Estimativa de Tempo de Vida de Gaxetas Hnbr e Nbr Utilizadas Em Trocadores de Calor do Tipo Placas Gaxetadas

Abstract

Elastômeros utilizados na indústria de óleo e gás em trocadores de calor de placas gaxetadas são expostos a condições termo-oxidativas agressivas, onde a temperatura, a atmosfera corrosiva e a natureza dos fluidos envolvidos nos processos promovem a degradação dos materiais poliméricos utilizados para fazer a vedação das placas planas. Este estudo, então, busca prever o tempo de vida de gaxetas utilizadas em trocadores de calor pela extrapolação de Compression Set (CS) e dureza. Os materiais estudados foram borrachas do tipo HNBR (Acrilonitrilo butadieno hidrogenado) e NBR (Acrilonitrilo butadieno), as amostras foram separadas por tamanho, 10 mm e 70 mm e expostas a diferentes temperaturas enquanto comprimidas até 75% de sua altura média em diferentes períodos (3, 7, 15, 30, 60 e 180 dias). Ao final do tempo de envelhecimento, avaliou-se a dureza e CS das amostras. Os resultados foram extrapolados utilizando o método de Arrhenius utilizando-se como critério de falha o valor de 80% do compression set. Com os resultados e o método pode-se ter melhor compreensão do comportamento do material em operação e quando deve-se fazer a manutenção nos trocadores onde esses materiais são empregados. Pode-se observar que as amostras de 70 milímetros de NBR mostraram maior presença do efeito de difusão limitada do oxigênio (DLO), e também maior resistência aos efeitos de oxidação. Tais valores podem estar sendo influenciados pelo efeito DLO, visto que este efeito é proporcional ao comprimento da amostra. As amostras de 70 mm de HNBR se mostraram mais resistentes em temperaturas mais altas, demorando mais tempo para atingir o critério de falha. Enquanto entre as amostras de 10 mm, o HNBR se sobressaiu, mostrando maior resistência.

Elastomers used in the oil and gas industry in gasketed plate heat exchangers are exposed to aggressive thermo-oxidative conditions, where the temperature, the corrosive atmosphere and the nature of the fluids involved in the processes promote the destruction of the polymeric materials used to make the seal. of flat plates. This study, then, seeks to predict the lifetime of gaskets used in heat exchangers by extrapolation of Compression Set (CS) and hardness. The materials studied were rubbers of the type HNBR (Hydrogenated Acrylonitrile Butadiene) and NBR (Acrylonitrile Butadiene), as samples they were separated by size, 10 mm and 70 mm and exposed to different temperatures while compressed from 75% and their average height in different periods (3, 7, 15, 30, 60 and 180 days). After removing the samples from different periods of the ovens used to maintain the temperature, evaluate the hardness, CS and mass of the samples. The results were extrapolated using the Arrhenius method using as a consequence of failure or value of 80% of the compression set. With the results and the method, it is possible to have a better understanding of the behavior of the material in operation and when maintenance must be carried out in the exchangers where these materials are used. The 70 mm samples of HNBR appreciated the unexpected results, where a defined compression curve of 110 °C reached values higher than the temperature of 140 °C, which may be associated with a greater presence of the DLO effect for the higher temperatures. high do experiment. The 70 mm HNBR samples were more resistant at higher temperatures, taking longer to reach the failure criterion. While among the 10 mm samples, HNBR stood out, showing greater resistance.