非金属密封件材料浸渍试验技术研究

2021-03-24齐效文范海涛许洋美钻能源科技上海有限公司上海200941

化工管理 2021年6期

齐效文，范海涛，许洋(美钻能源科技(上海)有限公司，上海 200941)

0 引言

非金属密封件在水下油气生产系统中应用广泛，因水下生产系统安装程序复杂、安装费用昂贵，故对于设备运行的稳定性要求极高。油气介质中通常会含有硫化氢、二氧化碳等腐蚀性气体，因此与油气介质接触的非金属密封件的性能尤其重要[1]，ISO 10423在《石油和天然气工业-钻井和采油设备-井口装置和采油树设备》中明确要求，相关非金属密封件需根据使用工况进行不同浓度腐蚀性气体浸渍试验[2]。

1 非金属密封件浸渍试验方法

1.1 试验术语及定义

1.1.1 试验介质

暴露介质：柴油 60%，水5%，混合气体35%，其中混合气体的比例为：H2S 10%，CO280%，CH410%。增压介质：氮气

1.1.2 试验温度

温度测量部位：温度可以被测量，测量装置应在一个13 mm(0.5 in)的通孔内与被试验设备接触，且距由其他设备上封存液润湿表面13 mm(0.5 in)以内。

最高试验温度的加热：在最高试验温度的加热过程中，应使整个容器内部或相应润湿表面达到或者超过最高温度(≥121 ℃)，或者试件内部的加热液体温度要达到或者大于最高温度。

温度数据的记录：所有温度的试验数据连同施加的压力和同步时间记录在图表记录器，确保图表记录器在整个的试验中连续地记录压力和温度。

1.1.3 保压周期

保压周期的开始：保压期应在压力和温度已呈稳定，试验设备和所带的压力监测装置已与压力源隔离以后开始。

8.2 农业防治结合冬季修剪，清理残枝落叶和病虫枝，减少越冬虫源菌源；越冬前全园行间机械深耕，灭杀越冬虫和菌源。

压力的稳定：当每小时试验压力的变化不大于5%或者150 PSi时(取其较小者)，应认为压力稳定。在整个保压期间，压力变化应保持试验压力的5%或者150 PSi之内(取其较小者)。任何保压试验前的稳定周期至少1 h。

温度的稳定：当温度变化小于0.5 ℃(1 °F )/min时，应认为温度稳定。在整个稳定期间，温度要保持或者超过最大值，但不应超过最大值11 ℃(20 °F)以上。

1.2 安全防护工作

硫化氢(H2S)是一种无色、可燃气体，其毒性和氰化物相当。它是涉及有毒气体的工业事故最普遍的原因之一。硫化氢对人体有剧毒，低浓度下主要是对眼睛和呼吸道黏膜的刺激作用，可引起化学性炎症和肺水肿。高浓度下表现对中枢神经系统和全身的毒性作用。极高浓度的硫化氢可直接刺激颈动脉感受器，反射性地抑制呼吸中枢，导致突然呼吸停止。因此试验过程中涉及硫化氢的作业必须做好安全防护工作。首先需拥有一个独立的酸性气体试验室里，试验室内具有相应的气体传感设备和用于吸附工作环境中的H2S的气体洗涤设备(活性碳吸附设备)。试验室包括一个控制室，包括独立于两个酸性气体试验室的温度和压力调节设备，从而为监视试验提供一个无H2S环境。试验试验室拥有定制的连续运行的通风设备，经由洗涤器底座每小时数次净化试验室空气。用于酸性气体试验的浸渍试验容器为410材料，所有压力变送器及多数管道系统及连接件均为耐腐蚀合金结构。试验室内电力电缆为蛇皮管包装而电力连接件(及照明设备)拥有防爆外壳。由训练有素的授权工作人员承担试验，包括酸性气体的使用。如果发生需要介入的事故，此类人员在使用自备通气设备方面均训练有素。

1.3 试验设备

1.3.1 高温试验设备

设备功能：实现试验过程中温度的自动调节，实现试验温度范围室温至最大试验温度，温度波动不大于每分钟0.5 ℃(1 °F)。通过专用通道，温度值反馈给控制中心，并执行来自控制中心的工作指令。

1.3.2 室温气压试验设备

设备功能：室温下气压试验用水箱，用于室温下气压试验中，将试验装置完全浸泡在水中，监测压力稳定情况及保压期间有无气泡产生。

1.4 非金属密封件浸渍试验

1.4.1 室温本体气压试验

试验温度：室温。

试验装置图如图3所示。

试验步骤：(1)按试验装置图连接设备；(2)把整个装置放入池水中，或者使用肥皂水涂在所有可能泄漏的地方；(3)在试验容器A侧打气压至额定工作压力1 000 PSi；(4)确保压力稳定后，保压15 min；(5)泄压至0；(6)在试验容器B侧打气压至额定工作压力1 000 PSi；(7)确保压力稳定后，保压15 min；(8)泄压至0。

验收标准：(1)在气压试验中，在保压期间水池内无可见的气泡，或者在泄漏点处无肥皂气泡产生；(2)保压期间压力稳定，每小时变化率应保持在50 PSi以内。

1.4.2 浸渍试验

试验介质：氮气，混合气体：H2S 10%，CO280%，CH410%。

试验温度：121 ℃

试验步骤：

(1)对浸渍容器内注入容器净容积的60%的柴油，再注入容器净容积的5%的蒸馏水；(2)把样件放入浸渍容器中；(3)按试验装置图连接设备，对浸渍容器盖上试验操作箱，打开通风设备，使浸渍容器周围都处于负压状态；(4)打开A侧的截止阀，在A侧用混合气体为浸渍容器增压至300±30 PSi，然后关闭截止阀，把增压管线中的混合气体释放，然后拆除混合气体增压管线；(5)加热浸渍容器，升温至121 ℃；(6)打开B侧截止阀，在B侧通过氮气气压泵为浸渍容器增压至1000±100 PSi，在增压过程中，试验温度不能低于121 ℃或高于132 ℃；(7)关闭B侧截止阀，氮气增压系统泄压；(8)保压160 h，保压期间试验压力为1 000±100 PSi，当压力低于1 000 PSi时，可打开B侧截止阀，补压至1 000 PSi，然后再关闭截止阀，氮气增压系统泄压。保压过程中试验温度不能低于121 ℃或高于132 ℃；(9)停止加热，冷却浸渍容器至室温；(10)缓慢打开C侧的截止阀，按约300 PSi/min的速度泄压，直至压力为0；(11)打开B侧截止阀，用氮气吹扫浸渍容器3 min；(12)移开试验操作箱，拆除浸渍容器端盖，把样件取出，为样品拍照，并添加标签及标识，然后把样件放入盛有柴油容器中，等待做样件的后续物理和机械性能测试。