Valg af tætningskomponenter til medier, der indeholder naturgas og hydrogensulfid: En vejledning til barske forhold

Inden for olie-, naturgas- og kemisk industri udgør håndtering af naturgas rig på hydrogensulfid (H₂S), ofte kaldet "sur gas", ekstreme udfordringer for udstyrets pålidelighed og sikkerhed. Hydrogensulfid er ikke kun meget giftigt, brandfarligt og eksplosivt, men også stærkt ætsende. Det kan forårsage metalsulfidspændingsrevnedannelse (SSC) og hydrogeninduceret revnedannelse (HIC), samtidig med at det forårsager hævelse, hærdning og nedbrydning af ikke-metalliske tætningsmaterialer. Derfor er det afgørende at vælge de passende tætningskomponenter til sådanne medier, da det har direkte indflydelse på produktionssikkerheden, miljøbeskyttelsen og udstyrets langsigtede drift.

​I. Analyse af driftsforhold og kerneudfordringer​

Før du vælger tætninger, er det vigtigt at forstå mediets egenskaber fuldt ud:

1. ​Ætsende virkning af hydrogensulfid (H₂S)H₂S opløses i vand og danner en svag syre, som kraftigt korroderer mange elastomerer og metaller. Det kan bryde de molekylære kæder i tætningsmaterialer, hvilket får dem til at miste elasticitet, blive sprøde eller svulme for meget op, hvilket fører til svigt.
2. ​Egenskaber ved naturgas (primært metan)Naturgas er i sig selv et ikke-polært medium og kan forårsage hævelse i visse gummityper. Systemer er oftehøjtryk, hvilket kræver, at tætninger har fremragende ekstruderingsmodstand og lav kompressionsdeformation.
3. ​Kombinerede driftsforholdMedietemperatur, tryk, koncentration og tilstedeværelsen af ​​vand (som forværrer H₂S-korrosion betydeligt) er alle kritiske faktorer. Almindelige driftstemperaturer varierer fra omgivelsestemperatur til over 100 °C.

​II. Anbefalet valg af tætningsmateriale​

Baseret på ovenstående udfordringer er følgende tætningsmaterialer bevist pålidelige til naturgasmiljøer, der indeholder hydrogensulfid:

​1. Perfluorelastomer (FFKM)​​

• ​PræstationDette er i øjeblikkethøjeste karaktermulighed, kendt som "elastomerernes konge". Den tilbyder fremragende kemisk inertitet og er modstandsdygtig over for næsten alle kemikalier, herunder koncentreret svovlsyre, stærke baser og aggressivt hydrogensulfid. Dens højtemperaturresistens er enestående (kontinuerlig brug op til 280-300°C+).
• ​AnvendelseEkstreme forhold med høj temperatur, højt tryk og høj H₂S-koncentration, såsom brøndhovedudstyr, højtryksventiler og kompressortætninger. Selvom det er dyrt, er det det primære valg for at sikre absolut sikkerhed.
• ​Almindelige karaktererChemraz®, Perlast® osv.

​2. Hydrogeneret nitrilbutadiengummi (HNBR)​

• ​PræstationSammenlignet med standard nitrilgummi (NBR) tilbyder HNBR forbedret varmebestandighed, kemisk resistens og ældningsbestandighed gennem en hydrogeneringsproces. Den giver god modstandsdygtighed over for olie- og gasmedier og moderate koncentrationer af H₂S, sammen med høj mekanisk styrke og god slidstyrke.
• ​AnvendelseMiddeltemperatur (typisk -25 °C til 150 °C), middeltryk og moderate korrosionsforhold. Det er en omkostningseffektiv løsning, der ofte bruges til ventiltætninger, O-ringe og flangepakninger.
• ​NoteIkke egnet til ekstreme miljøer med meget høj H₂S-koncentration og høj temperatur samtidig.

​3. Fluorelastomer (FKM/Viton®)​

• ​PræstationFKM har længe været en af ​​de mest anvendte højtydende elastomerer i surgasmiljøer. Den tilbyder fremragende modstandsdygtighed over for høje temperaturer (ca. 200-230 °C), olier og mange kemikalier (herunder H₂S).
• ​AnvendelseVelegnet til de fleste naturgasmiljøer, der indeholder H₂S, er det et ideelt valg, der balancerer ydeevne og pris. Anvendes i vid udstrækning til O-ringe, V-ringe, flangepakninger og ventilstammetætninger.
• ​Vigtig bemærkningVær opmærksom på FKM'erdårlig ydeevne ved lav temperaturog potentiel langsigtet ydeevneforringelse i damp eller varmt vand. Bekræft, at den specifikke forbindelse er egnet til sur drift.

​4. Polytetrafluorethylen (PTFE) og dets kompositter​

• ​PræstationPTFE, kendt som "plastkongen", tilbyder næsten perfekt kemisk inertitet og er fuldstændig modstandsdygtig over for H₂S og syrer, baser og opløsningsmidler i enhver koncentration. Dens temperaturområde er ekstremt bredt (-180 °C til 260 °C), og den har en meget lav friktionskoefficient.
• ​AnvendelseAnvendes almindeligvis til pakringe, ventilsæder, anti-ekstruderingsringe og læbetætninger. Ren PTFE er tilbøjelig til koldflydning og har dårlig elasticitet, så den blandes ofte med glasfiber, grafit, kulfiber osv. for at forbedre mekanisk styrke, krybemodstand og slidstyrke.
• ​FormularerBruges ofte til støbte tætninger eller maskinbearbejdede pakringe.

​5. Metalforseglinger​

• ​PræstationTil ultrahøjt tryk, ultrahøje temperaturer eller ekstreme forhold, hvor elastomerer er uegnede, er metaltætninger den ultimative løsning. Almindelige materialer omfatterrustfrit stål 316L, ​Legering 625 (Inconel 625), ​Legering C276 (Hastelloy C276)og andre korrosionsbestandige legeringer.
• ​FormularerTypisk metal-O-ringe (massive eller hule), metal-C-ringe, fjederaktiverede tætninger. De er afhængige af metals elastiske deformation for at opnå en tætning og kan modstå meget høje tryk og temperaturer.
• ​AnvendelseJuletræer til brøndhoveder, højtryksventiler, reaktorer og rørledningsforbindelser.

​III. Materialer, der skal undgås​

• ​Standard nitrilgummi (NBR)Utilstrækkelig modstandsdygtighed over for H₂S og høje temperaturer; nedbrydes hurtigt.
• ​Ethylenpropylendienmonomer (EPDM)Selvom den er modstandsdygtig over for damp, har den meget dårlig modstandsdygtighed over for olier og kulbrinter, og den hæver kraftigt i olie.
• ​Neopren (CR)Generelt dårlig syrebestandighed; ydeevnen er langt ringere end FKM/HNBR.
• ​Nogle polyuretaner (PU)Tilbøjelig til hydrolyse og ikke modstandsdygtig over for H₂S-korrosion.

​IV. Udvælgelse og overvejelser​

1. ​Bekræft driftsparametreTemperatur, tryk, H₂S- og CO₂-koncentration samt vandtilstedeværelse er grundlaget for udvælgelsen.
2. ​Se standarderFølg branchestandarder som f.eks. NACE MR0175/ISO 15156 (Petroleum- og naturgasindustrien — Materialer til brug i H₂S-holdige miljøer i olie- og gasproduktion), som giver detaljeret vejledning i valg af metalliske og ikke-metalliske materialer.
3. ​Test af materialekompatibilitetHvis du er usikker, skal du altid anmode om kemiske kompatibilitetsdiagrammer fra tætningsleverandøren, eller udføre nedsænkningstests, der simulerer driftsforhold, for at verificere ydeevnen.
4. ​TætningsdesignFremragende materialer kræver design (passende kompressionsforhold, brug af anti-ekstruderingsringe) for at fungere optimalt.
5. ​LeverandørkvalifikationerVælg kvalificerede og erfarne leverandører af tætninger for at sikre materialeægthed og pålidelige fremstillingsprocesser.

​Konklusion​

Ved håndtering af naturgas og hydrogensulfidmedier,sikkerhed er den højeste prioritetValget af tætningskomponenter bør ikke primært baseres på omkostninger, men påmaterialets pålidelighed og egnethed.

• ​Primær anbefalingFor de fleste forhold,Fluoroelastomer (FKM)er et økonomisk og pålideligt valg.
• ​Ekstreme forholdTil høj temperatur, højt tryk og høj korrosion,Perfluorelastomer (FFKM)ellerspecielle metaltætninger i legeringer en nødvendig investering.
• ​Særlige anvendelser: ​PTFE-kompositterogHydrogeneret nitrilgummi (HNBR)præsterer fremragende inden for deres respektive gældende intervaller.

At vælge den rigtige tætningskomponent handler om at bygge en sikker, pålidelig og langvarig barriere. Det er en kritisk teknisk beslutning for at sikre personalets sikkerhed, forebygge miljøforurening og garantere produktionskontinuitet.