Vzroki okvare tesnila pakerja

1. Postopki namestitve

• Poškodbe pri shranjevanju: staranje (toplota, sončna svetloba ali sevanje); popačenje (slaba podpora, velike obremenitve).
• Poškodba zaradi trenja: neenakomerno kotaljenje ali zvijanje ali odrgnina zaradi nenamazanega drsenja.
• Rezanje z ostrimi robovi: Neustrezna stožčina na vogalih, ostri robovi na vratih, utori za tesnjenje itd.
• Pomanjkanje mazanja.
• Prisotnost umazanije.
• Uporaba napačnih orodij za namestitev.

2. Operativni dejavniki

• Neustrezna definicija delovanja: Sestava tekočin, normalni delovni pogoji ali prehodni pogoji.
• Luščenje tesnila zaradi lokalnega valjanja ob spremembi tlaka.
• Ekstruzija zaradi širjenja tesnila (nabrekanje, toplotna, eksplozivna dekompresija) ali zaradi stiskanja.
• Prekratek čas dekompresije, ki vodi do mehurjev.
• Obraba zaradi nezadostnega mazanja.
• Poškodbe zaradi obrabe zaradi nihanj tlaka.

3. Življenjska doba

Med normalnim delovanjem je življenjska doba polimernega tesnila omejena s staranjem in obrabo. Na celotno življenjsko dobo vplivajo temperatura, delovni tlaki, število ciklov (rotacije, drsenje, mehanske obremenitve) in okolje. Staranje je lahko fizični pojav, kot je trajna deformacija, ali pa je lahko posledica reakcije s kemikalijami v okolju. Obrabo lahko povzroči drgnjenje tesnila ob drugo površino pri dinamičnih aplikacijah ali močna nihanja tlaka pri statičnih aplikacijah. Odpornost proti obrabi se običajno poveča z naraščajočo trdoto tesnilnega materiala. Korozija kovinskih delov in pomanjkanje mazanja površine povečata stopnjo obrabe.

4. Najnižja in najvišja temperatura

Tesnilna sposobnost elastomerov se močno zmanjša, če je temperatura nižja od priporočenih temperatur zaradi izgube elastičnosti. Nizkotemperaturne lastnosti lahko igrajo pomembno vlogo pri izbirnem postopku za elastomerna tesnila za podmorsko uporabo v hladnih oceanih. Pri visokih temperaturah pride do pospešenega staranja. Najvišja temperatura za elastomere se giblje med 100 in 300°C. Elastomeri, ki lahko delujejo okoli 300 °C, imajo običajno slabo splošno trdnost in slabo odpornost proti obrabi. Pri zasnovi tesnila je treba rezervirati prostor, ki omogoča raztezanje elastomera zaradi povišanja temperature (toplotno raztezanje tesnilnih materialov je približno za en red velikosti večje od raztezanja jekel).

5. Pritisk

Pritisk, ki deluje na tesnilo, lahko povzroči trajno deformacijo tesnila (kompresijski set). Kompresijski set mora biti omejen, da se zagotovi delovanje brez puščanja. Druga težava, ki se lahko pojavi pri visokih tlakih, je nabrekanje (10-50%) volumna elastomera zaradi absorpcije tekočin iz vrtin iz okolja. Omejeno otekanje je sprejemljivo, če to omogoča zasnova tesnila.

6. Razlike v tlaku

Elastomer mora imeti odlično odpornost na ekstruzijo, če obstaja velika razlika v tlaku nad tesnilom. Ekstruzija je najpogostejši vzrok okvare visokotlačnih tesnil pri visokih temperaturah. Odpornost tesnila proti iztiskanju se lahko poveča s povečanjem njegove trdote. Trša tesnila potrebujejo večje motnje in montažne sile za učinkovito tesnjenje. Zatesnjena reža mora biti čim manjša, kar zahteva ozke tolerance med izdelavo.

7. Tlačni cikli

Tlačni cikli lahko povzročijo degradacijo elastomera zaradi eksplozivne dekompresije. Resnost poškodbe elastomera bo odvisna od sestave plinov, ki so prisotni na materialu tesnila, in od tega, kako hitro se tlak spreminja. Bolj homogeni elastomerni materiali (npr. Viton) so bolj odporni na eksplozivno dekompresijo kot elastomeri (kot sta Kalrez in Aflas), ki običajno vsebujejo veliko majhnih votlin. Dekompresija se pojavlja predvsem pri aplikacijah plinskega dvigala. Če pride do tlačnih ciklov, je zaželena tesna tesnilna žleza, ker omejuje napihovanje tesnila med dekompresijo. Ta zahteva je v nasprotju s potrebo po prostoru za toplotno raztezanje in nabrekanje tesnila. Pri dinamičnih aplikacijah lahko tesno tesnilo povzroči obrabo ali vezavo elastomera.

8. Dinamične aplikacije

Pri dinamičnih aplikacijah lahko trenje tesnila z vrtljivo ali izmenično (drsno) gredjo povzroči obrabo ali ekstruzijo elastomera. Pri drsni gredi lahko pride tudi do kotaljenja tesnila, kar lahko povzroči poškodbe. Zahtevna situacija je kombinacija visokih tlakov in dinamične aplikacije. Da bi izboljšali odpornost tesnila na ekstruzijo, se njegova trdota pogosto poveča. Večja trdota pomeni tudi, da so potrebne večje interferenčne in montažne sile, kar ima za posledico večje sile trenja. Pri dinamičnih aplikacijah mora biti nabrekanje tesnila omejeno na 10-20%, saj bo nabrekanje povzročilo povečanje tornih sil in obrabo elastomera. Pomembna lastnost za dinamične aplikacije je visoka elastičnost, tj. sposobnost ostati v stiku z gibljivo površino.

9. Zasnova tesnilnega sedeža

Zasnova tesnila mora omogočati (10-60 %) nabrekanje elastomera v olju in plinu. Če ni dovolj prostora, bo prišlo do iztiskanja tesnila. Drug pomemben parameter je velikost ekstruzijske reže. Pri visokih tlakih so dovoljene le zelo majhne ekstruzijske vrzeli, zaradi česar so potrebne majhne tolerance. V številnih primerih je mogoče uporabiti protiiztisne obroče. Zasnova sedeža mora upoštevati tudi zahteve za namestitev tesnila. Med vgradnjo elastični raztezek (raztezanje) ne sme povzročiti trajne deformacije in elastomer ne sme biti poškodovan zaradi ostrih vogalov. Opozoriti je treba, da so izvedbe tesnilnega tesnila same po sebi varne, saj tesnilo med namestitvijo ni raztegnjeno, kar se zgodi pri izvedbi batnega tesnila. Po drugi strani pa je zasnove tesnilnih tesnil težje izdelati in so težko dostopne za čiščenje in zamenjavo tesnil.

10. Združljivost z ogljikovodiki, CO2 in H2S

Vdor ogljikovodikov, CO2 in H2S v elastomer povzroči nabrekanje. Nabrekanje zaradi ogljikovodikov narašča s tlakom, temperaturo in vsebnostjo aromatov. Reverzibilno povečanje prostornine spremlja postopno mehčanje materiala. Nabrekanje zaradi plinov, kot so H2S, CO2 in O2, se poveča s tlakom in nekoliko zmanjša s temperaturo. Spremembe tlaka po nabrekanju tesnila lahko povzročijo dekompresijsko poškodbo tesnila. H2S reagira z nekaterimi polimeri, kar povzroči zamreženje in s tem nepopravljivo strjevanje tesnilnega materiala. Poslabšanje elastomerov pri preskusih tesnil (in morda tudi med obratovanjem) je na splošno manjše kot pri preskusih potapljanja, verjetno zaradi zaščite, ki jo nudi tesnilna votlina pred kemičnim napadom.

11. Združljivost s kemikalijami za obdelavo vrtin in zaviralci korozije

Inhibitorji korozije (ki vsebujejo amine) in tekočine za zaključevanje so zelo agresivni proti elastomerom. Zaradi kompleksne sestave zaviralcev korozije in kemikalij za obdelavo vrtin je priporočljivo določiti odpornost elastomera s testiranjem.

Vigor ima dolgoletne izkušnje v industriji pri proizvodnji in izdelavi orodij za zaključevanje, ki so vsa zasnovana, izdelana in naprodaj v skladu s standardi API 11 D1. Trenutno se pakerji, ki jih proizvaja Vigor, uporabljajo na večjih naftnih poljih po vsem svetu, povratne informacije strank na kraju samem pa so zelo dobre in vse stranke so pripravljene na nadaljnje sodelovanje z nami. Če vas zanimajo Vigorjevi pakerji ali druga orodja za vrtanje in zaključno beleženje za naftno in plinsko industrijo, prosimo, ne oklevajte in stopite v stik z Vigorjevo strokovno tehnično ekipo, da dobite najbolj strokovno tehnično podporo in izdelke najboljše kakovosti.