一种含H2S与CO2天然气管道橡胶密封材质实验优选方法技术

技术编号：41392100 阅读：6 留言：0更新日期：2024-05-20 19:14

本发明专利技术提供了一种含H<subgt;2</subgt;S与CO<subgt;2</subgt;天然气管道橡胶密封材质实验优选方法。该方法主要包括四个步骤：步骤一，调研现场工况条件，确定水介质成分和现场天然气管道气质(甲烷、乙烷、丙烷和丁烷及杂质气体H<subgt;2</subgt;O、H<subgt;2</subgt;S、CO<subgt;2</subgt;)的摩尔百分比和分压，根据现场工况条件选择实验温度；步骤二，根据调研的现场工况条件，借助高温高压反应釜模拟实验环境，对3种橡胶密封圈开展相容性评价实验；步骤三，选择实验设备对3种橡胶密封圈进行腐蚀浸泡实验；步骤四，基于对国产GD盲板密封圈橡胶材料的外观形貌、体积变化率、拉伸强度变化率、拉断伸长率变化率、弹性模量变化率和经济性分析，优选出适用于不同工况下的天然气管道密封橡胶材质；该方法的步骤流程如摘要附图所示。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术专利属于天然气管道密封安全研究领域，特别是一种含h2s与co2天然气管道橡胶密封材质实验优选方法。

技术介绍

1、天然气管道作为能源输送的关键基础设施，在运输过程中面临着复杂的腐蚀环境。其中，硫化氢(h2s)和二氧化碳(co2)等腐蚀性气体是导致管道材料老化和性能下降的主要因素之一。这些气体在存在水分的情况下，可形成硫酸和碳酸，硫化氢腐蚀主要表现为氢致开裂和硫化物腐蚀，而二氧化碳腐蚀则主要表现为碳酸腐蚀，加速管道材料的腐蚀过程。橡胶密封材料作为管道系统中重要的密封元件，其性能直接影响到管道的密封性和可靠性。

2、在石油天然气行业，存在由于密封圈发生失效而导致天然气等介质泄漏的问题，使现场安全风险大大增加。盲板密封系统被广泛用于管道连接和封闭，以便进行维护、修理或者是防止介质泄漏。快开盲板密封圈通常安装在压力容器的端部，实现快速开闭。由于运输或存储的天然气在高温、高压等恶劣条件下易燃，易爆，因此其密封性能对整个工业过程的安全性和可靠性至关重要。

3、国产化gd快开盲板密封圈取得了良好的效果，但其材质仅适用于净化气，无法满足含硫气质条件下的使用。因此，研究不同工况下快开盲板密封圈的密封性能，确定适用于含h2s与co2腐蚀性介质的天然气管道的密封圈材料对天然气管道的安全性具有重要意义。

4、目前，橡胶密封材料在一般气氛下表现出色，但在含有h2s和co2的腐蚀性气体环境下，常常表现出较差的耐腐蚀性能。这导致了管道系统在运行一段时间后需要频繁更换密封材料，增加了维护成本和管道停工的风险。因此，

5、基于以上分析表明，在天然气管道安全研究领域，急需建立一种系统的实验优选方法，以评估不同橡胶密封材料在模拟管道工作环境中的表现，并根据实验前后材质的理化特性评选出抗腐蚀性能最优的橡胶材质。

6、因此，本专利技术提出了一种含h2s与co2天然气管道橡胶密封材质实验优选方法。根据实验研究内容，开展现场工况调研，借助高温高压反应釜模拟实验环境，设计实验方案对多种密封圈材质(包括但不限于氢化丁腈橡胶、全氟醚橡胶、四丙氟橡胶)开展h2s/co2腐蚀实验，并根据实验后材质的理化特性(包括但不限于外观形貌、体积变化率、拉伸强度变化率、拉断伸长率变化等)评选出抗腐蚀性能最优的橡胶材质。

技术实现思路

1、本专利技术提供了一种含h2s与co2天然气管道橡胶密封材质实验优选方法，该方法能够更准确、全面地优选出抗腐蚀性能最优的橡胶材质。具体方案如下：

2、(1)调研现场工况条件，根据实际管道运行情况和工程要求进行调整，确定水介质成分和现场天然气管道气质(甲烷、乙烷、丙烷和丁烷及杂质气体h2o、h2s以及co2)的摩尔百分比及其分压，并根据现场工况条件选择实验温度。

3、(2)根据调研的现场工况条件，借助高温高压反应釜模拟实验环境，对氢化丁腈橡胶、全氟醚橡胶、四丙氟橡胶3种橡胶密封圈开展相容性评价实验。实验温度为28℃，总压力为10mpa，实验周期为360h，每种选3个平行样。

4、(3)选择实验设备对3种橡胶密封圈进行腐蚀浸泡实验。根据气体组成及分压，定制混合气体，每组3个平行样，在无氧环境下开展周期为360h的腐蚀浸泡实验。首先，实验前先进行试样前处理，对配置好的实验溶液进行除氧操作，控制氧含量＜10ppb；其次，将试样固定到反应釜内的夹具上，合釜吹扫后将处理好的溶液压入反应釜内；再次，加压升温到实验条件后开始实验，达到实验周期后停止实验；最后，实验结束缓慢卸压后取出试样，先观察试样表面形貌，然后对试样进行后续指标的检测，包括橡胶材料的外观形貌、体积变化率、拉伸强度变化率、拉断伸长率变化率和弹性模量变化率的检测。检测体积变化率需要测得实验前后的空气和水中的试样质量；检测拉伸强度变化率需测得实验前后橡胶圈断裂时的载荷和位移，其中位移包括径向和轴向位移，载荷是指橡胶圈断裂时的极限应力；检测拉断伸长率变化率需测得橡胶圈的内径和橡胶圈断裂时与夹具的中心距；检测弹性模量变化率需测得实验前后橡胶圈的应力应变。

5、(4)基于对国产gd盲板密封圈的橡胶材料的外观形貌、体积变化率、拉伸强度变化率、拉断伸长率变化率、弹性模量变化率和经济性分析，优选出适用于不同工况下的天然气管道密封橡胶材质。其中，橡胶材质的外观形貌需达到无变形、无起皱、无鼓泡以及无开裂；橡胶材质的体积变化率不得超过4.8％，拉伸强度变化率不得超过-12％，拉断伸长变化率不得超过-25％，弹性模量变化率不得超过20％；在性能满足要求时，若存在多种适合的橡胶材质，则选取成本最低的橡胶材质作为天然气管道密封圈的优选材料。

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【技术保护点】

1.一种含H2S与CO2天然气管道橡胶密封材质实验优选方法，其特征在于采用实验设备对天然气管道橡胶材质进行指标测试并优选其密封材质，该方法主要包括以下步骤：

【技术特征摘要】

1.一种含h2s与co2天然气管道橡胶密封材质实验优选方法，其特征在于采用实验...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈超，肖屾彬，方梦如，莫丽，李长俊，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：

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