מתחרות שמן וגז מרופפות פועלות בחלק מהתנאים המענישים ביותר על כדור הארץ.סולט-לאדן אוויר, סביבות תת-קרקעיות בלחץ גבוה, ותנודות טמפרטורה קיצוניות דורשות חומרים שיכולים להופיע באופן אמין במשך עשרות שנים ללא כישלון. פולימרים ימיים בעלי ביצועים גבוהים שינו בשקט את האופן שבו מפעילים עיצוב, בונים, ולשמור על מבנים מסיביים אלה.

מה הם פולימרים ימיים?

פולימרים הם חומרים סינתטיים מונדסים כדי להתנגד להשפלה במים מלוחים, כימיקלים אגרסיביים ואור אולטרה סגול - תנאים כי במהירות corrode פלדה ו degrade גומי נפוצים.בניגוד לסחורות, פולימרים ימיים בעלי ביצועים גבוהים לשמור על הכוח המכאני שלהם, יציבות ממדית, ויושרה פני השטח אפילו כאשר חומרים מסוכנים או חשופים לביצועים מטבוליים מיוחדים, הם יכולים להיות amorphous או סמייליים כגון סיבים אופטיים, כגון סיבים מגנטיים לא יציבים, או חומצה פולימרנית.

למה Offshore שמן ריגס דורש חומרים בעלי ביצועים גבוהים

יחידת ייצור צף או מעיל פלטפורמה קבוע הוא למעשה צמח כימי מוקף מים ים.מערכות Piping לשאת פחמימנים בלחץ מעל 15,000 psi, בעוד עצי תת-ימי ו manifolds לשבת 3,000 מטרים מתחת לפני השטח שבו הטמפרטורות מרחפות סביב 2C. באותו זמן, עיבוד על הסיפון יכול גם עלייה במשקל של 150 מעלות צלזיוס. אדרט, עומסים דינמיים, ו biofoing מאורגניזמים ימיים, וספקיפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטים עלולים מאוד יכול להיות סובל מלחץ מתכתי מתכתי מתכתי לחץ מגנטית מתכתי.

מצבי כישלונ של חומרים מסורתיים בסביבות offshore הם מתוועדים היטב.לחקור corrosion סדקים של פלדות אלב מורכבים, התגלמות מימן בסגסוגת גבוהה סטריאנט, ואת קורוזיה גלילבנית בין מתכות דיסימיות כל הנושאים החוזרים על ידי צוותי תחזוקה.פולימרים צד זה לחלוטין מנגנונים אלקטרוכימיים שלהם עושה אותם חסינים לקורוס כימי מושפע במהירות של פחמן (MIC) עם מנגנונים מתקדמים יותר של פחמן, אשר יכול להיות יותר ויותר מזהם פלדה מתקדמת יותר, עם מנגנונים מתקדמים של פחמן מגנטיים.

סוגי הפולימרים הימיים הגבוהים

Polytetrafluoroethylene (PTFE)

PTFE ידועה בעיקר על ידי שם המותג Teflon.קשר פחמן-fluorine הוא אחד החזקים ביותר בכימיה אורגנית, נותן לו התנגדות כימית כמעט חד-צדדית. בהגדרות offshore, FLT:0PTFEFLT לדוגמה עבור עומסי MPFE מלאים ביעילות, צינורות מתכת, כיסת גזים, אריזה, ומול טמפרטורות חריפות יכול להתמודד עם קיבולת גבוהה מאוד של PTD.

Polyether Ether Ketone (PEEK)

PEEK הוא העבודה של מים עמוקים ויישומים עתירי זמן גבוהים.FLT:0Victrex PEEKIRKveKLT 1 וציונים דומים מציעים כוח מכני יוצא דופן עד 260 מעלות צלזיוס, עמידות עייפות מעולה, וקליטת מים בלתי אפשרית, יכול להחליף את מתכת במרכיבים מבניים כגון טבעות גיבוי, עונדים, ולוחות דחיסה יקרות ערך של אחד מתכונותיה של פחמן חד-חמצני, לאחר מכן, לאחר מכן, הוא פתאומיות גבוהה, לאחר מכן, לאחר מכן, לחץ דם, ירידה של לחץ דם גבוה, ירידה של גז.

אולטרה-Molecular-Weight Polyethylene (UHMWPE)

(UHMWPE) משמש יותר ויותר עבור נושאים, עשבים, ותקלות על נוקשות offshore.העומס המולקולרי שלה נע בין 3 ל 6 מיליון g / mol, יצירת חומר כי הוא מאוד קשה עדיין קל משקל.יש חיכוך התנגשויות על גבי אחד-של פלדה עיגולים על גבי עיגולים מגנטיים דחוסים יותר ⁇ -Hpine-Hol-Ricer (R) אשר משמש גם עיגולים מגנטיים מגנטיים מגנטיים) מקיפים קיבולת גבוהה יותר.

Polyurethane Elastomers

בנוסף פוליאורטן של כיתה מארין אינו חומר יחיד אלא משפחת טוטלי.על ידי התאמת ה- Isocyanate ופוליול אחורי, יצרנים ליצור אלסטומרנים שיכולים להיות רכים כמו נעל בלבד או קשה כמו כדור קלינג. Offshore פוליאורטן הוא בדרך כלל מקבצי חומצה פוליאורגנית חריפה עבור עלייה, משבטים אלמנטים עבור BOPs, ולהיות נוקשות כי למנוע פגיעה פוליאורגנית של חומצה פוליאורגית של 5 מתכתית.

Polyamide-Imide (PAI)

למרות פחות נפוץ מאשר PTFE או PEEK, פולימיד-imide תופסת נישה עבור עתיר רוח גבוהה מאוד, יישומים גבוהים-מלכיים. עם טמפרטורת מעבר זכוכית העולה על 275 מעלות צלזיוס וכוח דחוס יוצא דופן, PAI משמש שיחים ללבוש טבעות על מקדח העליון של מנוע, כאשר מגע רציף עם עומסים גבוהים הוא בלתי נמנע.

תכונות עיקריות עבור Offshore Marine Applications

בחירת פולימר ימי הנכון דורש הערכה של חבילת תכונות אינטראקציה בדרכים מורכבות:

  • (FLT:0Corrosion ו- Chemical Resistance:FLT:1 פולימרים אינם חלודים.הם מתנגדים לחומצות, אלקליס, פחמימנים, מימן sulfide, ומנומול, אשר לעתים קרובות מוזרק למנוע היווצרות hydrate.רכוש זה לבדו יכול לחסל את הצורך ב-Inconel יקר או duplex פלדה מתפתל.
  • (FLT:0) כוח מכני ו- Creep Resistance:veFLT:1 חייבים להחזיק את צורתם תחת עומס קבוע.מלא PEEK ו- PTFE ציונים יכול לעמוד בלחצים דחוסים מעל 200 MPa ללא עיוות משמעותי, הבטחת שלמות החותם לאורך שנים במחברים תת-ימיים.
  • (FLT:0) פיתוי סובלנות: PTFE 1 , יישומי Deepwater דורשים קשיחות דלת-טמפרטורה, בעוד מערכות שמן חם העליון דורש יציבות עתירה גבוהה. PTFE ו PEEK טווח הן קיצוניות, בעוד UHMWPE מתאים ביותר עבור חלקים קרירים יותר. עבור התפתחויות בחו"ל הארקטי, פולימרים חייבים לשמור על השפעה על -40 מעלות צלזיוס, אשר מבטלת סטנדרטים רבים.
  • (FLT:0)Low פריצה ו- Self-Lubrication:FLT ( 1:1 הרבה פולימרים יכולים לרוץ יבש או עם מינימום סיכה, צמצום תחזוקה ולהימנע זיהום מים ים מ grease. PTFE ו- UHMWPE יש באופן טבעי משטח של slick המונע מדביקות בשסתום איטי.
  • (FLT:0)Fatigue ו-RGD Resistance: ההרחבה 1 (הטעינה מחזורית), פולימרים כמו PEEK מציגים גבולות סיבולת כי מתכות יריבות. עבור תרחישים של דיכוי נפץ, יכולת נמוכה וכוח פנימי גבוה למנוע קטסטרופה מבולעת.
  • (FLT:0)Hydrostatic Stability:FLT:1 במעמקים מעבר ל-3,000 מטרים, לחץ הידרוסטטי יכול לעלות על 300 בר. Polymers חייב להתנגד לקריסה ולהימנע ממים שעלולים לפגוע בדלקת חשמל. pEEK ו- LCP (פולימרים גבישיים נוזליים) לשמור על ממדים שלהם תחת לחץ זה, הבטחת אמינות המחברת.

שיקולים של ייצור ומרק

הביצועים של פולימרים ימיים תלויים לא רק ברמה החומרית, אלא גם בתהליך הייצור.הזרקה עובש מייצרת תרכובות מורכבות עם סובלנות הדוקה עבור חותמות ומושבים שסתום, אלא גם על התהליך לשלוט על שערי קירור כדי להימנע מלחצים פנימיים שעלולים להוביל לסדקים בשירות.תבנית קומפלקסיפטון על פני השטח מעדיף חלקים גדולים, עבה כמו כריות, איטי, קירור מבטיח גבישי של ייצור גמישה, עכשיו, כמו גם על ידי UD.

יישומים ברחבי פלטפורמת Offshore

צוללת Connectors and Seals

מחברים תת-קרקעיים וחשמליים מסתמכים על פולימרים במילוי של צינורות וחותמות לחץ-צמיגים. PEEK משמש לעתים קרובות עבור בידוד סיכה פנימית כי הוא שומר כוח דיאלקטרי אפילו לאחר סופג כמה מים. כאשר מדבק עם קליפות מתכת, טבעות גיבוי PTFE למנוע חדירה של אורסטומרי רך יותר על לחץ להגיע 10,000 psi זה מאפשר שילוב של מים קצרים כדי לשמור על יציבות מעגלים קצרים.

Valve Components and Seats

שסתום כדור, שסתום שער, ושחנוק שסתום בייצור מאניפלים ניסיון חמור של שחיקה חול המיוצר וקורוזיון מנוזלים טובים. הצבת מושבים מתכת עם PEEK או חיזוק PTFE באופן דרמטי מרחיב מרווחי שירות. מושב פולימר תואם מעט לנשף, יצירת חותם חזק ללא רימינג, ומתנגד לשקעים כי יהרוס מושב מתכת.

דובים ולבוש פאות

קריין עשב, מתח גוברים, ומדריך רצפת קידוח חוסם את כל היתרונות של UHMWPE או פולימידמיד-imide (PAI) נושאות: AFLT:0study שהוצג ב OTC 2599803FLT למנוע לחות פולימרית בצפי הייצור ועומס (SO) ניתוק חיכוך מופחת על ידי 60% בהשוואה לטרנטיבות מנעוע של קיבולת נמוכה יותר משעות תחזוקה.

עלייתם של הגוורדים והאומביטים

צינורות גמישים נושאים שמן וגז מן קרקעית הים אל הפלטפורמה, המחייב שכבות של כישוף כדי למנוע קורוזיה והתמוטטות. פוליאתילן גבוהה (HDPE) ופוליאתילן מחובר צלב (XLPE) הם גם מחזורים פנימיים נפוצים, בעוד מעילים חיצוניים הם לעתים קרובות מחוסנים מחוספסים פולית מינרלים צמחיים לכדי נשיכה ודלקתיים מתקדמת, כמו צינורות חומציות נוזלית פחמן, 000 צהובה, ללא חומצה פולימרומיים מתקדמים;

קידודים מוגנים ו Linings

בעוד fusion-boned epoxy נשאר ציפוי צינור סטנדרטי, קו פולימר חדש המיוצרים מ ניילון 11 או פוליפרופילן מוכנס לתוך צינורות פלדה כמו מחסום קורוזיה. קוורס אלה הם בעלי ערך במיוחד בארות הזרקת מים שבו מים חמצן מים מעוג במהירות תוקף פלדה, כמו גם, ציוד ממולאים ומטאפנים ניתן לקשור יקר עם פוליאורידי או גלידות נוזל נוזל כדי לספק תוקף כימי.

בידוד חשמל

ציוד עליון גבוה מתחלפים חייב להימנע מקשת ומעקב אחר אוויר מלוח, לחות.Efoxy resins ו סיליקון פולימרים משמשים עבור מדפים, מגוררים, דיור מתגים, והפסקת כבל. צוללת מחוברת חשמליים חייב לשרוד לחץ הידרוסטטי ללא היווצרות מהירויות; PEEK ופולימרים גבישים נוזליים מצטיינים כאן כי הם יכולים להיות הזרקת לתוך צורות מורכבות כמו החלפת חומרים מטבוליים (Fide) על ידי לחץ גבוה.

יתרונות על מתכת מסורתית

המעבר ממתכות לפולימרים ברכיבים לא-עומס מונע על ידי מספר גורמים משכנעים. ראשית, ירידה במשקל היא דרמטית - PEEK הוא בערך של ששית משקל של פלדה, אשר מקל על טיפול, מפחית טעינה מבנית, וסימולציות ההתקנה על בסיסים צפוניים, יתרון חיי חיים הוא משמעותי: חיסול חומר למניעה, ציור, הגנה קטודית מצילים לעתים קרובות על פני כדוריות פוטנציאלי של חומרי מתכת.

אתגרים ושיקולים

למרות החוזקות שלהם, פולימרים ימיים דורשים הנדסה זהירה.הם בדרך כלל יקרים יותר לקילוגרם מאשר פלדה פחמן, למרות עלויות מחזור חיים מעודכנים בדרך כלל הפוך את המשוואה.ספקים של התרחבות תרמית יכול להיות 5 עד 10 פעמים גבוה יותר פלדה, כך מעצבים חייבים לקחת בחשבון עבור ניקוי או להשתמש בצריכת דלקות חמצן חיוניות.

תגית: PEEK Backup Rings in Deepwater Gas Wells

מפעיל במפרץ מקסיקו חווה כשלים במגינים בעלי ראש תת-ימי לאחר מחזורי לחץ חוזרים. טבעות הגיבוי המקוריות של PTFE היו מתפוגגות לתוך פער ההנקה תחת לחץ של 15 ksi, המוביל ל-O-ring Blowout. מהנדסים החליפו את טבעות הגיבוי עם 30 אחוז זכוכית-מאגרת חום PEEK כיתה.PEEK נסבל את אותו לחץ ללא הפוגה, אפילו לאחר 200 / קיבולת גבוהה יותר של $ של מחזורים.

בדיקות ותקני Qualification

לפני שניתן לפרוס את המעבדות בפולימרים, זה חייב לעבור בדיקות הסמכה קפדניות. API 6A ו- API 17D לציין בדיקות עבור חומרי חותם, כולל רכיבה על אופניים RGD, רכיבה על אופניים טמפרטורה ובדיקות סיבולת בתנאי שירות מדומים. תקן NORSOK M-710 מספק פרוטוקול הסמכה מקיף עבור חומרים לא-metallic המשמשים גם בתנאי שירות sour, כיסוי, נפיחות, שינויים קשים, ירידה במשקל וחשיפה לאחר H2S למתחמיצים, וכן טיפול תרופתיים (p) לשימוש ב-Fexi) בתנאי אבטחה בלחץ (R) בתנאי אבטחה מקסימליים בתנאי ניתוח טמפרטורה לחץ דם גמישים).

חידושים עתידיים ב- Marine Polymers

המחקר דוחף פולימרים ימיים לעבר אפילו קיצוניות יותר.ייצור אדרטיבי (3D הדפסה) של תזמון PEEK ו- UHMWPE מאפשר כעת prototyping מהיר ועל חלקים לחסוך על פי דרישה, צמצום זמני להוביל עבור מיקומים מרוחקים בחו"ל, אשר מכילים מיקרו-קפטיטיס של סוכני ריפוי משוחררים על סדקים, נבדקים באפליקציות מבוססות biocycable ו-Reclable הם עדיין פתוח ל-Raypericialsivesivesivesive פיתוח פחמן.

מסקנה

פולימרים ימיים בעלי ביצועים גבוהים אינם חלופות אקזוטיות יותר; הם חומרים הנדסיים סטנדרטיים שמפתורים קורוזיה, משקל ועייפות אתגרים על פני כל שמן החוף ושרשרת הערך הגז.מקושרי תת-ימיים ועד לנשאות, PT, PEEK, UHPE, ומערכות פוליאוריטאן ממשיכות להרחיב את מרווחי התחזוקה ושמירה על הסביבה.