstöðu gegn ýmsum miðlum, gúmmí er mikið notað í olíu- og gasþéttingarkerfi fyrir loftrými, flug , og flotavopnum.
Með hraðri þróun Landsvarnariðnaður Kína, vúlkaniseruðu gúmmíhlutar hafa orðið sífellt mikilvægari í flugvélabúnaði, sjóskip , og djúpsjávarverkfræði.
Einkum undir flókið sjávarumhverfi, gúmmíþéttiefni verður að standast mikill raki, saltúða , og vélrænni streitu samtímis gera meiri kröfur til efnisins langtíma stöðugleika og þjónustulíf.

Sem stendur eru flestar rannsóknir á gúmmíöldrun einbeita sér að varma-oxandi öldrunarhegðun af vúlkanað gúmmí , aðAlltega að rannsaka áhrif hitastigs og súrefnis á eiginleika þess.
Hins vegar, í sjávarumhverfi , þættir eins og olíumiðlar, ætandi lofttegundir , og saltúða búa saman, sem hafa veruleg áhrif á þéttingarárangur og endingartíma þjónustu af vúlkaniseruðu gúmmíhlutar.

Aftur á móti, óvúlkanaðir gúmmíhlutar (svo sem að hluta krossbundnir hlífðarpúðar, gúmmíhúð , og tímabundin innsigli sem notuð eru á staðnum ) sýna lakari öldrunarþol vegna skorts á stöðugu krossbundnu neti.
Þessi efni eru viðkvæm fyrir yfirborðsmýking, aflögun , og skert frammistöðu undir sjávarútsetningu.

2. Orsakir og afleiðingar öldrunar gúmmí

Orsakir gúmmíöldrun má skipta í innri og ytri þættir:

Innri þættir fela í sér efnasamsetning af fjölliða uppbyggingu, sameindabygging, kristöllun, keðjuflækja , og keðjubrot eða oxun innleidd við vinnslu.

Ytri þættir fela í sér súrefni, óson, hitastig, rakastig, saltþoka, mygla , og útfjólublá geislun í umhverfinu.

Fyrir vúlkaniseruðu gúmmíhlutar , a þrívídd krossbundin uppbygging veitir gott streitu-slökun viðnám og efnafræðilegur stöðugleiki.
Hins vegar langvarandi útsetning fyrir sjávarumhverfi getur samt valdið krosstengisbrot, yfirborðssprunga , eða hersla.

Óvúlkanaðir gúmmíhlutar , á hinn bóginn, skortir vökvunarmeðferð. Þeirra lausar sameindakeðjur og stórt ókeypis bindi gera þá næmari fyrir sjávarjónir, oxunarefni , og UV geislun , sem leiðir til hraðari öldrunar.

Árangursbreytingar af völdum öldrunar eru ma:

Útlitsbreytingar : yfirborðsharðnun, sprungur, klístur og mislitun.

Eðlisfræðilegt og efnafræðilegt niðurbrot : lækkun í þéttleika, hörku, togstyrk, þjöppunarsett, seigja teygjanleika , og rafeiginleikar.

Þess vegna, í hagnýtum forritum eins og olíuþéttingar í geimferðum, sjóvarnarpúða , og djúpsjávarþéttihringir , það er nauðsynlegt að koma ágreiningi öldrunarmatsstaðla fyrir vúlkanaður og óvúlkanaðar gúmmívörur.

3. Hröðun öldrunarpróf og spá um þjónustulíf

Í verkfræðistörfum, gúmmívörur —sérstaklega vúlkaniseruðu gúmmíhlutar —hafa oft yfir tíu ár endingartíma.
Til að líkja eftir langtímanotkun, háhita hröðun öldrunarprófa eru almennt starfandi.

Snemma rannsóknir notaðar súrefnisupptöku sem vísbending um öldrunarhraða, þróast síðar í aðferðir eins og ofnöldrun, súrefnissprengja, loftsprengju , og gervi veðrun prófum.
Mest notaða aðferðin í dag byggir á Arrhenius reynslusamband og meginregla tíma-hita yfirskipunar , sem gerir ráð fyrir að fyrir hverja 10 °C hækkun hitastigs viðbragðshraða tvöfaldast.

Hins vegar, í sjávarumhverfi , hefðbundin spálíkön fyrir hraða öldrun sýna frávik vegna:

öðruvísi viðbragðsaðferðir á mismunandi hitasvæðum,

flæði andoxunarefna eða úrkomu,

fjölliða formfræði þróun , og

takmarkanir á súrefnisdreifingu tengist þykkt sýnis.

Þess vegna, fyrir vúlkaniseruðu gúmmíhlutar starfar í þjónustuskilyrði sjávar , það er ráðlegt að lækka hraða öldrunarhitastigið, lengja prófunartímann eða þróa fjölþátta tengilíkön felur í sér rakastig, saltúða , og örveruvirkni að bæta nákvæmni lífsspár.

Fyrir óvúlkanaðir gúmmíhlutar , vegna skorts á stöðugu krosstengdu neti, mýking eða bilun á sér stað hratt við hraðari öldrun.
Þannig hefðbundið Arrhenius byggir framreikningar eru óáreiðanlegar, og aðeins skammtíma stöðugleikamat eru almennt gerðar.

4. Uppgerð sjávarumhverfis fyrir flýtiprófun

Í ljósi þess hversu flókið sjávarumhverfi , einþátta próf eins og raki - hiti, saltúða , eða útsetning fyrir myglu getur ekki endurtekið að fullu raunveruleg þjónustuskilyrði.

Í þessari rannsókn er bætt rakastig-hitaöldrunartæki var ráðinn í stað eimaðs vatns fyrir gervi sjór , og framkvæma próf kl 90 °C og 98% raki til að líkja eftir fjölþátta hröðun öldrunar.
Þessi aðferð eykur öldrunarhraði um það bil áttfaldur , sem gerir kleift að meta hratt vúlkaniseruðu gúmmíhlutar undir váhrif sjávar.

Tilraunaniðurstöðurnar veita mikilvægar leiðbeiningar við val þéttiefni inn flotaskip, köfunarbúnað , og sæstrengir , en einnig að hjálpa til við að hámarka skammtíma stöðugleika af óvúlkanuðum gúmmíhlutum inn hlífðar burðarvirki.

Vegna þess mikil mýkt, framúrskarandi loftþéttleiki , og mótstöðu gegn ýmsum miðlum, gúmmí er mikið notað í olíu- og gasþéttingarkerfi fyrir loftrými, flug , og flotavopnum.