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几个重点领域的橡塑密封发展

添加:2023-02-18 11:18 游览: 来源:网络

  国家十二五科技攻关以来,橡塑密封产业的技术、装备等都得到了大幅提升,产品质量也有了很大提高。但随着机械装备不断向极端环境和恶劣条件的应用场所发展,如空天探索、极地科考、海洋及沙漠风电场建设、深井钻探与深海作业、核能利用等,这就要求密封件能适应压力更高、速度更快、温度更高/低、质量更轻、冲击更大的工况。因此,极端工况条件下橡塑密封产品的材料研发、制造工艺、质量控制、生产规模等成为未来的发展趋势。

  一、 航空液压系统密封

  “航空装备”是高端装备创新工程之一,在 《中国制造 2025》 和 《民用航空工业中长期发展规划 ( 2013-2020 年) 》等国家重要战略规划中都明确指出要大力推进航空材料和基础元器件的发展,开发先进机载设备及系统,形成自主完整的航空产业链。机载液压系统遍布大型飞机、直升机、无人机等各种航空装备的各个部分,担负着飞机操纵系统、收放系统、机轮刹车及地面转向驾驶等重要工作,是保障航空装备安全飞行和着陆的关键系统。橡塑密封是保障机载液压系统安全可靠运行的关键基础件。

  随着技术的进步,机载液压系统朝着质量轻、体积小、高压化、大功率、变压力的方向发展,这就要求液压密封系统结构更紧凑、断面更小,同时对耐高压、耐高温、耐冲击、低摩擦磨损等性能要求更高。如液压密封系统所受压力已经由原来 21 MPa 提升为 35 MPa,56 MPa 及更高压力也已进入研究阶段; 往复速度要求超过 5 m/s,瞬时速度可达 15 m/s; 耐高低温要求满足-55 ~ 135 ℃ 的宽温域范畴。这些变化均给高可靠性要求的密封件带来了严峻挑战。

  二、 深海钻采平台密封

  石油化工深水区域开发技术是目前我国能源产业重点发展的技术之一。海洋钻采平台密封作为海洋深水油气勘探开发的一个重要装备单元,已经引起很多国家的重视。在海洋恶劣环境下工作,海洋钻采平台不仅要受海流、海浪、浮力、海水外压、平台移动等载荷作用,同时还要受内部钻井液压力、钻杆摩擦、张紧拉力等多种因素的影响; 另外,其是由多根组件安装连接而成进行工作,随平台钻井搬迁和海况变化等需经常拆卸和安装。因此海洋钻采平台密封在设计时应着重考虑其安全可靠性,并考虑到使用的方便性,密封还应具备易于维护保养、操作简单、适应性强等特点。深海工程装备对密封系统有着特殊的双向密封要求,既要防止装备中的油、气以及其他介质漏入海水中,也要防止海水倒流入装备中,尤其在深海环境下,要充分考虑压力和海水腐蚀的影响,密封温度高达 177 ℃、压力 103. 4 MPa、硫化氢含量高达 20% ( 体积分数) ,这对橡塑密封行业来说也是一个新的挑战。

  三、新能源电池密封

  “节能与新能源汽车”是 《中国制造 2025》 高端装备创新工程之一,其技术核心在于电池技术的发展。目前新能源汽车电池主要有磷酸铁锂电池、三元锂电池和氢燃料电池 3 种。

  无论采用哪种新能源电池,密封件都是必不可少的,它是涉及电池寿命、安全的关键基础件。锂电池含有多种金属以及电解液等有机溶剂,电解质具有相当大的腐蚀性和化学毒性,电解液泄漏不但会造成电池爆炸燃烧,还会产生有毒的化学气体,对环境造成污染。氢燃料电池需高压 ( 35~ 70 MPa) 贮存系统和燃料电池堆,其安全性是氢燃料电池发展的关键。因而新能源电池密封圈对于电池的安全性至关重要。

  新能源汽车电池密封需满足绝缘性、耐强腐蚀介质、耐高温 ( ≥200 ℃ ) 、抗冲击和振动的要求; 氢燃料电池密封还需耐压、耐低温,具有良好的气体阻隔性。目前,国产动力锂电池密封可靠性不高、使用寿命不能满足日益增长的电池寿命要求; 氢燃料电池密封主要被国外所垄断。但总体来说,新能源汽车电池技术日新月异,而电池密封领域的研究才刚起步,缺乏系统性研究,国外汽车密封件巨头也没有形成垄断地位,因此与新能源汽车电池同步开展电池密封关键技术研究,不仅是密封产业发展的需要,也是构建新能源汽车完整产业链的时机。

  四、半导体密封

  半导体在全球科技和经济发展中具有无可替代的地位,随着物联网、5G 通信、人工智能飞速发展,半导体需求越来越大。我国已经成为全球半导体主要市场,需求占比超过 60%,是全球半导体增长引擎。然而我国半导体产品的自给率不足三成,半导体行业尚处在起步阶段,距离欧美日韩等发达国家有较大差距。

  在半导体制程的一千多个工序当中,密封件要确保环境严苛的洁净度、高真空度,以及要耐受高温,耐各种化学品、有毒气体、等离子体的侵蚀,是半导体生产设备的核心基础部件,目前基本全部依赖进口。一旦国外对出口中国的相关产品进行限制,将会大大减缓中国半导体行业的发展,应该引起国内橡塑密封行业的足够重视。

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