MODIFISERT PAKNING FOR ARKTISKE BETINGELSER

Abstract

Arktis er anslått til holde verdens største gjenværende uutnyttede olje- og gassreserver. Oljesøl utgjør en enorm risiko for arktiske økosystemer. Som et resultat av dette at er et behov for forbedret tetningsteknolgi identifisert. Problemet oppstår når an O-ring av gummi skal tette effektivt ved temperaturer som varier fra -40\degree{C} til 150\degree{C}, og den samtidig er utsatt for høyt trykk og de tøffeste klimaforholdene som finnes. Dette er et samarbeidporsjekt i regi av FMC Kongsberg, og målet er å utvikle måter å modifisere gummien på, slik at den forblir lekningstett over et utvidet temperaturområde.

I denne studien var problemstillingen å redegjøre for om ulike fiberkombinasjoner i en gummimatriks kunne fungere som et alternativ til allerede foreslåtte løsninger som tar i bruk isotropisk partikkelfyll.

Innledningsvis er det presentert grunnleggende teori som omhandler prinsipper for gummipakninger, og deretter kompositter. Eksisterende løsninger er belyst, og analytiske, empiriske samt numeriske metoder ble diskutert. Analyser ble gjort med finite element programvaren Abaqus 6.13. Det ble først foretatt mikromekaniske analyser av et heterogent materiale for å estimere effektive verdier som senere ble brukt i en repsponsanalyse av et homogent materiale. Resultatene herfra ga approksimerte verdier for parametre som kunne implementeres i en Holzapfel formulering. Dette utgjør en anisotropisk materialmodell som er tilgjengelig i Abaqus. Denne ble brukt til å simulere ulike fiberkonfigurasjoner på makronivå.

Tre konsepter ble evaluert, hvorav ett av dem ble beholdt til videre undersøkelse. En rekke tester som erfaringsmessig fører til svekkelse av tetningsevne ble utført på dette konseptet med fiber i tangetiell retning.

Resultanene tilsa at dette kunne vært et godt alternativ til andre foreslåtte løsninger. Økt grad av tetningsevne ble identifisert ved flere forskjellige applikasjoner. Potensielt bedre bevaring av kontakttrykk ved ekstremt lave temperaturene var blant fordelene som ble avdekket. Validering av resultatene ved hjelp av ekperimentell testing ble avsluningsvis anbefalt. Konseptet ble anslått som både gjennomførbart og lovende.