Oorzaken voor het falen van de pakkerafdichting

1. Installatieprocedures

• Opslagschade: veroudering (hitte, zonlicht of straling); vervorming (slechte ondersteuning, zware belasting).
• Wrijvingsschade: niet-uniform rollen of draaien, of schuren door ongesmeerd glijden.
• Snijden door scherpe randen: Onvoldoende conus aan de hoeken, scherpe randen aan poorten, afdichtingsgroeven enz.
• Gebrek aan smering.
• Aanwezigheid van vuil.
• Gebruik van onjuiste installatiehulpmiddelen.

2. Operationele factoren

• Ontoereikende taakdefinitie: samenstelling van de vloeistoffen, normale werkomstandigheden of tijdelijke omstandigheden.
• Afdichting gaat los als gevolg van plaatselijk rollen bij drukveranderingen.
• Extrusie door uitzetting van de afdichting (zwelling, thermische, explosieve decompressie) of door compressie.
• Te korte decompressietijden leiden tot blaarvorming.
• Slijtage door onvoldoende smering.
• Slijtageschade door drukschommelingen.

3. Levensduur

Tijdens normaal bedrijf wordt de levensduur van een polymere afdichting beperkt door veroudering en slijtage. De temperatuur, bedrijfsdrukken, aantal cycli (rotaties, glijden, mechanische belasting) en de omgeving hebben invloed op de totale levensduur. Veroudering kan een fysisch fenomeen zijn, zoals een permanente vervorming, of kan het gevolg zijn van een reactie met chemicaliën in de omgeving. Slijtage kan worden veroorzaakt door wrijving van de afdichting tegen een ander oppervlak bij dynamische toepassingen, of door sterke drukschommelingen bij statische toepassingen. De slijtvastheid neemt gewoonlijk toe met toenemende hardheid van het afdichtingsmateriaal. Corrosie van de metalen onderdelen en een gebrek aan smering van het oppervlak verhogen de slijtage.

4. Minimale en maximale temperatuur

Het afdichtingsvermogen van elastomeren neemt sterk af als de temperatuur lager is dan de aanbevolen temperaturen, vanwege verlies aan elasticiteit. De eigenschappen bij lage temperaturen kunnen een belangrijke rol spelen in het selectieproces voor elastomere afdichtingen voor onderzeese toepassingen in koude oceanen. Bij hoge temperaturen treedt versnelde veroudering op. De maximale temperatuur voor elastomeren varieert tussen 100 en 300°C. Elastomeren die bij een temperatuur van ongeveer 300°C kunnen worden gebruikt, hebben doorgaans een slechte algehele sterkte en een slechte slijtvastheid. Bij het ontwerp van de afdichting moet ruimte worden gereserveerd om uitzetting van het elastomeer mogelijk te maken als gevolg van een temperatuurstijging (de thermische uitzetting van afdichtingsmaterialen is ongeveer een orde van grootte groter dan die van staal).

5. Druk

De druk die op de afdichting wordt uitgeoefend kan resulteren in een blijvende vervorming van de afdichting (compressieset). De compressieset moet beperkt zijn om een ​​lekvrije werking te garanderen. Een ander probleem dat bij hoge drukken kan ontstaan, is het opzwellen (10-50%) van het elastomeervolume door absorptie van putvloeistoffen uit de omgeving. Beperkte zwelling is acceptabel als het ontwerp van de afdichting dit toelaat.

6. Drukverschillen

Het elastomeer moet een uitstekende extrusieweerstand hebben als er een groot drukverschil over de afdichting bestaat. Extrusie is de meest voorkomende oorzaak van falen bij hogedrukafdichtingen bij hoge temperaturen. De extrusieweerstand van een afdichting kan worden vergroot door de hardheid ervan te vergroten. Hardere afdichtingen hebben hogere interferentie- en montagekrachten nodig voor een effectieve afdichting. De afgedichte opening moet zo klein mogelijk worden gemaakt, wat nauwe toleranties vereist tijdens de fabricage.

7. Drukcycli

Drukcycli kunnen leiden tot afbraak van het elastomeer door explosieve decompressie. De ernst van de schade aan het elastomeer zal afhangen van de samenstelling van de gassen die op het afdichtingsmateriaal aanwezig zijn en van hoe snel de druk verandert. De meer homogene elastomere materialen (bijvoorbeeld Viton) zijn beter bestand tegen explosieve decompressie dan elastomeren (zoals Kalrez en Aflas) die doorgaans veel kleine holtes bevatten. Decompressie vindt voornamelijk plaats bij gaslifttoepassingen. Als er drukcycli optreden, is een dichte pakkingbus wenselijk omdat deze het opblazen van de afdichting tijdens decompressie beperkt. Deze eis is in strijd met de noodzaak om ruimte te hebben voor thermische uitzetting en zwelling van de afdichting. Bij dynamische toepassingen kan een strakke afdichtingspakking resulteren in slijtage of binding van het elastomeer.

8. Dynamische toepassingen

Bij dynamische toepassingen kan de wrijving van de afdichting met de roterende of heen en weer gaande (glijdende) as slijtage of extrusie van het elastomeer veroorzaken. Bij een schuifas kan er ook rollen van de afdichting optreden, wat gemakkelijk tot beschadigingen kan leiden. Een veeleisende situatie is de combinatie van hoge drukken en een dynamische toepassing. Om de extrusieweerstand van een afdichting te verbeteren, wordt de hardheid vaak verhoogd. Een hogere hardheid impliceert ook dat er hogere interferentie- en montagekrachten nodig zijn, wat resulteert in hogere wrijvingskrachten. Bij dynamische toepassingen moet de zwelling van de afdichting beperkt worden tot 10-20%, omdat de zwelling zal resulteren in een toename van de wrijvingskrachten en in slijtage van het elastomeer. Een belangrijke eigenschap voor dynamische toepassingen is een hoge veerkracht, dat wil zeggen het vermogen om in contact te blijven met een bewegend oppervlak.

9. Ontwerp van afdichtingszitting

Het afdichtingsontwerp moet rekening houden met (10-60%) zwelling van het elastomeer in olie en gas. Als er niet voldoende ruimte beschikbaar is, zal extrusie van de afdichting plaatsvinden. Een andere belangrijke parameter is de grootte van de extrusiespleet. Bij hoge drukken zijn slechts zeer kleine extrusiespleten toegestaan, wat resulteert in de eis van nauwe toleranties. In een aantal gevallen kunnen anti-extrusieringen worden toegepast. Bij het ontwerp van de stoel moet ook rekening worden gehouden met de installatievereisten van de afdichting. Tijdens de installatie mag elastische rek (rek) niet leiden tot blijvende vervorming en mag het elastomeer niet worden beschadigd door scherpe hoeken. Het is de moeite waard om op te merken dat ontwerpen met pakkingbusafdichtingen inherent veilig zijn, omdat de afdichting tijdens de installatie niet wordt uitgerekt, wat wel het geval is bij ontwerpen met zuigerafdichtingen. Aan de andere kant zijn ontwerpen van pakkingbusafdichtingen moeilijker te vervaardigen en moeilijk toegankelijk voor reiniging en vervanging van afdichtingen.

10. Compatibiliteit met koolwaterstoffen, CO2 en H2S

Het binnendringen van koolwaterstoffen, CO2 en H2S in het elastomeer leidt tot zwelling. De zwelling door koolwaterstoffen neemt toe met de druk, de temperatuur en het aromatengehalte. De omkeerbare volumevergroting gaat gepaard met een geleidelijke verzachting van het materiaal. De zwelling door gassen als H2S, CO2 en O2 neemt toe met de druk en neemt lichtjes af met de temperatuur. Drukveranderingen na het opzwellen van de afdichting kunnen leiden tot decompressieschade aan de afdichting. H2S reageert met bepaalde polymeren, waardoor vernetting en daardoor onomkeerbare verharding van het afdichtingsmateriaal ontstaat. De verslechtering van elastomeren bij afdichtingstests (en mogelijk ook tijdens gebruik) is over het algemeen minder dan bij immersietests, waarschijnlijk als gevolg van de bescherming die de afdichtingsholte biedt tegen chemische aantasting.

11. Compatibiliteit met chemicaliën voor putbehandeling en corrosieremmers

Corrosieremmers (die aminen bevatten) en behandelingsvloeistoffen zijn zeer agressief tegen elastomeren. Vanwege de complexe samenstelling van de corrosieremmers en chemicaliën voor de putbehandeling wordt geadviseerd om de weerstand van het elastomeer te bepalen door middel van testen.

Vigor heeft vele jaren industriële ervaring in de productie en vervaardiging van voltooiingsgereedschappen, die allemaal zijn ontworpen, vervaardigd en verkocht in overeenstemming met API 11 D1-normen. Momenteel worden de door Vigor geproduceerde verpakkers gebruikt in grote olievelden over de hele wereld, en de feedback van klanten ter plaatse was zeer goed, en alle klanten zijn bereid om verdere samenwerking met ons aan te gaan. Als u geïnteresseerd bent in Vigor's packers of andere boor- en voltooiingsregistratietools voor de olie- en gasindustrie, aarzel dan niet om contact op te nemen met het professionele technische team van Vigor voor de meest professionele technische ondersteuning en producten van de beste kwaliteit.