Tuổi thọ của các sản phẩm cao su kỹ thuật

Trong nguyên tắc thiết kế chung của cao su kỹ thuật, một khía cạnh ngày càng cần được xem xét đến chính là tuổi thọ sử dụng của các thành phần cao su, cho dù đó là một chất đàn hồi hoàn toàn hoặc một hỗn hợp cao su thiên nhiên. Đối với các ứng dụng động học, một trong những hình thức đánh giá độ bền sử dụng cơ bản là liên quan đến xác định độ mỏi của cao su. Điều này có thể đạt được bằng cách tiếp cận cơ học phá hủy, khi đó một đồ thị log/log của năng lượng xé theo tỉ lệ phát triển vết nứt có thể đạt được từ một mẫu thử có hình dạng đơn giản, nó giúp mô tả đặc tính đứt gãy của một loại cao su cụ thể tại một nhiệt độ nào đó, một số cách tiếp cận khác thì có thể áp dụng phương pháp này để xác định cho các mẫu có hình học phức tạp hơn với các chức năng động học cho các ứng ụng khác nhau, để cho ra dự đoán về nơi và cách thức mà vết nứt sẽ phát triển trong thực tế sử dụng. Ngoài ra, một cách tiếp cận thực nghiệm thay thế khác là khi các thành phần cao su thực sự được thử nghiệm trên các thiết bị cho đến hỏng, có thể được áp dụng đối với một số trường hợp.

Tuy nhiên, độ mỏi không phải là tham số quan trọng nhất trong việc đánh giá tuổi thọ sử dụng cho một số thành phần cao su trong sử dụng thực tế. Sự phục hồi ứng suất và độ rão có thể chiếm ưu thế hơn, và tác động của chất lỏng (chất lỏng hoặc chất khí) có lẽ sẽ là quan trọng trong các ứng dụng khi mà cao su được sử dụng làm các vật chứa. Đối với các chất đàn hồi bền cao ( các loại polymer có tính cao su), về khía cạnh kháng chất lỏng ở các điều kiện khắc nghiệt thì không nơi nào là cần thiết hơn trong sản xuất dầu và khí. Đó chính là ngành kinh doanh lớn, có liên quan nhiều đến các phần cứng (giàn khoan, giàn khoan và tàu, thiết bị khoan, cộng với nhiều chi tiết phụ trợ khác).

Từ quan điểm về vật liệu, số lượng lớn vệt liệu được sử dụng là kim loại, nhưng số lượng vật liệu cao phân tử sử dụng vẫn rất đáng kể và vai trò của cao su trong các môi trường khắc nghiệt đối với khai thác dầu/ khí là rất quan trọng nếu thời hạn sử dụng ở mức chấp nhận được có thể đạt được bởi các thành phần khác nhau. Ví dụ như các đệm kín có độ bền lâu rất cần thiết trong xử lý dầu thô áp suất cao trong giai đoạn đầu của sản xuất, nó phải ở sâu bên dưới của giếng dầu. Rất nhiều loại cao su trong các chi tiết ở tất cả các hình dạng và kích cỡ đang được sử dụng phải thường xuyên được đặt tại các địa điểm nơi mà cơ bản là không thể thay thế được vì quy trình khai thác, sử dụng là liên tục.

Chuyển sang ứng dụng khác, các lớp cao su/ kim loại cán mỏng ( các chi tiết uốn được) được sử dụng để hỗ trợ các tải lớn và phù hợp với chuyển động liên quan đến các bệ chịu tải ( joint uốn ), chủ yếu được xây dựng tương tự nhưng với một lõi rỗng ở tâm, thực hiện một vai trò tương tự trong việc đưa ra các kết nối dọc theo các đường ống dẫn trong khi duy trì dòng chảy của chất lỏng. Ống cao su hoặc ống nối mềm cao su thường được sử dụng để vận chuyển dầu (thô và tinh chế) khí đốt, và các hóa chất liên quan. Các cáp vật liệu cao phân tử được sử dụng như các van. Các đệm kín đàn hồi giúp toàn bộ hệ thống chất lỏng đi đúng lộ trình. Tất cả các vật liệu trong những ứng dụng này thường xuyên cần phải chống lại các loại chất lỏng khác nhau, các nhiệt độ và áp suất rất khắc nghiệt – do đó, việc lựa chọn loại cao su có tuổi thọ sử dụng thích hợp là rất quan trọng.

Tài liệu tham khảo: Sadhan K. De and Jim R. White, Rubber Technologist’s Handbook, Rapra Technology Limited

(tth-vlab-caosuviet)