Undersøkelse av materialegenskaper og karakteristikk til polymerer under høy slitende belastning - og korrelasjon med egenskaper funnet ved laboratorietester

Abstract

Det økende behovet for pålitelig posisjonering av oljeproduksjonsplattformer i dype farvann med tøffe værforhold har gitt et økt behov for robuste løsninger for fiberforankringstau. Den beste løsningen for å gjøre et fiberforankringstau mer robust er å påføre en slitasjebestandig kappe. Et utvalg polymerer og forsterkede polymerer har blitt produsert og undersøkt. Sammenhenger mellom mekaniske og fysikalske egenskaper funnet ved hjelp av laboratorietester og ytelse i en slitasjerigg som simulerer trål-wire sammenstøt har blitt søkt etter. Simuleringer av varmeledningsegenskapene til forskjellige polymer/fyllstoffkombinasjoner for tre forskjellige fibre og polymerer har blitt utført. Fra de mekaniske testene ble det funnet at tilsats av fibre til polymeren resulterte i en stivere, sterkere og sprøere polymer. Tilsats av uorganiske fyllstoffer og faststoff smøremidler vil i noen tilfeller gi et mer slagfast materiale, mens de i andre tilfeller fungerte som bruddinitieringssteder. Slagseigheten til polymeren ble lavere med økende mengde fyllstoffer. Dette var også tilfellet for hardheten. Kondisjonering av polymerene resulterte i en svakere, mer duktil og mindre stiv polymer mens hardheten økte. De målte slitasjevolumene for polymerene hadde et standardavvik på opptil 10%. Det ble funnet at høye glass transisjons og smeltetemperaturer sammen med en sterk polymermatrise var fordelaktig i abrasive forhold hvor høye kontakttrykk og en stor temperaturøkning som følge av friksjon var en faktor. Tilsats av uorganiske fyllstoffer viste seg å være ødeleggende for ytelsen til polymeren under glidende slitasje ved lave trykk og hastigheter når disse var eneste tilsats til polymeren. Uorganiske fyllstoffer i kombinasjon med for eksempel fibrøse fyllstoffer eller faststoff smøremidler har tilsynelatende virket sammen for å senke slitasjehastigheten ytterligere. Simuleringene viste at karbonfibre var den mest effektive løsningen for å øke evnen til å evakuere varme, både for korte og lange fibre. Bruk av kontinuerlige fibre var mer fordelaktig for å lede varmen vekk fra kontaktflaten normalt til overflaten av materialet. Kortfiberforsterking ledet varme like godt i alle retninger. Det ble konkludert at en kombinasjon av korte og lange fibre ville være den beste løsningen for å øke varmeledningsevnen til polymeren. Det ble ikke beviselig bekreftet at noen av de testede sammensetningene av polymer og fyllstoff gav mer fordelaktige resultater enn den eksisterende løsningen for slitasjebestandige kapper.