Analiza kvara gumene cijevi kompresijskog pakera
Gumena cijev pakera potpuno je uronjena u ulje i radi ispod zemlje. Molekule otapala ulaze u umreženu mrežu gumene brtve, uzrokujući njezino bubrenje. Gustoća mrežnog lanca sustava se smanjuje, prosječna udaljenost terminala se povećava, a modul smanjuje, kao što je prikazano na donjoj slici. Primjer opisa;
Proces bubrenja umreženih gumenih brtvi uključuje dva dijela: s jedne strane, otapalo pokušava prodrijeti u gumenu brtvu kako bi uzrokovalo bubrenje njenog volumena; s druge strane, proširenje volumena gumene brtve uzrokuje da se mrežni molekularni lanci produže u trodimenzionalni prostor, uzrokujući širenje molekularne mreže. Proizvodi elastičnu kontrakciju pod stresom, pokušavajući smanjiti molekularnu mrežu.
Kada se ove dvije suprotne tendencije ponište, postiže se ravnoteža bubrenja, modul elastičnosti gumene cijevi pakera se smanjuje, a tlačno naprezanje ostaje nepromijenjeno, što rezultira smanjenjem performansi brtvljenja. Povećanje temperature ubrzava kvar gumene cijevi.
- Ostali razlozi su sljedeći (opuštanje stresa, toplinsko starenje kisikom)
- Razlog 1: Opuštanje od stresa
- Pod aksijalnom kompresijskom silom gumenog uloška, radna površina gumenog uloška potpuno je u kontaktu sa stijenkom kućišta, a aksijalna kompresija doseže maksimalnu vrijednost. Pod djelovanjem vanjske sile, segmenti polimernog lanca su prisiljeni rastezati se u smjeru vanjske sile, stvarajući tako unutarnje naprezanje koje se natječe s vanjskom silom. Međutim, molekularna konformacija se prilagođava toplinskim gibanjem segmenata lanca, tako da se točke isprepletenosti raspršuju, molekularni lanci proizvode relativno klizanje i postupno se vraćaju u svoje izvorno uvijeno stanje, unutarnji stres se postupno eliminira, a vanjski sila koja uravnotežuje naravno također se postupno smanjuje kako bi se održala Cijela molekula umreženog polimera konstantne deformacije ne može proizvesti pomak središta mase, tako da se naprezanje može samo opustiti do ravnotežne vrijednosti, što rezultira smanjenjem modula elastičnosti bačve pakera za brtvljenje, što je rezultiralo kvarom brtve.
- Razlog 2: Kvar brtve uzrokovan toplinskim starenjem kisika
Najčešće brtve pakera koje se koriste na naftnim poljima su brtve od nitrilne gume s izvrsnom otpornošću na ulje. Proces starenja nitrilne gume pomoću toplinskog kisika prikazan je na donjoj slici
Iako nitrilna guma ima dobru otpornost na ulje, alfa vodik na molekularnom lancu nitrilne gume reagira s kisikom na određenoj temperaturi i tvori nestabilan intermedijer, koji se razgrađuje u dva segmenta s karbonilnom skupinom i hidroksilnom skupinom. Učinkovitost nitrilne gume mijenja se u skladu s promjenom strukture tijekom procesa starenja toplinskim kisikom. Vlačna čvrstoća i rastezljiva čvrstoća opadaju s procesom starenja toplinskim kisikom, što dovodi do kvara brtvljenja pakera.