
抽油机作为油田的“磕头机”,其盘根盒、减速箱、轴承等部位的密封圈长期暴露于野外环境,老化失效是导致泄漏、停机维护的主要原因。理解老化背后的多因素耦合机制,是制定有效预防措施、延长运行周期的关键。
老化诱因的多维分析
密封圈老化是一个性能不可逆衰退的化学物理过程,主要驱动因素包括:
热氧老化: 阳光直射(尤其是紫外线)和密封摩擦生热会加速橡胶分子链的氧化裂解,导致材料变硬、变脆、失去弹性。
臭氧老化: 大气中的臭氧对不饱和橡胶(如NR、SBR)有极强的攻击性,会在应力集中部位产生龟裂,即“臭氧开裂”。
介质溶胀与化学侵蚀: 接触的原油、润滑油中芳烃等小分子会渗入橡胶网络,引起溶胀,降低机械强度;若介质中含有微量H₂S、酸碱性物质,则会直接破坏聚合物分子链。
疲劳老化: 抽油机驴头上下往复运动,使动态密封圈处于持续的压缩-释放循环中,导致应力松弛和永久变形积累,密封力逐渐衰减。
环境应力: 风沙、粉尘的磨蚀,雨水、凝露的水解作用(对某些聚氨酯材料影响显著),以及大幅度的昼夜温差循环,都在加速材料性能的退化。
交互作用的复杂性
值得注意的是,这些因素极少单独作用。例如,高温会显著加剧氧化和介质渗透的速率;应力存在下,臭氧开裂的敏感性成倍增加;溶胀的密封圈更易发生挤出破坏。这种协同效应使得实际工况下的老化速度远超实验室单一因素测试结果。
延寿策略与实践指南
材料升级: 针对户外紫外线,选用添加了高效抗紫外剂(如炭黑)的EPDM或氯丁橡胶(CR);针对介质,选用耐油性优异的NBR或FKM。
结构优化: 采用主密封+防尘密封的组合,阻隔沙尘;对于盘根盒,采用串联式多级密封或智能调压式盘根盒,降低单圈承受的压力和温升。
维护制度: 建立基于运行时间和工况的定期巡检与预防性更换制度,而非“漏了再换”。检查时不仅看是否泄漏,还要观察密封圈硬度、表面裂纹等早期老化迹象。
环境改善: 尽可能加装防护罩,避免阳光直射和雨淋;定期清理密封部位的污垢,防止磨粒磨损。
结论
抽油机密封圈的老化是环境、介质、机械应力与时间共同作用的必然结果。通过系统性分析失效模式,进行针对性的材料选型、结构设计和管理维护,可以将这一过程大幅延缓,从而降低运维成本,保障抽油机长期可靠运行。
