极寒如何影响液压软管？

在经典的科学博物馆演示中，一名身穿白色实验室外套并戴着安全护目镜的技术人员将一个软橡胶球浸入液氮容器中，然后将球扔向墙壁。不出所料，令观众欣喜的是，现在坚如磐石的球碎成一千块。

如果在极寒环境下使用错误的液压软管，同样的结果就没那么好笑了。

这是因为当冷却到足够低的温度时，构成橡胶软管外层和内管的弹性体不再以容易变形的方式表现。相反，它们变得坚硬、僵硬和易碎。

材料工程教科书将此与影响分子行为的热变化联系起来。在环境温度下，弹性体的聚合物链有足够的能量让它们旋转和振动，并且在宏观尺度上赋予材料柔韧性。然而，随着温度下降，聚合物中的运动变慢。最终，这会导致弹性体变得坚韧和坚韧。

随着进一步冷却，材料达到玻璃化转变温度 Tg。玻璃化转变是无定形聚合物的可逆变化，其中物理性质从皮革状材料变为玻璃状材料。Tg 通常是一个狭窄的温度范围，而不是像物质的冰点或沸点那样的尖点。

弹性体在低温下的有效性取决于它是否保持在其 Tg 以上。在玻璃化转变温度或低于玻璃化转变温度时，应力、应变和冲击载荷会损坏和破坏弹性体。

同样重要的是要注意弹性体，例如液压软管中的弹性体，在受到热循环时会降解。尽管弹性体可以在其规定的最低和最高温度范围内运行，但当弹性体被严重塑化或包含提供低温柔韧性的添加剂时，问题就会突然出现。在这些情况下，添加剂会在高温下浸出，从而降低后续低温偏移的性能。

软管制造商依靠冷挠性测试，使用 ISO 10619 等指南来设计和评估他们的产品。测试时，样品管或盖不应破裂；当加热到环境温度时，试件在承受耐压时不应泄漏或破裂。

在非常低的温度下运行时，软管可能会在外罩表面和内管上出现细小的径向裂纹。维护人员应定期检查在此类条件下运行的软管，并立即更换有明显损坏的软管。

典型液压软管中的橡胶混合物额定在 –40° F (–40° C) 的寒冷天气下运行。但是，许多软管制造商提供范围广泛的适用于较低温度的产品。这里有一些例子：

Continental Arctic Series ( http://contitech.us ) 软管的额定温度为 –58° F (–50° C)。它们具有丁腈内胎、氯丁橡胶外层和内径尺寸为 0.25 至 1.25 英寸的双线编织结构。工作压力范围为 1,820 至 5,800 psi，具体取决于尺寸。

伊顿 Ice Champion ( www.eaton.com/hydraulics ) 软管的额定温度为 –70° F (–57° C)，压力为 6,100 psi。四螺旋和六螺旋钢丝增强软管的内径尺寸从 0.75 到 2 英寸不等。

Gates PolarFlex ( www.gates.com ) 软管的额定温度范围为 –70° 至 212° F（–57° 至 100° C）。例如，Global G2L 版本具有两层编织钢丝加固，符合 100R2 Type AT 规格。它有一个丁腈管和氯丁橡胶盖。

Hansa-Flex HD ( www.hansa-flex.com ) 高耐热软管适用于在极端温度下运行的低压和中压回路，额定温度范围为 –67° 至 275° F（–55° 至 135° C）。管子和盖子由合成橡胶制成。100T 系列的尺寸范围为 0.25 至 1 英寸内径，工作压力为 1,294 至 3,307 psi（88 至 225 巴），具体取决于尺寸。200T 系列软管的内径为 0.25 至 2 英寸，额定压力为 1,176 至 5,880 psi（80 至 400 巴）。

Parker Hannifin LT 系列( www.parker.com/hpd ) 软管的工作压力高达 6,000 psi，尺寸为 1.5 英寸。ID，取决于版本。它们具有合成橡胶内胎和 PKR 或合成橡胶外胎。最低额定温度为 –70° F (–57° C)。