Estudo de envelhecimento termo-oxidativo de gaxetas de permutadores de calor provenientes da indústria petroquímica

Abstract

Gaxetas elastoméricas são amplamente utilizadas na indústria petroquímica como elementos de vedação. Estes materiais são expostos em diferentes condições de temperatura e meio. Devido a essa variabilidade de operação, há uma imprevisibilidade do tempo de vida útil de gaxetas e da evolução de suas propriedades. Com isso, realizou-se o envelhecimento termo-oxidativo de gaxetas de HNBR e NBR em períodos de até 60 dias a 80, 95, 110, 140 e 170 °C. As propriedades avaliadas de Compression Set (CS), dureza e densidade de ligações cruzadas demonstraram taxas de degradação superiores para os corpos de prova de NBR. Com a análise de perfil de módulo de indentação, evidenciou-se a degradação heterogênea para HNBR (a 170 °C) e para NBR (a 140 e 170 °C), constatando o efeito DLO responsável por alterar a taxa de degradação das propriedades. Por último, a previsão de vida útil para o intervalo de temperaturas analisado, com a utilização dos métodos de TTS e Arrhenius por meio das curvas de evolução de CS sem o efeito DLO, demonstrou que as gaxetas de HNBR apresentam tempo de vida útil superior em relação às de NBR, comprovando maior resistência ao envelhecimento termo-oxidativo para o elastômero hidrogenado.

Elastomeric gaskets are widely used in the petrochemical industry as sealing elements. Those materials are exposed to different conditions of temperature and environment. Due to this variability of operation, there is an unpredictability of the useful lifetime of gaskets and the evolution of their properties. With this, the thermo-oxidative aging of gaskets of HNBR and NBR was conducted in periods up to 60 days at 80, 95, 110, 140 and 170 °C. The evaluated properties of Compression Set (CS), hardness and cross-link density demonstrated superior degradation rates for the NBR specimens. With the analysis of the indentation modulus profile, heterogeneous degradation was evidenced for HNBR (at 170 °C) and for NBR (at 140 and 170 °C), verifying the DLO effect responsible for changing the degradation rate of the properties. Finally, the service lifetime prediction for the analyzed temperature range, using the TTS and Arrhenius methods through the CS evolution curves without the DLO effect, demonstrated that the HNBR gaskets have superior service lifetime to those of NBR, proving the superior resistance to thermos-oxidative ageing for the hydrogenated elastomer.