شلنگ لاستیکی، محصولات قالب‌گیری شده، دم و محلول‌های لاستیکی نفت و گاز

شیلنگ اکسترود شده لاستیکی : ساخت و ساز، ترکیبات و انتخاب

شیلنگ اکسترود شده لاستیکی با فشار دادن ترکیب لاستیکی پخته نشده از طریق یک قالب شکل برای تولید یک پروفیل پیوسته - معمولاً دایره‌ای، اما همچنین بیضی، تخت یا چند سوراخ - تولید می‌شود که سپس برای تنظیم خواص فیزیکی نهایی آن ولکانیزه می‌شود. فرآیند اکستروژن ضخامت دیواره، تحمل‌های ابعادی محکم و ادغام لایه‌های تقویت‌کننده را در یک دوره تولید مداوم امکان‌پذیر می‌سازد، و آن را به روش تولید غالب برای شیلنگ‌های صنعتی در تقریباً هر صنعت حمل سیال تبدیل می‌کند.

لایه های ساختمانی

شیلنگ لاستیکی تقویت شده یک ساختار ترکیبی است. هر لایه یک عملکرد مهندسی مجزا را انجام می دهد:

• لوله داخلی (لاینر) - لایه تماس با مایع، فرموله شده برای سازگاری شیمیایی با محیط انتقال. انتخاب مواد در اینجا حیاتی ترین تصمیم برای مشخصات است.
• تقویت - یک یا چند لایه منسوجات بافته شده (پلی استر، نایلون، آرامید)، سیم مارپیچی یا طناب بافتنی، مهار فشار و ثبات ابعادی را تحت فشار کاری فراهم می کند. فشار کاری بالاتر نیاز به لایه های تقویت کننده یا سیم با کشش بیشتر دارد.
• پوشش بیرونی - از آرماتور در برابر سایش، ازن، قرار گرفتن در معرض اشعه ماوراء بنفش، مواد شیمیایی و آسیب های مکانیکی در سرویس محافظت می کند. معمولاً برای بهینه سازی مقاومت محیطی به جای سازگاری با سیال، متفاوت از لوله داخلی فرموله می شود.

ترکیبات لاستیکی رایج و کاربردهای آنها

پوشش عملکرد هر شیلنگ اکسترود شده با ترکیب الاستومری آن مشخص می شود. مشخص ترین ترکیبات در کاربردهای صنعتی عبارتند از:

• NBR (لاستیک نیتریل بوتادین) - مقاومت عالی در برابر روغن های مبتنی بر نفت، سوخت ها و سیالات هیدرولیک؛ محدوده دما معمولاً -40 تا 120 درجه سانتیگراد است. انتخاب استاندارد برای خطوط سوخت، شلنگ هیدرولیک و کاربردهای انتقال روغن.
• EPDM (مونومر اتیلن پروپیلن دی ان) - مقاومت فوق العاده در برابر بخار، آب داغ، ازن و هوا؛ محدوده دما تا 150 درجه سانتیگراد مداوم. به طور گسترده در شیلنگ های خنک کننده خودرو، شیلنگ بخار و خطوط فرآیند شیمیایی حامل محلول های آبی استفاده می شود.
• نئوپرن (CR) - تعادل خوب مقاومت در برابر روغن، تاخیر در شعله و مقاومت در برابر آب و هوا؛ در شیلنگ های دریایی، تبرید و صنعتی همه منظوره استفاده می شود.
• SBR (لاستیک استایرن بوتادین) - ترکیب مقرون به صرفه همه منظوره برای آب، هوا و خدمات شیمیایی ملایم؛ برای تماس با روغن یا سوخت مناسب نیست.
• FKM / Viton - ترکیب ممتاز با مقاومت استثنایی در برابر مواد شیمیایی تهاجمی، سوخت و دمای بالا تا 200 درجه سانتیگراد. برای کاربردهای فرآیندهای شیمیایی و سیستم سوختی که NBR کافی نیست، مشخص شده است.
• سیلیکون (VMQ) - محدوده دمایی شدید (60- تا 230 درجه سانتیگراد)، انعطاف پذیری عالی در دماهای پایین، تمیز و بی بو. در انتقال مواد غذایی و دارویی، شلنگ توربوشارژر و کاربردهای پزشکی استفاده می شود.

شیلنگ شکل‌گرفته - که به آن شلنگ از پیش ساخته شده یا انتهای قالب‌گیری شده نیز می‌گویند - فرآیند اکستروژن را با شکل دادن به شیلنگ به یک هندسه خاص (زانویی، خمیدگی S، منحنی‌های کاهش) در طول ولکانیزاسیون با استفاده از سنبه گسترش می‌دهد. این مجموعه‌های شلنگی را تولید می‌کند که با یک مسیر مسیریابی تعریف‌شده بدون خمیدگی میدان مطابقت دارند، که در کاربردهای زیربنایی خودرو و تأسیسات کارخانه‌های فرآیندی که در آن پوشش‌های فضایی به شدت محدود شده‌اند، حیاتی است.

محصولات قالب‌گیری لاستیکی: روش‌های ساخت و ملاحظات طراحی

محصولات قالب گیری لاستیکی شامل هر جزء است که با قرار دادن ترکیب لاستیکی پخته نشده در یک حفره شکل و اعمال گرما و فشار برای تشکیل و ولکانیزه شدن قطعه به طور همزمان تولید می شود. بر خلاف اکستروژن که پروفیل های پیوسته تولید می کند، قالب گیری اجزای مجزا و به شکل شبکه تقریباً هر هندسه سه بعدی را ایجاد می کند. این امر آن را به روش تولید انتخابی برای مهر و موم ها، واشرها، پایه های لرزشی، دیافراگم ها، بوشینگ ها، گرومت ها و قطعات سفارشی دقیق در هر بخش صنعتی تبدیل می کند.

فرآیندهای قالب گیری اولیه

• قالب گیری فشاری - یک بار از پیش وزن شده از لاستیک خشک نشده مستقیماً در یک حفره قالب باز قرار می گیرد، قالب تحت فشار فشار بسته می شود و گرما باعث ولکانیزاسیون می شود. ساده ترین و مقرون به صرفه ترین روش ابزارسازی، مناسب برای قطعات با پیچیدگی متوسط ​​و حجم تولید متوسط. تشکیل فلاش در خط جدایی نیاز به پیرایش دارد.
• قالب گیری انتقالی - ترکیب لاستیکی در گلدانی در بالای حفره‌های قالب قرار می‌گیرد و تحت فشار قوچ از طریق اسپروها به داخل قالب بسته می‌رود. قطعات تمیزتر و سازگارتر از نظر ابعاد را نسبت به قالب گیری فشرده تولید می کند و هندسه های پیچیده تری را مدیریت می کند. مناسب برای ابزارهای چند حفره و قطعات با درج فلزی.
• قالب گیری تزریقی - لاستیک از پیش پلاستیک شده تحت فشار بالا به قالب های چند حفره کاملاً بسته تزریق می شود. بالاترین هزینه ابزارآلات، اما بهترین تکرارپذیری ابعادی، کوتاه ترین زمان چرخه و حداقل ضایعات مواد را ارائه می دهد. برای قطعات دقیق با حجم بالا مانند حلقه های O، مهر و موم خودرو و قطعات دستگاه پزشکی ترجیح داده می شود.

اتصال لاستیک به فلز

بسیاری از محصولات قالب‌گیری شده لاستیکی دارای درج‌های فلزی هستند که در طول چرخه قالب‌گیری و ولکانیزاسیون با استفاده از پرایمرهای چسبی که روی سطح فلز اعمال می‌شود، به قطعه متصل می‌شوند. قطعات متصل شده از لاستیک به فلز، انطباق الاستیک لاستیک را با استحکام ساختاری و دقت ابعادی فلز ترکیب می‌کنند و اجزایی مانند پایه‌های موتور، بوش‌های ضد لرزش، مثانه‌های انباشته‌کننده هیدرولیک و اتصالات فلنجی را قادر می‌سازند که در حین جذب حرکت، بار را حمل کنند. یکپارچگی باند با آزمایش مقاومت لایه برداری و برشی بر اساس ISO 813 یا ASTM D429 تأیید می شود.

مشخصات کلیدی قطعات لاستیکی قالبی

هنگام تهیه محصولات قالب‌گیری لاستیکی، پارامترهای فنی زیر تناسب محصول را برای هدف مشخص می‌کند و باید به صراحت در اسناد تدارکات مشخص شود:

• ترکیب الاستومری و سختی (Shore A) - محدوده سختی 30-90 Shore A طیفی از واشرهای آب بندی بسیار نرم تا پایه های ساختاری محکم را پوشش می دهد. خانواده ترکیبات (NBR، EPDM، FKM، سیلیکون، و غیره) و سختی را تا 5± Shore A مشخص کنید.
• استحکام کششی و ازدیاد طول در هنگام شکست - بر اساس ISO 37 یا ASTM D412
• مجموعه فشرده سازی - تغییر شکل باقیمانده پس از بار فشاری پایدار؛ برای کاربردهای آب بندی که در آن قطعه باید تنش تماس را در طول عمر خود حفظ کند، حیاتی است
• تحمل های ابعادی - تحمل لاستیکی قالب‌گیری شده بر اساس ISO 3302 (درجات M1 تا M4)؛ ابعاد بحرانی در اندازه اسمی باید به صراحت نامیده شوند
• مقاومت در برابر سیال و دما - تست غوطه وری بر اساس ISO 1817 یا ASTM D471 تورم حجم و حفظ خاصیت را پس از قرار گرفتن در معرض مایع سرویس در دمای کار تایید می کند.

اتصالات انبساط دم لاستیکی: عملکرد، انواع و پارامترهای مهندسی

اتصال انبساط دم لاستیکی یک اتصال دهنده انعطاف پذیر است که در یک سیستم لوله کشی نصب می شود تا حرکت حرارتی، ارتعاش مکانیکی، ناهماهنگی و ضربان فشار را جذب کند که در غیر این صورت تنش های مخربی را بر لوله ها، کشتی ها و تجهیزات متصل وارد می کند. هندسه دم - مجموعه‌ای از پیچش‌ها یا موج‌ها - به اتصال اجازه می‌دهد تا به صورت محوری، جانبی و زاویه‌ای منحرف شود و در عین حال مهر و موم محکمی را حفظ می‌کند و به طور موثر بخش‌های لوله سفت و سخت را در دو طرف جدا می‌کند.

تنظیمات طراحی

• تک قوس (تک کره) - رایج ترین پیکربندی؛ یک پیچش حرکت چند جهته را جذب می کند. مناسب برای جابجایی متوسط ​​و ناهماهنگی در HVAC، پمپاژ، و سرویس کارخانه فرآیند.
• قوس دوتایی (کره دوتایی) - دو پیچ ظرفیت انحراف جانبی و زاویه ای بیشتری نسبت به یک قوس منفرد ایجاد می کنند. در جاهایی استفاده می شود که جذب حرکت بالاتری بدون افزایش طول نصب شده مورد نیاز است.
• دم چند پیچ - پیچیدگی های متعدد امکان سفر محوری بسیار بزرگ را فراهم می کند. در کاربردهای انبساط حرارتی در خطوط لوله طولانی و سیستم های گرمایش منطقه ای استفاده می شود.
• درزهای انبساط گره خورده (محدود شده). - میله‌های اتصال، حرکت محوری را محدود می‌کنند و نیروی رانش فشار را به جای لنگر لوله‌ها به ساختار منتقل می‌کنند، که طراحی پشتیبانی لوله را در سیستم‌های پیچیده ساده‌تر می‌کند.
• اتصالات فلنج دار و/یا از نوع قرقره - انتهای فلنجی اجازه اتصال مستقیم به فلنج های لوله استاندارد را می دهد. بدنه‌های قرقره (یک لوله لاستیکی بین دو انتهای فلنجی) انعطاف‌پذیری بیشتری را فراهم می‌کنند و به ویژه برای جداسازی لرزش در اتصالات پمپ موثر هستند.

انتخاب ترکیب لاستیکی برای اتصالات انبساط

ترکیب آستر داخلی باید با سیال منتقل شده سازگار باشد. پوشش بیرونی باید در برابر محیط نصب مقاومت کند. جفت های متداول شامل EPDM برای آب گرم، بخار و خدمات شیمیایی است. NBR برای سیستم های نفت و نفت؛ نئوپرن برای خنک کننده آب دریا و خدمات دریایی؛ و لاستیک طبیعی (NR) یا SBR برای دوغاب، معدن، و محیط های ساینده که در آن استحکام کششی بالا و مقاومت در برابر پارگی اولویت دارند. آرماتور معمولاً چند لایه از پارچه پلی استر یا نایلون است، با حلقه های سیم فولادی که در ناحیه مهره فلنج تعبیه شده است تا یکپارچگی ابعادی را تحت فشار حفظ کند.

پارامترهای مهندسی بحرانی

اتصالات انبساط باید با سیستم در شرایط سرد (محیط) نصب شوند و اتصال در موقعیت خنثی خود باشد مگر اینکه پیش فشرده سازی یا پیش امتداد توسط مهندس مشخص شده باشد. نصب نادرست پیش بارگذاری یکی از دلایل اصلی خرابی زودرس دم در سرویس است.

محصولات لاستیکی برای کاربردهای نفت و گاز

صنعت نفت و گاز برخی از سخت‌ترین شرایط خدماتی را که اجزای الاستومری با آن مواجه می‌شوند، تحمیل می‌کند: فشارهای بالا، دماهای بالا، هیدروکربن‌های تهاجمی و مواد شیمیایی، خطر رفع فشار انفجاری، و الزامات نظارتی برای قابلیت ردیابی مواد و صدور گواهینامه شخص ثالث. ترکیبات لاستیکی تجاری استاندارد معمولاً کافی نیستند - محصولات لاستیکی درجه نفت و گاز نیاز به فرمولاسیون، آزمایش و مستندسازی با استانداردهای خاص صنعت دارند .

حوزه های کاربردی کلیدی و انواع محصول

• آب بندی سرچاه و چاله - حلقه‌های اورینگ، عناصر بسته‌کننده و واشرهای سر چاهی که در فشارهای حداکثر 15000 psi و دمای بیش از 200 درجه سانتی‌گراد کار می‌کنند. ترکیبات باید در برابر H2S (گاز ترش)، CO2 و هیدروکربن‌های معطر مقاومت کنند. HNBR (نیتریل هیدروژنه) و FKM انتخاب های اولیه هستند. مقاومت در برابر فشار زدایی انفجاری (بر اساس NORSOK M-710 یا ISO 23936-2) یک معیار اجباری صلاحیت برای خدمات با محتوای گاز بالا است.
• مجموعه های شلنگ انعطاف پذیر - برای خطوط تزریق مواد شیمیایی، خطوط کنترل هیدرولیک، خطوط خفه کردن و کشتن، و انتقال سیال بین کشتی‌های شناور و زیرساخت‌های زیر دریا استفاده می‌شود. مجموعه‌های شیلنگ درجه‌بندی شده فراساحلی واجد شرایط API 17K یا API 7K هستند و دارای پوشش‌های بیرونی مقاوم در برابر آتش، اتصالات انتهایی فولاد ضد زنگ یا تیتانیوم و آزمایش فشار هیدرواستاتیک با گواهی‌های آزمایش مستند هستند.
• محصولات محافظ و عایق لوله - عقب افتادگی لوله لاستیکی، زین های گیره و متمرکز کننده ها از خطوط لوله زیر دریا و سطحی در برابر خوردگی، سایش و ضربه های مکانیکی محافظت می کنند. برنامه های کاربردی خط لوله دریایی به ترکیبات مقاوم در برابر UV و مقاوم در برابر آب دریا با سمیت کم مستند برای انطباق با محیط زیست نیاز دارند.
• پایه های عایق ارتعاش و اجزای شیر خفه کننده - پایه‌های ضد لرزش تجهیزات دوار (کمپرسورها، پمپ‌ها، ژنراتورها) را از عرشه‌های سازه‌ای روی سکوهای دریایی جدا می‌کنند، جایی که خستگی ناشی از ارتعاش در فولاد جوش داده شده یک نگرانی اولیه یکپارچگی ساختاری است. لاستیک طبیعی و ترکیبات EPDM با سفتی دینامیکی کم و عمر خستگی بالا ترجیح داده می شوند.
• اتصالات انبساط برای لوله کشی فرآیند - اتصالات انبساط EPDM و FKM در سراسر سیستم های لوله کشی پالایشگاه خشکی و کارخانه فرآوری گاز برای جذب رشد حرارتی در خطوط حامل هیدروکربن ها، آب فرآیند و جریان های شیمیایی استفاده می شود. طرح‌های ضد حریق با حلقه‌های پشتیبان تشدید کننده در مناطقی که طبق استاندارد IEC 60079 به عنوان مناطق خطرناک طبقه‌بندی شده‌اند، مشخص شده‌اند.
• عناصر حلقوی BOP (Blowout Preventer). - عنصر بسته بندی حلقوی در یک BOP یک جزء بزرگ از قالب لاستیکی است که در شرایط کنترل چاه اضطراری اطراف لوله مته را آب بندی می کند. مواد باید نیروی آب بندی را در فشار دیفرانسیل بالا حفظ کنند و در عین حال سیکل های بسته شدن مکرر را در خود جای دهند. از ترکیب لاستیک طبیعی و پلی اورتان با عناصر واجد شرایط API 16A استفاده می شود.

گواهینامه و مدارک مورد نیاز

بسته به کاربرد و مشخصات اپراتور، محصولات لاستیکی عرضه‌شده در پروژه‌های نفت و گاز معمولاً باید دارای یک یا چند مورد از چارچوب‌های صلاحیت زیر باشند:

• NORSOK M-710 - صلاحیت مواد آب بندی غیر فلزی برای استفاده در چاه فلات قاره نروژ و تجهیزات زیر دریا. شامل تست رفع فشار انفجاری و پروتکل های پیری است
• ISO 23936-1 / -2 - معادل بین المللی NORSOK M-710 که به ترتیب ترموپلاستیک ها و الاستومرها را پوشش می دهد.
• API 6A / 6D / 7K / 16A / 17K - استانداردهای محصول API که تجهیزات سر چاه، شیرهای خط لوله، تجهیزات حفاری، تجهیزات BOP و لوله های انعطاف پذیر را پوشش می دهد. اجزای لاستیکی در این مجموعه ها باید با الزامات مواد پیوست مربوطه مطابقت داشته باشند
• قابلیت ردیابی مواد - سوابق دسته مرکب، تاریخ پخت، شناسایی ترکیب، و گواهی مواد (EN 10204 3.1 یا 3.2 معادل برای الاستومرها) الزامات اسناد استاندارد برای اپراتورهای اصلی نفت و گاز هستند.

برای تیم های تدارکاتی که محصولات لاستیکی را برای پروژه های نفت و گاز تامین می کنند، تایید مدارک صلاحیت ترکیبی تامین کننده در برابر مشخصات پروژه قبل از سفارش - به جای تکیه بر توصیفات ترکیبی عمومی - موثرترین مرحله کاهش ریسک است. ترکیبی که به عنوان "NBR" توصیف می شود، طیف بسیار گسترده ای از فرمول ها را پوشش می دهد. فقط داده‌های آزمون صلاحیت مستند در برابر شرایط خدمات خاص مناسب بودن را تأیید می‌کند.