油田橡胶密封制品质量问题探讨*

袁海滨 李 明

中国石油大庆石油管理局 技术监督中心 （黑龙江 大庆 163455）

油田橡胶密封制品质量问题探讨*

袁海滨 李 明

中国石油大庆石油管理局 技术监督中心 （黑龙江 大庆 163455）

通过分析油田橡胶密封制品质量检测依据和质量现状，提出了制订适应油田特殊要求的石油行业系列质量标准的建议，并对其主要内容和关键指标进行了阐述，以此指标作为组织指导产品生产、质量检测评价、选型应用、保养维护等的依据，可以从根本上解决目前油田橡胶密封制品质量方面存在的问题。

橡胶密封制品 质量检测指标 质量现状

橡胶密封制品是指以橡胶为主要材料，用来防止流体或固体微粒从相邻结合面间以及外界杂质如灰尘、泥沙、水分等侵入的零部件。其常用材料有丁腈橡胶、氟橡胶、硅橡胶、天然橡胶等。按作用分类可分为轴密封、孔密封、防尘密封、导向密封及固定密封等。常用密封制品有O型密封圈、唇型密封圈、密封垫等等。橡胶密封制品广泛应用于油田各个生产领域，如：采油、钻井、油田测试、油气集输等。具体应用于抽油机井口密封、油田用泵密封、井下测试仪器密封、钻井泵介杆密封等等。油田橡胶密封制品主要以O型密封圈为主，其材料以丁腈橡胶居多。本文重点探讨油田橡胶密封制品的质量检测指标和质量现状，提出规范此类产品质量的方式方法。

1 目前国内外橡胶密封制品质量检测和质量状况

目前国家发布涉及到橡胶密封制品类的国家质量标准、化工行业和机械行业相关质量标准共80多项。可分为术语、胶料、外观质量、尺寸公差、试验方法5大类，其中胶料方面主要有化工行业标准HG/T 2579-2008《普通密封系统用O型橡胶密封圈胶料》、HG/T 2810《往复运动橡胶密封圈胶料》、HG/T 2811-1996《旋转轴唇型密封圈橡胶材料》等；外观质量标准有GB/T 3452.2-2007《液压气动用O型橡胶密封圈 第二部分：外观质量检验标准》、GB/T 15325《往复运动橡胶密封圈外观质量》等；尺寸公差标准有GB/T 3452.1-2005《液压气动用O型橡胶密封圈 第一部分 尺寸系列及公差》、GB/T 3452.3-2005《液压气动用O型橡胶密封圈 沟槽尺寸》等，基本涵盖了除油气田用橡胶密封制品外的各类橡胶密封制品。

根据现有资料检索，国外此类产品的质量检测标准较少，多是些试验方法类标准，以美国试验材料学会标准为主。

我国发布的橡胶密封制品质量检测指标中，外观质量主要是对成品的飞边、流痕、杂质、错位、偏移等缺陷的检查。尺寸公差对于O型圈类主要是其内径和截面直径及公差，一般采用工具显微镜测量。对于胶料的性能指标要求一般为硬度、拉伸强度和拉断伸长率、压缩永久变形、热空气老化（一般为70℃或100℃）、耐液体（1号、3号标准油，试验温度一般为100℃或125℃），脆性温度（-25℃或-40℃）。由于橡胶密封制品的形状和尺寸限制，胶料的性能试验一般采用与产品相同工艺条件下制作硫化样板，用其制备各项目试样的方式进行检测。

依据和参考现行的国家和行业标准，对油田橡胶密封制品进行质量检验，根据笔者十多年的数据积累和对相关机构的调研，产品的综合合格率在95%以上。

2 现行质量检测指标应用于油田橡胶密封制品的局限性

油田橡胶密封制品通常是油田设备中的常用限制性部件，其密封性能及使用寿命与油田生产环境密切相关。油田橡胶密封制品使用环境主要有化学环境、温度条件及压力条件等。化学环境主要指密封制品接触的化学流体，包括油田中的液体和气体。常见流体中的基本化学品有原油、天然气、冷凝烃、硫化氢及二氧化碳等；二代的化学物有汽油、喷气机油、腐蚀抑制剂、污垢抑制剂、表面活性剂、无机盐类及煤油、甲醇、高级芳香烃等溶剂。温度条件通常分为3个级别，标准环境温度范围（井口大多数）为-20～120℃；高温范围为 120～180℃；低温范围为-60～-30℃。井下压力条件变化不定，压力可以逐渐地变化或剧增，骤降在密封件上，以常值或周期性方式。高压可以造成密封件寿命减短。钻井高压可达68.95MPa(10，000psi)以上。随着现代石油开采技术的不断深入，作业环境更加苛刻，如气采中蒸气喷射温度高达300℃，三元复合驱开采的强碱化学环境，超深井开采中的高压、突然失压、硫化氢、二氧化碳及各种腐蚀性添加剂对密封制品的质量性能都提出了更高的要求。

通过对这些指标的分析研究，在外观质量和尺寸公差方面，现行质量检测指标基本可以满足油田橡胶密封制品的使用要求。但其通用的质量指标都是胶料自身的物理机械性能，不能满足油田生产工矿环境条件对于橡胶密封制品质量的要求。依据这些指标组织生产的橡胶密封制品，即便是合格产品，也难以满足油田生产的需要，可能因质量问题造成安全事故、质量事故等，会影响油田生产建设。

分析现行的橡胶密封制品质量指标，应用于油田的主要局限是：

（1）检验项目少。常规的物理机械性能指标，一般产品都可以达到，不能体现产品的整体和综合水平。油田橡胶密封制品的配方设计、工艺控制、制造技术、特殊性能都无法得到验证。

（2）技术指标偏低。现行标准中的相关指标，多属于正常胶种普通配方的中限甚至低限数值。依据现行标准进行检测，90%以上为合格产品，应用于现场工况却反映出较大的质量差异。

（3）试验方法受产品尺寸限制,存在与产品偏差较大的可能。由于是采用产品工艺条件单独制备试样胶片,难免与实际产品性能产生偏差,密封制品又多为单件加工生产,每件产品之间往往也存在质量差异。

（4）缺少模拟使用性能的试验项目，橡胶密封制品随所用场所或在机械上的位置，一般处于动态环境中，仅靠物理机械性能指标检验，根本不能反映产品的实际质量状况和失效寿命。

（5）由于油田生产和矿场机械的特殊性，现行指标还无法涵盖各类产品，一些油田特殊密封制品无标可依，如注水泥胶塞、抽油机盘根等。

3 解决油田橡胶密封制品质量和检测指标问题的探讨

使用现行标准作为油田橡胶密封制品生产、检验、使用的依据，具有难以克服的局限，特别是“合格的产品在油田现场使用寿命短、性能达不到要求”的问题。因此，我们认为，要提高油田橡胶密封制品的产品质量水平，首先应该制订和完善产品和试验方法标准，应该以现行的国家标准和化工行业标准、机械行业标准为依据，充分考虑油田生产工矿和矿场机械特性等要求，借鉴国际标准和国外先进标准，起草包括名词术语、尺寸与公差、试验方法、密封制品、使用保养等内容的质量检测标准或系列标准，用以组织指导产品生产、质量检测评价、选型应用、保养维护等环节，从而在根本上解决现存的问题。质量检测标准的制定应突出以下几方面内容：

（1）对油田橡胶密封产品的胶料性能根据使用环境进行细化分类，如耐油、耐酸碱、耐高低温、耐压等类别。也可根据胶料性能分类，如丁腈橡胶制品、天然橡胶制品、聚氨酯橡胶制品、氟橡胶制品等。

（2）根据类别完善检验项目，有针对性地增加反映特殊性能的项目，如耐高温制品，其相应的试验温度要提高、试验周期要加长；耐化学溶剂制品，试验介质要模拟现场情况，选用多种典型化学剂进行试验，等等。

（3）增加动态性能或模拟工况试验，借鉴一些台架试验等方式，对密封制品进行密封性能、动态应力应变性能试验、应力松弛和蠕变试验、疲劳试验、气候老化试验、加速寿命试验及腐蚀性能的试验项目，通过这些试验数据，全面评价产品性能。

（4）提高胶料的物理机械性能指标，在现行标准的基础上，根据使用需求和试验结果，对相应指标进行20%～50%的提高。

（5）对油田橡胶密封制品的分类、技术参数表征、标志等制订统一要求，规范产品名称。

（6）规范油田橡胶密封产品的安装、维护、保养等现场操作，确定运输、贮存等要求。

综上所述，通过制订、完善油田橡胶密封制品系列质量检测标准，规范产品的生产运输使用，促进产品质量和使用管理水平的提高，从而增加产品使用寿命，减少停机更换维修次数和时间，降低安全质量事故的发生，将带来显著的经济效益和社会效益，提升中国石油产品质量管理水平。

Through the analysis of quality detection basis and quality status of robber seal products in oilfields,some suggestions are put forward about how to establish petroleum industrial series quality standards adapting to oilfield special requirements.Meanwhile, an explanation focuses on the main contents and key indicators of standards.If these indicators are used as the basis of product production instruction,assessment of quality detection,application of type selection,and maintenance,then present problems in quality aspects of oilfield robber seal products can be thoroughly solved.

robber seal products;quality detection indicators;quality status

*本文获2011年石油工业质量学术论文二等奖

袁海滨（1973-），女，现主要从事标准化管理工作。

尉立岗

2011-08-20