Page 100 - 理化检验-物理分册2021年第二期

张涛锋, 等: 高寒环境下 GIS 密封圈材料的选用及存在问题

为保证 GIS 设备在高寒环境下安全、 稳定地运 喷霜密封圈的微观形貌及成分分析如图 3 所示。

行, 其密封材料需达到 30a 以上的使 用 寿 命。对
EPDM-70 密封圈进行压缩永久性试验, 试验结果见
表 3 。并计算出 EPDM-70 密封圈在60℃ 下压缩永

久变形达到 50% 的临界值时寿命为 52a 。
表 3 EPDM-70 密封圈的压缩永久性试验结果

Tab 3 Com p ressionsettestresultsofEPDM-70sealin g rin g %
温度 / 时间 / d
℃ 1 2 4 7 14 28 45
80 5.00 6.80 8.70 10.00 13.80 15.70 17.30
90 6.60 8.70 10.70 12.80 15.70 18.80 20.20
100 9.50 11.70 13.80 15.30 18.20 22.00 22.80
125 15.80 18.70 20.80 22.20 24.70 27.60 30.80
图 2 未喷霜密封圈的微观形貌及 EDS分析结果

2 GIS设备密封圈在高寒环境下的喷霜原因 Fi g 2 Microstructuremor p holo gy andEDSanal y sis

resultsofnon-bloomin g sealin g rin g
GIS 设备密封圈在高寒环境下经常出现喷霜现
象。喷霜是混炼胶或硫化胶内部的液体或固体配合
剂因迁移而在橡胶制品表面析出形成云雾状或白色
粉末物质的现象。喷霜不仅严重影响产品的外观质
量, 而且在一定程度上也影响着橡胶密封圈的密封

性能和使用寿命。 GIS 设备密封圈喷霜宏观形貌如
图 1 所示。

图 3 喷霜密封圈的微观形貌及 EDS分析结果

Fi g 3 Microstructuremor p holo gy andEDSanal y sis

resultsofbloomin g sealin g rin g
图 1 GIS设备密封圈喷霜宏观形貌 图 3 中, 测试位置 1~4 为喷霜位置, 测试位置

Fi g 1 Macromor p holo gy ofbloomin g forGISe q ui p mentsealin g rin g 5~6 为未喷霜位置。结果可知, 密封圈喷霜形成的
引起三元乙丙橡胶密封圈喷霜的因素有很多, 白色颗粒状结晶物主要成分为活性剂( 氧化锌、 硬脂
其中主要原因是填充材料使用量超出了其在橡胶中 酸) 及填充剂( 碳酸钙) 等。受现场高寒环境影响, 活
的溶解度 [ 8-9 ] 。三元乙丙橡胶密封圈由三元乙丙橡 性剂、 填充剂在橡胶中的溶解度随着温度的下降而
胶、 过氧化物、 炭黑、 促进剂、 活性剂( 氧化锌、 硬脂酸 减小 [ 11-15 ] 。而在低于最大用量的临界值后, 橡胶表
等)、 填充剂( 碳酸钙、 碳酸镁等) 等组成, 其在橡胶中 面因溶解度减小而喷霜。
的溶解度一般都是随着温度的升降而增减, 因此在
3 GIS设备密封圈在高寒环境下的漏气原因
低温时, 橡胶表面会因溶解度下降而发生喷霜现象。
在调查密封圈低温环境下喷霜原因、 针对性地 三元乙丙橡胶材料的 O 型密封圈有较高的线
解决喷霜问题时, 对喷霜析出物组分的分析至关重 膨胀系数, 在 高 寒 环 境 下 该 O 型 密 封 圈 会 冷 缩 变
要 [ 10 ] 。采用JSM-6510A 型扫描电镜( SEM ) 及其搭 形, O 型密封圈的冷缩变形对其尺寸及密封效果也
载的能谱仪( EDS ) 对密封圈喷霜析出物进行分析, 会造成很大影响。

未喷霜密封圈的微观形貌及成分分析如图 2 所示, 采用 TADIL801 型热膨胀仪, 测试出三元乙丙
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