O que é descompressão explosiva?
Muitos fabricantes e operadores da indústria de petróleo e gás têm problemas de vazamento com vedações de elastômero, especialmente quando ocorre uma queda na pressão. Isto ocorre principalmente em vedações que criam uma barreira contra meios gasosos se o gás altamente pressurizado cair para um nível de pressão muito baixo dentro de um período de tempo muito curto. O resultado desse processo costuma ser danos aos anéis de vedação de Viton. O material elastômero está rasgado em vários lugares ou com bolhas na superfície. Este fenômeno é chamado de descompressão explosiva.
Para as altas demandas de vedações de elastômero contra descompressão explosiva (AED / Anti Explosive Descompression), todas as válvulas esfera munhão fornecidas pela Válvula ZECO são equipados com anéis de vedação Viton AED. A maioria das marcas em estoque são equipadas com anéis de vedação certificados pelo padrão NORSOK M-710 (o padrão internacional líder para este campo).
O que é o-ring de descompressão explosiva?
Os anéis de vedação de elastômero padrão fornecem desempenho FE Classe A por temperatura, pressão e fluidos. Água, aromáticos, aminas, CO2, glicol, metanol, etc., podem inchar a matriz até o ponto de ruptura no confinamento da ranhura do anel de vedação ou atacar quimicamente o próprio polímero. Baixas temperaturas (situações de purga) exigem anéis de vedação especiais resistentes a ED, pois os elastômeros padrão ficam duros e não conseguem mais acompanhar o movimento lateral da haste.
O componente nas válvulas que leva à “janela operacional” mais limitada são os anéis de vedação de elastômero. Esses anéis de vedação são encontrados principalmente em válvulas de esfera montadas em munhão. Em baixas temperaturas, os elastômeros tornam-se mais duros, menos resistentes e perdem a memória. Para vedações estáticas, a tolerância a baixas temperaturas é um pouco melhor, pois não há necessidade de grande dependência da resiliência. Sob serviço -29c, são recomendadas vedações labiais (conseqüentemente, especificando 'AED').
Deve-se notar que na Austrália os anéis de vedação Viton AED estão sendo especificados como carta branca em todos os tamanhos e classes, mesmo em serviços de doces padrão em temperatura padrão e até mesmo para bolas flutuantes. Até mesmo a empresa Shell Oil especifica apenas anéis de vedação AED para classe 600 e superiores em suas válvulas munhão. Classe 150 e 300, principalmente em serviço padrão em temperaturas normais o fenômeno não ocorre e nem ocorre mesmo em válvulas classes 900, 1500, válvulas esfera flutuantes em temperaturas normais em tamanhos menores até 100NB.
Além disso, as válvulas de esfera flutuantes geralmente contêm apenas uma vedação de haste de backup estática que é menos afetada, e as válvulas de esfera flutuantes normalmente não possuem anéis de vedação de sede dinâmica.
Os constituintes que requerem atenção detalhada são água, metanol, glicol, aminas, amônia CO2 e H2S. Quando moléculas relativamente pequenas e/ou migram para a estrutura polimérica aberta ou elastômero, ocorre inchaço. Vários outros tipos de elastômeros resistentes a ED estão disponíveis, como Aflas®, East-O-Lion 985® (HBNR), etc., dependendo do serviço, temperatura, etc.
Existe uma séria restrição de alta pressão em serviços gasosos ou voláteis quando os componentes leves no fluido se difundem no elastômero ao longo do tempo e se expandem na matriz após rápida descompressão antes que possam se difundir novamente. O efeito é denominado Descompressão Explosiva (DE) e aparece em pressões particularmente baixas quando CO2 ou H2O estão presentes.
Selos de descompressão antiexplosiva (AED)
As vedações e anéis de vedação AED estão disponíveis em PPE em uma variedade de tipos de materiais de elastômero, incluindo HNBR, FEPM (Aflas®), FKM e FFKM sob as marcas EnDura®, Perlast® e Perlast® ICE.
Além do Viton, outro material de anel de vedação aceito é o HNBR (que é inerentemente resistente ao AED). Na classe 1500 e acima, vedações labiais muito mais caras são geralmente especificadas por grandes empresas como a Shell. No entanto, no mínimo em tamanhos maiores em válvulas munhão, anéis de backup de náilon ou PEEK são necessários imediatamente atrás do anel de vedação Viton (uma prática que o design chinês com emblemas ocidentais não faz).
O serviço com dióxido de carbono, por exemplo, é um exemplo de condição de serviço em que anéis de vedação resistentes a ED são necessários para válvulas de esfera munhão. Além da necessidade de evitar que o dióxido de carbono líquido fique preso no orifício da esfera, o projetista deve ser cuidadoso na escolha dos materiais para o restante dos componentes que compõem a válvula.
Os elastômeros contêm vazios e inclusões rígidas que são produzidas durante a fabricação. Os fluidos em contato com o material são absorvidos e difundidos por todo o material. A alta pressão, o fluido permanece líquido; quando a pressão cai, o fluido se expandirá para um gás que pode causar danos mecânicos, como extrusão e formação de bolhas, e sofrer descompressão rápida de gás (RGD), muitas vezes referida como decomposição explosiva, consequentemente, anéis de vedação resistentes a ED são necessários.
O problema com algumas juntas ou materiais de vedação é o RGD (descompressão explosiva). Para múltiplas aplicações de descompressão, onde a pressão é alternada para cima e para baixo, fissuras podem se formar e crescer sob tensões muito inferiores aos pontos de ruptura. Se o número de ciclos for maior que o número de ciclos de fadiga até a falha, então as trincas aumentarão e, eventualmente, o material irá falhar.
Teste de descompressão explosiva
A PPE é um fabricante e desenvolvedor líder de soluções de vedação de descompressão antiexplosiva (AED). Os laboratórios de desenvolvimento de materiais da PPE, localizados no Reino Unido e em Houston, abrigam modernas instalações de testes de ED para borracha na indústria.
Os equipamentos de teste de alta pressão são capazes de pressurizar diversas geometrias de vedação de até 13,8 MPa ou 20.000 psi durante qualquer período de tempo, qualquer número de ciclos de despressurização e em qualquer temperatura de até 250°C (482°F). As plataformas podem ser usadas para testar materiais em relação a vários padrões da indústria ou realizar testes personalizados para simular operações reais de campo.
Os bancos de teste da PPE são capazes de testar padrões como TOTAL GS PVV 142, NORSOK M710, NACE TM0297 e ISO 23936-2. As inserções do suporte do O-ring são intercambiáveis para acomodar vários níveis de compressão nas geometrias da face e do pistão.
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