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30 六月 2021

承受壓力?以下是您需要檢查密封件材料的玻璃轉換溫度的原因

作者:Seema Gangatirkar

井下條件下施加的壓力可能是選擇密封件材料的關鍵因素,特別是如果您的應用需要密封元件在低溫下工作。原因如下:壓力會改變玻璃化轉變溫度——聚合物的無定形組分從硬態轉變為更橡膠態的溫度。

彈性體通常在高於其玻璃化轉變溫度時使用,當它們更柔軟、更柔韌時。然而,隨著應用中壓力的增加,它會將玻璃化轉變溫度向上移動。壓力每增加 725 psi (50 bar),彈性體的玻璃化轉變溫度就會在華氏度 (1 °C) 上向上移動 1.8 倍。這意味著在 15,000 psi 時,玻璃化轉變溫度向上移動了大約 37 °F。 在 30,000 psi 時,玻璃化轉變溫度升高了 74°F (41°C) 以上。除了評估化學相容性和溫度外,Greene Tweed工程師在推薦材料時還會考慮這種壓力下的玻璃化轉變。

例如,如果應用需要 30,000 psi,Greene Tweed 工程師可能會建議使用玻璃化轉變溫度較低的材料,例如 Chemraz® 678。Chemraz® 678在大氣壓下的玻璃化轉變溫度為-31°F(-35°C),這將使密封溫度達到43°F(6°C),在30,000 psi時更高。玻璃化轉變溫度為 2 °F (-17 °C) 的類似全氟橡膠 (FFKM) 在 30,000 psi 時的最低密封溫度為 77 °F (24 °C)。這些使用溫度是基於玻璃化轉變溫度的估計值,但根據應用的不同,可能還有其他測試也可以深入瞭解適當的使用溫度。

除了在高壓下形成密封的卓越可靠性外,Chemraz® 678 還對大多數井體具有出色的耐化學性,並具有第三方實驗室認證的一流快速氣體減壓 (RGD)。RGD通常存在於存在氣體的高壓條件下。在運行過程中,氣體滲透到彈性體中,當壓力釋放時,氣體有可能以可能損壞密封件的速度從彈性體中逸出。 ISO 23936-2:2011協定,石油,石化和天然氣工業 - 與石油和天然氣生產相關介質接觸的非金屬材料 - 第2部分:彈性體,提供了測試指南,可以幫助表徵材料的RGD耐受性。

阿克倫橡膠開發實驗室是一家專門研究橡膠、塑膠和乳膠的領先測試實驗室,已獨立將 Chemraz® 678 認證為 ISO 23936 RGD 抗性全球標準。在標準嚴格的測試條件下,Chemraz® 678以「0000」的最佳成績通過;該分數意味著在測試結束后,材料中沒有觀察到裂紋,從而降低了由於RGD事件而導致密封失效的可能性。

雖然溫度和化學相容性是決定所用材料類別的關鍵因素,但高壓對密封件的影響也是材料選擇的決定性因素。Greene Tweed的現場經驗豐富的應用工程師以廣泛的材料組合為後盾,在為高壓條件下的應用推薦材料和密封幾何形狀時,會更加謹慎地考慮所有應用參數。

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