NO320559B1 - Fremgangsmate for a evaluere prosentvis gjenvaerende levetid, oppbrukt levetid og aldringsraten til en del laget av polyamid. - Google Patents
Fremgangsmate for a evaluere prosentvis gjenvaerende levetid, oppbrukt levetid og aldringsraten til en del laget av polyamid. Download PDFInfo
- Publication number
- NO320559B1 NO320559B1 NO19982575A NO982575A NO320559B1 NO 320559 B1 NO320559 B1 NO 320559B1 NO 19982575 A NO19982575 A NO 19982575A NO 982575 A NO982575 A NO 982575A NO 320559 B1 NO320559 B1 NO 320559B1
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- molecular weight
- polyamide
- measurement
- lifetime
- part made
- Prior art date
Links
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 title claims abstract description 38
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 title claims abstract description 38
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 40
- 230000032683 aging Effects 0.000 title claims description 31
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 52
- HASUJDLTAYUWCO-UHFFFAOYSA-N 2-aminoundecanoic acid Chemical compound CCCCCCCCCC(N)C(O)=O HASUJDLTAYUWCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 38
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 claims 2
- 238000001542 size-exclusion chromatography Methods 0.000 claims 1
- 230000035882 stress Effects 0.000 claims 1
- 229920000571 Nylon 11 Polymers 0.000 abstract description 36
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 abstract description 9
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 abstract description 7
- 238000000149 argon plasma sintering Methods 0.000 abstract description 2
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 abstract description 2
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 abstract 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 abstract 1
- 238000010561 standard procedure Methods 0.000 abstract 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 18
- 239000000463 material Substances 0.000 description 14
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 10
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 10
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 10
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 10
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 10
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 5
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 5
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000011088 calibration curve Methods 0.000 description 3
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 3
- 238000011326 mechanical measurement Methods 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 239000004959 Rilsan Substances 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 2
- 230000000875 corresponding effect Effects 0.000 description 2
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 2
- GUOSQNAUYHMCRU-UHFFFAOYSA-N 11-Aminoundecanoic acid Chemical compound NCCCCCCCCCCC(O)=O GUOSQNAUYHMCRU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001594 aberrant effect Effects 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 210000000988 bone and bone Anatomy 0.000 description 1
- 238000002144 chemical decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 230000002596 correlated effect Effects 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000002431 foraging effect Effects 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 238000012625 in-situ measurement Methods 0.000 description 1
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000010338 mechanical breakdown Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000003204 osmotic effect Effects 0.000 description 1
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 description 1
- 238000013001 point bending Methods 0.000 description 1
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 1
- 230000002285 radioactive effect Effects 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/44—Resins; Plastics; Rubber; Leather
- G01N33/442—Resins; Plastics
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Pathology (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- Testing Resistance To Weather, Investigating Materials By Mechanical Methods (AREA)
- Polyamides (AREA)
- Sampling And Sample Adjustment (AREA)
- Disintegrating Or Milling (AREA)
- Chemical And Physical Treatments For Wood And The Like (AREA)
- Processes Of Treating Macromolecular Substances (AREA)
- Processing And Handling Of Plastics And Other Materials For Molding In General (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By The Use Of Chemical Reactions (AREA)
- Investigating Or Analyzing Non-Biological Materials By The Use Of Chemical Means (AREA)
- Heating, Cooling, Or Curing Plastics Or The Like In General (AREA)
- Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)
Description
Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte for å evaluere gjenværende levetid og egenskaper til komponenter laget av Nylon 11®. Nylon 11® er en polyamid dannet fra 11-aminounde-caonisk syre (heretter vil polyamid dannet fra aminoundekansyre eller Nylon 11® eller RILSAN® benyttes som angivelse av polymertypen). Mer spesielt angår oppfinnelsen måling av molekylvekt for å fastsette hvor stor del av levetiden som er oppbrukt eller hvor stor del som gjenstår, raten for hvor hurtig bruksegenskapene avtar, og datoen for når komponenten bør erstattes.
I moderne industriprosesser har overvåkning av levetiden til komponenter i plast og kompo-sittmaterialer blitt svært viktig. Mange mekaniske deler, inkludert lastbærende deler, blir nå laget av plastmaterialer. Årsakene til dette er blant annet at plastmaterialer har lavere vekt enn metaller, de korroderer ikke, de kan lettere fremstilles til ønsket form, og de tåler ekstreme temperaturbetingelser bedre enn mange metaller. En ulempe med plastkomponenter er at de brytes ned med tiden og krever periodevis utskiftning. De kan bli sprø, og strekkstyrken avtar med tiden blant annet på grunn av eksponering i kjemikalier, pH betingelser, temperatur og ultrafiolett lys. I motsetning til ved metallkomponenter, er nedbrytningen av deler i plast vanskelig å fastslå. For eksempel kan svakheter i metall bli fastslått ved visuell deteksjon av sprekker. Oppsprekking i plastdeler er derimot ofte ingen god indikator på strukturell integritet.
En velkjent fremgangsmåte i industrien er periodevis å erstatte deler av plast lør utgangen av levetiden til disse. Dette muliggjøres ved å foreta levetidsstudier av representative deler og slik sette opp en vedlikeholdsstrategi på utskiftning av delene før utgangen av den forventede levetiden. Denne praksisen fører til at deler erstattes før det er nødvendig, noe som er ressurs-krevende både med tanke på materialkostnader og den tiden maskinen ikke er i drift ved utskiftning av delen.
Nåværende praksis ved mekanisk testing krever ofte fastsettelse av forlengelse av prøvestaven ved ulike belastninger og belastning ved brudd av prøvestaven. Endringen i disse parametrene benyttes for å beskrive utmatting av delen. For eksempel kan økning i bruddforlengelsen indikere nedgang i strekkstyrken til materialet, og en nedgang i bruddforlengelsen kan skyldes økende sprøhet i materiale. Ulempen med denne typen mekanisk testing av plastkomponenter er at operatøren ofte bare kan si noe om bruksegenskapene når delen ikke lenger er brukbar og det dermed er for sent. Det vil si, en komponent vil ofte oppfylle bruksspesifikasjonene godt helt til den går til brudd.
Nylig har det blitt gjort forsøk på "levetidsovervåkning" som gir fremgangsmåter for å fastslå alderen til en komponent og gjenværende levetid.
US 5.305.645, tilhørende Reifsnider et al., omhandler en prosess for dynamisk måling av materialets styrke og levetid under syklisk belastning. Skader i testlegemet forårsaket av utmatting, fastsettes ved overvåkning av signaler som dannes ved bruk av en dynamisk test-maskin som utsetter testlegemet for syklisk belastning. Ved å analyseres faseforskjellene mellom utbøyning og belastningssignaler, samtidig som endringer i utbøyningsamplituden registreres, kan gjenværende levetid og styrke i materialet bli fastslått. Ulempen ved denne teknikken er at den forutsetter bruk av dyrt utstyr og at den forutsetter at prøvestykker kan fjernes og testes.
US 5.317.252, tilhørende Kranbuehl, omhandler teknikk for overvåkning av levetiden til en plastkomponent eller et kjemisk fluid ved overvåkning av elektriske permitivitetsparametere med et dosimeter. Dosimetere er beskrevet anbrakt på overflaten til den polymeren som overvåkes eller plassert i nærheten av plastkomponenten som en kupongtype sensor. Med dette oppnås at dosimeteret utsettes for samme miljø som delen som overvåkes (korrosiv fluid, lys, varme etc.). Dosimeteret inkluderer en kapasitans som gjennomgår reproduserbare endringer i en eller flere komponenter med komplekse permitivitetsmålinger, og disse endringene er korrelert til en grad av nedbrytning av polymermaterialet som overvåkes. Fremgangsmåten som beskrives i patentet, gir kostnadsbesparende in situ målinger, men den forutsetter en sensor som velges for å gjennomgå reproduserbare endringer i komplekse permitive komponenter og den forutsetter å korrelere endringene med nedgangen i den egenskapen som er av interesse. Begge disse forutsetningene kan være vanskelig å oppfylle i enkelte situasjoner.
Det er et formål med oppfinnelsen å vise en fremgangsmåte for å fastsette hvor stor del av levetiden som er oppbrukt eller gjenstår for en del i Nylon 11® (en polyamid dannet fra aminoundekansyre), raten for hvor hurtig bruksegenskapene avtar, og datoen for når komponenten bør erstattes.
Således angår foreliggende oppfinnelse en fremgangsmåte for å evaluere prosentvis gjenværende levetid, oppbrukt levetid og aldringsraten til en del laget av polyamid dannet fra aminoundekansyre, kjennetegnet ved trinnene: bestemme starttiden for bruk av nevnte del laget av nevnte polyamid; og måle molekylvekt til nevnte polyamid, nevnte måling foretas ved et måletidspunkt; og identifisere en brukstid for delen laget av nevnte polyamid ved å subtrahere starttiden fra nevnte måletid; og
sammenlikne nevnte molekylvekt fra måletrinnet med en standard kurve eller tabell som korrelerer molekylvekt og tid; og
fastsette informasjon om levetiden for delen laget av nevnte polyamid som en funksjon av brukstid, nevnte molekylvekt og en standard kurve eller tabell hvor nevnte informasjon om levetiden velges fra gruppen bestående av gjenstående levetid for delen, oppbrukt levetid for delen og raten for hvor hurtig levetiden brukes opp.
Det er videre et formål med oppfinnelsen å angi en fremgangsmåte for overvåkning og fastsette tidspunkt for utskiftning av deler av Nylon 11® brukt i olje og gass utvinning og transport, slik som fleksible rør, umbilicals, slanger og metall kledde rør og liknende.
I samsvar med oppfinnelsen har det blitt fastslått at den mekanismen som er avgjørende for aldring og mekanisk sammenbrudd av deler laget av polyamid av aminoundekansyre, i olje, vann og olje-gass-vann miljø, er kjemisk degradering av strukturen i ryggraden til polymer-jeden. Nedbrytningen av den kjemiske ryggraden resulterer i nedgang i molekylvekten til polymerkjedene. Endringer i molekylvekten til komponenter i Nylon 11® brukes for å forutsi oppbrukt og gjenværende del av levetiden, og dato for når delen bør erstattes. Molekylvekt kan måles ved en rekke velkjente teknikker. For eksempel, vekt midlere molekylvekt kan fastslås ved light scattering målinger (LSM), nummer midlere molekylvekt kan finnes ved gel permeation chromotography (GPC) og viskositets midlere molekylvekt kan finnes ved bruk av viskosimeter. Andre målemetoder for måling av molekylvekt som kan benyttes er osmotisk trykk, radioaktiv magnetisk resonans (NMR) imaging og gruppe analyse.
Eksperimenter viser at endringer i molekylvekt til Nylon 11® har større effekt på den mekaniske ytelsen til komponenten enn andre aldrings faktorer slik som at mykgjører difrunderer ut, at vann diffunderer inn, endringer i grad av krystallinitet og krystallstruktur eller endringer i amorf morfologi.
Deler av Nylon 11® kan overvåkes ved en rekke metoder. For eksempel kan vitnekuponger holdes i nærheten av delen som skal overvåkes. Delen og kupongen er dermed utsatt for de samme prosess- og miljøforholdene. En av kupongene kan tas ut periodisk for måling av molekylvekt. Alternativt kan delen bli fremstilt med regioner fra hvilke kjerneprøver kan tas periodisk, og kjerneprøvene analyseres med hensyn på molekylvekt. Det vil si at ved tidspunkt for molekylvektsmåling tas en kjerneprøve for delen. En tredje mulighet er å ha miljøkammer i et laboratorium som simulerer aldringsprosessen som delen erfarer på feltet. Et prøvestykke som er plassert i miljøkammeret kan analyseres periodisk for endringer i molekylvekt.
Andre teknikker for overvåkning av deler av Nylon 11® kan også benyttes innenfor rammen av oppfinnelsen i slik den er definert i kravene. Hovedbetingelsen for å utøve oppfinnelsen er en mekanisme for periodisk å bestemme eller måle molekylvekten til delen som overvåkes.
Som et konkret eksempel i gass/olje drift kan kuponger i et rørpasstykke (eng. spool piece) av et rør fjernes periodisk for å fastslå endring i molekylvekt og bestemme implikasjonene av endringen i molekylvekt på de mekaniske egenskapene. Etter analyse av molekylvekts målingene, kan gjenværende levetid, rate for degradering av polymeren og dato for utskiftning av delen beregnes.
Oppfinnelsen omfatter både bruken av en nedre grenseverdi for molekylvekt for å indikere at delen må utskiftes og en modell for å forutsi forventet tidsperiode til delen må utskiftes og for å indikere de mekaniske egenskapene til delen som overvåkes. Med hensyn til den nedre grenseverdien har det blitt funnet at de mekaniske egenskapene til Nylon 11® avtar til ikke akseptable verdier ved molekylvekt under 15.000 - 20.000 (f. eks 17.000) viskositets midlere molekylvekt. Nylon 11® deler bør erstattes når molekylvekten er under 15.000-20.000 viskositets midlere molekylvekt, eller annen tilsvarende molekylvekt slik som vekt midlere molekylvekt. Med hensyn til modellen for å forutsi levetiden har akselerert testing blitt foretatt med prøvestykker i Nylon 11® produksjons grad. I disse eksperimentene ble viskositets midlere molekylvekt målt, og et viskosimeter ble brukt til målingene. Likevel må det være klart at andre ekvivalente molekylvektsmålinger og måleutstyr kan benyttes. Prøvestykkene i Nylon 11® hadde en viskositets midlere molekylvekt på 50.000±2.000MW før eksponering. Eksperimentene viste at molekylvekten avtar i flere olje og vann miljø fra 5% vann og 95% olje til 5% olje, alle ved 105°C og pH 4,5 over en 60 dagers periode. Etter 60 dagers perioden er molekylvekten under 17000 og de mekaniske egenskapene til Nylon 11® er uegnet for de fleste anvendelser (spesielt innen olje og gass utvinning). Ved sammenligning av målt molekylvekt for et prøvestykke (for eksempel vitnekupong eller kjerneprøve) med nedbrytningskurvene fra den akselererte studien, kan restdelen av levetiden, rate for degraderingen og de mekaniske egenskapene til delen fastsettes. Det er foreslått at en familie av kalibreringskurver for ulike pH, temperaturer og oljesammenseminger blir konstruert. Den av disse kalibreringskurvene som viser aldring av molekylvekt versus tid, som best beskriver aldringsforholdene, kan da benyttes.
Oppfinnelsen skal nå belyses nærmere med henvisning til figurene hvor
figur 1 viser en kurve over forholdet mellom molekylvekt til en Nylon 11®
prøve utsatt for akselerert aldring versus dager prøven har vært eksponert, i både 95% vannbad og 95% oljebad ved pH 4,5 og 105°C;
figur 2a og 2b viser kurver over de mekaniske egenskapene til eldete prøver ved ulike dager av eksponeringen i den akselererte studien og viser henholdsvis belastning ved brudd og bruddtøyning for prøvestykkene
figur 3 a og 3b viser kurver over korrelering av molekylvekt og de mekaniske
egenskapene henholdsvis belastning ved brudd og bruddtøyning.
En rekke akselererte aldringstester har blitt gjennomført på kommersielt tilgjengelig produksjons grad Nylon 11® (en polyamid dannet fra aminoundekansyre). I de akselererte testene har kuponger vært plassert i væskebad ved høye temperaturer og under trykk. Et væskebad hadde 95 volum% vann og 5 volum% ASTM grad 3 olje mettet med karbondioksid. Det andre væskebadet hadde 5 volum% vann og 95 volum% ASTM grad 3 olje mettet med karbondioksid. Begge væskebadene som inneholdt vann, olje og CO2, ble holdt ved en temperatur på 105°C i en lukket beholder med et likevektstrykk på 1,2 bar. Den høye temperaturen ble brukt for å oppnå aldring over en forholdsvis kort tidsperiode.
Kupongene som ble brukt i aldringstestene var av RILS AN® (en kommersielt tilgjengelig Nylon 11®)BESN0 (et oljefelt i Britisk sektor i Nordsjøen eid av Sun Oil®) P40, tilgjengelig fra Atochem, og de hadde en volum midlere molekylvekt på omtrent 50.000 som ble funnet med viskositets målinger med et Ubbelode viskosimeter. Kupongene ble kuttet fra et rør og ble flatet ut ved elevert temperatur i en jigg. Enkelte "dog bone" utseende prøvestaver ble kuttet for mekaniske tester. De øvrige prøvestykkene var ca. 6 mm tykke og 40 mm i kvadrat. I aldringsbadene var prøvestykkene plassert i et rack for å gi full eksponering på hver side.
Ved på forhånd bestemte intervaller etter initiering av testen, ble aldringsbadene åpnet for å gjennomføre målinger av molekylvekt og plukke ut tre staver for mekanisk testing. Den mekaniske testingen ble utført i henhold til ASTM D638. Standard og gjennomsnittlige verdier er oppsummert nedenfor. Testen ble avsluttet etter 150 dagers aldring. Figur 1 viser at molekylvekten til Nylon 11® prøvestykkene avtar jevnt fra 50.000 til under 20.000-15.000 i løpet av 55 - 70 dager. Fra dag 60 til dag 150 (ikke vist), er endringen i molekylvekt liten. Nedgangen i molekylvekt de første 60 dagene av den akselererte testen er uavhengig av mediet prøvene er eksponert i, etter som figur 1 viser at kurvene for dag 1 til dag 60 er tilnærmet like for både oljebadet og vannbadet. Av dette følger at det konkluderes med at i væske som medium, spesielt for både olje og vann omgivelser, er aldringen den samme. Figur 2a og 2b viser de mekaniske test resultatene for to kombinerte aldringsstudier hvor 2a viser last ved brudd og figur 2b viser bruddforlengelse i prosent. Dataene er bestemt ved ASTM D638. Hver avmerket verdi er en middelverdi av tre prøvestaver. Mens figur 2a og 2b presenterer resultater for vannbad, skal det forstås at oljebad eksperimenter ga tilsvarende resultater. Spredningen i de mekaniske målingene for tre nominelt like prøvestaver indikerte en signifikant variasjon som viser usikkerheten ved slike tester. Figur 2a viser at last ved brudd avtar dramatisk ved 60 dager. Figur 2b viser at etter 60 dager faller bruddforlengelsen til omtrent 45% sammenliknet med 350% i materiale som ikke er eldet Figur 2a og 2b viser betydelig degradering av Nylon 11® materiale etter 60 dager med akselerert aldring. De mekaniske testene demonstrerer at materialet ikke lenger vil være egnet for bruk i fleksible rør av duktilitets årsaker.
Med samtidig referanse til figur 1,2a og 2b,, kan det ses at nedgangen i molekylvekt for Nylon 11® sammenfaller med nedgangen i de mekaniske egenskapene. Av større viktighet er derimot at det fremgår at målingene av molekylvekt at disse er signifikant mer nøyaktig for å bestemme tilstanden til materialet enn de mekaniske målingene. Av figur 2a og 2b fremgår det at de mekaniske egenskapene endrer seg lite under de første to tredjedelene av rørets levetid. Bare når utløpet av levetiden nærmer seg gir de mekaniske målingene nyttig informasjon om alderen. I motsetning gir molekylvektsmålingene som er presentert i figur 1, nedgang straks med aldrings tid og fortsetter å avta til utløp av levetiden (dvs. under 15.000 til 20.000 (f. eks. 17.000) viskositets midlere molekylvekt). Molekylvektsmålingene gir klar informasjon om aldring og raten til aldringen ved alle tidspunkt.
Figur 3 a og 3b viser korrelering mellom molekylvekt til prøvestykkene og de mekaniske egenskapene last ved brudd og bruddforlengelse. Som angitt ovenfor i forbindelse med figur 1,2a og 2b, viser figur 3 a og 3b at molekylvektsmålinger kan benyttes til å finne de mekaniske egenskapene til deler laget av Nylon 11® materiale. Basert på figur 3a og 3b er det forventet at tilsvarende korreleringer kan gjøres mellom molekylvekt og andre mekaniske egenskaper så som flytegrense, tøyning ved flyt, trepunkts bøye testing, kompresjonsmålinger osv.
I en utførelse av oppfinnelsen, kan en grenseverdi for molekylvekt benyttes til å identifisere et tidspunkt t for å erstatte delen. Som det fremgår av figur 3 a og 3b, er de mekaniske egenskapene til Nylon 11® med viskositets midlere molekylvekt under ca 15.000 til 20.000 redusert til et punkt hvor de ikke lenger er egnet for bruk i en rekke applikasjoner (f. eks. de er for svake til bruk i fleksible rør og tilsvarende som er benyttet i olje og gass utvinning og beveger seg i vannstrømmer). Det skal likevel forstås at for nedgravde rør og rør som er statiske, vil denne grenseverdien være lavere. Grenseverdien vil variere med anvendelsen av materialet. Mens figur 3a og 3b angir en grenseverdi for viskositets midlere molekylvekt, skal det forstås av fagmannen på området at ekvivalente molekylvektsmålinger slik som nummer midlere molekylvekt, vekt midlere molekylvekt etc. kan fremskaffes ved hjelp av andre instru-menter (f. eks. GPC ved nummer midlere molekylvekt, LSM ved vekt midlere molekylvekt). Ved drift vil molekylvekten til en del bli fastslått periodisk og når molekylvekten faller under den på forhånd valgte grenseverdien bestemt av operatøren (15.000 - 20.000 viskositets midlere molekylvekt), blir operatøren veiledet til å erstatte komponenten som overvåkes. Nylon 11® delen kan overvåkes ved en rekke metoder. For eksempel kan Nylon 11® vitnekuponger plasseres i nærheten av delen som overvåkes slik at de eksponeres i de samme prosess og miljømessige betingelsene som delen. En kupong tas ut periodisk for måling av molekylvekt. Alternativt kan Nylon 11® delen produseres med regioner hvor man kan ta kjerneprøver periodisk og analysere for endring i molekylvekt. Ved det tidspunktet molekylvektsmålinger skal utføres, tas en kjerneprøve fra delen. Som et annet alternativ kan man konstruere et kammer som dupliserer aldringsprosessen som komponenten gjennomgår på feltet. For eksempel kan et prøvestykke settes i et miljøkammer og analyseres periodisk for endring i molekylvekt. Andre teknikker for overvåkning av Nylon 11® kan også benyttes. Kravet er at man har en mekanisme for å periodisk fastsette molekylvekten til Nylon 11® komponenten som overvåkes.
I en annen utføringsform av oppfinnelsen fastslås den prosentvise andelen av brukt levetid for en del i Nylon 11® og raten som den brukbare levetiden avtar med ved å sammenlikne med en standard kurve slik som vist i figur 1 for den akselererte studien (eller fra en tabell eller annen innretning som viser sammenhengen mellom molekylvekt og levetid). Som ved den enkleste utføringsformen som er diskutert ovenfor, vil molekylvektsmålinger til deler bli gjennomført periodisk. Disse molekylvektsmålingene kan bli gjort på kuponger plassert i nærheten av delen, kjerneprøver eller på teststykker som er plassert i et miljø som tilsvarer felt betingelsene som beskrevet ovenfor, eller ved andre metoder. Etter molekylvektsmålinger er gjort, blir målingene sammenlignet med en kurve eller tabell som korrelerer molekylvekt (f. eks. viskositets midlere molekylvekt, vekt midlere molekylvekt, nummer midlere molekylvekt, etc.) med tid. Ved å bruke molekylvektsmålingene til Nylon 11® ved starten av levetiden (f. eks. viskositets midlere molekylvekt til produksjons grad Nylon 11® og bruke en forhåndsvalgt molekylvekt for Nylon 11® ved utløpet av levetiden (f. eks. viskositets midlere molekylvekt på 15.000 - 20.000) og ved å fastsette tiden ved start for bruk av delen og tiden når molekylvekten er funnet, kan operatøren hurtig og presist finne hvor stor del av levetiden som er brukt opp og hvor stor del av levetiden som gjenstår, i tillegg til raten til degraderingen av delen.
For eksempel, med referanse til figur 1, hvis en Nylon 11® del er brukt i 10 år, og den viskositets midlere molekylvekten av en del måles tilnærmet 30.000. tilsvarer dette omtrent 30 dager av den akselererte aldringskurven i figur 1, og dette tilsvarer halvparten av den 60 dagers levetiden under den akselererte testen. Ut fra dette kan det konkluderes at halvparten av levetiden er oppbrukt, og delen har tilnærmet 10 års levetid igjen og at raten til degraderingen er omtrent 5% årlig. Dersom delen bare hadde vært eksponert i 5 år og hadde en viskositets midlere molekylvekt på 30.000, kan det konkluderes med at delen har 5 års levetid igjen og at degraderingen skjer med en rate på 10% årlig.
Mens figur 1 gir data for viskositets midlere molekylvektsmålinger, og et 60 dagers akselerert livsforløp, vil det forstås av fagmannen på området at andre typer molekylvektsmålinger kan benyttes (vekt midlere molekylvekt og nummer midlere molekylvekt) og at standard kurver eller tabeller utviklet for akselerert testing som er brukt for sammenlikning kan variere i lengde (f. eks 1 - 1000 dager). Det som trengs for å utøve oppfinnelsen er at man har passende midler til å måle molekylvekt, passende midler til å måle tiden fra delen er tatt i bruk og en passende standard kurve eller tabell som korrelerer molekylvekt med tid.
For å evaluere bruken av molekylvekt til å fastslå oppførselen til Nylonl 1® deler, er felt prøver av fire ulike eldete Nylon 11® rør levert av Exxon® Offshore Oil Division, Houston, Text. Prøvestykkene ble karakterisert både ved mekanisk testing og molekylvektsmåling.
Tabell 1 presenterer en oversikt over egenskapene til felt eldet Nylon 11® (Al, A2, D2, El and E2) og sammenlikninger dem med en ikke eldet del av Nylon 11® (RILSAN®).
Tabell 1 forutsatte destruktive målinger på flere prøvestaver av betraktelig lengde. Initiell undersøkelse av de mekaniske egenskapene ved å bruke tradisjonelle metoder viser få for-skjeller mellom prøvestavene. Bare tøyningsdataene synes å gi meningsfulle resultater med store nok differanser til å tillate en konjunktur og rangering av relativ styrke (f. eks. OE2=D2>E2>A2=Al). Mens rangering som oppnås fira tabell 1 er plausibel på grunn av aldringstid og temperatur data i tabellen, viser dataene en stor blanding av usikkerhet.
Tabell 2 viser molekylvektsmålinger (viskositets midlere molekylvekt) til hver av felt prøvene og referansen.
Tabell 2 rapporterer verdier for molekylvekt fra både innsiden og utsiden til laget i røret, i tillegg til at data rapporteres for regioner som har avvikende variasjoner i farge. Dataene i tabell 2 viser klart den relative alderen og nedgangen i de mekaniske egenskapene til disse prøvestykkene til å være OD2>E2=Al=El>A2.
Fra dataene i tabell 2 kan det ses enkelte rør ville blitt identifisert for utskiftning med en grenseverdi på 20.000. For eksempel ville rør A2 blitt identifisert for vedlikehold, og rør El og E2 ville blitt anslått å være ved utløpet av sin levetid.
Fra dataene i tabell 2 fremgår det også at den delen av levetiden som er oppbrukt eller gjenstår kan bli fastslått, på samme måte som raten for aldringen og forventet dato for utskiftning av røret. For eksempel, rørlegeme D2 har en midlere MW på 40.500. ved å bruke kurven i figur 1 som en standard, MW på 40.500 tilsvarer 19 akselererte dager med aldring av en forventet aldrings levetid på 60 dager. Dette vil si at D2 er 33% inn i sin levetid og har 66% av sin levetid igjen. Den aldres med omtrent 6% i året med en forventet levetid på 16,7 år eller 11 års gjenværende levetid under forutsetning av at aldringsbetingelsene ikke endres.
Med referanse til figurene 3 a og 3b, kan det bli sett at dataene i tabell 2 også kan benyttes til å bestemme ulike mekaniske egenskaper til materialet ved å bruke en kalibreirngskurve eller tabell.
Oppfinnelsen har blitt beskrevet gjennom foretrukne utføringsformer. Fagmannen på området vil imidlertid se at oppfinnelsen kan utøves med andre modifiseringer innenfor rammen av oppfinnelsen slik den er angitt i de etterfølgende kravene.
Claims (18)
1.
Fremgangsmåte for å evaluere prosentvis gjenværende levetid, oppbrukt levetid og aldringsraten til en del laget av polyamid dannet fra aminoundekansyre, karakterisert ved trinnene: bestemme starttiden for bruk av nevnte del laget av nevnte polyamid; og måle molekylvekt til nevnte polyamid, nevnte måling foretas ved et måletidspunkt; og identifisere en brukstid for delen laget av nevnte polyamid ved å subtrahere starttiden fra nevnte måletid; og sammenlikne nevnte molekylvekt fra måletrinnet med en standard kurve eller tabell som korrelerer molekylvekt og tid; og fastsette informasjon om levetiden for delen laget av nevnte polyamid som en funksjon av brukstid, nevnte molekylvekt og en standard kurve eller tabell hvor nevnte informasjon om levetiden velges fra gruppen bestående av gjenstående levetid for delen, oppbrukt levetid for delen og raten for hvor hurtig levetiden brukes opp.
2.
Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at måletrinnet utføres med et viskosimeter, og hvor molekylvektsmålingen i nevnte måletrinn er en viskositets midlere molekylvekt.
3.
Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at måletrinnet videre omfatter trinnet med å fremskaffe et prøvestykke fra nevnte del laget av nevnte polyamid hvor målingen foretas på prøvestykket.
4.
Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at måletrinnet omfatter trinnet å gjenfinne en vitne kupong laget av nevnte polyamid fra en posisjon hvor kupongen er eksponert i et miljø som er identisk med det hvor delen laget av nevnte polyamid er eksponert og hvor målingen foretas på kupongen.
5.
Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at måletrinnet omfatter aldring av et prøvestykke av nevnte polyamid i et miljø som dupliserer eller simulerer felt betingelsene for delen av nevnte polyamid og hvor målingen foretas på nevnte prøvestykke.
6.
Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at sammenlikningstrinnet inkluderer å bruke en graf som nevnte standard kurve eller tabell.
7.
Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at sammenlikningstrinnet inkluderer å bruke en tabell som nevnte standard kurve eller tabell.
8.
Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at trinnet for å fastsette informasjon om levetiden gir en verdi for gjenværende levetid for delen laget av nevnte polyamid.
9.
Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at trinnet for å fastsette informasjon om levetiden gir en verdi for oppbrukt levetid for delen laget av nevnte polyamid.
10.
Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at trinnet for å fastsette informasjon om levetiden gir en verdi for raten for hvor hurtig levetid brukes opp for delen laget av nevnte polyamid.
11.
Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at måletrinnet, identifiseirngstrinnet, sammenlikningstrinnet og trinnet for å fastsette informasjon om levetiden hver for seg gjentas ved foreskrevne intervaller.
12.
Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at den angår identifisering av et tidspunkt for utskiftning av deler laget av polyamid dannet fra aminoundekansyre i et bruksmiljø, hvor følgende trinn omfattes: måle molekylvekt til nevnte polyamid for delen av nevnte polyamid; bestemme dersom molekylvekten fra nevnte måling er større enn en grenseverdi; og indikere at delen laget av nevnte polyamid må utskiftes dersom molekylvekten er under nevnte grenseverdi.
13.
Fremgangsmåte ifølge krav 12, karakterisert ved at måletrinnet inkluderer trinnet med å finne en verdi for viskositets midlere molekylvekt som nevnte molekylvekt og hvor det i trinnet med å bestemme dersom molekylvekten fra nevnte måling er større enn en grenseverdi benyttes en grenseverdi på 17.000.
14.
Fremgangsmåte ifølge krav 12, karakterisert ved at måletrinnet videre omfatter trinnet med å fremskaffe et prøvestykke fra nevnte del laget av nevnte polyamid hvor målingen foretas på prøvestykket.
15.
Fremgangsmåte ifølge krav 12, karakterisert ved at måletrinnet omfatter trinnet å hente en vitne kupong laget av nevnte polyamid fra en posisjon hvor kupongen er eksponert til et miljø som er identisk med det hvor delen laget av nevnte polyamid er eksponert og hvor målingen foretas på kupongen.
16.
Fremgangsmåte ifølge krav 12, karakterisert ved at måletrinnet omfatter aldring av et prøvestykke av nevnte polyamid i et miljø som simulerer felt betingelsene for delen av nevnte polyamid og hvor målingen foretas på nevnte prøvestykke.
17.
Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at den angår evaluering av en del laget av polyamid dannet fra aminoundekansyre, hvor følgende trinn omfattes: måle molekylvekt til nevnte polyamid i nevnte del; bruke molekylvektsmålingen til å fastslå informasjon om levetiden hvor informasjonen velges fra gruppen bestående av gjenstående levetid til delen, oppbrukt levetid for delen, modul og forlengelse og belastning ved flyt og brudd.
18.
Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at den angår evaluering av prosentandelen gjenværende eller oppbrukt levetid eller aldringshastighet for en del fremstilt av et polyamid tildannet fra aminoundekansyre, hvor fremgangsmåten omfatter periodisk å måle en parameter som tilsvarer molekylvekten for polyamid valgt blant gruppen omfattende en viskositetsmåling, en størrelseseksklusjonskromatografimåling, og, basert på endringer i de målte parametere, å bedømme prosentuell gjenværende levetid, oppbrukt levetid eller aldringshastighet for delen.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US08/571,610 US5614683A (en) | 1995-12-13 | 1995-12-13 | Method and apparatus for monitoring nylon 11 made from polyamide plastic made from aminoundecanoic acid |
PCT/US1996/019451 WO1997021997A1 (en) | 1995-12-13 | 1996-12-09 | Method and apparatus for monitoring nylon 11 parts |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
NO982575D0 NO982575D0 (no) | 1998-06-05 |
NO982575L NO982575L (no) | 1998-06-05 |
NO320559B1 true NO320559B1 (no) | 2005-12-19 |
Family
ID=24284390
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
NO19982575A NO320559B1 (no) | 1995-12-13 | 1998-06-05 | Fremgangsmate for a evaluere prosentvis gjenvaerende levetid, oppbrukt levetid og aldringsraten til en del laget av polyamid. |
Country Status (8)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5614683A (no) |
EP (1) | EP0888538B1 (no) |
AT (1) | ATE249623T1 (no) |
AU (1) | AU1410797A (no) |
DE (1) | DE69629945T2 (no) |
DK (1) | DK0888538T3 (no) |
NO (1) | NO320559B1 (no) |
WO (1) | WO1997021997A1 (no) |
Families Citing this family (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1652887B1 (fr) | 2002-03-04 | 2012-10-31 | Arkema France | Composition à base de polyamide pour des tuyaux flexibles contenant du pétrole ou du gaz |
US7069772B2 (en) * | 2004-05-07 | 2006-07-04 | Kranbuehl David E | Method to predict the end-point, replacement time and to monitor changes in that time by using pre aged witness coupons |
PL1765590T3 (pl) † | 2004-06-22 | 2012-06-29 | Arkema France | Struktura wielowarstwowa na bazie poliamidu do pokrywania podłoży |
FR2892796B1 (fr) * | 2005-10-27 | 2007-12-21 | Inst Francais Du Petrole | Utilisation du polyamide 11 pour le revetement interne d'une conduite de gaz en vue d'une reduction de pertes de charge |
US7487666B2 (en) * | 2006-04-17 | 2009-02-10 | Kranbuehl David E | Method to predict the end-point, replacement time and to monitor changes in that time using pre aged witness coupons |
WO2013169241A1 (en) * | 2012-05-09 | 2013-11-14 | Bp Corporation North America Inc. | Predictive corrosion coupons from data mining |
AU2014275013A1 (en) * | 2013-06-05 | 2016-01-28 | Kranbuehl, David E. | Multi point method and apparatus for monitoring the aging and changes in corresponding tensile performance properties of a polymer |
JP6964399B2 (ja) * | 2015-09-02 | 2021-11-10 | 旭有機材株式会社 | 配管部材劣化診断方法及び装置 |
US10605754B2 (en) | 2017-12-01 | 2020-03-31 | David E. Kranbuehl | Ductile-brittle transition of poly(amide) as determined by a heat of fusion-crystallinity number |
Family Cites Families (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CH549407A (de) * | 1970-07-06 | 1974-05-31 | Ciba Geigy Ag | Verwendung sterisch gehinderter phenolestern von glykolen als stabilisatoren. |
US3970723A (en) * | 1974-07-31 | 1976-07-20 | General Electric Company | Impregnating and encapsulating composition for use with type transformers and transformers containing such composition |
US4483948A (en) * | 1980-09-24 | 1984-11-20 | Ppg Industries, Inc. | Antioxidants and reinforced polymers and oil-in-water emulsions of antioxidants |
US4639997A (en) * | 1984-01-23 | 1987-02-03 | Tensiodyne Scientific Corporation | Method of making a device for monitoring fatigue life |
US4677159A (en) * | 1985-10-16 | 1987-06-30 | Kuwait Institute For Scientific Research | Process for the synthesis of highly stable sulfonated melamine-formaldehyde condensates as superplasticizing admixtures in concrete |
JPS6391534A (ja) * | 1986-10-06 | 1988-04-22 | Kenkichi Murakami | 架橋非晶高分子の架橋点間重合度分布の簡易迅速決定法及びその装置 |
US4957012A (en) * | 1989-06-16 | 1990-09-18 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Predictive aging of polymers |
EP0411873A3 (en) * | 1989-08-02 | 1993-11-18 | Westinghouse Electric Corp | Improved plant operating system employing a deterministic, probabilistic and subjective modeling system |
JPH0752150B2 (ja) * | 1989-09-19 | 1995-06-05 | 日本原子力研究所 | 電線・ケーブル絶縁劣化診断方法及びそれに使用する測定装置 |
CA2082614A1 (en) * | 1992-04-24 | 1993-10-25 | Paul J. Shustack | Organic solvent and water resistant, thermally, oxidatively and hydrolytically stable radiation-curable coatings for optical fibers, optical fibers coated therewith and processes for making same |
US5305645A (en) * | 1992-05-04 | 1994-04-26 | The Center For Innovative Technology | Dynamic measurement of material strength and life under cyclic loading |
US5317252A (en) * | 1992-09-15 | 1994-05-31 | Kranbuehl David E | Dosimeter for monitoring the condition of polymeric materials and chemical fluids |
US5391693A (en) * | 1992-10-09 | 1995-02-21 | Idemitsu Petrochemical Co., Ltd. | Process for producing a polycarbonate copolymer |
JP3186866B2 (ja) * | 1992-11-20 | 2001-07-11 | 株式会社東芝 | 構造部材の劣化・損傷予測方法およびその予測装置 |
US5377531A (en) * | 1993-09-30 | 1995-01-03 | Gomm; Nelson R. | Portable oil change analyzer |
-
1995
- 1995-12-13 US US08/571,610 patent/US5614683A/en not_active Expired - Lifetime
-
1996
- 1996-12-09 DK DK96944250T patent/DK0888538T3/da active
- 1996-12-09 EP EP96944250A patent/EP0888538B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1996-12-09 AT AT96944250T patent/ATE249623T1/de not_active IP Right Cessation
- 1996-12-09 AU AU14107/97A patent/AU1410797A/en not_active Abandoned
- 1996-12-09 DE DE69629945T patent/DE69629945T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1996-12-09 WO PCT/US1996/019451 patent/WO1997021997A1/en active IP Right Grant
-
1998
- 1998-06-05 NO NO19982575A patent/NO320559B1/no not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
ATE249623T1 (de) | 2003-09-15 |
AU1410797A (en) | 1997-07-03 |
DE69629945D1 (de) | 2003-10-16 |
WO1997021997A1 (en) | 1997-06-19 |
DK0888538T3 (da) | 2004-01-05 |
NO982575D0 (no) | 1998-06-05 |
EP0888538A1 (en) | 1999-01-07 |
NO982575L (no) | 1998-06-05 |
US5614683A (en) | 1997-03-25 |
EP0888538A4 (en) | 2001-12-12 |
DE69629945T2 (de) | 2004-07-15 |
EP0888538B1 (en) | 2003-09-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7387031B1 (en) | Method for monitoring corrosion damage to a metal sample | |
CN108072567B (zh) | 一种塑料恒温应力腐蚀实验装置及方法 | |
JPS63180851A (ja) | 強磁性加工物のクリープ損傷判定方法 | |
NO320559B1 (no) | Fremgangsmate for a evaluere prosentvis gjenvaerende levetid, oppbrukt levetid og aldringsraten til en del laget av polyamid. | |
Ruggieri | Low constraint fracture toughness testing using SE (T) and SE (B) specimens | |
US4020680A (en) | Apparatus and method for determining corrosion fatigue inhibitor effectiveness | |
Turnbull et al. | An approach to measurement of environmentally assisted small crack growth | |
US7487666B2 (en) | Method to predict the end-point, replacement time and to monitor changes in that time using pre aged witness coupons | |
Tyutrin | Improving reliability of parts of mounted mower according to monitoring results by fatigue gauges from tin foil | |
Li et al. | An experimental study on the corrosion behaviors and mechanical properties of Q345qD steel in neutral salt spray environment considering stress state | |
Lee et al. | Life-time prediction of a chloroprene rubber (CR) O-ring using intermittent compression stress relaxation (CSR) and time-temperature superposition (TTS) principle | |
WO1997021997B1 (en) | Method and apparatus for monitoring nylon 11 parts | |
Zvirko et al. | Non-destructive electrochemical evaluation of pipeline degradation | |
RU2413195C1 (ru) | Способ определения остаточного ресурса трубопроводов | |
Gerets et al. | Slow crack growth of polyethylene—accelerated and alternative test methods | |
EP1747447B1 (en) | Method to predict the end-point, replacement time and to monitor changes in that time by using pre aged witness coupons | |
RU2221231C2 (ru) | Способ определения остаточного ресурса металла магистрального трубопровода | |
RU2654154C2 (ru) | Способ определения остаточного ресурса трубопровода | |
Fonzo et al. | Industrial Application of SENT and Segment Testing on Deepwater Buckle Arrestor Assembly Installed by S-Lay | |
Pettersson et al. | Corrosion testing of welds, a review of methods | |
RU2691751C1 (ru) | Способ определения предельного состояния материала магистральных газопроводов | |
RU2382351C2 (ru) | Способ оценки потери пластичности по изменению микротвердости конструкционной стали | |
WO2023188535A1 (ja) | 配管の寿命予測方法 | |
RU2146813C1 (ru) | Способ оценки поврежденности деформируемого материала | |
Desjardins et al. | The correlation between mechanical and electrochemical parameters of stress corrosion cracking of austenitic stainless steels |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MK1K | Patent expired |