石油/ガス向けの特殊ポリマー

世界のエネルギー需要が増大を続ける中で、石油/ガス産業は稼働条件が過酷な辺境への進出を強いられています。ソルベイの特殊ポリマーのラインナップは、こうした厳しい要求に対応できる、高機能ポリマー製品を揃えております。

石油/ガス産業の用途は、ほとんどのポリマー製品にとって課題の多いものであり、耐熱性、耐薬品性、耐化学透過性、低温での靭性と柔軟性、優れた電気絶縁性、および長期的な信頼性が要求されます。ソルベイスペシャルティポリマーズは、石油/ガス産業の重要な要件に適合する、多様な高機能ポリマーを提供しています。

特殊ポリマーは、長期間にわたって優れた耐熱劣化性を示し、機械特性がほとんど変化しません。ただし、荷重や化学的な曝露などの環境要因が長期性能に影響を及ぼすことがあるため、最終用途での性能試験を実施して、個々の用途におけるポリマーの適合性を確認する必要があります。

熱定格は、石油用途での最大使用温度の一般的な目安としてお使いください。

Oil-and-gas-thermal-ratings-2017 

用途マトリックス
用途PVDFECTFEPFAPTFEFKM
FFKM
PFPEPPAPEEKPAEKPAI
フレキシブルライザーの圧力シース         
フレキシブルライザーの耐摩耗テープ       
供給パイプライン       
パイプのライナー    
RTP         
コーティング     
制御ラインの埋め込み       
電源ケーブル    
配管     
シーリングとガスケット      
コンプレッサーの部品      
潤滑剤         
バルブのプレート       
電気コネクター       
ロッドガイド         
フィルム     

材料製品

ソレフ® PVDF

ソレフ® PVDF は、1990 年代からフレキシブルライザーや自噴線に幅広く使用されていたので、石油/ガス産業で最もよく知られているフッ素系樹脂の一つです。

主要特性

  • 最大温度 130 ~ 150℃で連続使用可能
  • 優れた耐薬品性
  • 良好な機械特性
  • ほとんどのガスや液体で低透過性
  • 高い耐摩耗性
  • 急速ガス減圧(RGD)に対する優れた耐性

フレキシブルライザーおよび自噴線向けソレフ® PVDF

ソレフ® PVDF は、厳しい深海油田の用途に最適です。高圧、温度、および高活性の原油に耐えるように複雑なパイプ構造が設計され、それらの条件に曝露する環境で優れた長期的性能を示すソレフ® PVDF がバリアとしてますます使用されています。

ソレフ® PVDF は 20 年間、最大連続使用温度 130℃の API17J に適合し、これらの用途で多数の実績をすでに有しています。超臨界二酸化炭素を石油増進回収法(EOR)の溶媒として使用する場合、油田流体に含まれる超臨界二酸化炭素の存在がますます問題になっています。ソレフ® PVDF を 130℃、150 bar の超臨界二酸化炭素に曝露して、その化学的安定性が実証されました。結果は、わずかな重量増加と、機械特性へのわずかな影響を示しました。フッ素樹脂は高温や汚染混合液中で超臨界二酸化炭素と良好な化学的適合性を示すだけでなく、周囲の金属構造も保護できます。

炭化水素を製造する世界各地には、大量の硫黄が存在します。水分が存在する環境での硫化水素は、多くの金属部品にとって深刻な問題であり、硫化物応力腐食割れ(SSCC)、水素脆化(HE)、水素誘起割れ(HIC)、または応力支配 HIC を引き起こします。接合していないフレキシブルパイプは、内側の圧力シースを透過する硫化水素が無視できる程度であることが望ましい製品の一例です。ソレフ® PVDF は、複数の異なる高温と硫化水素濃度の曝露プログラムで試験されました。この結果、硫黄を含む環境で PVDF が受けた影響はわずかであることが確認されました。

硫化水素の透過性

H2S-permeability

耐熱性

Oil-and-gas-temperature-rating

硫黄を含む環境での膨潤

Swelling-in-sour-environment

硫黄を含む環境での弾性率

Elastic-modulus-in-sour-environment

供給パイプライン向けソレフ® PVDF

供給パイプラインのホースには、メタノールやエタノールに対する耐薬品性、およびそのような注入流体に対する非常に低い透過性が要求されます。ソレフ® PVDF は、これらの理由から、最大 150℃および 1,125 bar での用途で耐圧ホース製造企業 SPIR STAR® 社により選定されました。

温度による弾性率

Elastic-modulus-with-temperature

パイプライナー向けソレフ® PVDF

自噴線で輸送される流体の特徴として、二酸化炭素、硫化水素、および自由水が存在します。これらの化学薬品とさまざまな流動パラメーターの組み合わせにより、パイプラインの腐食度が高くなることがあります。化学添加剤を注入することにより腐食の抑制や緩和が可能ですが、石油の化学組成や流動パラメーターのわずかな変化で腐食度が劇的に増加する可能性があります。ポリマーのライニングを持つ炭素鋼パイプは、耐食合金(CRA)の効果的かつ経済的な代替品であり、化学薬品の注入量とメンテナンス費用を削減できます。ソレフ® PVDF は、炭化水素の流路の腐食を防止し、長期的な信頼性を提供するために適する材料です。

コーティング向けソレフ® PVDF:パイプライン内外の保護

ソルベイスペシャルティポリマーズは、金属に直接密着し、多層コーティング系の形成を可能にする新しいソレフ® PVDF 材料を開発しました。

この新しいソレフ® PVDF はパウダーコーティング系として提供され、優れた密着性、および他のソレフ® PVDF のグレードとの化学的適合性を示し、押出し加工に適します。また、鋼管に断熱性と機械的強度を提供します。パイプラインの外部コーティング用に二層系を使用できます。

PVDF 樹脂がベースである従来の静電粉体塗装(EPC)系(プライマー一層とトップコート複数層)をパイプラインの内部コーティングに使用できます。

ソレフ® PVDF コーティングの特性:

  • –30 ~ 150℃での熱安定性
  • 熱伝導率 < 0.2 W/m·K
  • 吸水率 < 0.02 %
  • 幅広い温度範囲で低い透水性
  • 優れた機械強度と衝撃強さ
  • 本質的な耐侯性
  • 優れた電気絶縁性
  • 密度:1.78 g/cm

ヘイラー® ECTFE

ヘイラー® ECTFE は独特な特性の組み合わせを持ち、防食性が要求される厳しい条件での実績があります。

薄肉または厚肉のシート、フィルター、パイプ、フィルム、さらに、電線シースやダウンホール用途での埋め込みにも幅広く使用されています。

溶融押出から直接静電粉体塗装まで、各種の加工技術に対応するグレードが用意されています。コーティングした部品は、ヘイラー® ECTFE の特性に加えて、卓越した表面平坦性を示します。

ヘイラー® ECTFE の主要特性:

  • 最大温度 150℃で連続使用可能
  • ガスや化学薬品に対する卓越した耐薬品性
  • 優れた耐摩耗性
  • 不燃性
  • 傑出した表面平坦性

コーティングの主な特性:

  • コーティングの高い硬度
  • 基材への良好な密着性
  • 優れたバリア性
  • 低い透過性
  • 低い湿潤性

アルゴフロン® PFA

アルゴフロン® PFA 樹脂は溶融性の半結晶性パーフルオロポリマーの独特な製品ラインナップであり、優れた機械特性と、高温および超低温への耐性、化学的不活性、自己消火性、低い表面エネルギー、傑出した絶縁性などの新しい特性を兼ね備えています。

アルゴフロン® PFA 樹脂は、石油/ガス産業のさまざまなダウンホール用途、および防食に使用されています。

主要特性

  • –200 ~ 260℃での機械特性と寸法安定性
  • 優れた長期的耐久性
  • -100℃でも良好な柔軟性と延性
  • ほぼすべての化学薬品に対する耐薬品性
  • 傑出した熱応力割れ耐性
  • 良好な耐透過性
  • 優れた電気特性と耐火性
  • 可塑剤と添加剤を不使用
  • 本質的な耐 UV 性
  • 急速ガス減圧に対する優れた耐性

ダウンホールケーブルおよび制御ライン向けアルゴフロン® PFA

電気機械ケーブルは、ダウンホールの操業を監視するための電力とデータを搬送し、過酷な条件に曝露します。アルゴフロン® PFA は耐加水分解性と耐薬品性を備え、非常に高い温度で使用できます。

制御ラインは、ポリマーに埋め込まれた鋼管で構成され、耐腐食性、耐摩耗性、耐圧縮性を備えています。アルゴフロン® PFA は、この用途で幅広く使用されています。

粗炭化水素を輸送する防食鋼管向けアルゴフロン® PFA は、高い使用温度、高濃度の腐食性流体およびガス、高いウォーターカットに曝されており、安全性と信頼性の高い操業に向けて設計と保護を行う必要があります。

ステンレス鋼と耐食合金は定着している方法ですがコストが高く、化学抑制剤は高温で必ずしも信頼できる防食性を示しません。ライニングに使用したアルゴフロン® PFA パイプは高温での耐腐食性、優れた耐浸食性と耐摩耗性、および硫化水素、超臨界相の二酸化炭素に対する優れた耐薬品性を示します。摩擦係数と表面張力が低いことから、ワックスの付着も防ぎ、流量を増加できます。

代表的な用途:

  • 電気機械ケーブル
  • ヒーターのケーブル
  • 金属管の埋め込み
  • 配管
  • タンクのライナー
  • バルブのライニング
 
アルゴフロン® PFA M620、サンプルタイプ IV(厚さ:1.5 mm)、ASTM D638
温度 [℃]E [MPa]破断応力 [MPa]破断ひずみ [%](横方向)
2346535.6281
060939.6258
-2069041.6232
-5096044.4182
-1002,98055.622.8

アルゴフロン®および Polymist® PTFE

アルゴフロン® PTFE 製品は過酷な環境で化学的に極めて不活性であり、超低温から 260℃までの広い温度範囲で耐熱性、優れた電気特性、非粘着性を示します。

代表的な用途として、次のものがあります。

  • シーリング
  • ガスケット
  • パッカー
  • バルブ
  • 伸縮継手
  • パイプおよび継手

温度に対する耐薬品性

Oil-and-gas-chemical-resistance-vs-temperature

アルゴフロン® PTFE の機械特性

温度[℃]降伏応力 [MPa]破断応力 [MPa]破断時伸び [MPa]
231535370
301130420
75826550
100722530
150516440
200412420
250310420
30028440

特性単位アルゴフロン® PTFE
誘電率 2.1
体積抵抗率Ωcm1018
誘電正接 < 3·10–4
絶縁耐力1 mm、KV/mm25 ~ 30
燃焼特性 V-0
限界酸素指数(LOI)%> 95

アルゴフロン® L および Polymist® マイクロナイズドパウダー は、石油/ガス産業でコーティングやグリースの添加剤として使用されています。

これらの製品は小粒径の低分子量 PTFE パウダーで、多様な用途で添加剤として使用され、加工特性や最終使用性能を向上します。

懸濁重合で得られる Polymist® パウダーは最終用途に応じた微小な粒径で構成されます。分散重合で得られるアルゴフロン® L パウダーは、一次粒子の凝集物であり、このため Polymist® パウダーよりも比表面積が高くなっています。これらすべてのマイクロナイズドパウダーは、–260 ~ 260℃の温度で使用でき、乾燥または液体の媒体に容易に分散するように設計されています。

フォンブリン® PFPE 潤滑剤

フォンブリン® PFPE の潤滑剤、オイル、およびグリースは、稼働時間が重要な要件である厳しい用途に合わせて設計されています。フォンブリン® PFPE 製品は卓越した粘度指数を有し、低温および超高温で使用でき、化学的に不活性で炭化水素に不溶性です。これらの製品は高密度オイルで、不燃性として UL 規格に登録されており、無毒です。

フォンブリン® 潤滑剤が優れている理由

  • 比類なき耐薬品性、耐溶解性
  • 優れた耐熱性/li>
  • 優れた電気抵抗/li>
  • 金属、プラスチック、エラストマー、ゴムとの非反応性/li>
  • 液体酸素、気体酸素に対して不活性/li>
  • 非常に優れた耐放射性/li>
  • 良好な粘度指数/li>
  • 不燃性/li>
  • 非常に広い使用温度範囲/li>
  • 少ない蒸発損失/li>
  • 非常に優れた耐水性/li>
  • 低温および高温で優れた耐摩耗性/li>
  • 配合によりグリース化が容易/li>
  • 環境安全性/li>
  • オゾン破壊係数(ODP)がゼロ/li>
  • 揮発性有機化合物(VOC)なし/li>
  • 無毒性/li>

特定グレードのフォンブリン® PFPE 潤滑剤は、さらに以下の特長を備えています。

  • 非常に高い粘度指数(< 300)/li>
  • 低温での非常に優れた始動トルク/li>
  • 優れた蒸発特性/li>

添加剤含有のフォンブリン® PFPE 流体が提供されていることにより、高い防錆特性が要求される分野において完全フッ素化流体/グリースの用途が広がります。これらの用途として、凝縮した水蒸気に接触する可能性があるベアリング、ギア、タービン、液体ポンプの潤滑があります。

また、添加剤を含有していることにより、防錆が重要な製品仕様の一項目である場合に、フォンブリン® PFPE を油圧作動油、充填流体、および溶媒として使用することができます。

フォンブリン® PFPE 潤滑剤は多くの場合、高機能潤滑が要求される特定用途向けに、配合によりグリース化されます。

使用温度範囲

GF-Service-Temp-Range

テクノフロン® FKM および PFR FFKM

テクノフロン® FKM およびテクノフロン®パーフルオロエラストマー(PFR)FFKM は、フッ素含有量の高いフッ化炭素合成ゴムで、あらゆるエラストマーの中でクラス最高の耐熱性と耐薬品性を備えています。

テクノフロン® 製品ラインのフッ素エラストマーおよびパーフルオロエラストマーには、石油/ガス産業のダウンホール、沖合、および地表の過酷な環境に十分対応する多様な各種のグレードがあります。テクノフロン® 製品は、急速ガス減圧への耐性、硫化水素への耐薬品性、および低温での性能を備えています。

オイル/ガス産業での代表的な用途として、ポンプやモーターの固定子、パッカーの部品、およびすべてのタイプのシーリング用途があります。

テクノフロン® FKM/FFKM は長期間、高温(>150℃)で低い圧縮永久歪みを維持するので、HNBR のような材料よりも高い一定のシーリング力を持つ、優れたシーリングが得られます。これにより、部品の寿命が延び、メンテナンスとシャットダウンの時間が短縮され、結果として全体のコストが削減されます。

テクノフロン® FKM パーオキサイド加硫と耐アルカリ性:特定の個別要件に適合する多様なグレードが用意されています。

石油/ガス産業の温度範囲におけるエラストマー

Elastomers-in-oil-and-gas-temperature-range

圧縮応力の緩和(150℃)

Compression-stress-relaxion-150C


特殊ポリマーの耐薬品性
 テクノフロン® PL 855テクノフロン® P 757テクノフロン® P 959テクノフロン® BR 9151テクノフロン® PFR 94
 FKM パーオキサイド加硫、低温FKM パーオキサイド加硫、汎用FKM パーオキサイド加硫、耐薬品性FKM パーオキサイド加硫、耐アルカリ性FFKM、汎用
硫化水素
蒸気
芳香族炭化水素
アミン不可不可不可
オイル
メタノール不可
シーリング
TR10 [℃]-30-15-7-7-2

 

その他の材料の耐薬品性
 HNBRFKMTFE/P
  ビスフェノール加硫、コポリマー 
硫化水素不可不可
蒸気不可不可
芳香族炭化水素不可不可
アミン不可
オイル
メタノール不可
シーリング不可
TR10 [℃]–37/–30-173

低温特性MOVE 技術

テクノフロン® 低温 FKM は、ソルベイの非公開の MOVE 完全フッ素化モノマーを使用して設計されています。これらのエラストマーは、高活性化学薬品や –40℃の低温に曝露する厳しい用途向けに開発されました。

テクノフロン® VPL 85540 は、耐低温技術を促進する主要な製品です。

低温特性および耐薬品性

Low-temp-and-chemical-resistance

テクノフロン® PFR FFKM:究極の性能

テクノフロン® PFR パーフルオロエラストマーはほぼすべての化学薬品に対して耐薬品性を示し、一部のグレードは 300℃以上の耐熱性を有します。

  • テクノフロン® PFR 95HT は、ソルベイ独自の架橋剤を使用しており、高温で水や蒸気の存在する環境で、トリアジン架橋 FFKM よりも優れた性能を示します。
  • テクノフロン® PFR LT は、ソルベイ独自の MOVE 技術により、パーフルオロエラストマーの卓越した耐薬品性と、他に低温での比類なき弾性(TR10=-30℃)を兼ね備えています。
  • テクノフロン® PFR 06HC は、すべてのパーフルオロエラストマーの中で最高の耐薬品性を示します。石油/ガス産業専用に設計されており、高温でのアミンへの耐薬品性、および急速ガス減圧への耐性を備えています。

耐熱性

Oil-gas-Tecnoflon-thermal-resistance

最小使用温度

Oil-and-gas-minimum-service-temperature

耐薬品性

FFKM-chemical-resistance

急速ガス減圧

使用中に雰囲気ガス圧が急激に減少したときに急速ガス減圧が発生し、シーリングの割れ、内部亀裂、および表面のふくれが起こることがあります。

ソルベイの分岐構造技術と擬リビング重合技術により、テクノフロン® パーオキサイド加硫製品ラインのフッ素エラストマーとパーフルオロエラストマーは、急速ガス減圧に耐える優れた特性を有しています。

石油/ガス産業向けのほとんどのテクノフロン® FKM およびテクノフロン® PFR FFKM について、NORSOK Standard M-710 Rev 2 に規定されている試験を行った結果、問題なく試験に合格しました。

キータスパイア® PEEK およびアバスパイア® PAEK

現在、エンジニアは、原油や天然ガスの回収と処理に役立つ先進材料にかつてないほど頼っています。より深い掘削、および沖合の海底埋蔵地への移行は、より高温、高圧の環境、そして多くの場合、高活性の化学環境を意味します。ウルトラポリマーは、耐熱性能、傑出した強度と剛性、耐摩耗性、非常に高い硬度、耐薬品性、自己消火性、硫黄含有環境での高い機械特性の維持、急速ガス減圧への良好な耐性を兼ね備えています。

キータスパイア® PEEK は、成形が容易な半結晶性ポリマーであり、連続使用時に 240℃まで優れた熱安定性、クラス最高の耐疲労性、および有機物、酸、アルカリに対する卓越した耐薬品性を示します。

アバスパイア® PAEK は、独自に配合された製品ラインで、コストと性能のギャップを埋める独特な利点を備えています。この製品は、PEEK よりも高い強靭性と、150~240 ℃で高い機械性能を示します。

代表的な用途:

  • コンプレッサーのリングとプレート
  • コンプレッサーのポペット
  • バックアップシールリング
  • 電気コネクター
  • ラビリンスシール
  • モーターエンドプレート
  • ベアリング
  • ブッシュ
  • 素材
  • フレキシブルライザー用の摩耗予防/保護テープ

1 年間 20 % の H2S に曝露後、PEEK と PAEK の引張り強さの経時変化

Tensile-strength-of-PEEK-and-PAEK-after-H2S-exposure

試験速度 2”/min、老化条件:170 ℃、20 % の H2S、NORSOK オイル


非強化 PEEK および PAEK 材料の温度に対する弾性率の変化

Modulus-retention-vs-temp-of-unfilled-PEEK-and-PAEK

アモデル® PPA

アモデル® PPA は、20 年以上にわたって石油/ガス産業で使用されてきました。ダウンホール向けに開発されたアモデル® PPA の最初の用途は、サッカーロッドでした。熱可塑性樹脂のロッドガイドの主な要件として、耐薬品性、耐熱性能、寸法安定性、耐摩耗性、耐疲労性があります。

アモデル® PPA は PA 6,6 や PPS と比較試験され、PPS より優れた耐摩耗性と実用上の強靭性、および同等の耐熱性能を示しました。PPA は、耐薬品性、耐熱性能、および寸法安定性の点で PA 6,6 よりも優れています。

アモデル® PPA の主要特性:

  • 耐熱性、最大連続使用温度 190℃
  • 卓越した電気特性
  • 高温オイル、高温海水、硫黄含有量の多い原油、二酸化炭素に対する優れた耐薬品性
  • 耐摩耗性
  • 耐食性
  • 寸法安定性
    • 一般的なポリアミドと比較して低い吸水率
    • 低速の吸水
    • PA 6,6 よりも低い熱線膨張係数(CLTE)、特に 130℃未満

熱劣化後の引張り強さの半減期
(33 % GF PPA と 33 % GF PA 6,6の比較)

Time-to-tensile-half-life-after-thermal-aging


試薬アモデル® AS-1133 HSPA 6,6、33 % GF
トルエン
オイル
塩化メチレン
クロロフルオロカーボン
メチルエチルケトン
塩化ナトリウム
フェノール不可不可
硫酸(36 %)不可
水酸化ナトリウム(10 %)

30 日浸漬、23℃

トーロン® PAI

トーロン® PAI は、傑出した強度(275℃まで)、優れた耐クリープ性、耐摩耗性、耐薬品性を兼ね備えています。低い熱膨張率と高い絶縁性を示し、切削加工した熱硬化性樹脂よりも低コストです。

石油/ガス産業でトーロン® PAI はターボコンプレッサーに幅広く使用されています。

トーロン® PAI の主要特性:

  • 非強化での強度
  • 強靭性
  • 超低温特性
  • 低い CLTE

トーロン® 4203L の機械特性
特性単位-196℃20℃135℃232℃
引張り強さMPa21819211766
破断時の引張り伸び率%6152122
曲げ強さMPa287244174120
曲げ弾性率GPa7.95.03.93.6

熱線膨張係数

Oil-and-gas-Torlon-CLTE-comparison-to-metal