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2021年6月30日

在压力下?这就是为什么你需要检查你的密封材料的玻璃化温度的原因

由:Seema Gangatirkar

在井下条件下施加的压力可能是选择密封件材料的一个关键因素,特别是如果你的应用需要密封部件在低温下工作。这就是原因。压力会改变玻璃化转变温度--超过这个温度,聚合物的无定形成分就会从坚硬的状态转变为更加橡胶的状态。

弹性体的使用温度通常高于其玻璃化转变温度,此时弹性体更柔软、更有韧性。然而,随着应用中压力的增加,玻璃化转变温度也会随之升高。压力每增加 725 psi(50 bar),弹性体的玻璃化转变温度就会向上移动 1.8 倍(华氏 1 °C)。也就是说,在 15000 psi 压力下,玻璃化转变温度大约上移了 37 °F。在 30,000 psi 时,玻璃化转变温度上升了超过 74°F (41°C)。除了评估化学兼容性和温度外,格瑞特維 工程师在推荐材料时还会考虑压力下的玻璃化转变。

例如,如果应用要求达到 30,000 psi,格瑞特維 工程师可能会建议使用玻璃化转变温度较低的材料,如 Chemraz® 678。Chemraz® 678 在常压下的玻璃化转变温度为 -31 °F (-35 °C),因此在 30,000 psi 压力下的密封温度可达 43 °F (6°C) 或更高。类似的全氟弹性体 (FFKM) 的玻璃化转变温度为 2 °F (-17 °C),在 30,000 psi 压力下的最低密封温度为 77 °F (24°C)。这些使用温度是根据玻璃化转变温度估算的,但根据不同的应用,可能还有其他测试可以帮助了解适当的使用温度。

除了在高压下形成密封的特殊可靠性外,Chemraz® 678对大多数井下流体具有出色的耐化学性,并具有第三方实验室鉴定的最佳快速气体减压(RGD)。RGD一般出现在有气体存在的高压条件下。在操作过程中,气体渗透到弹性体中,当压力释放时,存在气体从弹性体中逸出的可能性,其速度可能会损坏密封。ISO 23936-2:2011协议,石油、石化和天然气工业--与石油和天然气生产相关介质接触的非金属材料--第二部分:弹性体,提供了测试指导,可以帮助描述材料的抗RGD能力。

阿克伦橡胶开发实验室是一家专门研究橡胶、塑料和乳胶的领先测试实验室,它已经独立地使Chemraz® 678符合ISO 23936全球抗RGD标准。在该标准严格的测试条件下,Chemraz® 678以 "0000 "的最佳成绩通过;这个成绩意味着在测试结束后,材料中没有发现任何裂缝,从而降低了因RGD事件而导致密封失败的可能性。

虽然温度和化学兼容性是决定所用材料等级的关键因素,但高压对密封件的影响也是选择材料的决定性因素。格瑞特維现场经验丰富的应用工程师以广泛的材料组合为后盾,在为高压条件下的应用推荐材料和密封件几何形状时,会更加谨慎,并将所有应用参数考虑在内。

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