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Durante más de 20 años, Mitsubishi Chemical Advanced Materials ha suministrado materiales termoplásticos avanzados para reemplazar el aluminio y otros metales para su uso en sellos laberínticos de turbocompresores. Una de las ventajas de los sellos de polímero es que se elimina la deformación de los dientes de metal y el daño del eje de acoplamiento durante los roces del eje. Esto da como resultado una mejora extrema en la eficiencia general del compresor durante la vida útil de los sellos, porque los espacios libres iniciales se pueden ajustar y la pérdida de espacio libre con el tiempo se reduce. Otra ventaja de los sellos de polímero es que el tiempo medio entre reparaciones (MTBR) se reduce drásticamente, porque los sellos mantienen su alto rendimiento incluso después de muchos años de servicio.
Mitsubishi Chemical Advanced Materials proporcionó sellos laberínticos a un OEM líder y probó dos juegos de sellos después de que fueron retirados de servicio después de 11 y 15 años. Las pruebas dieron como resultado datos de propiedades mecánicas que muestran el rendimiento de los sellos de Duratron T4540 PAI (fabricados con resina Torlon) después de 11 años y 15 años de servicio en comparación con el nuevo Duratron T4540 PAI "comercial". Durante su tiempo en servicio, el primer juego de sellos estuvo expuesto a temperaturas entre 47 y 60 ° C, el segundo a temperaturas entre 31 y 45 ° C.
Visualmente, los sellos estaban bien, con la excepción de los daños obtenidos durante el proceso de extracción. Cada uno de ellos exhibió algún tipo de daño que iba desde algunos cortes hasta estar completamente roto.
Para evaluar la integridad de los sellos Duratron T4540 PAI, se compararon algunas propiedades mecánicas típicas de los sellos devueltos con las del Duratron T4540 PAI estándar en existencia. Solo un sello, la caja B del conjunto inicial, segunda rueda, era lo suficientemente grande como para permitir el mecanizado de barras de prueba de tracción de tamaño completo, proporcionando propiedades de tracción, incluidos valores de resistencia, módulo y alargamiento. También se evaluaron otras propiedades mecánicas, incluida la resistencia a la compresión y el módulo, pero debido al tamaño de muestra limitado de los otros sellos de sección transversal más pequeños, solo se pudieron mecanizar y probar muestras de prueba de compresión.
Para el sello simple en el segundo conjunto de 15 años, se realizó un complemento completo de pruebas, excepto el valor del módulo de tracción que no se obtuvo porque el material no podía producir una barra de tracción de tamaño completo.
Los valores de propiedad del Duratron T4540 PAI en servicio se compararon luego con un conjunto de datos de referencia. Los valores de referencia se obtuvieron de barras tubulares moldeadas por compresión recientes que representan el mismo proceso de producción que las muestras "más antiguas" devueltas. Se sacaron dos tubos de la producción y se mecanizaron placas de prueba, se probaron y se documentaron los resultados (18 ”DE x 11” DI x 6 ”L y 12” DE x 3.5 ”DI x 6” L).
La Tabla 2 a continuación detalla los resultados de las pruebas de propiedades mecánicas para los sellos laberínticos de polímero de 11 y 15 años en servicio.
Tabla 2: Resultados de la prueba de propiedades mecánicas
(1) Datos de muestra de producción de materiales avanzados de Mitsubishi Chemical basados en promedios entre barras tubulares de 18 "x 11" x 6 "y 12" x 3,5 "x 6".
(2) B-Case, la segunda rueda fue el único componente lo suficientemente grande como para permitir una barra de tracción mecanizada de tamaño completo, lo que permitió datos de resistencia a la tracción, alargamiento y módulo. Como resultado, solo se generaron datos de compresión en las otras muestras.
Para los sellos de 11 años, la resistencia a la tracción y las propiedades de elongación de la muestra B-Case fueron un poco más bajas que la línea de base, pero el módulo de tracción fue mayor. Esto puede atribuirse a una ligera fragilización del producto en servicio. Las propiedades de flexión y compresión eran superiores a la producción actual, lo que también se puede atribuir a la misma razón. La Tg o temperatura de transición vítrea del material de 11 años se mantuvo estable a 280 ° C, lo que no muestra una degradación importante de la estructura polimérica. También para estos sellos, los valores de la resistencia a la compresión y el módulo se compactaron de manera ajustada y dentro de un margen del 7%, lo que muestra una buena integridad de los datos entre los sellos devueltos.
Para el sello de 15 años, tanto los datos de tracción como los de compresión se compararon muy bien con los valores de referencia, incluido el alargamiento por tracción. La resistencia a la flexión fue menor que la línea base mientras que el módulo de flexión estuvo por encima de la línea base, sin embargo, los datos estuvieron dentro de una variación aceptable considerando la edad del polímero.
Después de 11 y 15 años de servicio en un compresor de gas natural, la integridad de los sellos PAI Duratron T4540 parece ser muy similar a la producción actual.
Hasta un 50% menos espacio libre que el metal API aprobado
Ahorro de costos entre 5% - 10% en sistemas de gestión de integridad ascendentes