оболочки и изоляции контрольных, сигнальных и силовых кабелей и других специ альных кабелей в диапазоне напряжений до 1000 В, за исключением высокочастот ных проводов, где ТПУ не следует применять в качестве первичной изоляции из-за возрастающих диэлектрических потерь.
Стойкость к гидролизу
При наружном применении оболочка и изоляция кабеля должна иметь устойчи вость к гидролизу. Как правило, гидролитическое разложение усиленно прогрессирует с возрастанием температуры. ТПУ на основе простых полиэфиров демонстрирует очень хорошую устойчивость к гидролизу. Даже при постоянном хранении продукта в воде с температурой 80°С спустя 20 тыс. часов удлинение ТПУ при разрыве составляет 300%.
Озон
Из-за своего строения озон является очень активным веществом и легко реагирует с органическими субстанциями. Трещины, образовавшиеся в результате воздействия озона, хорошо известны, особенно по сшитым материалам. ТПУ и без стабилизато ров обладает отличной устойчивостью к озону. Испытание согласно VDE 0472/часть 805 имеет оценку «без трещин, уровень 0». Эластичность полностью сохраняется, твердость поверхности не увеличивается.
Химическая устойчивость и устойчивость к различным температурам
ТПУ проявляет хорошую устойчивость к минеральным маслам, жирами без при меси воды, биомаслам, насыщенным углеводородам. Например, даже после хранения образцов в биомасле в течение одного года при 80°С, удлинение при разрыве состави ло 500%. При этом прочность при растяжении все еще остается более 10 Н/мм2.
Несмотря на то, что ТПУ имеет хорошую устойчивость ко многим химически ак тивным веществам, рекомендуется проверить поведение ТПУ в каждом конкретном случае. Так, высокополярные органические растворители диметилформамид (ДМФ)
итетрогидрофуран (ТГФ) полностью растворяют термопластичный полиуретан.
Всоответствии со стандартом ISO 6722, о котором часто упоминают в автомо бильном производстве и, который был разработан при участии Комитета по автомо бильным стандартам Германии (FAKRA) специально для автомобильных кабелей, изолирующие материалы подразделяются на 6 температурных классов. Классу С со ответствует температурный интервал от -40°С до + 160°С. В каждом случае соответс твующие эксперименты проводятся на готовых проводах. ТПУ успешно проходит испытание на скручивание при — 40°С и на хранение в течение 3000 часов.
Огнестойкость
Трудно воспламеняющийся, галогенонесодержащий ТПУ при соответствующей конструкции кабеля выдерживает испытания на воспламеняемость, установленные VDE 0472 параграф 804, тип испытаний В и UL VW 1. ТПУ выполняет норму FMVSS 302 без использования дополнительных добавок от воспламенения. Для стандартных типов Elastollan® испытания ASTM D 2863 определяет LOl (Limiting Oxygen Index)
— 23—25% , огнезащищенные исполнения (FHF) имеют LOI — 29%. Требования DIN 57472 параграф 813, касающиеся токсичности выделяющихся при горении газов, вы полняются практически всеми ТПУ Elastollan ®.
РЕЗИНЫ ДЛЯ НЕФТЕДОБЫВАЮЩИХ ЭЛЕКТРОПОГРУЖНЫХ УСТАНОВОК (ЭПУ) С ТЕМПЕРАТУРОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ 180-230°С
к.т. н. А. А. Соколовский, к.т.н. Б. И. Ревякин «Лаборатория разработки и исследования резин и РТИ»
ООО «МАЯК-РТИ»
Мы прекрасно понимаем, что создание «идеальной» резины с термостойкостью до 300°С практически невозможно, но получение резин на основе нитрильных каучуков, ра ботающих при температуре до 220—230°С, достаточно реально.
В связи с изменениями условий нефтедобычи и резким повышением рабочей тем пературы электродвигателей в погружных электронасосах со 130-160°Сдо 180-230°С привело к невозможности использования в них резиновых технических деталей (РТД) из серийных резин на основе бутадиен-нитрильных каучуков (СКН), таких как В-14, ИРП-3826, 51-1683, РС-26ч, «С»-26ч, С-26 ит.д.
На практике, при высоких температурах эксплуатации в технике используют рези ны на основе силиконовых (СКТ, СКТВ, СКТФВ, СКТЭ), фторсилоксановых (СКТ- ФТ-50, СКТФТ-100), и фторуглеродных (СКФ-26, «Вайтон», «Афлас» и т.п.) каучу ков, несмотря на их высокую стоимость (10—30 раз дороже резин на основе СКН).
Однако известно, что резины на основе силиконовых и фторсилоксановых кау чуков быстро разрушаются при работе в «закрытых» посадочных местах, то есть без воздухообмена вблизи их поверхности.
Нами проведены испытания резин на основе фторсилоксана СКТФТ-100 в масле МДПМ-С при температуре +200°С в течение 24 часов. После испытаний резины ста ли подобными пластилину. При этом набухания в масле не произошло.
Применение в ЭПУ резин на основе фторуглеродных каучуков (обычно их назы вают фторкаучуками) также связано с определенными опасностями. Дело в том, что резины на их основе обладают низкой температуростойкостью, то есть, их физико механические свойства — прочность и разрывное удлинение — в 5—10 раз уменьша ются при температурах выше 150°С. Особенно это опасно при использовании этих резин в диафрагмах гидрозащиты, которые в процессе работы испытывают дефор мации растяжения при избытке давления внутри диафрагм и сжимаются, образуя в случайных местах складки сложной конфигурации при избыточном внешнем воз действии на диафрагму или разрежении внутри ее.
В качестве примера приведем следующие данные: при перегибе резиновой плас тины толщиной 2 мм. на 180 град, растяжение внешней поверхности резины дости гает 120—150%. Если при 20°С разрывное удлинение резин на основе фторкаучуков (С-ВА, СБ-26, резины типа АФЛАС) колеблется в пределах 120—300%, то при темпе ратуре выше 150°С оно не превышает 50% и образование микротрещин на перегибах диафрагм неизбежно. После этого время работоспособности диафрагм определяется скоростью увеличения микротрещин до полного разрушения диафрагм. Аналогич ные явления вероятны в уплотнительных кольцах из резин на основе фторкаучуков.
Кроме того резины на основе СКФ-26 не морозостойки, а резины на основе «Афласа» и ряда каучуков фирмы «Дюпон», обладая немного лучшей по сравнению с
СКФ-26 морозостойкостью, в 5-20 раз дороже СКФ-26. В то же время нами были проведены работы в области физикохимии каучуков и резин, в результате которых было определено следующее:
— существуют оптимальные деформации резин, при которых их термостой кость и морозостойкость повышаются на несколько десятков градусов. Это явле ние связано с разрушением при определенных деформациях значительной доли физических межмолекулярных связей в резинах, ограничивающих «молекуляр ную подвижность» цепей каучуков. Ограничения «молекулярной подвижности» при понижении температуры приводит к быстрой потере морозостойкости. При высоких температурах тепло как бы аккумулируется в областях резины с ограни ченной «молекулярной подвижностью», приводя к ускоренному протеканию тер мохимических реакций, в результате которых резина теряет эластические, то есть рабочие свойства.
При увеличении «молекулярной подвижности» подводимое тепло рассеивается благодаря колебательным, вращательным и поступательным колебаниям мономер ных звеньев и отрезков каучуковых цепей, в результате чего термостойкость увели чивается.
Так экспериментально показано, что в ненаполненных резинах на основе бута- диен-нитрильных каучуков при оптимальных деформациях температура начала тер мохимических реакций повышается с 130—150°С до 300—310°С в случае повышения в них «молекулярной подвижности».
При изучении влияния наполнителей на термостойкость резин на основе бутади еновых, бутадиен-нитрильных и фторкаучуков нами установлено , что в
наполненных техуглеродами (сажами) резинах полимерные цепи начинают сши ваться при 150°С и циклизоваться при 170—180°С, достигая максимальной скорости процесса при 200-220°С.
При наполнении этих резин белыми наполнителями на основе тонкодисперсной двуокиси кремния структурирование каучуков выражено очень слабо, а начало тер моциклизации сдвигается к температуре 300°С и протекает в значительно меньшей степени, достигая максимальной скорости при 330°С.
Термоструктурирование и термоциклизация полимерных цепей приводят к поте ре резинами эластичности, то есть работоспособности.
На основании этих, а также ряда других экспериментальных результатов, на ми была поставлена задача разработать рецептурно-технологические приемы для создания резин на основе бутадиен-нитрильного каучука СКН-26 и фторуглерод ного каучука СКФ-26, удовлетворяющих современным требованиям нефтедобы вающей отрасли:
—высокая температуростойкость (прочность и удлинение при разрыве при тем пературах выше 150°С не должны уменьшаться более, чем на 20-40% и сохранять при этих условиях соответственно 80-90 кгс/см2 и 180-250%);
—длительное сохранение прочностных и эластических свойств при действии
синтетических масел, пластовой жидкости (нефти), рабочей температуры двигате ля 180-230°С*, давления среды 200 атм. и выше, динамических деформаций рас тяжения;
* Публикация дана в редакции автора
—не содержат сажевых (углеродных) наполнителей, что значительно повышает
еетермостойкость до 200—230°С и увеличивает продолжительность «жизни», то есть повышается ее работоспособность;
—не содержат пластификаторов, что обеспечивает сохранение объема и массы РТИ, изготовленных из резин «С»-М-3 и «С»-ФД , работающих при повышенных температурах и давлении. Резины, такие как ИРП-3826, РС-26ч, «С»-26Ч, Н-410 и другие, содержат в своем составе (до 30 массовых частей) пластификаторы, за счет чего обладают высокой эластичностью и морозостойкостью, но при эксплу атации РТИ из них при повышенных температурах и давлении пластификаторы «вымываются» из резины, что приводит к потере эластичности РТИ, уменьшению объема и в результате к охрупчиванию и потере уплотняющего действия.
—имеют высокое разрывное удлинение (500%), что является косвенным показа телем, обеспечивающим невозможность их разрушения под действием кессонного эффекта;
—имеют высокую температуростойкость, что обеспечивает сохранение про чности РТИ, работающих в режиме динамических нагрузок при повышенных тем пературах.
Все свойства резин, разработанных специалистами ООО «МАЯК-РТИ», приве дении в ТУ 2512.003.М-РТИ 02-004-06 на «Резины серии «С» для резинотехнических изделий, используемых в оборудовании нефтедобывающей и нефтеперерабатываю щей промышленности».
ООО«МАЯК-РТИ»
Адрес: 125130, г. Москва, ул. Клары Цеткин, д. 33 Тел./факс: (495)739-0504, 601-96-64
e-mail: mayakrti@mayak-rti.ru www.mayak-rti.ru
конструкторского отдела, начальником технического отдела, заместителем главного инженера — главным технологом. В 2002—2004 годах — главным специалистом отдела маркетинга ОАО «Камкабель». С лета 2004 года и по настоящее время работает директором ООО «НПФ «Новокабель-Пермь». В 1995 году защитил кандидатскую диссертацию.
Область научных интересов и производственной деятельности
•Разработка, исследование, производство отдельных видов кабельной продукции общепромышленного и специального назначения; в том числе кабельных изделий для техники и технологии добычи нефти.
•Разработка и реализация программ по созданию новых материалов кабельного производства, в том числе импортнозамещающих материалов, используемых при изготовлении кабелей и проводов: личное участие в вы
полнении работ.
•Личное участие в организации производства различных видов кабель ной продукции по зарубежным стандартам, в выполнении поставок продук ции Камского кабельного завода в страны Ближнего Востока, Юго-Восточ ной Азии США.
•Участие в работе международных, всероссийских, региональных выста вок, конференций, семинаров по применению кабельной техники в различ ных отраслях промышленности.
•Опубликование технической литературы по кабельной продукции раз личного назначения и др.
Основные публикации
•Маслонаполненные кабели на 110 кВ (М., Энергия, 1979), (София, Тех ника, 1981);
•Кабельные маслонаполненные линии 110-500 кВ высокого давления (М., Энергоатомиздат, 1984);
•Сооружение и эксплуатация кабельных линий высокого напряжения (М., Энергоатомиздат, 1985);
•Автор идеи и составитель сборников: Пермская область для нефтегазо вой индустрии (Пермь, 2001); Прикамье для нефтегазовой промышленности (Пермь, 2002); Пермский край для нефтегазового комплекса 2005 (Пермь, 2005);
•«Кабели и провода, применяемые в нефтегазовой индустрии» (Пермь, 2004).
Общее количество публикаций — порядка ста (в журналах и сборниках, книги и сборники, не менее двадцати патентов).
Государственное, профессиональное и общественное признани Заслуженный рационализатор Российской Федерации (1994); Почетней
член Всероссийского общества изобретателей и рационализаторов. Лучший изобретатель Пермской области (1997, 1999, 2002). Награжден тремя меда лями ВДНХ СССР и медалью «Ветеран труда». «Инженер года» по итогам Всероссийского конкурса за 2003 год по версии «Профессиональные инже неры» в номинации «Машиностроение» (медаль, диплом лауреата, сертифи кат профессионального инженера России).