Научная статья на тему 'Повышение корозионной стойкости бурильных труб дробеударной обработкой'

Повышение корозионной стойкости бурильных труб дробеударной обработкой Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

CC BY
95
19
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
БУРИЛЬНЫЕ ТРУБЫ / ДРОБЕМЕТ / ДРОБЕУДАРНАЯ ОБРАБОТКА / ПОРОШКИ / КОРРОЗИОННАЯ СТОЙКОСТЬ / DRILLING PIPES / BLAST WHEEL / SHOT PEENING / POWDERS / CORROSION RESISTING

Аннотация научной статьи по технологиям материалов, автор научной работы — Карпиков Александр Владимирович, Буглов Николай Александрович, Захаров Владимир Анатольевич, Москвитин Виктор Николаевич

Представлены результаты исследования коррозионной стойкости бурильных труб в агрессивных средах. Результаты достигнуты дробеударной обработкой с внесенным в поток дроби порошковым материалом.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по технологиям материалов , автор научной работы — Карпиков Александр Владимирович, Буглов Николай Александрович, Захаров Владимир Анатольевич, Москвитин Виктор Николаевич

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

IMPROVEMENT OF CORROSION RESISTANCE OF DRILL PIPES SHOT PEENING

Present the results of the study corrosion resisting of drilling pipes in aggressive environments. Results processing shot peening, as orally revised, by a stream of fractions of powder materials.

Текст научной работы на тему «Повышение корозионной стойкости бурильных труб дробеударной обработкой»

УДК 553.41

ПОВЫШЕНИЕ КОРОЗИОННОЙ СТОЙКОСТИ БУРИЛЬНЫХ ТРУБ ДРОБЕУДАРНОЙ ОБРАБОТКОЙ

А.В.Карпиков\ Н.А.Буглов2, В.А.Захаров3, В.Н.Москвитин4

Научный исследовательский Иркутский государственный технический университет, 664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.

Представлены результаты исследования коррозионной стойкости бурильных труб в агрессивных средах. Результаты достигнуты дробеударной обработкой с внесенным в поток дроби порошковым материалом. Ил.2. Библиогр. 3 назв.

Ключевые слова: бурильные трубы; дробемет; дробеударная обработка; порошки; коррозионная стойкость.

IMPROVEMENT OF CORROSION RESISTANCE OF DRILL PIPES SHOT PEENING

NA.Buglov, VA.Zakharov, А.^Капкоу, V.N.Moskvitin

Irkutsk State Technical University, 83 Lermontov St., Irkutsk, 664074.

Present the results of the study corrosion resisting of drilling pipes in aggressive environments. Results processing shot peening, as orally revised, by a stream of fractions of powder materials.

2 figures. 3 sources.

Key words: drilling pipes; blast wheel; shot peening; powders; corrosion resisting.

Бурильные трубы подвергаются сложным условиям работы под воздействием осевых нагрузок, изгибающих и крутящих моментов, наложения различного рода колебаний, абразивного износа. Дополнительным фактором, ухудшающим условия работы бурильных труб, является воздействие внешней среды в виде коррозии.

Значительный эффект повышения долговечности деталей, работающих в коррозионных средах, достигается в результате поверхностного наклепа [3]. Глубина наклепанного слоя, твердость, величина остаточных напряжений сжа-

тия и другие его свойства зависят от технологии процесса пластического деформирования (ППД) и материала обрабатываемой детали. В связи с созданием в поверхностном слое зоны остаточного сжатия упрочнение ППД повышает сопротивляемость коррозионному воздействию окружающей среды как при работе бурильных труб, так и в отсутствие внешних нагрузок. Применительно к бурильным трубам из всех методов упрочняющей обработки ППД особое место занимает дробеударная обработка.

:Карпиков Александр Владимирович - кандидат технических наук, доцент, тел.: (3952) 405090, e-mail: burenie@istu.edu

Karpikov Alexander - Сandidate of technical sciences, Аssociate Рrofessor, tel.: (3952) 405090, e-mail: bu-renie@istu.edu

2Буглов Николай Александрович - кандидат технических наук, проректор по учебной работе, тел.: (3952) 405090, e-mail: burenie@istu.edu

Buglov Nikolai - Сandidate of technical sciences, Vice Rector for Academic Affairs, tel.: (3952) 405653, email: dis@istu.edu РАЗНЫЕ ДАННЫЕ

3Захаров Владимир Анатольевич - кандидат технических наук, доцент, тел.: (3952) 405090, e-mail: bu-renie@istu.edu

Zakharov Vladimir - Candidate of technical sciences, Аssociate Рrofessor, tel.: (3952) 405090, e-mail: bu-renie@istu.edu

4Москвитин Виктор Николаевич - кандидат технических наук, доцент, тел.: (3952) 405090, e-mail: burenie@istu.edu

Moskvitin Victor - Сandidate of technical sciences, Аssociate Рrofessor, tel.: (3952) 405090, e-mail: bu-renie@istu.edu

Дробеударная обработка, широко используемая в технике для повышения, в первую очередь, усталостной прочности деталей, имеет следующие преимущества в сравнении с другими методами ППД:

- создание в поверхностном слое сжимающих остаточных напряжений равномерно по всей площади обработки;

- улучшение структуры поверхностного слоя;

- отсутствие жесткой связи между обрабатываемой деталью и оборудованием для дробеударной обработки;

- возможность обработки поверхностей любой сложности по форме и геометрии.

При выборе режимов обработки следует иметь в виду, что качество обработки зависит от скорости дроби и её размера, качества обрабатываемого материала, продолжительности обработки, расстояния обрабатываемой поверхности от места вылета дроби и др.

Одним из направлений расширения технологических возможностей дробеударной обработки для повышения коррозионной стойкости бурильных труб является дополнительное нанесение в процессе дробеударной обработки защитных покрытий в виде порошков.

На кафедре ТМ ИрГТУ проведены исследования по нанесению различных покрытий в виде порошков с помощью дробеударной обработки.

Для проведения экспериментов в качестве дробеударного оборудования использовался дробеметный аппарат с пневматическим двигателем, который позволяет изменять число оборотов ротора в широких пределах - 100-4000 об/мин. При диаметре ротора 300 мм он обеспечивает скорость дроби 5-60 м/с. Дробь, стальные шарики диаметром 3 мм из сплава ШХ15, разгоняются по периферийной части статора, после чего происходит выброс дроби в рабочую зону дробемета по касательной к диа-

метру ротора. Размер рабочей зоны дробемета 100х50 мм (рис. 1).

Рис.1. Экспериментальный дробемет-ный аппарат

Размеры образцов для проведения экспериментов соответствовали размерам рабочей зоны дробемета.

При проведении экспериментов в качестве защитного покрытия были использованы порошки графита, а также смесь разных порошков. Данные материалы подавались в зону наклепа тремя способами:

- непосредственным введением порошка в корпус дробемета;

- нанесением порошка на поверхность образца перед обработкой;

- комбинированным способом.

Режимы дробеударной обработки принимались равными исходя из рекомендаций по упрочняющей дробеудар-ной обработке: диаметр дроби 3 мм, скорость дроби 60-80 м/с, степень покрытия ^ > 0,8.

Степень покрытия образца регулировалась временем обработки, глубина наклепа - числом оборотов ротора. Контроль обработки производился визуально по двум критериям: наличие на поверхности образца покрытия и прочность полученного покрытия.

Для оценки коррозионной стойкости покрытия после обработки образцы

подвергались воздействию рабочей среды погружением в раствор морской соли повышенной концентрации и выдерживанием в растворе в течение определенного времени.

Результаты испытания образцов показывают визуальное различие состояния поверхности материала образцов вне зоны обработки и в пределах обработанной порошком зоны. На поверхности образцов вне зоны обработки в процессе испытания наблюдалась интенсивная коррозия в виде ржавчины с появлением на поверхности локальных раковин. Поверхность основного материала в зоне обработки практически не претерпела никаких изменений, связанных с коррозией.

Для проведения экспериментов на реальных буровых штангах спроектирована опытная установка (рис.2). Данная установка позволяет проводить дробе-ударную обработку штанг разного диаметра, длины и материала.

1

Рис.2. Опытная установка для дробе-ударной обработки буровых штанг:

1- корпус; 2 - дробемет; 3 - привод дробемета; 4 - система подачи дроби; 5 - система вентиляции; 6 - крышка

Дробь или смесь порошка и дроби находится в бункере системы подачи (4) и при включении системы вентиляции (5) потоком воздуха подается на лопатки дробемета (2). Лопатки дробемета выбрасывают дробь диаметром 0,8-3 мм в рабочую зону камеры со скоростью 40-60 м/с. Корпус (1) установки выполнен из стальной трубы диаметром 600 мм. С торцов корпуса установлены крышки (6) с механизмами подачи буровых штанг через рабочую зону. После обработки поверхности дробь собирается в нижней части корпуса и ссыпается в бункер системы подачи дроби.

На основании проведенных испытаний на образцах можно сделать вывод, что данная технология является перспективной, обеспечивая не только упрочнение, но и снижение вредного воздействия коррозии, что позволяет повысить долговечность бурильных труб, работающих не только в тяжелых условиях, но и в агрессивных средах.

Библиографический список

1. Буглов Н.А, Захаров В.А., Москви-тин В.Н. Дробеударная обработка бурильных труб // Повышение эффективности технологической подготовки машиностроительного производства: сб. научн. тр. Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2002. 199 с.

2. Рыковский Б.П., Смирнов В.А., Щетинин Г. М. Местное упрочнение деталей поверхностным наклепом. М.: Машиностроение, 1985. 151 с.

3. Ткачев В.Н., Фиштейн Б.М., Власен-ко В. Д., Уланов В. А. Методы повышения долговечности деталей машин. М.: Машиностроение, 1971. 272 с.

Рецензент: кандидат геолого-минералогических наук, доцент Национального исследовательского Иркутского государственного технического университета Г.В.Зверев

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.