У нафтавай, газавай і хімічнай прамысловасці апрацоўка прыроднага газу, багатага серавадародам (H₂S), які часта называюць «кіслым газам», стварае надзвычайныя праблемы для надзейнасці і бяспекі абсталявання. Серавадарод не толькі высокатаксічны, лёгкаўзгаральны і выбухованебяспечны, але і моцна каразійны. Ён можа выклікаць расколіны пад напружаннем ад сульфіду металу (SSC) і расколіны, выкліканыя вадародам (HIC), а таксама выклікаць набраканне, зацвярдзенне і дэградацыю неметалічных ўшчыльняльных матэрыялаў. Таму выбар адпаведных ўшчыльняльных кампанентаў для такіх асяроддзяў мае вырашальнае значэнне, бо непасрэдна ўплывае на бяспеку вытворчасці, ахову навакольнага асяроддзя і доўгатэрміновую эксплуатацыю абсталявання.
I. Аналіз эксплуатацыйных умоў і асноўныя праблемы
Перад выбарам ушчыльняльнікаў важна цалкам зразумець уласцівасці матэрыялу:
- Каразійная актыўнасць серавадароду (H₂S)H₂S раствараецца ў вадзе, утвараючы слабую кіслату, якая моцна раз'ядае многія эластамеры і металы. Ён можа разарваць малекулярныя ланцугі ўшчыльняльных матэрыялаў, што прыводзіць да іх страты эластычнасці, далікатнасці або празмернага набракання, што прыводзіць да паломкі.
- Уласцівасці прыроднага газу (у асноўным метану)Прыродны газ сам па сабе з'яўляецца непалярным асяроддзем і можа выклікаць набраканне некаторых гум. Сістэмы часта...высокі ціск, што патрабуе ад ушчыльненняў выдатнай устойлівасці да экструзіі і нізкай дэфармацыі пры сцісканні.
- Камбінаваныя ўмовы эксплуатацыіТэмпература асяроддзя, ціск, канцэнтрацыя і прысутнасць вады (якая значна пагаршае карозію H₂S) з'яўляюцца крытычнымі фактарамі. Звычайныя рабочыя тэмпературы вар'іруюцца ад навакольнага асяроддзя да больш за 100°C.
II. Рэкамендаваны выбар матэрыялу ўшчыльнення
Зыходзячы з вышэйзгаданых праблем, наступныя ўшчыльняльныя матэрыялы даказалі сваю надзейнасць у асяроддзях з прыродным газам, якія змяшчаюць серавадарод:
1. Перфторэластомер (FFKM)
- Прадукцыйнасць: У цяперашні час гэта найвышэйшы гатунак варыянт, вядомы як «кароль эластамераў». Ён валодае выдатнай хімічнай інертнасцю, устойлівы да практычна ўсіх хімічных рэчываў, у тым ліку канцэнтраванай сернай кіслаты, моцных шчолачаў і агрэсіўнага серавадароду. Яго высокая тэмпература выдатная (бесперапыннае выкарыстанне да 280-300°C+).
- ПрыкладаннеЭкстрэмальныя ўмовы з высокай тэмпературай, высокім ціскам і высокай канцэнтрацыяй H₂S, такія як абсталяванне для свідравін, клапаны высокага ціску і ўшчыльненні кампрэсараў. Нягледзячы на высокі кошт, гэта асноўны выбар для забеспячэння абсалютнай бяспекі.
- Звычайныя адзнакіChemraz®, Perlast® і г.д.
2. Гідрагенізаваны нітрылбутадыенавы каўчук (HNBR)
- ПрадукцыйнасцьУ параўнанні са стандартным нітрылавым каўчукам (NBR), HNBR мае палепшаную цеплаўстойлівасць, хімічную ўстойлівасць і ўстойлівасць да старэння дзякуючы працэсу гідрагенізацыі. Ён забяспечвае добрую ўстойлівасць да нафтагазавых асяроддзяў і ўмераных канцэнтрацый H₂S, а таксама высокую механічную трываласць і добрую зносаўстойлівасць.
- ПрыкладаннеСярэдняя тэмпература (звычайна ад -25°C да 150°C), сярэдні ціск і ўмераныя ўмовы карозіі. Гэта эканамічна выгадны варыянт, які часта выкарыстоўваецца для ўшчыльненняў клапанаў, ушчыльняльных кольцаў і фланцавых пракладак.
- ЗаўвагаНе падыходзіць для экстрэмальных умоў з вельмі высокай канцэнтрацыяй H₂S і адначасова высокай тэмпературай.
3. Фтораэластамер (FKM/Viton®)
- ПрадукцыйнасцьFKM доўгі час з'яўляўся адным з найбольш шырока выкарыстоўваных высокапрадукцыйных эластамераў у асяроддзі з кіслым газам. Ён валодае выдатнай устойлівасцю да высокіх тэмператур (прыблізна 200-230°C), алеяў і многіх хімічных рэчываў (у тым ліку H₂S).
- ПрыкладаннеПадыходзіць для большасці асяроддзяў з прыродным газам, які змяшчае H₂S, ідэальны выбар для балансу прадукцыйнасці і кошту. Шырока выкарыстоўваецца для ўшчыльняльных кольцаў, V-вобразных кольцаў, фланцавых пракладак і ўшчыльняльнікаў штока клапанаў.
- Важная заўвагаБудзьце ў курсе FKMдрэнная працаздольнасць пры нізкіх тэмпературахі патэнцыйнае доўгатэрміновае пагаршэнне прадукцыйнасці ў пары або гарачай вадзе. Пераканайцеся, што канкрэтны склад падыходзіць для выкарыстання ў кіслых умовах.
4. Політэтрафторэтылен (ПТФЭ) і яго кампазіты
- ПрадукцыйнасцьПТФЭ, вядомы як «кароль пластмас», валодае амаль ідэальнай хімічнай інертнасцю, цалкам устойлівы да ўздзеяння H₂S, а таксама кіслот, шчолачаў і растваральнікаў пры любой канцэнтрацыі. Яго тэмпературны дыяпазон надзвычай шырокі (ад -180°C да 260°C), і ён мае вельмі нізкі каэфіцыент трэння.
- ПрыкладаннеЗвычайна выкарыстоўваецца для ўшчыльняльных кольцаў, сядлаў клапанаў, антыэкструзійных кольцаў і манжетных ушчыльненняў. Чысты PTFE схільны да цякучасці ў халодных умовах і мае дрэнную пругкасць, таму яго часта змешваюць са шкловалакном, графітам, вугляродным валакном і г.д. для паляпшэння механічнай трываласці, супраціўлення паўзучасці і зносаўстойлівасці.
- ФормыЧаста выкарыстоўваецца для літых ушчыльненняў або апрацаваных ушчыльняльных кольцаў.
5. Металічныя ўшчыльняльнікі
- ПрадукцыйнасцьДля звышвысокага ціску, звышвысокай тэмпературы або экстрэмальных умоў, калі эластамеры не падыходзяць, металічныя ўшчыльняльнікі з'яўляюцца найлепшым рашэннем. Распаўсюджаныя матэрыялы ўключаюцьнержавеючая сталь 316L, Сплаў 625 (інканель 625), Сплаў C276 (Хастэлой C276), і іншыя каразійна-ўстойлівыя сплавы.
- ФормыЗвычайна гэта металічныя ўшчыльняльнікі (суцэльныя або полыя), металічныя C-вобразныя кольцы, спружынныя ўшчыльняльнікі. Яны абапіраюцца на пругкую дэфармацыю металу для дасягнення герметычнасці і могуць вытрымліваць вельмі высокі ціск і тэмпературу.
- ПрыкладаннеКалядныя ёлкі на ўсходах свідравін, клапаны высокага ціску, рэактары і злучэнні трубаправодаў.
III. Матэрыялы, якіх варта пазбягаць
- Стандартны нітрылавы каўчук (NBR)Недастатковая ўстойлівасць да H₂S і высокіх тэмператур; хутка дэградуе.
- Этыленпрапілендыенавы манамер (EPDM)Нягледзячы на ўстойлівасць да пары, ён мае вельмі слабую ўстойлівасць да алеяў і вуглевадародаў, моцна набракаючы ў алеі.
- Неопрэн (CR)Звычайна нізкая ўстойлівасць да кіслот; характарыстыкі значна горшыя за FKM/HNBR.
- Некаторыя поліўрэтаны (ПУ)Схільны да гідролізу і неўстойлівы да карозіі, выкліканай H₂S.
IV. Выбар і меркаванні
- Пацвердзіце рабочыя параметрыАсновай для выбару з'яўляюцца тэмпература, ціск, канцэнтрацыя H₂S і CO₂, а таксама наяўнасць вады.
- Глядзіце стандартыВыконвайце галіновыя стандарты, такія як NACE MR0175/ISO 15156 (Нафтавая і газавая прамысловасць — Матэрыялы для выкарыстання ў асяроддзях, якія змяшчаюць H₂S, пры здабычы нафты і газу), якія змяшчаюць падрабязныя рэкамендацыі па выбары металічных і неметалічных матэрыялаў.
- Выпрабаванне сумяшчальнасці матэрыялаўУ выпадку няпэўнасці заўсёды запытвайце ў пастаўшчыка ўшчыльняльнікаў табліцы хімічнай сумяшчальнасці або праводзьце выпрабаванні апусканнем, якія імітуюць умовы эксплуатацыі, каб праверыць прадукцыйнасць.
- Канструкцыя ўшчыльненняВыдатныя матэрыялы патрабуюць спецыяльнай канструкцыі (адпаведнай ступені сціску, выкарыстання антыэкструзійных кольцаў) для аптымальнай працы.
- Кваліфікацыя пастаўшчыкаВыбірайце кваліфікаваных, вопытных пастаўшчыкоў ушчыльняльнікаў, каб гарантаваць сапраўднасць матэрыялаў і надзейнасць вытворчых працэсаў.
Выснова
Пры апрацоўцы прыроднага газу і серавадароду,бяспека — галоўны прыярытэтВыбар герметызацыйных кампанентаў павінен грунтавацца ў першую чаргу не на кошце, а на...надзейнасць і прыдатнасць матэрыялу.
- Асноўная рэкамендацыяДля большасці выпадкаў,Фтораэластамер (FKM)з'яўляецца эканамічным і надзейным выбарам.
- Экстрэмальныя ўмовыДля высокіх тэмператур, высокага ціску і высокай карозіі,Перфторэластамер (FFKM)ціспецыяльныя металічныя ўшчыльняльнікі са сплаваўз'яўляюцца неабходнымі інвестыцыямі.
- Спецыяльныя прымянення: ПТФЭ-кампазітыіГідрагенізаваны нітрылавы каўчук (HNBR)выдатна працуюць у адпаведных дыяпазонах.
Выбар правільнага ўшчыльняльнага кампанента азначае стварэнне бяспечнага, надзейнага і даўгавечнага бар'ера. Гэта важнае тэхнічнае рашэнне для забеспячэння бяспекі персаналу, прадухілення забруджвання навакольнага асяроддзя і гарантавання бесперапыннасці вытворчасці.
Час публікацыі: 02 верасня 2025 г.