气囊表面龟裂分析及其解决措施.pdf

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1、第３期（总第１９６期）机械工程与自动化Ｎｏ．３２０１６年６月ＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ＆ＡＵＴＯＭＡＴＩＯＮＪｕｎ．文章编号：１６７２-６４１３（２０１６）０３-０１７１-０２气囊表面龟裂分析及其解决措施刘英，何生红（宜昌测试技术研究所，湖北宜昌４４３００３）摘要：气囊是水下装置压力补偿系统的重要组成部分，在实际使用过程中气囊表面出现了龟裂现象。对气囊龟裂原因进行了分析，提出了改变气囊储存方法、避免长时间折叠弯曲和拉伸变形，并使用丁腈橡胶２７０７材料等解决措施。经验证，改进后的气囊使用情况良好。关键词：气囊；龟裂原因；解决措施中图分类号

2、：Ｕ６７６.６文献标识码：Ｂ0引言各项性能指标均满足要求。气囊是某水下装置压力补偿系统的重要组成部表１两种橡胶的机械性能分，工作中直接与海水接触，工作环境恶劣，为了保证设计技术测试项目试样１试样２执行标准水下设备的正常使用，气囊橡胶材料采用丁腈橡胶要求２７０７，该橡胶材料耐油、耐海水腐蚀、紫外线，满足工作拉伸强度（ＭＰａ）≥１０．０１４．４０１４．３５ＧＢ／Ｔ５２８－１９９８温度－１５℃～－６０℃的使用要求。但是在实际生产硬度（邵Ａ）５５±５５４５２ＧＢ／Ｔ５２８－１９９８扯断伸长率（％）≥３００７８０８６０ＧＢ／Ｔ５３１．１－２００８中，气囊材料常采

3、用丁腈橡胶６２５０代替丁腈橡胶拉伸永久变形（％）≤１２１０．２９．３ＧＢ／Ｔ５２８－１９９８２７０７，实际使用时气囊表面出现了龟裂现象。本文针耐海水（m％）Δ对龟裂原因进行分析，并提出解决措施。±３－０．００１３－０．００１５ＧＢ／Ｔ１６９０－１９９２（常温×７２ｈ）1气囊结构耐液压油（m％）Δ气囊是压力补偿系统中的最主要部件，其作用是确±３０．００４３０．００２８ＧＢ／Ｔ１６９０－１９９２（常温×７２ｈ）保水下装置工作时内外表面压差接近于零。气囊将水下装置组成一个封闭气室，由管路与气囊连成一体，工２．２材料热老化性能试验作时，气囊内部充入一定压力的气

4、体，使得气囊呈膨胀分别制备试样１和试样２，按ＧＢ／Ｔ７７６２－１９９８状态，入水后在水压作用下气囊容积逐渐被压缩，气囊标准进行热氧老化试验，试验条件为１００℃×７２ｈ。内部压力随之增大，使得水下装置内外表面压力平衡。热氧老化后的性能测试结果见表２。2气囊龟裂原因分析表２热氧老化后的性能测试结果（１００℃×７２ｈ）通过硫化技术将橡胶与金属底板硫化粘接成一体测试项目试样１试样２构成气囊，其外形呈圆台形，小端为盆底形。气囊使用拉伸强度（ＭＰａ）老化前１４．２４１４．７４一段时间后会出现较为严重的龟裂现象，龟裂位置为老化后１４．９８１６．０２老化前５４５２橡胶

5、折叠弯曲处，其他部分没有出现此现象。龟裂是硬度（邵Ａ）老化后６０６０橡胶老化的一种现象，引起橡胶老化的主要因素有热氧、臭氧、机械应力、水分及其他介质等。本文从原材由表２可知，试样１和试样２经过７２ｈ的热氧老料选用、橡胶耐臭氧和热氧作用、折叠弯曲和弯曲变形化后，其邵Ａ硬度均有所增加，但变化未超出指标规等方面进行龟裂原因分析。定的范围；拉伸强度有所增加，也满足技术指标要求，２．１材料基本性能指标测试说明两种材料经热氧老化后，橡胶分子交联程度有所实际生产中，气囊材料常采用丁腈橡胶６２５０代替上升。综合分析，热氧老化不是表面龟裂的主要原因。丁腈橡胶２７０７，现

6、分别采用丁腈橡胶２７０７（试样１）和２．３材料耐臭氧性能试验丁腈橡胶６２５０（试样２）制备试样，依据设计技术要求分别制备试样１和试样２，按ＧＢ／Ｔ７７６２－１９９８和国标要求检测这两种橡胶的机械性能，检测结果见标准进行自由放置状态、２０％拉伸形变状态和１８０°弯－８表１。曲形变臭氧老化试验，试验条件为４０℃×５０×１０ｋｇ／３由表１可见，丁腈橡胶２７０７和丁腈橡胶６２５０的ｍ、４８ｈ。耐臭氧性能试验结果见表３。收稿日期：２０１５-０９-１７；修订日期：２０１６-０４-１８作者简介：刘英（１９８５-），女，湖北宜昌人，助理工程师，本科，主要从事水下特种装

7、备研制。・１７２・机械工程与自动化２０１６年第３期从理论上讲，丁腈橡胶６２５０和丁腈橡胶２７０７两了表面龟裂，尤其是弯曲表现更为突出；②试验和理论种橡胶的耐臭氧性能应是一样的，从表３的试验结果分析表明，丁腈橡胶２７０７的耐臭氧老化性能与丁腈橡也可见试验结果与理论分析基本上是吻合的。在自然胶６２５０在自然状态下基本一样，但是在２０％拉伸和放置的情况下，试样１和试样２的耐臭氧性能基本一１８０°弯曲时，丁腈橡胶２７０７的耐臭氧老化性能明显好样，在４８ｈ试验期内表面无变化，说明无论是试样１于丁腈橡胶６２５０，所以不能用丁腈橡胶６２５０代替丁还是试样２，在不受应

8、力作用时，其耐臭氧性能均能满腈橡胶２７０７。足要求。但当试样被拉伸２０％时，在４８ｈ试验期内，