авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:     | 1 |   ...   | 4 | 5 || 7 |

Управление ресурсом безопасной эксплуатации стальных резервуаров для хранения нефтепродуктов

-- [ Страница 6 ] --

При определении рецептуры резины, предназначенной для использования
в уплотнениях ПП и ПК резервуаров, учитывалось, что они (резины) должны иметь высокие показатели бензо-водостойкости, морозостойкости, износостойкости в условиях трения по окрашенной стальной поверхности.

В работе исследованы в качестве основы резиновых смесей каучуки марок СКН-26, СКН-40, СКМС-30РП, БАК-12. Определение свойств резин осуществляли непосредственно в ходе подбора компонентов и корректировки рецептуры резиновых смесей.

Таблица 11 — Значения физико-механических показателей и расчетной долговечности в воде и бензине двухслойных систем ЛКП толщиной 120–130 мкм

Показатель КР-1 КР-2 КР-2Д КР-2M1 КР-2М2 КР-3
Предел прочности при растяжении пленок, МПа 20,5 21,8 22,5 22,5 22,8 25,7
Относительное удлинение при разрыве пленок, % 18,6 20,4 21,5 21,8 20,2 20,8
Адгезионная прочность к стали, МПа 7,5 8,2 8,5 9,8 10,3 12,6
Водопоглощение пленок, % 0,42 0,35 0,30 0,12 0,15 0,18
Набухаемость пленок в бензине, % 0,18 0,18 0,20 0,20 0,16 0,14
Долговечность двухслойного покрытия толщиной 120–130 мкм, годы: при действии воды 10,5 12,3 14,1 15,9 16,2 16,9
при действии бензина 18,3 18,8 19,1 18,5 18,7 19,3

Износостойкость резин на основе всех исследованных каучуков возрастала при повышении активности (дисперсности) технического углерода, а также при введении графита, фторопласта, угольной ткани. Введение дибутилсебацината
и морозостойкого бутадиен-стирольного каучука позволило улучшить морозостойкость.

Для повышения теплостойкости введены ингибиторы ацетонанил Р, диафен ФП и амид тиофосфоновой кислоты. С целью лучшего совмещения бутадиен-нитрильного и бутадиен-стирольного каучуков в резиновую смесь добавлен гексахлорксилол, а в качестве технического углерода выбран наиболее высокодисперсный технический углерод ПМ-100. Для усиления ингибируюшей группы термогравиметрическим методом установлено, что смесь ингибиторов амидтиофосфоновой кислоты (Б-25), диафена ФП и ацетонанила в соотношении 0,5:1,0:0,5 мас. ч. проявляет синергетический эффект. Введение в резиновую смесь хлоропренового каучука резко увеличивает относительное удлинение при разрыве, но вместе с тем снижает прочностные характеристики и твердость.

Введение в резиновую смесь наполнителей (технического углерода) снижает степень набухания соответственно уменьшению доли каучука в смеси. При малой степени набухания преобладает положительное влияние гибкости цепей, способствующее ориентации, и прочность в начальный период экспозиции в среде
несколько повышается.

Резиновые смеси для приготовления образцов изготавливались как на вальцах 630 315, так и в резиносмесителе объемом 250 л. Температура смешения ингредиентов с каучуками не превышала 70 оС, а при введении тиурама и серы валки охлаждали до температуры не выше 40–50 оС. Образцы резин в виде лопаток соответствовали ГОСТ 270–75, тип 1.

Определение показателей свойств вулканизованных резин до и после воздействия рабочих сред проводили в соответствии со стандартными и широко апробированными методиками:

  • Изменение массы — по ГОСТ 9030–74;
  • Предел прочности при растяжении и относительное удлинение при раз-
    рыве — по ГОСТ 270–75 на разрывной машине РМИ-30;
  • Твердость — по ГОСТ 263–75 на приборе ТМ-2 (вдавливанием иглы);
  • Морозостойкость — по ГОСТ13808–74 на приборе ПВР-1;
  • Износостойкость — на машине МТ-21 (конструкция Г. В. Конесева,
    УГНТУ).

Определены показатели опытно-промышленных партий стандартной марки В-14, получившей наиболее широкое распространение в нефтегазовой отрасли
и новых, обозначенных Р-1–Р-3. Рецептуры упомянутых резин приведены в таблице 12. Прочностные характеристики резин даны в таблице 13, степени набухания
в воде и бензине — в таблице 14.

Основным параметром, определяющим герметичность уплотнений плавающих крыш и понтонов, принято контактное давление рк, которое после установки уплотнений (рк0) сначала быстро уменьшается вследствие обратимого физического процесса релаксации напряжений в резине (при нормальной температуре за
несколько десятков часов), а затем медленно уменьшается вследствие старения материала (при нормальной температуре — несколько лет).

Уменьшение контактного давления в процессе старения описывается уравнением

pк = pкme–k. (27)

Экспериментальное определение рк сопряжено со значительными трудностями, поэтому вместо рк0/рк использовали накопленную относительную остаточную деформацию h = (h0 – h2) / (h0 – h1), где h0 — размер до деформации; h1 — размер при деформации под нагрузкой; h2 — размер после разгрузки и выдержки
в течение 3 мин.

При практических расчетах старения пользовались безразмерной величии-
ной , которую назовем «коэффициентом сохранности начальных свойств»:

= рк / рк0, (28)

или, что одно и то же:

= h / h0, (29)

где рк — контактное давление в уплотнительном соединении после экспозиции
в рабочей среде в течение времени , МПа; рк0 — контактное давление в уплотнительном соединении до экспозиции в рабочей среде, МПа.

Таблица 12 — Состав пробных рецептур резиновых смесей

Ингредиент Р-1 Р-2 Р-3
СКН-40 50 50 50
СКМС-ЗОРП 50 50 50
Сера 0,5 0,5 0,5
Тиурам Д 2,0 2,0 2,0
Сульфенамид Ц 2,2 2,2 2,2
Стеарин 2,5 2,5 2,5
Оксид цинка 5,0 5,0 5,0
Инденкумароновая смола 6,0 3,0 3,0
Дибутилсебацинат 10 5,0 5,0
Технический углерод ПМ-100 60 40 60
Гексол 1,5 1,5 1,5
Ацетонанил 0,5 0,5 0,5
Диафен ФП 1,0 1,0 1,0
Антиоксидант Б-25 0.5 0,5 0,5

Таблица 13 — Прочностные характеристики резин

Шифр смеси Предел прочности при растяжении, МПа Относительное удлинение при разрыве, % Остаточное удлинение, % Твердость, ед Шор А
В-14 12,0 160 6 77
Р-1 23,6 500 10 79
Р-2 21,8 480 8 81
Р-3 20,9 450 8 76

Таблица 14 — Степень набухания после экспозиции резин в бензине и воде в течение 168 ч

Шифр резины Степень набухания резин, %
В бензине АИ-92 В воде
В-14 12,34 4,96
Р-1 5,61 2,34
Р-2 5,06 2,10
Р-3 6,02 2,80

Долговечность уплотнительного элемента определяли по формуле, разрешенной относительно времени.

Для условий старения резин в уплотнениях кр приняли равным 0,8.

Результаты расчетов представлены в таблице 15. Наиболее высокие значения долговечности получены для резины с шифром Р-2.

Таблица 15 — Расчетные коэффициенты и сроки службы резин (при кр = 0,8)

Шифр резины Е0, Дж/(моль·град) А0, 1/с Температура, оС Ai, с–1 кр, годы
В-14 7620,5 0,845 20 0,0372 6,0
70 0,0587 3,8
Р-1 7202,7 1,519 20 0,0279 8,0
70 0,0429 5,2
Р-2 7520,2 0,551 20 0,0248 9,0
70 0,0372 6,0
Р-3 7453,4 0,632 20 0,0297 7,5
70 0,0464 4,8

Задача дополнительного повышения срока работы уплотнений решена применением в составе резины волокнистых наполнителей.

Благодаря усилению эластомера волокнами удалось сочетать эластические свойства эластомеров с упругостью и высокой прочностью волокна. В качестве армирующих волокон нами выбраны полиамидные. Данный выбор был предопределен также доступностью материала. Применение волокон позволяет также добиться значительного повышения сроков службы изделий в узлах трения, характерного для уплотнений ПК и ПП.

Режим вулканизации образцов был определен с помощью специальных исследований (метод Дэвиса).

Проведены испытания полученных образцов резин в парах трения резина–сталь и резина–окрашенная сталь методом истирания резиновых колец по стальным неокрашенным и окрашенным дискам.

Износ деталей пар трения оценивали по потере массы и объема образцов резины и контртела (стали 45) на машине МТ-21 конструкции Г. В. Конесева, схема которой приведена на рисунке 8.

Экспериментальные данные для резин В-14 и Р-2 с различной степенью наполнения сведены в таблицу 16.

Видно, что в парах трения с резиной Р-2 в данных условиях эксперимента износ протекает медленнее, чем в случае использования резины В-14. Лучшие результаты по износостойкости достигнуты для резин, армированных полиамидным волокном в количестве 2,5 % мас.

  Кинематическая схема машины-37

Рисунок 8 — Кинематическая схема машины МТ-21:

1 — контр-образец «кольцо»; 2 — образец «стержень»; 3 — держатель образца;
4 — измеритель силы трения; 5 — механизм нагружения; 6 — пульт управления;
7 — электродвигатель; 8, 10 — клиноременная передача; 9 — чаша

Таким образом, задача по разработке резин для уплотнительных элементов понтонов и плавающих крыш решена корректировкой рецептур резиновых смесей, в т. ч. армированием волокнистыми наполнителями и введением специальных добавок. Достигнуто повышение стойкости к истиранию в парах трения со сталью — на 55 %, с ЛКП — на 63 % (по сравнению с базовым вариантом).

Таблица 16 — Скорость износа образцов в парах трения, г/(м2 · ч)

Марка резины Резина–сталь (Ст3) Резина–ЛКП (КР-2Д) на стали
Резина Сталь Резина ЛКП
В-14 (без наполнения) 11,83 5,33 10,03 12,5
В-14 (1 % волокна) 9,82 5,17 8,05 9,66
В-14 (2,5% волокна) 7,02 4,55 6,44 7,68
В-14 (5% волокна) 8,37 4,88 7,28 8,02
Р-2 (без наполнения) 7,97 4,46 6,93 7,36
Р-2 (1 % волокна) 5,37 3,52 5,09 5,98
Р-2 (2,5% волокна) 5,15 3,17 4,65 5,22
Р-2 (5% волокна) 5,81 3,71 4,89 5,37

Для обеспечения защиты внутренней поверхности стенок от коррозионного воздействия среды и истирания в паре с уплотнительными элементами ПК и ПП разработана эпоксидная композиция, содержащая в качестве наполнителя слоистые твердые материалы, обладающие вследствие своей кристаллической структуры низким коэффициентом трения: графит и дисульфид молибдена. Рекомендуемое Л. Н. Сентюрихиной и Е. М. Опариной соотношение графита и дисульфида молибдена — 4 : 1. В работе использовали графит марки ГЛС-1 дисперсностью 25–30 мкм и дисульфид молибдена марки ДМИ-7 дисперсностью 2–25 мкм (таблица 17).

На основании данных, полученных в главе, определился компонентный состав модифицированной лакокрасочной композиции для защиты от коррозионно-эрозионного износа внутренней поверхности обечаек резервуаров РВСП и РВСПК, мас. ч.:

ЭД-20 (ГОСТ 10587–84) 14–20
Оксилин-5 (ТУ 6-02-1376–87) 80–86
АФ-2 (ТУ 6-05-1663–79) 24–28
Аэросил марки А-175 (ГОСТ 14922–77) 5–10
Ацетон (ГОСТ 2768–84) 10–20
Смесь графита марки ГЛС-1 (ГОСТ 5420–74) и дисульфида молибдена марки ДМИ = 7 (ТУ 48-19 = 133–90) в соотношении 4 : 1 50–60

Расчетная долговечность двухслойного покрытия толщиной 120 мкм в условиях коррозионно-эрозионного износа при трении о резину Р-2 составляет 9 лет.

Таблица 17 — Свойства износостойких покрытий

Свойство Толщина покрытий
30 40 120 180
Предел прочности лакокрасочной пленки при растяжении, МПа 19,2 18,5 16,0 10,5
Относительное удлинение лакокрасочной пленки при разрыве, % 40,2 42,0 30,8 32,0
Интенсивность износа при трении с резиной Р-2А, г/(м2 · ч) 0,98 0,92 0,87 0,82
Водопоглощаемость покрытия, %, после экспозиции: при 20 оС при 60 оС 1,78 3,42 1,66 3,24 1,88 3,61 1,62 3,18
Приращение массы после экспозиции в бензине АИ-95 при 20 оС, % 1,22 1,30 1,12 1,38
Долговечность из условия износа покрытия на 70 %, годы 2,7 3,8 12,5 13,3


Pages:     | 1 |   ...   | 4 | 5 || 7 |
 








 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.