某橡胶油管发生多处渗漏现象，其宏观形貌如图1所示。该油管材料为橡胶，由复合多层合成纤维层缠绕，配有螺旋钢丝加强，用于输送油体介质。委托者对油管进行加压测试，并标记出多处漏点。研究人员采用一系列理化检验方法对油管渗漏原因进行分析，以防止该类问题再次发生。

 

1、 理化检验

 

1.1 宏观观察

 

     从油管上截取漏点管段，漏点管段宏观形貌如图2所示。由图2可知：管段可见6条清晰裂纹，裂纹长度为10~12mm，6条裂纹环向并行排列，且间隔均匀、平齐规整；漏点管段内表面光滑，富有光泽，无明显裂缝及橡胶老化、龟裂现象；材料存在两处擦伤痕迹；第3条裂纹为单条裂纹，未见其他裂纹分支，裂纹附近纤维织物排列紧密，除两处擦伤外，无爆裂特征，无明显老化开裂现象。将第1，2，3条裂纹分别编号为1号裂纹、2号裂纹、3号裂纹，在3条裂纹剖面处打开，宏观形貌如图2g）~2i）所示。可见油管由内层、增强层、外层3层复合而成，除1号裂纹外，2，3号裂纹均已穿透第一层外表面橡胶，抵达增强层，裂纹裂口平整，且呈一定倾角，具有机械损伤特征，未观察到裂纹贯穿内层橡胶。

 

1.2 力学性能分析

 

      选取3号裂纹管段内、外层距离裂纹6mm处的10个位置进行邵氏硬度测试，并选取平整小块无裂纹管段的内、外层的10个位置进行邵氏硬度测试，结果如表1所示。由表1可知：内、外管层和裂纹处硬度差距并不明显，符合出厂要求，说明内、外层橡胶材料没有出现因老化导致橡胶硬度变高的现象。

 

 

1.3 扫描电镜 (SEM) 和能谱分析

 

     将裂纹剖面试样置于扫描电子显微镜下观察结果如图3所示。由图3可知：裂纹边缘橡胶光滑平整，未观察到老化、龟裂特征；裂纹源区呈带状分布特征，裂纹源区橡胶存在挤压撕扯变形现象，为机械损伤特征；裂纹扩展区主要呈镜面扩展特征，有台阶状形貌。

 

 

     将裂纹置于扫描电子显微镜下观察，结果如图4所示。由图4可知：除裂纹源区有橡胶变形特征外，整体较光滑，未发现橡胶老化现象。

 

 

     对裂纹进行能谱分析，结果如图5所示。由图5可知：橡胶管的主要成分为C、O、Si、S等元素，新切裂纹处C、O 元素质量分数分别为56.62%和16.57%，漏点裂纹处C、O 元素质量分数分别为61.85%和19.42%，可知漏点裂纹处O元素含量并未出现异常变高的现象。

 

1.4 红外光谱分析

 

      切取油管外层、增强层、内层橡胶薄片，采用裂解后涂膜透射红外分析方法对薄片进行分析，结果如图6所示。由图6可知：3条曲线从上到下依次为外层、增强层、内层橡胶的红外光谱，3条红外曲线峰位相似；波数为2917cm‒1和2851cm‒1附近有两个饱和烷基—C—H伸缩振动峰，波数为969cm‒1附近有丁二烯反式1，4结构的吸收峰，波数为918cm‒1附近有丁二烯中端基乙烯基的吸收峰。三层材料具有明显的丁腈橡胶特征峰。

 

 

2、 综合分析

 

     渗漏油管裂纹长度为10~12mm，几条裂纹环向并行排列，且间隔均匀，平齐规整。管段内层材料光滑，富有光泽，未观察到明显裂缝及橡胶老化、龟裂现象。裂纹已经穿透第一层外表面橡胶，抵达增强层，未观察到裂纹贯穿内层橡胶，裂纹裂口平整，具有机械损伤特征。

 

    裂纹源区附近橡胶光滑平整，未观察到老化、龟裂特征。裂纹源区呈带状分布特征，源区附近橡胶存在挤压撕扯变形现象，为机械损伤特征；裂纹扩展区主要呈镜面扩展特征，有台阶状形貌。

 

     漏点旧裂纹O元素含量相较于新切裂纹O元素含量正常，未出现橡胶因老化导致O元素含量异常升高的现象。

 

      由内、外管层橡胶材料的硬度测试结果可知，油管内、外层没有出现因老化导致橡胶硬度变高的现象。

 

      综合以上分析可知，该油管渗漏原因为外来硬物机械损伤，裂纹源区橡胶存在挤压撕扯变形现象，为机械损伤特征。油管内、外层橡胶硬度符合出厂要求，没有老化变硬现象。油管内层未观察到渗漏裂纹，这是因为橡胶弹性大，常压下无法观察出裂纹，加压后液体从内层缝隙经外层裂纹渗漏而出。

 

3、 结论

 

      送检橡胶油管材料为丁腈橡胶，无由内向外爆裂特征，未出现老化、龟裂现象。送检油管的渗漏原因为外来硬物机械损伤。

 

作者：贾仕君

 

单位：上海材料研究所有限公司 检测中心

 

来源：《理化检验-物理分册》2024年第6期

来源：理化检验物理分册

关键词： 橡胶油管渗漏