在大型能源和工業(yè)設施中使用靜態(tài)密封裝置存在安裝和更換的困難。因此，這些密封裝置必須能確保完美使用20年以上。到目前為止，用現(xiàn)有工具計算此類應用所需的密封材料長期性能時，往往會使得密封組件的尺寸超出實際需求。

科德寶密封技術公司新開發(fā)出一種方法，在預測密封材料的長期耐久性時，將分子尺度上的材料變化納入考慮。新方法比以前的模型更可靠，并確保所用的材料更少。

影響精確預測密封件壽命的因素

在裝置或工廠中使用的密封件一旦安裝完畢，必須有很長的使用壽命。如，為了保護海上風電機組塔架免受鹽的侵蝕，客戶通常會要求密封組件完好地使用20年以上。密封件的使用壽命一方面受到參數(shù)設置或拉伸（物理松弛）的影響，另一方面，隨著時間的推移，由于化學變化，密封材料會失去彈性。

在大氣中的氧氣或臭氧的影響下，可以觀察到影響密封老化的兩種基本情況：第一，聚合物鏈和網絡在機械應力作用下斷裂；第二，由于氧化過程的存在，聚合物網絡產生額外的氧橋。這兩種情況都會影響密封件的重要相關特性，如剛度、接觸壓力或變形后恢復其原始形狀的能力，也稱抗變形能力。

用Arrhenius方程外推

為了確定一種材料是否真正滿足特定應用的要求，工程師通常會進行所謂的“貯存試驗”，即試樣在遠高于100°C的溫度下暴露更長時間（通常為1000小時），以預測與溫度有關的老化。

工程師通常使用阿倫尼烏斯方程（Arrhenius Equation）對測量值進行外推，這是一種以瑞典化學家、諾貝爾獎獲得者Svante August Arrhenius命名的方法。

該方程是反應速率與溫度的關系式，其中，溫度每升高10°C會導致反應速率加倍。這使得只要選擇正確的試驗參數(shù)、試驗方法可靠，就可以通過高溫加速老化試驗對材料性能進行預測。但如果缺乏正確的參數(shù)，就無法準確預測材料的使用壽命，只能用需要較長測試周期的測量值進行驗證。因此，需要改進方法。

科德寶的材料專家采用了雙重方法來開發(fā)新的過程。他們通過將化學氧化方程（如，彈性體上的氧侵蝕）與材料的結構力學行為相聯(lián)系，顯著改善了使用壽命的預測模型。

為了有效地計算任何可能的幾何結構，新方法采用了數(shù)值計算和商業(yè)有限元程序。這樣，就可以用科德寶方法計算局部氧化過程及其對材料力學行為的影響。

同時，科德寶的專家還進一步發(fā)展了用于確定材料模型參數(shù)的測量方法，例如，計算老化過程中消耗的氧氣量。氧含量是判斷化學侵蝕程度的重要參數(shù)。

進行合作開發(fā)

 “由于測量方法以及材料模型的改進，加上可采用三維構件，現(xiàn)在已經成功開發(fā)出一種能精確預測密封材料使用壽命的方法，”科德寶密封技術公司負責全球材料發(fā)展的Boris Traber博士介紹。

這一工藝與科德寶公司的研發(fā)部門、科德寶技術創(chuàng)新部門聯(lián)合開發(fā)而成，并首次在不同直徑的材料樣品上得到驗證，目前被應用于包括建造海上風力渦輪機在內的初步應用。但Traber認為這只是一個新的仿真時代的開始。

他說：“未來，我們可以為負責裝置或工廠建設的客戶提供可靠的、理想的長壽命產品”。

目前，正在創(chuàng)建一個包含各種材料和構件幾何模型的數(shù)據庫。同時，還在豐富仿真，以便可以計算出隨溫度和機械負荷變化的特定密封產品的壽命。”