隨著塔里木油田的不斷深入開發(fā),高溫高壓以及苛刻的服役環(huán)境均對密封件的性能提出了更高的要求。密封材料老化后會引起密封效果下降,降低其服役壽命,直接影響井下正常工作,甚至威脅密封件安全。目前作為井下橡膠密封材料的技術指標尚未滿足現(xiàn)場苛刻油田環(huán)境的技術需要,開發(fā)高性能的橡膠密封材料對提高我國深層油氣資源開發(fā)的科學技術水平具有積極的推動作用和戰(zhàn)略意義。國內外學者早已圍繞各類橡膠材料和與之接觸的油氣介質的老化機理展開了研究,現(xiàn)有的研究成果主要針對油氣田常用的橡膠材料的性能退化機理展開,但很少涉及到含氟彈性體在油田井下環(huán)境中的老化規(guī)律和壽命預測問題。本文選用26型氟橡膠為研究對象,模擬油氣田系統(tǒng)用橡膠密封材料的實際工況,在80℃、120℃、160℃、200℃四種溫度下進行加速老化試驗,在80℃、5MPa下進行高溫高壓釜模擬試驗。試驗時間分別是7d、14d、28d。開展試驗前后溶脹性能（質量變化率和體積變化率）,力學性能（邵氏A硬度、應力應變值、拉伸強度和拉斷伸長率）,玻璃化轉變溫度和傅里葉紅外光譜等測試和對比分析,在此基礎上對其展開壽命預測。結果表明:不同溫度油介質老化后26型氟橡膠會發(fā)生輕微變形... 

【文章來源】：西安石油大學陜西省

【文章頁數(shù)】：65 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

6型氟橡膠的化學結構式氟橡膠的歸類和類型主要與其合成單體有關，26型氟橡膠的合成單體主要是六氟丙

燦曬饣?鸞ケ淶么植謚敝亮鹽瞥魷幀⒃黽櫻?鈧輾⑸?鹽評┱梗?損傷程度增加，硅橡膠降解的主要原因是橡膠分子主鏈的分解與斷裂與分子鏈的交聯(lián)降解。MitraS等[32]人將氟橡膠置于堿性環(huán)境(10%NaOH)中研究了其化學降解機理。經過12周老化后通過掃描電子顯微鏡觀察到微觀層面出現(xiàn)顯著老化，利用ATR-FTIR和XPS評估了橡膠表面的化學降解過程，早期橡膠的降解主要通過碳原子脫氟進行，然后在橡膠主鏈上形成雙鍵，老化后橡膠的熱穩(wěn)定性降低，化學降解顯著。1.3.2時溫等效研究現(xiàn)狀隨著溫度或者外力作用時間的差異，橡膠材料呈現(xiàn)出如圖1-2所示五種狀態(tài)，其中包括在較低溫度過渡時為玻璃-橡膠態(tài)，較高溫度過渡時為橡膠-粘流狀態(tài)。增加溫度與增加時間對粘彈性的作用是等效的，這就是橡膠的時溫等效性。材料的宏觀狀態(tài)變化是材料內部分子結構轉變的結果，在轉變過程中分子鏈排列產生差異，可用來定性判定材料的各種物理力學性能、動態(tài)力學參數(shù)以及在高溫作用下分子結構的分解交聯(lián)等[33]。圖1-2橡膠材料隨溫度升高的五種狀態(tài)示意圖侯宏等[34]人綜合了溫頻等效原理及粘彈性材料的分數(shù)導數(shù)模型，構建了粘彈性材料損耗因子、模量、溫度和頻率的參數(shù)數(shù)學模型。該模型的合理性通過擬合DMA測試結果和模型參數(shù)后得到了證實。同理粘彈性材料不同溫度和頻率下的動態(tài)力學性能可以利用該參數(shù)化模型預測。GarcíaT等[35]人為了對橡膠襯套軸向和徑向的頻率和幅值相關性玻璃態(tài)高彈態(tài)粘流態(tài)

10玻璃化轉變溫度的影響和紅外光譜分析。(3)高壓油介質環(huán)境中不同老化時間對含氟彈性體密封材料性能演化行為規(guī)律及機理研究；主要研究模擬苛刻油田高壓環(huán)境老化時間對含氟彈性體材料的形貌變化、物理機械性能(質量和體積變化率、邵氏硬度、應力應變、拉伸強度、拉斷伸長率)、玻璃化轉變溫度的影響和紅外光譜分析。(4)在苛刻油田環(huán)境中含氟彈性體密封材料的老化壽命預測。1.5.2本論文的研究技術路線圖1-3技術路線圖

【參考文獻】：
期刊論文
[1]國外航空橡膠制件貯存壽命控制的研究進展[J]. 蘇正濤,劉培元,陸明.  合成材料老化與應用. 2019(06)
[2]工程機械傳動系統(tǒng)油封密封失效分析及改進[J]. 于見華,宋旭東,康輝,王磊.  特種橡膠制品. 2019(05)
[3]丁腈橡膠密封圈熱氧老化及性能的關聯(lián)性[J]. 王玲,魏小琴,佘祖新,張世艷,趙全成.  彈性體. 2019(04)
[4]氫化丁腈橡膠和氟橡膠經酸性氣體老化后成分與性能的變化[J]. 朱永康.  橡膠參考資料. 2019(04)
[5]Synthesis of Cerium-containing Polymethylphenyl Silicone and Its Antioxidant Effect on Fluorosilicone Rubber[J]. Yong Guan,Jian Hu,Yong-Kang Huang,Yang You,Huan-Yao Zhang,An-Na Zheng,Xiang Xu,Da-Fu Wei.  Chinese Journal of Polymer Science. 2019(08)
[6]丁腈橡膠的熱氧老化及壽命預測[J]. 袁兆奎,吳天昊,李楠,肖建斌.  彈性體. 2019(05)
[7]熱分析技術在熱固性樹脂研究中的應用[J]. 田秀娟,魏文閣,張強,赫慶坤.  山東化工. 2019(11)
[8]氟橡膠/碳納米復合材料研究進展[J]. 熊俊彬,郭建華.  彈性體. 2019(02)
[9]以時溫等效方法研究尼龍1010應力松弛行為及使用壽命預測[J]. 蔡利海,郭寶華,張誠,徐軍,黃忠耀.  高等學校化學學報. 2019(04)
[10]氟彈性體在航天航空領域的應用[J]. 楊璠,陳風波,王騰,謝玥,郭安儒.  化學與黏合. 2019(01)

碩士論文
[1]橡膠老化壽命的神經網絡預測及軟件開發(fā)[D]. 胡文琪.北京化工大學 2018
[2]用于極端環(huán)境下橡膠膠料的性能研究[D]. 馬巖.青島科技大學 2018



本文編號：3512161