Αιτίες αστοχίας σφραγίδας συσκευασίας

1. Διαδικασίες εγκατάστασης

• Βλάβη αποθήκευσης: γήρανση (θερμότητα, ηλιακό φως ή ακτινοβολία). παραμόρφωση (κακή στήριξη, βαριά φορτία).
• Ζημιά λόγω τριβής: ανομοιόμορφη κύλιση ή συστροφή, ή τριβή από ολίσθηση χωρίς λίπανση.
• Κοπή με αιχμηρές άκρες: Ανεπαρκής κωνικότητα στις γωνίες, αιχμηρές άκρες στις θυρίδες, αυλακώσεις στεγανοποίησης κ.λπ.
• Έλλειψη λίπανσης.
• Παρουσία βρωμιάς.
• Χρήση λανθασμένων εργαλείων εγκατάστασης.

2. Λειτουργικοί παράγοντες

• Ανεπαρκής ορισμός λειτουργίας: Σύνθεση των υγρών, κανονικές συνθήκες εργασίας ή παροδικές συνθήκες.
• Ξεφλούδισμα στεγανοποίησης λόγω τοπικής κύλισης καθώς αλλάζει η πίεση.
• Εξώθηση λόγω διαστολής της σφράγισης (διόγκωση, θερμική, εκρηκτική αποσυμπίεση) ή λόγω συμπίεσης.
• Πολύ σύντομοι χρόνοι αποσυμπίεσης που οδηγούν σε φουσκάλες.
• Φθορά λόγω ανεπαρκούς λίπανσης.
• Ζημιά φθοράς λόγω διακυμάνσεων της πίεσης.

3. Διάρκεια ζωής

Κατά την κανονική λειτουργία, η διάρκεια ζωής μιας πολυμερικής στεγανοποίησης περιορίζεται από τη γήρανση και τη φθορά. Η θερμοκρασία, οι πιέσεις λειτουργίας, ο αριθμός των κύκλων (περιστροφές, ολίσθηση, μηχανική καταπόνηση) και το περιβάλλον επηρεάζουν τη συνολική διάρκεια ζωής. Η γήρανση μπορεί να είναι ένα φυσικό φαινόμενο όπως μια μόνιμη παραμόρφωση ή μπορεί να οφείλεται σε αντίδραση με χημικές ουσίες στο περιβάλλον. Η φθορά μπορεί να προκληθεί από τρίψιμο της τσιμούχας σε άλλη επιφάνεια σε δυναμικές εφαρμογές ή από έντονες διακυμάνσεις πίεσης σε στατικές εφαρμογές. Η αντίσταση στη φθορά αυξάνεται συνήθως με την αύξηση της σκληρότητας του υλικού σφράγισης. Η διάβρωση των μεταλλικών μερών και η έλλειψη λίπανσης της επιφάνειας αυξάνουν το ποσοστό φθοράς.

4. Ελάχιστη και μέγιστη θερμοκρασία

Η ικανότητα σφράγισης των ελαστομερών μειώνεται έντονα εάν η θερμοκρασία είναι χαμηλότερη από τις συνιστώμενες θερμοκρασίες, λόγω απώλειας ελαστικότητας. Οι ιδιότητες χαμηλής θερμοκρασίας μπορούν να παίξουν σημαντικό ρόλο στη διαδικασία επιλογής ελαστομερών σφραγίδων για υποθαλάσσιες εφαρμογές σε ψυχρούς ωκεανούς. Σε υψηλές θερμοκρασίες εμφανίζεται επιταχυνόμενη γήρανση. Η μέγιστη θερμοκρασία για τα ελαστομερή κυμαίνεται μεταξύ 100 και 300°C. Τα ελαστομερή που μπορούν να λειτουργήσουν περίπου στους 300°C τείνουν να έχουν κακή συνολική αντοχή και χαμηλή αντοχή στη φθορά. Στη σχεδίαση της σφράγισης, πρέπει να υπάρχει χώρος για να επιτρέπεται η διαστολή του ελαστομερούς λόγω αύξησης της θερμοκρασίας (η θερμική διαστολή των υλικών σφράγισης είναι περίπου μία τάξη μεγέθους μεγαλύτερη από αυτή των χάλυβα).

5. Πίεση

Η πίεση που ασκείται στο στεγανοποιητικό μπορεί να οδηγήσει σε μόνιμη παραμόρφωση του στυπιοθλίπτη (σύνολο συμπίεσης). Το σετ συμπίεσης πρέπει να είναι περιορισμένο ώστε να διασφαλίζεται η λειτουργία χωρίς διαρροές. Ένα άλλο πρόβλημα που μπορεί να προκύψει σε υψηλές πιέσεις, είναι η διόγκωση (10-50%) του όγκου του ελαστομερούς από την απορρόφηση των υγρών των πηγαδιών από το περιβάλλον. Η περιορισμένη διόγκωση είναι αποδεκτή εάν το επιτρέπει ο σχεδιασμός της σφραγίδας.

6. Διαφορές πίεσης

Το ελαστομερές πρέπει να έχει εξαιρετική αντίσταση εξώθησης εάν υπάρχει μεγάλη διαφορά πίεσης πάνω από τη σφράγιση. Η εξώθηση είναι η πιο κοινή αιτία αστοχίας σε στεγανοποιήσεις υψηλής πίεσης σε υψηλές θερμοκρασίες. Η αντίσταση εξώθησης μιας σφράγισης μπορεί να αυξηθεί αυξάνοντας τη σκληρότητά της. Οι σκληρότερες στεγανοποιήσεις χρειάζονται υψηλότερες δυνάμεις παρεμβολής και συναρμολόγησης για αποτελεσματική σφράγιση. Το σφραγισμένο κενό πρέπει να είναι όσο το δυνατόν μικρότερο, απαιτώντας στενές ανοχές κατά την κατασκευή.

7. Κύκλοι πίεσης

Οι κύκλοι πίεσης μπορούν να οδηγήσουν σε αποικοδόμηση του ελαστομερούς με εκρηκτική αποσυμπίεση. Η σοβαρότητα της βλάβης στο ελαστομερές θα εξαρτηθεί από τη σύνθεση των αερίων που υπάρχουν στο υλικό σφράγισης και από το πόσο γρήγορα αλλάζει η πίεση. Τα πιο ομοιογενή ελαστομερή υλικά (π.χ. Viton) είναι πιο ανθεκτικά στην εκρηκτική αποσυμπίεση από τα ελαστομερή (όπως το Kalrez και το Aflas) που συνήθως περιέχουν πολλές μικρές κοιλότητες. Η αποσυμπίεση συμβαίνει κυρίως σε εφαρμογές ανύψωσης αερίου. Εάν προκύψουν κύκλοι πίεσης, είναι επιθυμητός ένας σφιχτός στεγανοποιητικός αδένας επειδή περιορίζει το φούσκωμα της σφράγισης κατά την αποσυμπίεση. Αυτή η απαίτηση έρχεται σε σύγκρουση με την ανάγκη να υπάρχει χώρος για θερμική διαστολή και διόγκωση της σφράγισης. Σε δυναμικές εφαρμογές, ένας σφιχτός σφραγιστικός αδένας μπορεί να οδηγήσει σε φθορά ή δέσμευση του ελαστομερούς.

8. Δυναμικές εφαρμογές

Σε δυναμικές εφαρμογές η τριβή της τσιμούχας με τον περιστρεφόμενο ή παλινδρομικό (ολισθαίνοντα) άξονα μπορεί να προκαλέσει φθορά ή εξώθηση του ελαστομερούς. Με έναν ολισθαίνοντα άξονα, μπορεί επίσης να συμβεί κύλιση της τσιμούχας, η οποία μπορεί εύκολα να οδηγήσει σε ζημιά. Μια απαιτητική κατάσταση είναι ο συνδυασμός υψηλών πιέσεων και δυναμικής εφαρμογής. Προκειμένου να βελτιωθεί η αντίσταση εξώθησης μιας στεγανοποίησης συχνά αυξάνεται η σκληρότητά της. Μια υψηλότερη σκληρότητα σημαίνει επίσης ότι απαιτούνται υψηλότερες δυνάμεις παρεμβολής και συναρμολόγησης που έχουν ως αποτέλεσμα υψηλότερες δυνάμεις τριβής. Σε δυναμικές εφαρμογές η διόγκωση σφράγισης θα πρέπει να περιορίζεται στο 10-20%, καθώς η διόγκωση θα έχει ως αποτέλεσμα την αύξηση των δυνάμεων τριβής και τη φθορά του ελαστομερούς. Μια σημαντική ιδιότητα για δυναμικές εφαρμογές είναι η υψηλή ελαστικότητα, δηλαδή η ικανότητα να παραμένει σε επαφή με μια κινούμενη επιφάνεια.

9. Σχέδιο καθίσματος σφραγίδας

Ο σχεδιασμός της σφράγισης πρέπει να επιτρέπει (10-60%) διόγκωση του ελαστομερούς σε λάδι και αέριο. Εάν δεν υπάρχει αρκετός χώρος, θα συμβεί εξώθηση της σφράγισης. Μια άλλη σημαντική παράμετρος είναι το μέγεθος του κενού εξώθησης. Σε υψηλές πιέσεις επιτρέπονται μόνο πολύ μικρά κενά εξώθησης με αποτέλεσμα την απαίτηση για αυστηρές ανοχές. Σε πολλές περιπτώσεις μπορούν να εφαρμοστούν δακτύλιοι κατά της εξώθησης. Ο σχεδιασμός του καθίσματος θα πρέπει επίσης να λαμβάνει υπόψη τις απαιτήσεις εγκατάστασης της σφραγίδας. Κατά την εγκατάσταση, η ελαστική επιμήκυνση (έκταση) δεν πρέπει να οδηγεί σε μόνιμη παραμόρφωση και το ελαστομερές δεν πρέπει να καταστραφεί από αιχμηρές γωνίες. Αξίζει να σημειωθεί ότι τα σχέδια στυπιοθλίπτη είναι εγγενώς ασφαλή, καθώς η τσιμούχα δεν τεντώνεται κατά την εγκατάσταση, όπως συμβαίνει σε ένα σχέδιο στεγανοποίησης εμβόλου. Από την άλλη πλευρά, τα σχέδια σφραγίδων στυπιοθλίπτη είναι πιο δύσκολο να κατασκευαστούν και είναι δύσκολο να προσπελαστούν για καθαρισμό και αντικατάσταση σφραγίδων.

10. Συμβατότητα με υδρογονάνθρακες, CO2 και H2S

Η διείσδυση υδρογονανθράκων, CO2 και H2S στο ελαστομερές έχει ως αποτέλεσμα τη διόγκωση. Η διόγκωση από τους υδρογονάνθρακες αυξάνεται με την πίεση, τη θερμοκρασία και το αρωματικό περιεχόμενο. Η αναστρέψιμη αύξηση όγκου συνοδεύεται από σταδιακή μαλάκυνση του υλικού. Η διόγκωση από αέρια όπως το H2S, το CO2 και το O2 αυξάνεται με την πίεση και μειώνεται ελαφρά με τη θερμοκρασία. Οι αλλαγές πίεσης μετά τη διόγκωση της τσιμούχας μπορεί να οδηγήσουν σε ζημιά αποσυμπίεσης στη σφράγιση. Το H2S αντιδρά με ορισμένα πολυμερή, με αποτέλεσμα τη δημιουργία σταυροειδών δεσμών και επομένως μη αναστρέψιμη σκλήρυνση του υλικού σφράγισης. Η φθορά των ελαστομερών στις δοκιμές σφράγισης (και πιθανώς επίσης σε λειτουργία) είναι γενικά μικρότερη από ό,τι στις δοκιμές εμβάπτισης, πιθανώς λόγω της προστασίας που προσφέρει η κοιλότητα σφράγισης από χημική προσβολή.

11. Συμβατότητα με χημικές ουσίες επεξεργασίας φρεατίων και αναστολείς διάβρωσης

Οι αναστολείς διάβρωσης (που περιέχουν αμίνες) και τα υγρά ολοκλήρωσης επεξεργασίας είναι πολύ επιθετικά έναντι των ελαστομερών. Λόγω της πολύπλοκης σύνθεσης των αναστολέων διάβρωσης και των χημικών ουσιών επεξεργασίας φρεατίων, συνιστάται ο προσδιορισμός της αντοχής του ελαστομερούς με δοκιμή.

Η Vigor έχει πολυετή πείρα στον κλάδο στην παραγωγή και κατασκευή εργαλείων συμπλήρωσης, τα οποία όλα σχεδιάζονται, κατασκευάζονται και πωλούνται σύμφωνα με τα πρότυπα API 11 D1. Προς το παρόν, οι συσκευαστές που παράγονται από τη Vigor έχουν χρησιμοποιηθεί σε μεγάλα κοιτάσματα πετρελαίου σε όλο τον κόσμο και η ανταπόκριση από τους πελάτες επί τόπου ήταν πολύ καλή και όλοι οι πελάτες είναι πρόθυμοι να συνεργαστούν περαιτέρω μαζί μας. Εάν ενδιαφέρεστε για συσκευαστές Vigor ή άλλα εργαλεία γεώτρησης και ολοκλήρωσης υλοτόμησης για τη βιομηχανία πετρελαίου και φυσικού αερίου, μη διστάσετε να επικοινωνήσετε με την επαγγελματική τεχνική ομάδα της Vigor για να λάβετε την πιο επαγγελματική τεχνική υποστήριξη και την καλύτερη ποιότητα προϊόντων.