Բնական գազ և ջրածնի սուլֆիդ պարունակող միջավայրի համար կնքող բաղադրիչների ընտրություն. ուղեցույց ծանր պայմանների համար

Նավթի, բնական գազի և քիմիական արդյունաբերություններում ջրածնի սուլֆիդով (H₂S) հարուստ բնական գազի մշակումը, որը հաճախ անվանում են «թթու գազ», ծայրահեղ մարտահրավերներ է ներկայացնում սարքավորումների հուսալիության և անվտանգության համար: Ջրածնի սուլֆիդը ոչ միայն խիստ թունավոր է, դյուրավառ և պայթուցիկ, այլև ուժեղ կոռոզիոն: Այն կարող է առաջացնել մետաղական սուլֆիդի լարվածության ճաքեր (SSC) և ջրածնի առաջացրած ճաքեր (HIC), ինչպես նաև առաջացնել ոչ մետաղական կնքող նյութերի այտուցվածություն, կարծրացում և քայքայում: Հետևաբար, նման միջավայրի համար համապատասխան կնքող բաղադրիչների ընտրությունը կարևոր է, քանի որ այն անմիջականորեն ազդում է արտադրության անվտանգության, շրջակա միջավայրի պաշտպանության և սարքավորումների երկարատև շահագործման վրա:

|I. Գործառնական պայմանների վերլուծություն և հիմնական մարտահրավերներ|

Նախքան կնիքներ ընտրելը, կարևոր է լիովին հասկանալ միջավայրի հատկությունները.

1. |Ջրածնի սուլֆիդի (H₂S) կոռոզիոնությունըH₂S-ը լուծվում է ջրում՝ առաջացնելով թույլ թթու, որը ուժեղ քայքայում է բազմաթիվ էլաստոմերներ և մետաղներ։ Այն կարող է խզել կնքող նյութերի մոլեկուլային շղթաները՝ ստիպելով դրանք կորցնել առաձգականությունը, դառնալ փխրուն կամ չափազանց ուռչել, ինչը հանգեցնում է դրանց քայքայման։
2. |Բնական գազի (հիմնականում մեթանի) հատկություններըԲնական գազն ինքնին ոչ բևեռային միջավայր է և կարող է որոշակի ռետինների այտուցվածություն առաջացնել։ Համակարգերը հաճախբարձր ճնշում, որը պահանջում է, որ կնիքները ունենան գերազանց արտամղման դիմադրություն և ցածր սեղմման ամրացում։
3. |Համակցված շահագործման պայմաններՄիջավայրի ջերմաստիճանը, ճնշումը, կոնցենտրացիան և ջրի առկայությունը (որը զգալիորեն սրում է H₂S կոռոզիան) բոլորն էլ կարևոր գործոններ են: Սովորական շահագործման ջերմաստիճանները տատանվում են շրջակա միջավայրի ջերմաստիճանից մինչև 100°C-ից բարձր:

|II. Առաջարկվող կնքման նյութի ընտրություն|

Վերոնշյալ մարտահրավերների հիման վրա, հետևյալ կնքող նյութերը ապացուցված են որպես հուսալի ջրածնի սուլֆիդ պարունակող բնական գազի միջավայրերի համար.

|1. Պերֆտորէլաստոմեր (FFKM):|

• |Արդյունավետություն: Սա ներկայումս էամենաբարձր գնահատականը​ տարբերակ, որը հայտնի է որպես «էլաստոմերների թագավոր»։ Այն առաջարկում է գերազանց քիմիական իներտություն՝ դիմադրելով գրեթե բոլոր քիմիական նյութերին, այդ թվում՝ խտացված ծծմբական թթվին, ուժեղ հիմքերին և ագրեսիվ ջրածնի սուլֆիդին։ Դրա բարձր ջերմաստիճանային դիմադրությունը բացառիկ է (մինչև 280-300°C+ անընդհատ օգտագործում)։
• |ԴիմումԲարձր ջերմաստիճանի, բարձր ճնշման և H₂S բարձր կոնցենտրացիայի ծայրահեղ պայմաններ, ինչպիսիք են հորատանցքի գլխիկի սարքավորումները, բարձր ճնշման փականները և կոմպրեսորի կնքվածքները: Չնայած թանկ լինելուն, այն հիմնական ընտրությունն է բացարձակ անվտանգությունն ապահովելու համար:
• |Ընդհանուր գնահատականներՔեմրազ®, Պերլաստ® և այլն։

|2. Հիդրոգենացված նիտրիլային բուտադիենային կաուչուկ (HNBR)|

• |ԱրդյունավետությունՍտանդարտ նիտրիլային կաուչուկի (NBR) համեմատ, HNBR-ը ապահովում է բարելավված ջերմակայունություն, քիմիական դիմադրություն և ծերացման դիմադրություն՝ հիդրոգենացման գործընթացի միջոցով: Այն ապահովում է լավ դիմադրություն նավթային և գազային միջավայրերին և H₂S-ի չափավոր կոնցենտրացիաներին, ինչպես նաև բարձր մեխանիկական ամրություն և լավ մաշվածության դիմադրություն:
• |ԴիմումՄիջին ջերմաստիճան (սովորաբար -25°C-ից մինչև 150°C), միջին ճնշում և չափավոր կոռոզիայի պայմաններ: Սա ծախսարդյունավետ տարբերակ է, որը հաճախ օգտագործվում է փականների կնիքների, O-օղակների և եզրային միջադիրների համար:
• |ՆշումՀարմար չէ ծայրահեղ միջավայրերի համար՝ միաժամանակ շատ բարձր H₂S կոնցենտրացիայով և բարձր ջերմաստիճանով։

|3. Ֆլուորէլաստոմեր (FKM/Viton®)|

• |ԱրդյունավետությունFKM-ը վաղուց ի վեր թթվային գազային միջավայրերում ամենատարածված բարձր արդյունավետության էլաստոմերներից մեկն է։ Այն գերազանց դիմադրողականություն է ցուցաբերում բարձր ջերմաստիճանների (մոտավորապես 200-230°C), յուղերի և բազմաթիվ քիմիական նյութերի (ներառյալ H₂S) նկատմամբ։
• |ԴիմումՀարմար է H₂S պարունակող բնական գազի մեծ մասի համար, այն իդեալական ընտրություն է՝ հավասարակշռելով կատարողականը և գինը: Լայնորեն օգտագործվում է O-օղակների, V-օղակների, եզրային միջադիրների և փականի ցողունային կնիքների համար:
• |Կարևոր նշումՈւշադիր եղեք FKM-ի մասինցածր ջերմաստիճանի վատ կատարողականությունև գոլորշու կամ տաք ջրի մեջ երկարաժամկետ արդյունավետության հնարավոր վատթարացում։ Համոզվեք, որ կոնկրետ միացությունը հարմար է թթվային օգտագործման համար։

|4. Պոլիտետրաֆտորէթիլեն (PTFE) և դրա կոմպոզիտները|

• |ԱրդյունավետությունPTFE-ն, որը հայտնի է որպես «պլաստմասսայի արքա», առաջարկում է գրեթե կատարյալ քիմիական իներտություն՝ լիովին դիմադրելով H₂S-ին, թթուներին, հիմքերին և լուծիչներին ցանկացած կոնցենտրացիայի դեպքում: Դրա ջերմաստիճանային միջակայքը չափազանց լայն է (-180°C-ից մինչև 260°C) և ունի շատ ցածր շփման գործակից:
• |ԴիմումՀաճախ օգտագործվում է փականային օղակների, փականների նստատեղերի, հակաարտամղիչ օղակների և շրթունքների կնիքների համար: Մաքուր PTFE-ն հակված է սառը հոսքի և ունի վատ դիմադրողականություն, ուստի այն հաճախ խառնվում է ապակե մանրաթելի, գրաֆիտի, ածխածնային մանրաթելի և այլնի հետ՝ մեխանիկական ամրությունը, սողալու դիմադրությունը և մաշվածության դիմադրությունը բարելավելու համար:
• |ՁևերՀաճախ օգտագործվում է ձուլված կնիքների կամ մեքենայացված փաթեթավորման օղակների համար:

|5. Մետաղական կնիքներ|

• |ԱրդյունավետությունԳերբարձր ճնշման, գերբարձր ջերմաստիճանի կամ ծայրահեղ պայմանների համար, որտեղ էլաստոմերները անհարմար են, մետաղական կնիքները լավագույն լուծումն են: Տարածված նյութերից են՝չժանգոտվող պողպատ 316L, ​Համաձուլվածք 625 (Inconel 625), ​C276 համաձուլվածք (Hastelloy C276)և այլ կոռոզիոն դիմացկուն համաձուլվածքներ։
• |ՁևերՍովորաբար մետաղական O-օղակներ են (պինդ կամ խոռոչ), մետաղական C-օղակներ, զսպանակավոր կնիքներ։ Դրանք հիմնված են մետաղի առաձգական դեֆորմացիայի վրա՝ կնիք ապահովելու համար և կարող են դիմակայել շատ բարձր ճնշումներին և ջերմաստիճաններին։
• |ԴիմումՋրհորերի գլխամասերի տոնածառեր, բարձր ճնշման փականներ, ռեակտորներ և խողովակաշարերի միացումներ։

|III. Խուսափելու նյութեր|

• |Ստանդարտ նիտրիլային ռետին (NBR)Անբավարար դիմադրողականություն H₂S-ի և բարձր ջերմաստիճանների նկատմամբ, արագ քայքայվում է։
• |Էթիլեն-պրոպիլեն-դիեն մոնոմեր (EPDM)Չնայած գոլորշու նկատմամբ դիմադրողականությանը, այն շատ վատ դիմադրողականություն ունի յուղերի և ածխաջրածինների նկատմամբ, ուժեղ ուռչելով յուղի մեջ։
• |Նեոպրեն (CR)Ընդհանուր առմամբ, թթվային դիմադրությունը վատ է. արդյունավետությունը շատ ավելի ցածր է, քան FKM/HNBR-ինը։
• |Որոշ պոլիուրեթաններ (PU)Հակված է հիդրոլիզի և դիմացկուն չէ H₂S կոռոզիայի նկատմամբ։

|IV. Ընտրություն և նկատառումներ|

1. |Հաստատեք շահագործման պարամետրերըԸնտրության հիմքը ջերմաստիճանն է, ճնշումը, H₂S-ի և CO₂-ի կոնցենտրացիան, ինչպես նաև ջրի առկայությունը։
2. |Դիմեք ստանդարտներինՀետևեք այնպիսի արդյունաբերական ստանդարտներին, ինչպիսին է NACE MR0175/ISO 15156 (Նավթ և բնական գազի արդյունաբերություն. Նյութեր նավթի և գազի արտադրության մեջ H₂S պարունակող միջավայրերում օգտագործելու համար), որը մանրամասն ուղեցույց է տրամադրում մետաղական և ոչ մետաղական նյութերի ընտրության վերաբերյալ։
3. |Նյութերի համատեղելիության փորձարկումԱնորոշության դեպքում միշտ խնդրեք քիմիական համատեղելիության աղյուսակներ կնքման մատակարարից կամ կատարեք աշխատանքային պայմանները մոդելավորող ընկղմման փորձարկումներ՝ կատարողականությունը ստուգելու համար։
4. |Կնիքների դիզայնԳերազանց նյութերը պահանջում են բարձրորակ նախագծում (համապատասխան սեղմման հարաբերակցություն, հակաէքստրուզիոն օղակների օգտագործում)՝ օպտիմալ աշխատանքի համար։
5. |Մատակարարի որակավորումներԸնտրեք որակյալ, փորձառու կնիքների մատակարարներ՝ նյութերի իսկությունը և հուսալի արտադրական գործընթացներն ապահովելու համար։

|Եզրակացություն|

Բնական գազի և ջրածնի սուլֆիդային միջավայրի հետ աշխատելիս՝անվտանգությունը գերակա խնդիր էԿնքման բաղադրիչների ընտրությունը չպետք է հիմնված լինի հիմնականում գնի, այլ՝նյութի հուսալիությունը և պիտանիությունը.

• |Հիմնական առաջարկություն: Շատ պայմանների համար,Ֆլուորէլաստոմեր (FKM)դա տնտեսական և հուսալի ընտրություն է։
• |Ծայրահեղ պայմաններԲարձր ջերմաստիճանի, բարձր ճնշման և բարձր կոռոզիայի համար,Պերֆտորէլաստոմեր (FFKM)կամհատուկ համաձուլվածքային մետաղական կնիքներանհրաժեշտ ներդրում են։
• |Հատուկ կիրառություններ: ​PTFE կոմպոզիտներևՀիդրոգենացված նիտրիլային կաուչուկ (HNBR)գերազանց են գործում իրենց համապատասխան կիրառելի միջակայքերում։

Ճիշտ կնքող բաղադրիչի ընտրությունը նշանակում է անվտանգ, հուսալի և երկարակյաց պատնեշ կառուցել: Դա կարևորագույն տեխնիկական որոշում է՝ անձնակազմի անվտանգությունն ապահովելու, շրջակա միջավայրի աղտոտումը կանխելու և արտադրության շարունակականությունը երաշխավորելու համար: