橡膠膨脹節缺陷修復方法研究及應用

郭召生，劉 瑜，劉 超

（中廣核核電運營有限公司，廣東深圳 518000）

1 設備相關信息

某電廠在SEC 系統使用的橡膠膨脹節均來自法國公司生產，結構上由本體、壓板等組成（圖1）。其中本體主要是橡膠制品，分為3 層：內層主要材料為NR（天然橡膠），彈性大，伸縮強度高，抗撕裂性和電絕緣性好，耐磨性耐旱性能良好，但柔韌、強度耐候性較差，熱時發黏、攤軟，冷時發脆、變硬[1]；中層主要材料為粘膠纖維，一般由多層編織而成，主要提供膨脹節的強度功能；外層主要材料為CR（氯丁橡膠），基于優良抗氧化、抗臭氧性以及耐油、耐溶劑、耐酸堿的特性，最大程度地保障惡劣環境下內層粘膠纖維的可用性[1]。

圖1 橡膠膨脹節結構組成

2 常見典型缺陷

各基地在大修期間在對橡膠膨脹節例行檢查過程中，發現其內部有裂紋（圖2）、鼓包（圖3）及鼓包破裂等典型缺陷，甚至個別橡膠膨脹節內部出現了幾乎整圈的裂紋。

圖2 膨脹節內部裂紋

圖3 膨脹節內部鼓包

3 修復工藝開發

3.1 開發方向

通過分析現有缺陷類型及數量分布，重點考慮內部裂紋和鼓包等缺陷。結合外部研究[2]和膨脹節制造廠家生產工藝流程，進一步確認膨脹節內部裂紋、鼓包等缺陷是造成現場備件更換的主要原因。確定利用現場更換下有缺陷的膨脹節，著重開發針對內部鼓包及裂紋等缺陷修復的工藝，同時通過外部獨立檢驗機構檢測等手段，進一步確定可通過修復來緩解的缺陷標準。

3.2 開發范圍

從現場已有缺陷來看，天然橡膠層出現開裂的情況居多，且再次修復的可行性高。若發現中間支撐層損傷，將很快造成外層破裂產生介質外漏的風險[3]。故確定在對缺陷打磨后發現不損傷膨脹節的強度支撐層為基礎進行的工藝修復。

3.3 開發方案

歷經修補材料確認、膠粘劑選擇及實施方案優化等過程，確定采取考慮待修復備件材質（二次加工過的天然橡膠）與擬修補材質（生膠）兩種材料性能基礎上，研制專用粘接劑。為確保已修補位置與過渡區性能的結合，在實施過程中增加修補位置及過渡區的硫化過程。

3.4 評價條件

根據工藝進程，結合待修復備件的實際情況，同時滿足后續現場應用的需求，制定了《橡膠膨脹節內層膠老化程度評價方案》，主要包含材料分析、性能檢測和修補產品材料性能檢測等3 個部分。

3.5 工藝驗收

采用交叉對比的試驗方法，確認修復方案的可行性（修復部位、原樣品未修復部位、修復部位與未修復部位的過渡處三者性能進行交叉對比），最終確認使用修復工藝可以獲得過渡處、修復處的性能不低于原樣品中未修復部位的性能。

按照工藝對有缺陷產品進行了修復，執行相關打壓試驗，結果合格（圖4）。

圖4 修復后橡膠膨脹節打壓試驗

圖5 橡膠膨脹節缺陷修復專用工具

3.6 現場操作文件

根據已驗收合格的工藝開發過程，結合現場客觀環境等，編制專門用于現場操作的技術文件，包括：現場操作人員的技能說明及要求，專用工具的使用說明，操作步驟中的特殊要求，實施用材料的涂抹說明，實施用材料在現場的保存要求，實施完成后的驗證手段等。

4 現場應用情況

4.1 專用工具介紹

在研制用于工藝開發的工具基礎上，著重開發出適用現場實際操作的專用工具一套，由硬件和軟件兩部分組成：硬件主要由固定裝置、加熱裝置、連接線纜以及控制箱等部件組成，軟件主要通過信號傳輸系統、溫度控制系統和時間控制系統等組成，兩者相互配合實現滿足工藝要求的操作。

按照專用程序對修復部位進行相關操作（圖5）。

4.2 現場使用后效果

在大修期間對發現在工藝覆蓋范圍內的缺陷（圖6）進行了修復，按照相關標準對外觀進行檢查合格[4]，并在下一個循環打開確認修復位置良好（圖7）。

圖6 現場待修復缺陷

圖7 缺陷修復運行1 個循環后

5 結束語

該項工藝成功開發以及后續現場持續應用，不僅解決了合格備件不足的現實問題，實現資源增量，同時也進一步推動生產廠家改進和提高制造工藝水平，有力保障了機組的穩定運行。