Nhiệt độ thấp khiến cao su dần chuyển từ trạng thái đàn hồi cao sang trạng thái đàn hồi chậm, trạng thái thủy tinh hoặc giòn cục bộ; đồng thời Vòng chữ O co nhiệt, tốc độ phục hồi chậm và khả năng phục hồi nén không đủ khiến ứng suất tiếp xúc tại giao diện làm kín không thể duy trì liên tục. Các gioăng làm kín khí đặc biệt nhạy cảm, bởi vì các khe hở tiếp xúc ở cấp độ vi mô hoặc các đỉnh gồ ghề có thể tạo thành các kênh rò rỉ vi mô liên tục, và ngay cả khi gioăng O-ring không xuất hiện vết nứt rõ ràng, nó vẫn có thể rò rỉ khí.

1. Điều mà gioăng O-ring dựa vào để làm kín KHÔNG PHẢI là "độ cứng", mà là ứng suất tiếp xúc liên tục

O-rings làm kín ở nhiệt độ phòng chủ yếu dựa vào ba yếu tố:

Thứ nhất, lượng nén khi lắp đặt khiến gioăng O-ring sinh ra ứng suất tiếp xúc ban đầu.

Thứ hai, khả năng phục hồi đàn hồi tự nhiên của cao su duy trì sự khít liên tục với rãnh và bề mặt ghép nối.

Thứ ba, dưới tác dụng của áp lực, gioăng O-ring bị đẩy thêm về phía bề mặt làm kín, tạo ra hiệu ứng hỗ trợ áp lực.

Do đó, khả năng làm kín của gioăng O-ring về bản chất là:

Ứng suất tiếp xúc ≥ áp suất môi chất + rủi ro rò rỉ cục bộ do độ nhám bề mặt.

Vấn đề nhiệt độ thấp nằm chính xác ở chỗ: cao su có thể vẫn còn "cứng", nhưng đã không còn khả năng "đàn hồi trở lại". Điều này khiến cao su trông có vẻ chịu áp lực tốt hơn, nhưng thực tế lại không thể bù đắp các thay đổi khe hở vi mô tại rãnh, co ngót nhiệt, dao động áp suất, độ nhám bề mặt và các thay đổi khe hở nhỏ. Các nghiên cứu mô hình hóa và thực nghiệm gần đây về gioăng chữ O ở nhiệt độ thấp cũng chỉ ra rằng rò rỉ chủ yếu ở nhiệt độ thấp liên quan đến co ngót nhiệt, giới hạn khả năng đàn hồi trở lại, chùng ứng suất và dung sai chế tạo.

2. Vì sao cao su cứng lại ở nhiệt độ thấp?

Tính đàn hồi của cao su bắt nguồn từ khả năng chuyển động của các đoạn mạch phân tử. Khi nhiệt độ giảm, chuyển động của các đoạn mạch chậm lại và thời gian để đặc tính mềm – dai của vật liệu thay đổi kéo dài, biểu hiện vĩ mô là:

Mô đun tăng, độ cứng tăng, tỷ lệ giãn dài giảm, tốc độ nảy giảm, khả năng phục hồi nén xấu đi.

Khi nhiệt độ tiếp tục giảm gần đến nhiệt độ chuyển thủy tinh, cao su dần chuyển từ vật liệu đàn hồi mềm sang trạng thái thủy tinh. Lúc này vật liệu không còn thể hiện như vật liệu đàn hồi mềm, mà giống chất rắn cứng hơn, nghiên cứu HNBR ở nhiệt độ thấp chỉ ra, các bộ phận làm kín ban đầu dựa vào độ nảy để bù trừ biến dạng nén vĩnh cửu ở nhiệt độ thấp và chênh lệch khe hở, nhưng gần Tg, độ đàn hồi vật liệu suy giảm đáng kể, khoảng cách nhỏ cũng đủ gây rò rỉ.

Cần lưu ý: độ cứng không đồng nghĩa với khả năng làm kín tốt hơn.

Dưới tác động nén với độ dịch chuyển cố định, việc tăng mô đun có thể cải thiện khả năng phục hồi cục bộ trong ngắn hạn; nhưng nếu vật liệu không thể phục hồi biến dạng, không thể lấp đầy các khe hở siêu nhỏ, hoặc bị bong ra khỏi bề mặt làm kín do co ngót nhiệt, thì khả năng làm kín thực tế sẽ giảm đi.

3. Tại sao khả năng phục hồi giảm ở nhiệt độ thấp?

Hiện tượng giảm khả năng phục hồi ở nhiệt độ thấp chủ yếu xuất phát từ ba cơ chế.

3.1 Chuyển động của chuỗi phân tử bị đóng băng, tốc độ phục hồi chậm lại

Ở nhiệt độ phòng, sau khi làm nén vòng đệm O-ring, các đoạn mạch có thể điều chỉnh nhanh chóng và duy trì khả năng chống đàn hồi. Ở nhiệt độ thấp, chuyển động của các đoạn mạch bị hạn chế, quá trình phục hồi vật liệu trở nên rất chậm. Thử nghiệm biến dạng nén vĩnh viễn ở nhiệt độ thấp chính là phương pháp dùng để đánh giá mức độ giảm khả năng phục hồi của cao su sau khi bị làm lạnh sâu; dữ liệu phòng thí nghiệm cho thấy rõ ràng rằng ở nhiệt độ thấp, cao su liên tục mất đi tính đàn hồi, tốc độ khôi phục khả năng lấp đầy khe hở giảm đáng kể.

3.2 Biến dạng nén vĩnh viễn ở trạng thái lạnh tăng lên

Biến dạng nén vĩnh viễn không chỉ xảy ra sau khi lão hóa ở nhiệt độ cao. Ở nhiệt độ thấp, các vòng đệm O-ring cũng có thể tạo ra "biến dạng nén vĩnh viễn ở trạng thái đông cứng": bị nén dẹt và tạm thời không thể phục hồi độ dày mặt cắt ngang. Nghiên cứu về HNBR ở nhiệt độ thấp cho thấy biến dạng nén vĩnh viễn là một chỉ số quan trọng đối với các ứng dụng làm kín như vòng đệm O-ring và tương tự; gần nhiệt độ chuyển thủy tinh, biến dạng nén vĩnh viễn có thể tăng đáng kể, thậm chí đạt mức cao trong điều kiện nghiên cứu.

Loại biến dạng nén vĩnh viễn ở nhiệt độ thấp này đôi khi có thể đảo ngược: sau khi nhiệt độ tăng lên, một phần có thể phục hồi; tuy nhiên, trong giai đoạn vận hành thiết bị ở trạng thái lạnh, hiện tượng này đã đủ để gây rò rỉ.

3.3 Giảm ứng suất dẫn đến giảm lực làm kín

Các vòng đệm O-ring chịu nén dài hạn trong rãnh, lực làm kín suy giảm theo thời gian — hiện tượng này gọi là giãn ứng suất. Ở nhiệt độ thấp, vật liệu vừa co lại vừa khó phục hồi; nếu đồng thời có dao động áp suất, thay đổi khe hở đột ngột hoặc chu kỳ nhiệt, thì biên an toàn của ứng suất tiếp xúc sẽ tiếp tục giảm. Nghiên cứu về vòng đệm O-ring thủy lực dưới đáy biển sâu cũng chỉ ra rằng, ở nhiệt độ thấp, sự co thể tích cao su và hiện tượng giãn ứng suất khiến khả năng làm kín ngày càng xấu đi, trong khi biên an toàn trước sự gia tăng đột ngột của khe hở rõ ràng giảm mạnh.

4. Vì sao rò rỉ khí đặc biệt dễ xảy ra ở nhiệt độ thấp?

Làm kín khí nhạy cảm hơn làm kín chất lỏng, bởi độ nhớt và lực căng bề mặt của khí yếu hơn, nên chỉ cần một kênh vi mô liên tục rất nhỏ là đủ để gây rò rỉ. Ở nhiệt độ thấp, các kênh rò rỉ thường không bắt đầu từ việc "đứt hoàn toàn" của vòng đệm O-ring, mà khởi phát từ sự thất bại tiếp xúc vi mô trên bề mặt làm kín.

Quá trình điển hình như sau:

• Nhiệt độ giảm, vòng đệm O-ring và rãnh kim loại đồng thời co lại.
• Hiện tượng co lại do nhiệt của cao su thường rõ rệt hơn hiện tượng co lại do nhiệt của kim loại; lượng nén thực tế và chiều rộng tiếp xúc đều giảm.
• Khả năng phục hồi đàn hồi của cao su chậm lại, không thể bù đắp được sự thay đổi kích thước của rãnh.
• Một kênh vi mô liên tục xuất hiện giữa các đỉnh nhám của bề mặt làm kín.
• Khí rò rỉ dọc theo giao diện.

Một nghiên cứu về rò rỉ khí ở nhiệt độ thấp của vòng đệm O-ring làm từ HNBR quan sát thấy rằng khi nhiệt độ xuống dưới vùng lân cận nhiệt độ chuyển thủy tinh (Tg) của vật liệu, tốc độ rò rỉ không khí tăng đột ngột; các nhà nghiên cứu cho rằng nguyên nhân chính là khả năng co lại do nhiệt và khả năng phục hồi ở nhiệt độ thấp của cao su không đủ, dẫn đến vòng đệm bị tách khỏi bề mặt đối tiếp.

Điều này giải thích một hiện tượng phổ biến tại hiện trường: vòng đệm O-ring không nứt, không đứt và trông bình thường về mặt ngoại hình; tuy nhiên thiết bị lại rò rỉ khí ở trạng thái lạnh, và mức độ rò rỉ giảm nhẹ hoặc biến mất sau khi nhiệt độ tăng lên.

5. Chuyển thủy tinh, giòn hóa và rò rỉ ở nhiệt độ thấp KHÔNG phải là cùng một khái niệm

Trong phân tích niêm phong ở nhiệt độ thấp, Tg, TR10, nhiệt độ giòn và biến dạng nén vĩnh cửu ở nhiệt độ thấp thường bị nhầm lẫn với nhau, nhưng chúng đại diện cho các vấn đề khác nhau.

Phép thử độ giòn cao su theo ASTM D2137 nhằm xác định liệu vật liệu có xuất hiện vết xước hoặc nứt lớp phủ dưới tác động va đập ở nhiệt độ thấp hay không; chỉ số này cũng cho thấy tiêu chuẩn này áp dụng cho quản lý và nghiên cứu – phát triển, nhưng không nhất thiết phản ánh nhiệt độ thấp nhất mà vật liệu có thể sử dụng được. Tương tự, ASTM D746 cũng lưu ý rằng phương pháp thử nghiệm nhiệt độ giòn được thiết lập để đánh giá sự phá hủy giòn của vật liệu trong các điều kiện quy định, và cũng không nhất thiết tương đương với nhiệt độ tối ưu mà vật liệu có thể vận hành hiệu quả trong ứng dụng thực tế.

Do đó, vật liệu không nứt vỡ không có nghĩa là chắc chắn không rò rỉ; sự cố niêm phong ở nhiệt độ thấp của gioăng chữ O thường biểu hiện dưới dạng ứng suất tiếp xúc không đủ, chứ không phải các vết nứt dễ quan sát bằng mắt.

6. Tại sao TR10 quan trọng hơn so với "dải chịu lạnh"?

TR10 là một chỉ số rất quan trọng trong việc lựa chọn vật liệu niêm phong hoạt động ở nhiệt độ thấp. ISO 2921 là quy trình tiêu chuẩn để xác định nhiệt độ co lại đặc trưng ở nhiệt độ thấp của cao su lưu hóa, dùng để đánh giá đặc tính phục hồi theo nhiệt độ của cao su chịu kéo.

Thử nghiệm TR10 thường kéo giãn cao su 25% hoặc 50%, sau đó làm đông lạnh ở nhiệt độ thấp, rồi ghi lại nhiệt độ tại thời điểm vật liệu co lại 10%; nhiệt độ này càng thấp thì khả năng duy trì một mức độ đàn hồi nhất định của vật liệu ở nhiệt độ thấp càng cao.

Trong thực tế kỹ thuật, người ta thường hiểu như sau:

TR10 càng thấp—càng gần hoặc cao hơn nhiệt độ thấp nhất trong điều kiện vận hành—thì nguy cơ rò rỉ ở nhiệt độ thấp càng giảm.

Dữ liệu thực nghiệm cho thấy, các gioăng chữ O hoạt động động hoặc chịu tải nên thường tập trung vào khả năng làm kín gần TR10; còn trong điều kiện làm việc tĩnh, yêu cầu thấp, đôi khi nhiệt độ có thể thấp hơn TR10 từ 10–15°C mà vẫn duy trì được khả năng làm kín kỹ thuật — tuy nhiên điều này phụ thuộc vào vật liệu, cấu trúc và phương pháp kiểm tra rò rỉ. Một tài liệu hướng dẫn kỹ thuật khác về gioăng chữ O cũng nêu nguyên tắc tương tự: làm kín tĩnh thường cho phép giảm xuống khoảng TR10 trừ đi 10°C, trong khi làm kín động cần tiếp cận gần hơn với TR10; đồng thời, sự co lại hoặc phình ra do môi chất sẽ thay đổi giới hạn thực tế.

7. Điều kiện làm việc áp suất cao – nhiệt độ thấp cũng cần xem xét sự dịch chuyển của Tg / TR10

Trong các tình huống áp suất cao như van khí-dầu, hệ thống hydro, thủy lực hàng không và các ứng dụng khác, việc chỉ xem xét Tg hoặc TR10 ở áp suất thường là chưa đủ. Dữ liệu vật liệu chịu áp suất cao của Trelleborg cho thấy, ở nhiệt độ thấp và áp suất cao, phản ứng của elastomer nén có thể khiến điểm chuyển thủy tinh (Tg) của polymer dịch chuyển lên trên; do đó, người thiết kế phải tính đến sự lệch này của Tg khi thiết kế gioăng làm việc ở nhiệt độ thấp và áp suất cao.

Điều này có nghĩa là: một vật liệu có vẻ đạt yêu cầu về TR10 hoặc Tg ở áp suất thường, nhưng lại có thể mất độ linh hoạt quá sớm khi tiếp xúc với khí ở áp suất cao. Đối với van hoạt động ở nhiệt độ thấp, thiết bị khí ở áp suất cao, thiết bị hydro và niêm phong giếng khí-dầu, vấn đề này đặc biệt quan trọng.

8. Biểu hiện thực tế của các dạng hỏng do nhiệt độ thấp khác nhau

8.1 Rò rỉ khi lạnh, không rò rỉ khi nóng

Hiện tượng này điển hình do khả năng phục hồi sau co ngót ở nhiệt độ thấp không đủ hoặc do tách rời bề mặt tiếp xúc. Sau khi vòng O-ring được làm ấm lên, hoạt tính của chuỗi phân tử được khôi phục, ứng suất tiếp xúc và tiết diện ngang cũng phục hồi tốt, dẫn đến mức độ rò rỉ giảm dần.

8.2 Rò rỉ khí khi khởi động lạnh, cải thiện sau khi vận hành một thời gian

Có thể do hiện tượng hồi nhiệt, nhiệt độ môi chất tăng lên hoặc vật liệu dần phục hồi. Nếu thiết bị yêu cầu kín khí ở giai đoạn khởi động lạnh, loại vật liệu này vẫn chưa đạt yêu cầu.

8.3 Rò rỉ khí khi đỗ xe ở nhiệt độ thấp trong thời gian dài

Thời gian ngâm lạnh càng dài, hiện tượng kết tinh càng rõ rệt, ứng suất thư giãn mạnh hơn và khả năng phục hồi độ nén không đủ. Việc vượt qua bài kiểm tra nhiệt độ thấp trong thời gian ngắn không đồng nghĩa với việc đạt yêu cầu khi đỗ xe ngoài trời lâu ngày, bay ở độ cao lớn trên không hoặc vận hành lâu dài trong kho lạnh.

8.4 Rò rỉ trở lại ở nhiệt độ thấp sau khi lão hóa do nhiệt

Lão hóa do nhiệt độ cao hoặc do môi chất gây biến dạng nén vĩnh viễn, cứng hóa, co ngót hoặc mất chất làm dẻo; sau đó khi chuyển sang nhiệt độ thấp, khả năng phục hồi đàn hồi của gioăng O-ring sẽ giảm đáng kể, dẫn đến dễ rò rỉ hơn.

8.5 Kẹt, mài mòn và rò rỉ gioăng động ở nhiệt độ thấp

Các gioăng động ngoài việc mất ứng suất tiếp xúc còn yêu cầu ma sát thấp và khả năng phục hồi nhanh. Ở nhiệt độ thấp, vật liệu trở nên cứng hơn, ma sát tăng lên, khả năng bôi trơn suy giảm, mép gioăng hoặc vòng chữ O có thể không kịp theo chuyển động của bề mặt đối diện, dẫn đến rò rỉ gián đoạn, hiện tượng trượt giật (crawl), xoắn hoặc mài mòn.

9. Việc lựa chọn vật liệu không chỉ được ghi đơn thuần là "chịu lạnh"

Đối với các ứng dụng làm lạnh, hàng không vũ trụ, thiết bị ngoài trời và khách hàng van hoạt động ở nhiệt độ thấp, trang thông tin vật liệu cần phân tách cụm "chịu lạnh" thành các chỉ tiêu có thể kiểm chứng, thay vì chỉ đưa ra một dải nhiệt độ duy nhất.

Các trường thông tin đề xuất như sau:

10. Lý luận lựa chọn vật liệu phổ biến ở nhiệt độ thấp

NBR / NBR hoạt động ở nhiệt độ thấp

Hiệu suất của NBR ở nhiệt độ thấp có mối liên hệ chặt chẽ với hàm lượng acrylonitrile, công thức pha chế và hệ thống gia tăng. NBR hoạt động ở nhiệt độ thấp có thể cải thiện độ mềm ở nhiệt độ thấp, nhưng thường phải đánh đổi giữa khả năng chống dầu, khả năng tương thích với nhiên liệu và độ đàn hồi ở nhiệt độ thấp. Phù hợp cho các ứng dụng liên quan đến dầu, dung dịch nước-glycol, thủy lực thông thường và làm lạnh; cần xác nhận thêm loại môi chất cụ thể.

HNBR

HNBR có khả năng chịu nhiệt, chống dầu và tính chất cơ học tốt hơn NBR thông thường, nhưng hiệu suất ở nhiệt độ thấp vẫn phụ thuộc rất nhiều vào công thức pha chế. Đối với thiết bị hoạt động ở nhiệt độ thấp trong môi trường khí hoặc hỗn hợp dầu–khí, không thể chỉ dựa vào tên gọi HNBR; cần yêu cầu các thông số như TR10, độ biến dạng nén vĩnh viễn ở nhiệt độ thấp và thử nghiệm rò rỉ thực tế.

EPDM

EPDM thường phù hợp với môi trường nước, hơi nước, chất lỏng làm mát, ozone ngoài trời và chịu lạnh, nhưng không phù hợp với hầu hết các sản phẩm dầu mỏ. Được sử dụng cho thiết bị ngoài trời, đường dẫn nước làm mát, hệ thống ethylene glycol nhiệt độ thấp; cần xác minh TR10 và khả năng phục hồi ở nhiệt độ thấp của công thức cụ thể.

VMQ/Nhựa cao su silicone

Độ mềm ở nhiệt độ thấp của nhựa cao su silicone thường tốt, nhưng độ bền xé, khả năng chống mài mòn, tốc độ thấm khí và khả năng tương thích với dầu nhiên liệu có thể trở thành hạn chế. Phù hợp cho một số gioăng tĩnh ở nhiệt độ thấp, ứng dụng thực phẩm, y tế và môi trường chịu tải, nhưng không nhất thiết phù hợp với khí áp suất cao hoặc mài mòn động mạnh.

FVMQ/Nhựa cao su fluorosilicone

Nhựa cao su fluorosilicone cân bằng tốt hơn giữa tính linh hoạt ở nhiệt độ thấp và khả năng tương thích với nhiên liệu, dầu; thường được dùng để làm kín tĩnh cho nhiên liệu hàng không và sản phẩm dầu nhiệt độ thấp. Tuy nhiên, độ bền cơ học và khả năng chống mài mòn vẫn cần đánh giá kỹ — không thể thay thế đơn giản cho mọi loại FKM hoặc NBR.

FKM / FKM Nhiệt độ thấp

FKM thông thường nổi tiếng với khả năng chịu nhiệt độ cao, chịu dầu và chịu môi trường hóa chất, nhưng độ đàn hồi ở nhiệt độ thấp thường kém. Van hoạt động ở nhiệt độ thấp, nhiên liệu hàng không, thiết bị ngoài trời dùng sản phẩm dầu nên ưu tiên chọn FKM nhiệt độ thấp và các công thức chuyên dụng tương tự, đồng thời kiểm tra các thông số TR10, Tg và biến dạng nén vĩnh cửu ở nhiệt độ thấp.

FFKM

Ưu điểm của FFKM là khả năng chống hóa chất cực cao và chịu nhiệt độ rất cao, nhưng nhiều loại FFKM thông thường lại có độ đàn hồi ở nhiệt độ thấp yếu. Đối với van chịu áp suất cao hoạt động ở nhiệt độ thấp hoặc thiết bị khai thác dầu khí bắt buộc phải dùng FFKM, cần chọn công thức FFKM nhiệt độ thấp và kiểm tra khả năng rò rỉ ở áp suất cao – nhiệt độ thấp.

Dữ liệu của Trelleborg cũng cho thấy sự khác biệt đáng kể về phản ứng TR10/Tg giữa các công thức FFKM nhiệt độ thấp khác nhau khi chịu áp suất cao.

11. Thiết kế cấu trúc như thế nào để giảm nguy cơ rò rỉ ở nhiệt độ thấp?

Vật liệu chỉ là bước đầu tiên; các gioăng hình chữ O hoạt động ở nhiệt độ thấp cũng phải được kiểm soát rủi ro thông qua thiết kế rãnh và lắp ráp.

Đầu tiên, đảm bảo lượng nén đủ tại nhiệt độ tối thiểu (Tmin). Cần tính toán sự chênh lệch co ngót nhiệt giữa rãnh kim loại và cao su; không thể thiết kế chỉ dựa trên kích thước thông thường.

Thứ hai, đối với gioăng tĩnh, có thể tăng nhẹ lượng nén do áp suất, nhưng không được vượt quá giới hạn đầy rãnh và giới hạn lắp ráp. Lượng nén không đủ sẽ dẫn đến rò rỉ sớm; lượng nén quá mức có thể gây hư hại khi lắp ráp, ép lồi do giãn nở nhiệt, tăng ma sát hoặc biến dạng vĩnh viễn.

Thứ ba, đối với gioăng động, không được tăng tùy ý lượng nén. Ở nhiệt độ thấp, ma sát tăng lên; lượng nén quá mức sẽ gây trở lực khởi động, mài mòn, xoắn và hiện tượng trượt giật.

Thứ tư, kiểm soát độ nhám và độ tròn của bề mặt làm kín. Ở nhiệt độ thấp, khả năng cao su lấp đầy các đỉnh thô giảm đi; độ nhám bề mặt ảnh hưởng mạnh hơn đến độ kín.

Thứ năm, sử dụng các vòng đệm phụ trợ, vòng đệm đỡ hoặc cấu trúc được làm kín bằng lò xo khi cần thiết. Ở áp suất cao và nhiệt độ thấp, việc làm kín khí chỉ dựa vào khả năng phục hồi tự nhiên của cao su có rủi ro cao hơn; các loại gioăng PTFE được làm kín bằng lò xo, gioăng O-ring bọc ngoài, gioăng mặt cắt đặc biệt hoặc gioăng kim loại có thể đáng tin cậy hơn.

Thứ sáu, mỡ bôi trơn phải tương thích với nhiệt độ thấp. Mỡ bôi trơn thông thường trở nên nhớt hoặc đóng băng ở nhiệt độ thấp, làm tăng ma sát và ảnh hưởng đến độ khít giữa các bề mặt tiếp xúc; đặc biệt cần kiểm tra tính tương thích của mỡ bôi trơn với cao su, môi chất và nhiệt độ thấp nhất trong các ứng dụng van chịu nhiệt độ thấp và hàng không vũ trụ.

12. Phương pháp kiểm tra đề xuất

Đối với thiết bị lạnh, hàng không vũ trụ, thiết bị ngoài trời và van chịu nhiệt độ thấp, nên thực hiện kiểm tra ở nhiệt độ thấp dưới dạng thử nghiệm kết hợp thay vì chỉ thử nghiệm riêng lẻ từng vật liệu.

Chuỗi thử nghiệm đề xuất:

• Ở cấp độ vật liệu: nhiệt độ chuyển thủy tinh (Tg), nhiệt độ co rút 10% (TR10), nhiệt độ giòn, biến dạng nén vĩnh viễn ở nhiệt độ thấp.
• Cấp độ phương tiện: kiểm tra lại kích thước, độ cứng, TR10 và biến dạng nén vĩnh viễn sau khi ngâm trong môi chất làm lạnh, dầu, nhiên liệu, không khí, CO₂, hydro hoặc môi chất thực tế.
• Cấp độ cấu trúc: khớp với rãnh thực tế, lượng nén thực tế và độ nhám bề mặt thực tế của gioăng chữ O đã lắp ráp.
• Cấp độ điều kiện: ngâm lạnh ở nhiệt độ thấp nhất, giữ đủ thời gian rồi tiến hành kiểm tra độ kín khí.
• Cấp độ chu kỳ: chu kỳ thay đổi nhiệt độ cao-thấp, chu kỳ thay đổi áp suất, chu kỳ khởi động-dừng rồi kiểm tra lại độ rò rỉ.
• Cấp độ lão hóa: sau khi lão hóa nhiệt hoặc lão hóa trong môi chất, tiến hành kiểm tra lại ở nhiệt độ thấp.

Yêu cầu tối thiểu không chỉ đơn thuần là "vật liệu chịu được -40°C", mà phải viết rõ như sau:

Ở -40°C, trong môi chất quy định, ở áp suất quy định, sau thời gian ngâm lạnh quy định, trong rãnh và độ nhám bề mặt quy định, tốc độ rò rỉ ≤ giá trị mục tiêu; gioăng chữ O không được xuất hiện vết nứt, không bị biến dạng nén vĩnh viễn bất thường và phải duy trì khả năng phục hồi chấp nhận được trước và sau thử nghiệm.