Doğal Gaz ve Hidrojen Sülfür İçeren Ortamlar İçin Sızdırmazlık Bileşenlerinin Seçimi: Zorlu Koşullar İçin Bir Kılavuz

Petrol, doğal gaz ve kimya endüstrilerinde, genellikle "ekşi gaz" olarak adlandırılan hidrojen sülfür (H₂S) açısından zengin doğal gazın işlenmesi, ekipman güvenilirliği ve güvenliği açısından büyük zorluklar ortaya çıkarır. Hidrojen sülfür yalnızca son derece zehirli, yanıcı ve patlayıcı olmakla kalmaz, aynı zamanda oldukça aşındırıcıdır. Metal sülfür gerilim çatlamasına (SSC) ve hidrojen kaynaklı çatlamaya (HIC) neden olabilirken, aynı zamanda metalik olmayan sızdırmazlık malzemelerinin şişmesine, sertleşmesine ve bozulmasına da yol açabilir. Bu nedenle, bu tür ortamlar için uygun sızdırmazlık bileşenlerinin seçilmesi çok önemlidir ve üretim güvenliğini, çevre korumasını ve ekipmanın uzun vadeli çalışmasını doğrudan etkiler.

​I. İşletme Koşulu Analizi ve Temel Zorluklar​

Mühürleri seçmeden önce, medyanın özelliklerini tam olarak anlamak önemlidir:

1. ​Hidrojen Sülfürün (H₂S) Aşındırıcılığı: H₂S, suda çözünerek zayıf bir asit oluşturur ve bu da birçok elastomer ve metali ciddi şekilde aşındırır. Sızdırmazlık malzemelerinin moleküler zincirlerini kırarak elastikiyetlerini kaybetmelerine, kırılgan hale gelmelerine veya aşırı şişmelerine neden olarak arızaya yol açabilir.
2. ​Doğal Gazın (Öncelikle Metan) Özellikleri​: Doğal gazın kendisi polar olmayan bir ortamdır ve bazı kauçuklarda şişmeye neden olabilir. Sistemler genellikleyüksek basınç, contaların mükemmel ekstrüzyon direncine ve düşük sıkıştırma setine sahip olmasını gerektirir.
3. ​Birleşik Çalışma Koşulları: Ortam sıcaklığı, basınç, konsantrasyon ve suyun varlığı (H₂S korozyonunu önemli ölçüde şiddetlendirir) kritik faktörlerdir. Yaygın çalışma sıcaklıkları ortam sıcaklığından 100°C'nin üzerine kadar değişir.

​II. Önerilen Conta Malzemesi Seçimi​

Yukarıdaki zorluklar göz önüne alındığında, aşağıdaki sızdırmazlık malzemelerinin hidrojen sülfür içeren doğal gaz ortamlarında güvenilirliği kanıtlanmıştır:

​1. Perfloroelastomer (FFKM)​​

• ​Performans: Bu şu anda ​en yüksek not"Elastomerlerin kralı" olarak bilinen bu seçenek, konsantre sülfürik asit, güçlü bazlar ve agresif hidrojen sülfür dahil olmak üzere neredeyse tüm kimyasallara karşı mükemmel bir kimyasal inertliğe sahiptir. Yüksek sıcaklık dayanımı olağanüstüdür (280-300°C+'ye kadar sürekli kullanım).
• ​Başvuru: Kuyu başı ekipmanları, yüksek basınç vanaları ve kompresör contaları gibi yüksek sıcaklık, yüksek basınç ve yüksek H₂S konsantrasyonunun olduğu aşırı koşullar. Pahalı olmasına rağmen, mutlak güvenliği sağlamak için birincil tercihtir.
• ​Ortak Notlar: Chemraz®, Perlast® vb.

​2. Hidrojene Nitril Bütadien Kauçuk (HNBR)​​

• ​Performans: Standart nitril kauçuğa (NBR) kıyasla HNBR, hidrojenasyon işlemi sayesinde gelişmiş ısı direnci, kimyasal direnç ve yaşlanma direnci sunar. Petrol ve gaz ortamlarına ve orta düzeyde H₂S konsantrasyonlarına karşı iyi direnç sağlamanın yanı sıra yüksek mekanik mukavemet ve iyi aşınma direnci sağlar.
• ​Başvuru: Orta sıcaklık (genellikle -25°C ila 150°C), orta basınç ve orta dereceli korozyon koşulları için uygundur. Genellikle valf contaları, O-ringler ve flanş contaları için kullanılan uygun maliyetli bir seçenektir.
• ​Not: Çok yüksek H₂S konsantrasyonu ve yüksek sıcaklığın aynı anda bulunduğu aşırı ortamlar için uygun değildir.

​3. Floroelastomer (FKM/Viton®)​​

• ​Performans: FKM, uzun zamandır ekşi gaz ortamlarında en yaygın kullanılan yüksek performanslı elastomerlerden biridir. Yüksek sıcaklıklara (yaklaşık 200-230°C), yağlara ve birçok kimyasala (H₂S dahil) karşı mükemmel direnç sunar.
• ​Başvuru: H₂S içeren çoğu doğal gaz ortamı için uygundur, performans ve maliyeti dengeleyen ideal bir seçimdir. O-ringler, V-ringler, flanş contaları ve valf gövdesi contalarında yaygın olarak kullanılır.
• ​Önemli Not: FKM'nin farkında olundüşük sıcaklık performansı zayıf​ ve buhar veya sıcak suda uzun vadede performans düşüşüne neden olabilir. Belirli bileşiğin ekşime servisine uygun olduğunu doğrulayın.

​4. Politetrafloroetilen (PTFE) ve Kompozitleri​

• ​Performans"Plastiklerin kralı" olarak bilinen PTFE, neredeyse mükemmel bir kimyasal inertlik sunarak, her konsantrasyondaki H₂S ve asitlere, bazlara ve çözücülere karşı tamamen dirençlidir. Sıcaklık aralığı son derece geniştir (-180°C ila 260°C) ve çok düşük bir sürtünme katsayısına sahiptir.
• ​Başvuru: Genellikle salmastra halkaları, valf yuvaları, ekstrüzyon önleyici halkalar ve dudak contaları için kullanılır. Saf PTFE soğuk akışa eğilimlidir ve düşük esnekliğe sahiptir, bu nedenle mekanik mukavemeti, sürünme direncini ve aşınma direncini artırmak için genellikle cam elyafı, grafit, karbon elyafı vb. ile birleştirilir.
• ​Formlar: Genellikle kalıplanmış contalar veya işlenmiş salmastra halkaları için kullanılır.

​5. Metal Contalar​

• ​Performans: Elastomerlerin uygun olmadığı aşırı yüksek basınç, aşırı sıcaklık veya aşırı koşullar için metal contalar en iyi çözümdür. Yaygın malzemeler şunlardır:paslanmaz çelik 316L, ​Alaşım 625 (Inconel 625)​, ​Alaşım C276 (Hastelloy C276)​ve diğer korozyona dayanıklı alaşımlar.
• ​Formlar: Genellikle metal O-ringler (katı veya içi boş), metal C-ringler, yay enerjili contalar. Sızdırmazlık sağlamak için metalin elastik deformasyonuna dayanırlar ve çok yüksek basınç ve sıcaklıklara dayanabilirler.
• ​Başvuru: Kuyu başı Noel ağaçları, yüksek basınç vanaları, reaktörler ve boru hattı bağlantıları.

​III. Kaçınılması Gereken Malzemeler​

• ​Standart Nitril Kauçuk (NBR)​: H₂S ve yüksek sıcaklıklara karşı yetersiz direnç; hızla bozulur.
• ​Etilen Propilen Dien Monomer (EPDM)​:Buharlara karşı dayanıklı olmasına rağmen yağlara ve hidrokarbonlara karşı çok zayıf bir dirence sahiptir, yağda çok fazla şişer.
• ​Neopren (CR)​: Genellikle asit direnci zayıftır; performansı FKM/HNBR'den çok daha düşüktür.
• ​Bazı Poliüretanlar (PU)​: Hidrolize eğilimlidir ve H₂S korozyonuna dayanıklı değildir.

​IV. Seçim ve Değerlendirmeler​

1. ​Çalışma Parametrelerini Onayla: Sıcaklık, basınç, H₂S ve CO₂ konsantrasyonu ve su varlığı seçimin temelini oluşturur.
2. ​Standartlara bakın: Metalik ve metal olmayan malzemelerin seçimi konusunda detaylı rehberlik sağlayan NACE MR0175/ISO 15156 (Petrol ve doğal gaz endüstrileri - Petrol ve gaz üretiminde H₂S içeren ortamlarda kullanılan malzemeler) gibi endüstri standartlarını izleyin.
3. ​Malzeme Uyumluluk Testi: Emin olmadığınız durumlarda, performansı doğrulamak için daima conta tedarikçisinden kimyasal uyumluluk tablolarını isteyin veya çalışma koşullarını simüle eden daldırma testleri gerçekleştirin.
4. ​Mühür Tasarımı: Mükemmel malzemelerin en iyi performansı gösterebilmeleri için iyi bir tasarıma (uygun sıkıştırma oranı, anti-ekstrüzyon halkalarının kullanımı) ihtiyaçları vardır.
5. ​Tedarikçi Nitelikleri: Malzemenin orijinalliğini ve güvenilir üretim süreçlerini garanti altına almak için nitelikli, deneyimli conta tedarikçilerini seçin.

​Çözüm​

Doğal gaz ve hidrojen sülfür ortamlarını kullanırken,güvenlik en önemli önceliktirSızdırmazlık bileşenlerinin seçimi öncelikle maliyete değil, ​malzemenin güvenilirliği ve uygunluğu.

• ​Birincil Öneri: Çoğu koşul için, ​Floroelastomer (FKM)​​ ekonomik ve güvenilir bir seçimdir.
• ​Aşırı Koşullar: Yüksek sıcaklık, yüksek basınç ve yüksek korozyon için,Perfloroelastomer (FFKM)​veyaözel alaşımlı metal contalar​gerekli bir yatırımdır.
• ​Özel Uygulamalar: ​PTFE KompozitleriveHidrojene Nitril Kauçuk (HNBR)​​ İlgili uygulanabilir aralıklarda mükemmel performans gösterirler.

Doğru sızdırmazlık bileşenini seçmek, güvenli, güvenilir ve uzun ömürlü bir bariyer oluşturmakla ilgilidir. Personel güvenliğini sağlamak, çevre kirliliğini önlemek ve üretim sürekliliğini garanti altına almak için kritik bir teknik karardır.