高压氢气下橡塑制品密封圈密封失效的影响因素

       在不同填料填充的橡塑制品中的氢气残留率一残留时间曲线。可以看出，橡塑制品中的氢气残留率由大到小依次为填充炭黑的橡塑制品,未填充橡塑制品、填充白炭黑的橡塑制品。分析原因:炭黑和橡塑制品与氢气有较强的相互作用，白炭黑与氢气的相互作用很弱;与未填充橡塑制品相比，填充白炭黑的橡塑制品中的含胶率减小，氢气残留时间缩短，释放较快;对于填充炭黑的橡塑制品，炭黑一方面增大氢气的吸附量，另一方面增大氢气的扩散阻力，最终炭黑在橡塑制品中的氢气残留时间延长，释放较慢。

       综合来看，填料对高压氢气在橡塑制品中的渗透性能影响如下:填充炭黑会增大氢气在橡塑制品中的S，填充白炭黑对于氢气在橡塑制品中的S影响较小;氢气在填充炭黑的橡塑制品中的D和P减小幅度大于填充白炭黑的橡塑制品。

       研究表明，随着氢气压力的增大，氢气在橡塑制品中的S曾大。指出当氢气压力小于10 MPa,氢气在橡塑制品中的S与压力服从亨利定律;当氢气压力超过10 MPa时，氢气在橡塑制品中的S与压力的线性相关性下降;当氢气压力接近90MPa时，氢气在橡塑制品中的S达到峰值。

       目前高压氢气密封用密封圈材料主要选择EPDM , 橡塑制品和氟橡塑制品(FKM)作为研究对象。对比了氢气在这3种橡塑制品中的S,D和P，见表2。从表2可以看出:氢气在橡塑制品中的P由大到小分别为EPDM , 橡塑制品, FKM o氢气在EPDM中的P最大，这对EPDM密封圈在高压氢气环境中的失效行为有重要影响。

       泄爆效应是溶解有大量气体的橡塑制品在快速泄压条件下，气体快速外溢，导致橡塑制品内部发生严重破坏，使其产生鼓泡、变形、裂纹现象。对于泄爆效应的机理已做了大量的研究，提出空洞理论:橡塑制品暴露于氢气后，氢气会逐渐溶解在橡塑制品中;在泄压的瞬间，氢气分子会向橡塑制品内部缺陷处聚集，形成微米大小的气泡，气泡逐渐长大，出现鼓泡破坏;此外，气泡周围易产生应力集中，形成微裂纹，最终发展为宏观上的裂纹破坏。橡塑制品的泄爆效应机理示意如图3所示。http://www.sdwyxj.com/