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user: 3. 结果与讨论 3.1. 压缩率和回弹率测定 压缩率和回弹率是密封垫片极其重要的物理特性指标。它直接关系到垫片材料在所密封部位最终的界面密封效果，从密封理论上讲，垫片材料具备一定的压缩率可以有效填塞金属密封面在加工精度范围内产生的粗糙度和平面度及其缺陷；回弹率是垫片在一定的预紧扭矩作用下，垫片产生一定的压缩变形后反作用于密封面上力的恢复性，直接影响预紧螺栓扭矩力保持能力。 实验结果如表1所示。结果表明，除SJ-2、SJ-116、YS-20三种密封材料的压缩率大于30%外，其余S-03、PI-100、PI-220-2三种型号的压缩率均小于30%，而PI-220-2的压缩率接近30%。但从材料的回弹率来说，S-03和PI-100两种密封材料的回弹率大于30%。其余聚酰亚胺密封材料的回弹率均小于30%。综合考虑压缩率和回弹率两种技术指标，只有S-03和PI-100两种型号的聚酰亚胺密封材料满足要求的，因此，在后续进行聚酰亚胺与氚的相容性考核实验中，重点关注S-03和PI-100两种型号。 3.2. 应力松弛性能测定 作为密封元件，在工程应用时需要密封材料具有长期的载荷保持能力和足够的弹性恢复能力。但是，有机密封材料是高分子材料，存在应力松弛现象，并且应力松弛现象是伴随着工程结构使用过程一直存在的。因此，有机密封材料的应力保持率是其重要的使用性能之一，是决定其寿命的重要因素。有机密封材料的应力保持率是通过研究材料在不同时间和温度下的应力(载荷)保持率来进行研究的。 实验结果如表2所示。对于聚酰亚胺而言，除SJ-2、PI-220-2、SJ-116、YS-20四种聚酰亚胺的应力松弛率均大于25%外，其余S-03、PI-100两种聚酰亚胺的应力松弛率均小于25%。 3.3. 压缩永久变形量测定 压缩永久变形性是衡量有机密封材料在一定温度下承受压缩载荷，当载荷去除后该有机密封材料所表现出来的回弹性的一个指标。有机密封材料经过压缩应力的作用，当应力卸除后，有一部分形变是无法恢复的，成为永久变形。当压缩永久变形增加到一定值时，有机密封元件会发生泄露现象，进而导致密封性能下降，使有机密封元件失去其应用价值，因而压缩永久变形的大小是衡量有机密封元件的密封性能好坏及使用寿命长短的重要指标之一。 实验结果如表3所示。对于聚酰亚胺密封材料而言，除S-03、PI-100两种型号聚酰亚胺的压缩永久变形量小于10%外，其余备选的四种聚酰亚胺密封材料的压缩永久变形量均大于10%。 3.4. 抗氚辐照性能测定 根据前期有机密封材料的综合性能评估结果，选择S-03、PI-100两种聚酰亚胺进行了氚环境下静态贮存1年、2年后测定其综合性能的变化情况。 Table 1 Results of the determination of compression rebound rate of different sealing material 序号 样品名称 T 1 /mm T 2 /mm T 3 /mm 压缩率/% 回弹率/% 1 SJ-2 1.989 1.516 1.652 31.2 28.7 1.990 1.510 1.647 31.8 28.6 2 S-03 1.992 1.644 1.750 21.2 30.5 1.991 1.635 1.745 21.8 30.9 3 PI-100 1.990 1.679 1.779 18.5 32.2 1.989 1.676 1.777 18.7 32.5 4 PI-220-2 1.992 1.545 1.678 28.9 29.7 1.991 1.548 1.680 28.6 29.8 5 SJ-116 1.993 1.493 1.620 33.5 25.5 1.992 1.488 1.617 33.9 25.7 6 YS-20 1.991 1.346 1.518 47.9 26.7 1.992 1.345 1.519 48.1 26.9 表1. 不同有机密封材料的压缩回弹率测定结果 Table 2 Determination results of stress relaxation rate of different sealing material 序号 样品名称 E 1 /N E 2 /N 应力松弛率/% 1 SJ-2 1508 1075 28.7 1512 1075 28.9 2 S-03 1435 1129 21.3 1421 1114 21.6 3 PI-100 1377 1092 20.7 1363 1085 20.4 4 PI-220-2 1862 1240 33.4 1853 1225 33.9 5 SJ-116 1782 1155 35.2 1789 1149 35.8 6 YS-20 1612 1011 37.3 1620 1008 37.8 表2. 不同有机密封材料的应力松弛率测定结果 Table 3 Determination results of permanent deformation of compressed materials with sealing material 序号 样品名称 d 0 /mm d f /mm 压缩永久变形量/% 1 SJ-2 20.4 17.3 15.3 20.6 17.3 15.9 2 S-03 20.3 18.4 9.5 20.1 18.3 9.1 3 PI-100 20.1 18.4 8.4 20.3 18.7 8.1 4 PI-220-2 20.6 15.3 25.5 20.5 15.3 25.3 5 SJ-116 20.4 15.7 23.1 20.6 15.8 23.5 6 YS-20 20.1 13.8 31.2 20.2 13.8 31.7 表3. 不同密封材料的压缩永久变形量测定结果 结果如表4所示，结果表明，随着在氚环境下的静态贮存时间的延长，其有机密封材料的压缩率、回弹率及应力松弛率均有不同程度的降低，而压缩永久变形量随贮存时间的延长而呈升高的趋势。在贮存期内，备选的聚酰亚胺的综合性能变化较小。 3.5. 密封性检验 根据前期有机密封材料的综合性能评估结果，选择S-03、PI-100两种聚酰亚胺进行了氚环境下静态贮存1年、2年后测定其漏率变化情况。实验结果见表5。结果表明，备选的四种有机密封材料的漏率随在含氚气氛中静态贮存时间的延长而呈上升的趋势，贮存2年后，其平均漏率的分别上升为：S-03：0.57倍；PI-100：0.31倍。在同一贮存环境下，聚酰亚胺密封垫圈的漏率变化较小，暗示，聚酰亚胺具有较好的抗氚辐照能力。 Table 4 Changes in the combined properties of mechanical sealing materials after tritium irradiatio 压缩率 序号 样品名称 新鲜 贮存1年 贮存2年 1 S-03 21.2 20.7 (¯2.5%) 20.5 (¯3.2%) 21.8 21.3 (¯2.2%) 21.0 (¯3.8%) 2 PI-100 18.5 17.4(¯5.9%) 17.1(¯7.4%) 18.7 17.7 (¯5.4%) 17.2(¯7.9%) 回弹率 1 S-03 30.5 29.6 (¯2.8%) 29.3 (¯3.8%) 30.9 30.2 (¯2.2%) 29.9 (¯3.2%) 2 PI-100 32.2 30.4 (¯5.6%) 29.6 (¯8.2%) 32.5 30.7 (¯5.5%) 29.7 (¯8.6%) 应力松弛率 1 S-03 21.3 22.0 (¯3.4%) 22.7 (¯4.5%) 21.6 22.4 (¯3.6%) 22.9 (¯6.1%) 2 PI-100 20.7 22.0 (¯6.5%) 22.5 (¯8.6%) 20.4 21.8 (¯6.9%) 22.1 (¯8.2%) 压缩永久变形量 1 S-03 9.5 10.3 (­8.5%) 10.5 (­10.2%) 9.1 9.8 (­8.1%) 10.1 (­10.9%) 2 PI-100 8.4 9.0 (­7.3%) 9.2 (­9.2%) 8.1 8.7 (­6.9%) 8.9(­9.6%) 表4. 氚辐照后有机密封材料的综合性能变化情况 Table 5 Changes in leakage rate of organic sealing materials stored statically for a certain period of time in tritium environmen 序号 样品名称 新鲜 贮存1年 贮存2年 1 S-03 1.81 × 10 −10 2.03 × 10 −10 2.88 × 10 −10 1.65 × 10 −10 1.99 × 10 −10 2.54 × 10 −10 2 PI-100 1.72 × 10 −10 1.87 × 10 −10 1.99 × 10 −10 2.01 × 10 −10 2.31 × 10 −10 2.87 × 10 −10 表5. 有机密封材料在氚环境下静态贮存一定时间的漏率变化情况