In de olie-, aardgas- en chemische industrie vormt de omgang met aardgas rijk aan waterstofsulfide (H₂S), vaak "zuur gas" genoemd, een enorme uitdaging voor de betrouwbaarheid en veiligheid van apparatuur. Waterstofsulfide is niet alleen zeer giftig, brandbaar en explosief, maar ook sterk corrosief. Het kan metaalsulfide-spanningsscheuren (SSC) en waterstof-geïnduceerde scheuren (HIC) veroorzaken, en tevens zwelling, verharding en degradatie van niet-metalen afdichtingsmaterialen veroorzaken. Daarom is de selectie van de juiste afdichtingscomponenten voor dergelijke media cruciaal, met directe gevolgen voor de productieveiligheid, milieubescherming en de werking van apparatuur op lange termijn.
I. Analyse van de operationele omstandigheden en kernuitdagingen
Voordat u afdichtingen selecteert, is het essentieel om de eigenschappen van het medium volledig te begrijpen:
- Corrosiviteit van waterstofsulfide (H₂S): H₂S lost op in water en vormt een zwak zuur, dat veel elastomeren en metalen sterk aantast. Het kan de moleculaire ketens van afdichtingsmaterialen breken, waardoor ze hun elasticiteit verliezen, broos worden of overmatig opzwellen, wat tot breuk leidt.
- Eigenschappen van aardgas (voornamelijk methaan): Aardgas is zelf een apolair medium en kan zwelling veroorzaken in bepaalde rubbersoorten. Systemen zijn vaak hoge druk, waarbij afdichtingen een uitstekende extrusieweerstand en een lage drukvervorming moeten hebben.
- Gecombineerde bedrijfsomstandigheden: Temperatuur, druk, concentratie van het medium en de aanwezigheid van water (wat H₂S-corrosie aanzienlijk verergert) zijn allemaal kritische factoren. Veelvoorkomende bedrijfstemperaturen variëren van omgevingstemperatuur tot meer dan 100 °C.
II. Aanbevolen keuze van afdichtingsmateriaal
Op basis van de bovenstaande uitdagingen zijn de volgende afdichtingsmaterialen betrouwbaar gebleken voor aardgasomgevingen die waterstofsulfide bevatten:
1. Perfluorelastomeer (FFKM).
- Prestatie: Dit is momenteel de hoogste cijfer optie, bekend als de "koning onder de elastomeren". Het biedt uitstekende chemische inertheid en is bestand tegen bijna alle chemicaliën, waaronder geconcentreerd zwavelzuur, sterke basen en agressieve waterstofsulfide. De hoge temperatuurbestendigheid is uitstekend (continu gebruik tot 280-300 °C+).
- Sollicitatie: Extreme omstandigheden met hoge temperaturen, hoge druk en een hoge H₂S-concentratie, zoals boorkopapparatuur, hogedrukkleppen en compressorafdichtingen. Hoewel kostbaar, is dit de eerste keuze om absolute veiligheid te garanderen.
- Gemeenschappelijke cijfers: Chemraz®, Perlast®, enz.
2. Gehydrogeneerd nitril-butadieenrubber (HNBR)
- PrestatieVergeleken met standaard nitrilrubber (NBR) biedt HNBR een verbeterde hittebestendigheid, chemische bestendigheid en verouderingsbestendigheid door een hydrogeneringsproces. Het biedt een goede bestendigheid tegen olie en gas en gematigde concentraties H₂S, samen met een hoge mechanische sterkte en goede slijtvastheid.
- Sollicitatie: Geschikt voor gemiddelde temperaturen (meestal -25 °C tot 150 °C), gemiddelde druk en matige corrosie. Het is een kosteneffectieve optie die vaak wordt gebruikt voor klepafdichtingen, O-ringen en flenspakkingen.
- Opmerking: Niet geschikt voor extreme omgevingen met een zeer hoge H₂S-concentratie en hoge temperaturen tegelijkertijd.
3. Fluorelastomeer (FKM/Viton®)
- Prestatie: FKM is al lange tijd een van de meest gebruikte hoogwaardige elastomeren in zure gasomgevingen. Het biedt uitstekende weerstand tegen hoge temperaturen (circa 200-230 °C), oliën en vele chemicaliën (waaronder H₂S).
- SollicitatieGeschikt voor de meeste aardgasomgevingen die H₂S bevatten. Een ideale keuze vanwege de balans tussen prestaties en kosten. Veelgebruikt voor O-ringen, V-ringen, flenspakkingen en klepsteelafdichtingen.
- Belangrijke opmerking: Wees op de hoogte van FKM'sslechte prestaties bij lage temperaturen en mogelijke prestatievermindering op lange termijn in stoom of heet water. Controleer of de specifieke verbinding geschikt is voor gebruik in zure omgevingen.
4. Polytetrafluorethyleen (PTFE) en zijn composieten
- Prestatie: PTFE, bekend als de "koning onder de kunststoffen", biedt een vrijwel perfecte chemische inertheid en is volledig bestand tegen H₂S en zuren, basen en oplosmiddelen in elke concentratie. Het temperatuurbereik is extreem breed (-180 °C tot 260 °C) en het heeft een zeer lage wrijvingscoëfficiënt.
- Sollicitatie: Wordt vaak gebruikt voor pakkingringen, klepzittingen, anti-extrusie ringen en lipafdichtingen. Zuiver PTFE is gevoelig voor koude vloei en heeft een slechte veerkracht. Daarom wordt het vaak gecombineerd met glasvezel, grafiet, koolstofvezel, enz. om de mechanische sterkte, kruipweerstand en slijtvastheid te verbeteren.
- Formulieren: Wordt vaak gebruikt voor gegoten afdichtingen of bewerkte pakkingringen.
5. Metalen afdichtingen
- Prestatie: Voor extreem hoge druk, extreem hoge temperaturen of extreme omstandigheden waarbij elastomeren ongeschikt zijn, zijn metalen afdichtingen de ultieme oplossing. Veelgebruikte materialen zijn onder andere:roestvrij staal 316L, Legering 625 (Inconel 625), Legering C276 (Hastelloy C276)en andere corrosiebestendige legeringen.
- Formulieren: Meestal metalen O-ringen (massief of hol), metalen C-ringen, veerbelaste afdichtingen. Ze vertrouwen op de elastische vervorming van metaal om een afdichting te bereiken en zijn bestand tegen zeer hoge druk en temperaturen.
- Sollicitatie: Kerstbomen bij boorgaten, hogedrukkleppen, reactoren en pijpleidingverbindingen.
III. Te vermijden materialen
- Standaard nitrilrubber (NBR): Onvoldoende bestendigheid tegen H₂S en hoge temperaturen; breekt snel af.
- Ethyleenpropyleendieenmonomeer (EPDM):Het is weliswaar stoombestendig, maar zeer slecht bestand tegen oliën en koolwaterstoffen. In olie zwelt het sterk.
- Neopreen (CR): Over het algemeen slechte zuurbestendigheid; de prestaties zijn veel slechter dan die van FKM/HNBR.
- Sommige polyurethanen (PU): Gevoelig voor hydrolyse en niet bestand tegen H₂S-corrosie.
IV. Selectie en overwegingen
- Bevestig de bedrijfsparameters: Temperatuur, druk, H₂S- en CO₂-concentratie en de aanwezigheid van water vormen de basis voor de selectie.
- Raadpleeg de normen: Volg industriële normen zoals NACE MR0175/ISO 15156 (Petroleum- en aardgasindustrie — Materialen voor gebruik in H₂S-bevattende omgevingen bij de productie van olie en gas), die gedetailleerde richtlijnen bieden voor de selectie van metalen en niet-metalen materialen.
- Materiaalcompatibiliteitstesten: Wanneer u twijfelt, vraag dan altijd de chemische compatibiliteitstabellen op bij de leverancier van de afdichting of voer onderdompelingstests uit waarbij de bedrijfsomstandigheden worden gesimuleerd om de prestaties te verifiëren.
- Afdichtingsontwerp: Uitstekende materialen vereisen een goed ontwerp (juiste compressieverhouding, gebruik van anti-extrusie ringen) om optimaal te presteren.
- Kwalificaties van leveranciers: Kies gekwalificeerde, ervaren afdichtingsleveranciers om de authenticiteit van het materiaal en betrouwbare productieprocessen te garanderen.
Conclusie
Bij het hanteren van aardgas en waterstofsulfidemedia,veiligheid staat vooropDe keuze van afdichtingscomponenten mag niet primair gebaseerd zijn op de kosten, maar op debetrouwbaarheid en geschiktheid van het materiaal.
- Primaire aanbeveling: Voor de meeste aandoeningen,Fluorelastomeer (FKM) is een economische en betrouwbare keuze.
- Extreme omstandigheden: Voor hoge temperaturen, hoge druk en hoge corrosie, Perfluorelastomeer (FFKM) of speciale legering metalen afdichtingen zijn een noodzakelijke investering.
- Speciale toepassingen: PTFE-composieten en Gehydrogeneerd nitrilrubber (HNBR) presteren uitstekend binnen de daarvoor geldende bereiken.
Het kiezen van de juiste afdichtingscomponent draait om het creëren van een veilige, betrouwbare en duurzame barrière. Het is een cruciale technische beslissing om de veiligheid van personeel te waarborgen, milieuvervuiling te voorkomen en de continuïteit van de productie te garanderen.
Plaatsingstijd: 02-09-2025