今天，无论是冰天雪地的南极，还是寒冷的西伯利亚，在重型设备的大力加持下，人们得以在这些地区建立科考站、天然气管道等工程。

　　那么，这些设备屹立风雪，稳定运行的秘诀是什么呢？

　　密封件在低温下会发生什么？

　　除了水等少数物质，大部分物质遇冷会收缩。不同材料的收缩速率不同，人们将这种可测量属性称为热膨胀系数（CoTE）。在给定的温度变化下，热固性弹性体和热塑性塑料的收缩率大约是金属的5倍。这意味着在低温下，密封件的收缩程度要大于其外壳，进而导致密封性能降低。

　　随着温度下降，弹性体还会变硬，情况更糟。

　　当温度达到玻璃化转变温度（缩写为“Tg”）时，密封件就变得像玻璃一样坚硬而易碎！因此，为了保持密封件的弹性和韧性，材料的 Tg要低于系统的最低工作温度。

　　在高压力、低温度的应用中，还存在另一个问题。

　　对密封件施加压力会提升材料的Tg，大约每施加750 PSI， Tg将提高+ 1°C。人们将这种现象称为压力诱导玻璃化转变，这也是高压密封件在温度高于其Tg时出现泄漏的原因。

　　温度还不够低！

　　有较低的温度，当然还会有更低的温度。

　　如果一个地区的冬季温度位于冰点左右，大多数密封材料还可以正常工作。那么，在那些极度低温的区域呢？例如，寒冷的西伯利亚地区，温度可能低至-60°C（-76°F），加拿大北部的天气也并不温暖。在这些地区运行设备，其液压系统会通过摩擦产生足够热量，以保持密封件的温度。但在这种严寒的环境下，如果液压设备停止使用或将其过夜存放，低Tg值的密封件对防止设备发生泄漏就至关重要了。

　　对于闲置或在极低温度下关闭的旋转设备来说，当密封唇/轴的结合处有水分时，旋转轴密封件上的唇可能会冻结到轴上。轴启动时，可能会撕裂唇口，导致密封件在低温下发生破裂。

　　然后是低温系统，它们是完全不同的设备。液氮罐需要能够处理-320°F流体的密封件，在这种温度下，所有弹性体都变得像岩石一样坚硬。哪种密封材料能应对这种温度呢？答案是聚四氟乙烯（PTFE）！

　　纯（未填充的）PTFE虽然不被视为弹性体，但它在低至-425°F的温度下却仍有柔韧性，这一温度只比绝对零度（可达到的最低温度）高35度。图1中的图表展示了派克密封材料的有效范围。

　　典型材料温度额定值

　　看完图表后，您可能会想：“为什么派克不用PTFE制造所有的密封件？”不可否认，PTFE是很好的密封材料，但也有缺点。PTFE的硬件制造和密封安装往往比弹性体密封更复杂。

　　氟碳橡胶（FKM）和近期出现的全氟橡胶（FFKM）通常用来密封高温和难处理的化学物质。然而，它们在低温下性能较差，派克提供特殊的低温混合物，分别适用于-40至400°F和-40至600°F的温度范围。这类“无所不能”的材料往往比传统氟碳橡胶的价格更高。

　　与标准丁腈（NBR）相比，氢化丁腈（HNBR）耐温性能更好，耐磨性更强。为了改善低温回弹性，派克开发了在低温下性能更优的氢化丁腈化合物。

　　特殊级别的有机硅可以承受更低的温度，耐磨性却非常差，我们不建议将其用于动态密封。三元乙丙橡胶（EPDM）化合物在低温下也能保持相当的柔韧性，具有丁腈橡胶的外观和触感，但应用时需注意与介质的相容性。

　　派克聚氨酯（图1表中以“P”开头的化合物）很受欢迎，因为它们在低温和高温密封、耐磨性、压力等级和成本之间提供了理想的平衡。派克的P5065A88材料在低温下比大多数其他聚氨酯材料更具弹性。

　　在对温度额定值有要求的所有密封应用中，很重要的一点是，密封件要在其适用温度范围内才能发挥理想的密封性能。在那些将密封件置于极限温度的应用中，密封件可能只在短时间发挥作用，之后将变硬而无法有效控制泄漏。确保密封有效性的经验法则是将温度保持在推荐工作温度范围的80％以内。

　　结 论

　　除了选择Tg足够低、能适应寒冷环境的密封材料外，还有其他需要注意的问题吗？请确保压力、耐磨性、介质相容性和高温性能等其他性能也适用该系统。要注意权衡利弊，以免引起其他问题。如有疑问，请联系派克汉尼汾，我们很乐意为您提供帮助。

　　有关密封的更多信息，请参阅流体动力密封设计指南，目录EPS 5370。有关应用设计和材料选择的建议均基于目前可用的技术数据，此类建议仅供参考，用户应自行进行测试，以确定其是否适合具体工况。