Пермь, 16 апр - ИА Neftegaz.RU. Ученые из Пермского Политеха предложили новые технологии, которые позволят повысить надежность нефтепромыслового и бурового оборудования.
Об этом сообщила пресс-служба ВУЗа.
Ученые провели исследования, в которых применили новые технологические и конструктивные решения для изготовления, сборки резьбовых соединений.
Результаты опубликованы в журнале «Вестник ПНИПУ: Машиностроение, материаловедение».
Ученые отметили, что упрочнение резьбы методом поверхностного пластического деформирования (ППД) для обеспечения долговечности бурильных труб и других деталей не полностью изучено.
Вообще-то, буровики давно знают:
- разрушение резьбового соединения «ниппель-муфта» - это, если не основная причина аварийного выхода из строя бурильных труб, то - довольно частая;
- существуют разные методы упрочнения резьбовых соединений:
- ППД,
- плазменного упрочнения,
- химико-термического упрочнения - существенного увеличений усталостной прочности не наблюдается,
- ультразвуковой прокатки - дороговато и сложно.
- ППД - это основные технологии, повышающая усталостную прочность резьбовых соединений, при минимальных затратах:
- повышаются твердость и прочность поверхностного слоя,
- формируются благоприятные остаточные напряжения,
- уменьшается параметр шероховатости Rа,
- увеличиваются радиусы закругления вершин и относительная опорная длина профиля;
- к ППД относятся: обкатывание роликами, алмазное выглаживание, дробеструйная обработка, виброгалтовка и др.
В результате исследования ученые предложили перспективные способы упрочнения поверхностей. Из рассмотренных методов специалисты выделяют 2:
- ППД на основе обкатывания резьбы специальным профильным роликом,
- электромеханическую обработку.
- увеличивает микротвёрдость и снижает шероховатость впадины резьбы,
- повышает сопротивление усталости высоконагруженной резьбы.
В основе этого метода - комплексное термодеформационное воздействие на обрабатываемую деталь при прохождении через зону её контакта электрического тока большой плотности и низкого напряжения:
- в итоге формируется упрочненный поверхностный слой на глубину 1,5-2,5 мм с повышенной микротвердостью в 2-3 раза превышающий первоначальное значение,
- значительно повышающий износостойкость детали.
Исследования применения электромеханической обработки проводились на образцах насосно-компрессорных труб (НКТ) и деталей промпредприятий, бурильных трубах.
В результате твердость увеличилась с 18-22 до 48-52 HRC (hrc - показатель твердости), на сталях с более высоким содержанием углерода и легирующих элементов - с 36-37 до 48-49 HRC.
Преимущества электромеханической обработки в сравнении с другими способами:
- отсутствие обезуглероживания и окисления поверхностного слоя;
- технологическая простота;
- повышение износостойкости до 12 раз и предела выносливости на 30-200 %;
- закалку длинномерных и маложестких деталей.
Разработка методологических основ конструкторско-технологического обеспечения надежности резьбовых соединений является актуальной научной задачей при изготовлении бурильных труб, имеет практическую значимость для народного хозяйства России.
Автор: А. Шевченко, О. Бахтина