在带压密封作业过程中,密封注剂一经注射到夹具与泄漏部位外表面所形成的密封空腔内,便与泄漏介质直接接触,是将要建立新密封结构的第一道防线。密封注剂的各项性能直接涉及注剂式带压密封技术的使用范围,它的优劣也直接影响到新密封结构的使用寿命。


  从目前国内外密封注剂的生产和使用情况来看,有30多个品种,可大致分为两类。一类是热固化密封注剂,其基础材料是高分子合成橡胶以及固化剂,耐水、耐酸、耐碱、耐化学介质、耐高温的各种辅助助剂等。这类密封注剂的显著特点之一是,只有达到一定的温度,才能完成密封注剂由塑性体转变为弹性体的固化过程,常温下则为棒状固体。另一类是非热固化密封注剂,它的基础材料根据密封注剂的性能要求,可以是高分子合成树脂、油品、石墨、塑料以及其他无机材料等,固化机理多为反应型及高温碳化型或单纯填充型,可以适应常温、低温及超高温场合的带压密封作业要求,其产品也多制成棒状固体或双组分的腻状材料。



一、密封注剂的性能指标


 ①. 注射工艺性能


   无论是热固化密封注剂还是非热固化密封注剂,被装入高压注剂枪后,在额定操作压力及环境温度条件下,应具有良好的塑性和流动性,能够被顺利地注射到泄漏部位部分外表面与夹具所形成的密封空腔内,充填所有的裂纹、凹槽、孔洞等各种泄漏缺陷。


  ②. 使用温度


   密封注剂的使用温度一般由试验方法加以确定,并由实际应用加以验证。


  ③. 固化时间


   固化时间是密封注剂的重要物化指标之一。无论是热固化密封注剂还是非热固化密封注剂,都有一个由塑性体转变为弹性体(或由流体转变为固体)的过程。完成这个过程的时间间隔就是密封注剂的固化时间。密封注剂的固化时间与温度有密切的关系。绝大多数密封注剂的固化时间与温度成正比。


  ④. 耐介质性能


   为了消除各种泄漏介质,对密封注剂总体来说,应具有十分广泛的耐介质性能。这里所说的耐介质性能是指,新密封结构建立起来后,在规定期限内,已固化的密封注剂不被泄漏介质所侵蚀而丧失密封性能。对某一具体牌号的密封注剂来说,耐介质性是有限的,必须按其使用说明书正确选用。


  ⑤. 使用寿命


   密封注剂的使用寿命是指从新的密封结构建立之日起,到该带压密封点再次发生泄漏的时间间隔。一般应不少于3个月。



二、热固化密封注剂


  热固化密封注剂主要是以高分子合成橡胶为基料,同时加入固化剂、改进剂、增塑剂、促进剂、填充剂等,单组分,属于热固性剂料,常温下比较坚硬,无流动性。一般按照高压注剂枪的尺寸做成各种规格的棒状固体。未固化的这类密封注剂会随着环境温度的升高,其塑性和流动性迅速增强。特别是在实际带压密封作业时,当密封注剂接触到较热的泄漏介质后,其塑性和流动性更加接近流体,在夹具与泄漏部位部分外表面所形成的密封空腔内,可以充满所有的裂纹、凹槽、孔洞缝隙,最终整个密封空腔均被密封注剂所充满,密封注剂不断从泄漏部位获取热量,完成固化过程,形成一个连续的具有一定弹性的、又有一定强度的新的密封结构。


  图6-16是热固化密封注剂典型特性曲线。注剂牌号为FSC-1/2A.其固化过程如下:密封注剂一旦被加热,立刻变软,塑性增强(可以认为是带压密封作业时,从高压注剂枪挤出的密封注剂填塞夹具与泄漏部位外表面之间所形成的密封空腔的这段时间),称为软化流动段;150℃约3min,塑性迅速降低,黏滞性明显升高,曲线急速下滑,密封注剂很快失去流动性(可以认为是密封注剂在密封空腔内接受泄漏介质热量,逐步形成弹性密封结构的过程),称为失塑段;大约6min,固化过程结束,密封注剂完全失去流动性(可以认为密封注剂已经在夹具密封空腔内堵塞住了泄漏介质,形成了坚韧的富有弹性的新的密封结构过程),称为固化段;6min以后,密封注剂的固化性能不随时间的变化而改变(可以认为是一个完整的动态密封作业的结束),曲线进入平滑段。其他牌号的热固化密封注剂都具有上述类似的固化特性曲线,只是软化段、失塑段、固化段的时间长短不等而已。


图 16.jpg


 常用的热固化密封注剂如下:


  ①. 丁腈橡胶类密封注剂


    以丁腈橡胶为基本原料所组成的密封注剂是目前国内外应用最广泛的密封注剂品种之一。这类密封注剂在250℃以下,可适用于下列介质:普通汽油、高辛烷值汽油、柴油、矿物油、植物油、动物油、合成润滑油、变压器油、石脑油、水蒸气、空气、氮气、氢气、氧气、氯气(干燥)、二氧化硫、氢氧化钙、氢氧化钠、氯化钠(30%)、氨水、液氯、氟利昂、稀盐酸、浓盐酸、硼酸、稀硫酸、醋酸、石油醚、脂肪族溶剂、醇类、酯类等。


  ②. 乙丙橡胶类密封注剂


   以乙丙橡胶为基料配制成的密封注剂在320℃以下,可以用于下列介质:稀盐酸、浓盐酸、稀硫酸、浓硫酸、稀硝酸、氯酸、磷酸、醋酸、冰醋酸、有机酸、氨水、液氨、蒸馏水、苛性钠、过氧化氢、海水、甲醇、丁醇、乙二醇、丙酮、甲乙酮、醋酸甲酯、醋酸丁酯、甲醛、二氯甲烷、硝基苯、苯胺、棉籽油、奶油、亚麻油、醚类、蒸汽、氮气、空气、氢气及各种惰性气体。



三、非热固化密封注剂


 非热固化密封注剂是指除热固化密封注剂之外的各种密封注剂。非热固化密封注剂的主要成分是合成树脂、塑料、橡胶、石墨、油脂及无机纤维等,几乎所有具有塑性、流动性,可由流体快速转变为固体,又无体积收缩的物质都是这类密封注剂的选材范围,产品有单组分棒状固体和双组分腻状材料。



四、密封注剂的选用原则


  目前国外经常使用的密封注剂有三十几个品种,国内经常使用的有约18个品种。密封注剂的选用原则大致有三个方面内容:按泄漏介质的化学性能选用,按泄漏介质的温度选用,按密封注剂的销售价格选用。


  ①. 温度高于600℃的泄漏介质,应选用以碳质原料或石墨类材料为主要基料配制成的非热固化密封注剂。


  ②. 温度在90~600℃的常见泄漏介质,应选用热固化密封注剂。


  ③. 温度在230℃以下的强溶解性泄漏介质,应选用以聚四氟乙烯为主要基料配制成的非热固化密封注剂。


  ④. 大于-10℃的常见泄漏介质,应选用固化机理为反应型的非热固化密封注剂。


  ⑤. 低于-20℃的泄漏介质,一般都难以完成固化过程,应选用以硅橡胶为主要基料配制成的非热固化密封注剂。