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 劉  英，何生紅

 （宜昌測試技術(shù)研究所，湖北  宜昌  443003）

摘要：氣囊是水下裝置壓力補償系統(tǒng)的重要組成部分，在實際使用過程中氣囊表面出現(xiàn)了龜裂現(xiàn)象。對氣囊龜裂原因進行了分析，提出了改變氣囊儲存方法、避免長時間折疊彎曲和拉伸變形，并使用丁腈橡膠2707材料等解決措施。經(jīng)驗證，改進后的氣囊使用情況良好。

關(guān)鍵詞：氣囊；龜裂原因；解決措施 中圖分類號：U676.6  

 0  引言

 氣囊是某水下裝置壓力補償系統(tǒng)的重要組成部分，工作中直接與海水接觸，工作環(huán)境惡劣，為了保證水下設(shè)備的正常使用，氣囊橡膠材料采用丁腈橡膠2707，該橡膠材料耐油、耐海水腐蝕、紫外線，滿足工作溫度-15℃～-60℃的使用要求。但是在實際生產(chǎn)中，氣囊材料常采用丁腈橡膠6250代替丁腈橡膠2707，實際使用時氣囊表面出現(xiàn)了龜裂現(xiàn)象。本文針對龜裂原因進行分析，并提出解決措施。

1  氣囊結(jié)構(gòu)

 氣囊是壓力補償系統(tǒng)中的最主要部件，其作用是確保水下裝置工作時內(nèi)外表面壓差接近于零。氣囊將水下裝置組成一個封閉氣室，由管路與氣囊連成一體，工作時，氣囊內(nèi)部充入一定壓力的氣體，使得氣囊呈膨脹狀態(tài)，入水后在水壓作用下氣囊容積逐漸被壓縮，氣囊內(nèi)部壓力隨之增大，使得水下裝置內(nèi)外表面壓力平衡。

2氣囊龜裂原因分析

 通過硫化技術(shù)將橡膠與金屬底板硫化粘接成一體構(gòu)成氣囊，其外形呈圓臺形，小端為盆底形。氣囊使用一段時間后會出現(xiàn)較為嚴重的龜裂現(xiàn)象，龜裂位置為橡膠折疊彎曲處，其他部分沒有出現(xiàn)此現(xiàn)象。龜裂是橡膠老化的一種現(xiàn)象，引起橡膠老化的主要因素有熱氧、臭氧、機械應(yīng)力、水分及其他介質(zhì)等。本文從原材料選用、橡膠耐臭氧和熱氧作用、折疊彎曲和彎曲變形等方面進行龜裂原因分析。

2.1  材料基本性能指標測試  ，

 實際生產(chǎn)中，氣囊材料常采用丁腈橡膠6250代替丁腈橡膠2707，現(xiàn)分別采用丁腈橡膠2707（試樣1）和丁腈橡膠6250（試樣2）制備試樣，依據(jù)設(shè)計技術(shù)要求和國標要求檢測這兩種橡膠的機械性能，檢測結(jié)果見表1。

 由表1可見，丁腈橡膠2707和丁腈橡膠6250的各項性能指標均滿足要求。

2.2材料熱老化性能試驗

 分別制備試樣1和試樣2，按GB/T7762 -1998標準進行熱氧老化試驗，試驗條件為100℃×72 h。熱氧老化后的性能測試結(jié)果見表2。

 由表2可知，試樣1和試樣2經(jīng)過72 h的熱氧老化后，其邵A硬度均有所增加，但變化未超出指標規(guī)定的范圍；拉伸強度有所增加，也滿足技術(shù)指標要求，說明兩種材料經(jīng)熱氧老化后，橡膠分子交聯(lián)程度有所上升。綜合分析，熱氧老化不是表面龜裂的主要原因。

2.3材料耐臭氧性能試驗

 分別制備試樣1和試樣2，按GB/T7762 -1998標準進行自由放置狀態(tài)、20%拉伸形變狀態(tài)和1800彎曲形變臭氧老化試驗，試驗條件為40℃×50×10-8 kg/m3、48 h。耐臭氧性能試驗結(jié)果見表3。

從理論上講，丁腈橡膠6250和丁腈橡膠2707兩種橡膠的耐臭氧性能應(yīng)是一樣的，從表3的試驗結(jié)果也可見試驗結(jié)果與理論分析基本上是吻合的。在自然放置的情況下，試樣1和試樣2的耐臭氧性能基本一樣，在48 h試驗期內(nèi)表面無變化，說明無論是試樣1還是試樣2，在不受應(yīng)力作用時，其耐臭氧性能均能滿足要求。但當試樣被拉伸20%時，在48 h試驗期內(nèi)，表面均出現(xiàn)了明顯龜裂；同樣，在1800彎曲疲勞狀態(tài)下，在48 h試驗期內(nèi)，出現(xiàn)的龜裂情況更加迅速，這說明試樣1和試樣2在拉伸和彎曲應(yīng)力作用下，其耐臭氧性能均不能滿足要求，但是試樣1的耐臭氧性能好于試樣2。

 生產(chǎn)氣囊時，原材料由丁腈橡膠2707替換成丁腈橡膠6250，雖然二者在性能上極為接近，其主要指標丙烯腈含量接近，但是氣囊長期裸露在大氣中，受大氣中的臭氧和熱氧作用，而且長時間折疊彎曲和拉伸變形，這些因素的共同作用是造成早期出現(xiàn)龜裂的主要原因。

2.4  氣囊龜裂的原因

 通過以上分析，氣囊表面產(chǎn)生龜裂的主要原因是：①氣囊儲存不當，造成氣囊長時間被拉伸和彎曲，加速了表面龜裂，尤其是彎曲表現(xiàn)更為突出；②試驗和理論分析表明，丁腈橡膠2707的耐臭氧老化性能與丁腈橡膠6250在自然狀態(tài)下基本一樣，但是在20%拉伸和1800彎曲時，丁腈橡膠2707的耐臭氧老化性能明顯好于丁腈橡膠6250，所以不能用丁腈橡膠6250代替丁腈橡膠2707。

3解決方法及措施

 氣囊是壓力補償系統(tǒng)的最主要部件，工作環(huán)境惡劣，為了保證水下設(shè)備的正常工作，根據(jù)上面分析結(jié)果，采取以下解決方法：

 (1)儲存方面：為避免產(chǎn)品在儲存時出現(xiàn)折疊和彎曲，包裝前應(yīng)充入少量空氣，并用堵頭密封氣嘴。為避免產(chǎn)品與臭氧等不利因素接觸，產(chǎn)品用不透明的包裝材料包裝，儲存過程中應(yīng)避免陽光或紫外線長期直射，遠離熱源，避免高溫曝曬；儲存室內(nèi)不應(yīng)使用能產(chǎn)生臭氧的裝置，如熒光燈、高壓電器、電動機或其他可產(chǎn)生電火花或無聲放電的裝置；嚴禁把氣囊倒壓在地面上，避免產(chǎn)品折疊和彎曲。

 (2)原材料方面：雖然丁腈橡膠6250與丁腈橡膠2707在性能上極為接近，其主要指標丙烯腈含量接近，二者基本性能指標也滿足技術(shù)指標要求，但是橡膠老化是一個多因素共同作用的結(jié)果，而且丁腈橡膠2707在折疊彎曲的條件下耐臭氧老化性能明顯好于丁腈橡膠6250，氣囊的原材料還是采用丁腈橡膠2707。