Підвищення зносостійкості деталей фонтанної арматури шляхом нанесення зміцнюючих покриттів детонаційно-газовим методом - Автореферат

Зміцнюючі детонаційні покриття, що нанесені на робочі поверхні запірних елементів, дозволяють зберегти герметичність засувок та їх здатність відкриватися та закриватися під високим тиском протягом терміну, який перевищує строк служби засувок, що виготовляються серійно із сталі 30Х 12 з азотуванням. Для реалізації мети необхідно вирішити такі задачі: - визначити основні закономірності зношення спряжених деталей запірної арматури; У процесі виконання роботи здобувачем особисто розроблена розрахункова модель оцінки зношення спряжених деталей запірної арматури, виявлені фізична сутність та основні закономірності зношення пари "шибер-сідло", і на цій основі запропоновані матеріали та метод нанесення зміцнюючих покриттів, сформульовані вимоги до них, розроблені методики проведення експериментальних досліджень і виробничих випробовувань, запропонована виробнича технологія, яка підвищує працездатність запірної арматури. Власенка дозволяють зробити висновок про те, що газо-детонаційне нанесення покриттів на деталі запірної газової арматури є багатофакторним обєктом дослідження з яскраво вираженою нестандартністю, рівень якої суттєво впливає на вибір технологічних параметрів і обладнання. У другому розділі висвітлені результати дослідження зносостійкості деталей пар тертя запірної арматури, що поєднують такі фактори: фізичні основи тертя, основні закономірності зношення деталей, розрахункову оцінку надійності зношення спряжених деталей запірної арматури.У результаті теоретичних і експериментальних досліджень розроблений технологічний процес нанесення детонаційно-газовим методом зносостійких покриттів на деталі фонтанної арматури на основі оксиду алюмінію, титану і титано-карбідної кераміки з наперед заданими властивостями. Розроблено математичну модель локального зношування з урахуванням контактної взаємодії пари "шибер-сідло". Установлено, що 64% засувок негерметичні через щілинну ерозію шибера і сідла, 28% - через корозію шибера і сідла, 5% - через ерозію і 3% - з інших причин. Розроблено математичну модель фізичних процесів, які відбуваються в стволі детонаційно-газової установки, що дозволило встановити швидкість і температури напилюючих часток, а також динаміку зміни цих параметрів. У результаті аналітичного дослідження отримані залежності для визначення величини критичної сили Ркр, при якій відбувається продавлювання шару покриття і відповідна їй товщина дифузійного шару, що дозволило встановити несучу здатність системи "шар-серцевина" зміцнених деталей.

1. У результаті теоретичних і експериментальних досліджень розроблений технологічний процес нанесення детонаційно-газовим методом зносостійких покриттів на деталі фонтанної арматури на основі оксиду алюмінію, титану і титано-карбідної кераміки з наперед заданими властивостями.

2. Розроблено математичну модель локального зношування з урахуванням контактної взаємодії пари "шибер-сідло".

3. У результаті теоретичного дослідження виявлені й обґрунтовані основні закономірності зношування спряжених деталей "шибер-сідло" за швидкістю елементарних актів руйнування робочої поверхні, і на цій основі сформульовані умови необхідної герметичності деталей фонтанної арматури.

4. Установлено, що 64% засувок негерметичні через щілинну ерозію шибера і сідла, 28% - через корозію шибера і сідла, 5% - через ерозію і 3% - з інших причин.

5. На підставі запропонованої методики встановлені технологічні режими нанесення покриттів з урахуванням таких енергетичних параметрів: швидкості, температури часток і скорострільності, а також їхнього впливу на умови формування і міцність зчеплення покриття з підкладкою.

6. Розроблено математичну модель фізичних процесів, які відбуваються в стволі детонаційно-газової установки, що дозволило встановити швидкість і температури напилюючих часток, а також динаміку зміни цих параметрів.

7. Установлено, що швидкісні характеристики є цілком припустимими для всіх глибин завантаження порошку і для всіх розмірів часток. Так, для великих часток розміром 60 мкм швидкість на зрізі ствола склала 500 м/с. Максимальна температура при глибині завантаження 0,6 і 0,8 м досягалася на початку розгону часток.

8. У результаті аналітичного дослідження отримані залежності для визначення величини критичної сили Ркр, при якій відбувається продавлювання шару покриття і відповідна їй товщина дифузійного шару, що дозволило встановити несучу здатність системи "шар-серцевина" зміцнених деталей.

9. Дано практичні рекомендації з вибору матеріалів для нанесення зносостійких покриттів на деталі фонтанної арматури. Приведено оптимальні технологічні режими нанесення покриттів, які розраховані з використанням запропонованої математичної моделі процесу. Так, при нанесенні покриттів на основі Al2O3 тиск газу повинен скласти 1,2 кгс/см?, температура 18-20°С, довжина ствола 1200 мм, скорострільність 4-8 пострілів/с (тциклу = 250 м/с), момент запалювання пальної суміші - 225 мс.

10. Модернізовано устаткування для нанесення покриттів детонаційно-газовим методом із підвищеною скорострільністю, що забезпечує рівномірність покриття по всьому периметру деталей фонтанної арматури. Дано рекомендації щодо підвищення ефективності й енергозбереження матеріалів покриття.

11. Виконано техніко-економічне обґрунтування технологічного процесу нанесення зносостійких покриттів на деталі фонтанної арматури. Впровадження результатів проведених досліджень на Юліївському ГКР ГПУ "Харківгазвидобування" дозволило одержати економічний ефект на одній свердловині в розмірі 176,64 тис. грн. Впровадження результатів проведених досліджень на Яблунівському ГКР ГПУ "Полтавагазвидобування" дозволило одержати економічний ефект на двох свердловинах у розмірі 324 тис. грн.

1. Римчук Д.В., Подольський Б.М., Власенко В.М. Оптимізація режимів детонаційно-газового зміцнення запірних елементів засувок фонтанної арматури // Нафтова і газова промисловість. - 1997. - № 3. - С. 50 - 51.

2. Рымчук Д.В. Исследование обрабатываемости детонационных покрытий // Информационные технологии: наука, техника технология, образование, здоровье. - Харьков: ХГПУ. - 1998. - Вып. 6, часть четвертая. - С. 194 - 196.

3. Рымчук Д.В. Определение триботехнических характеристик детонационных покрытий на запорных элементах фонтанных арматур // Информационные технологии: наука, техника технология, образование, здоровье. - Харьков: ХГПУ. - 1998. - Вып. 6, часть четвертая - С. 197 - 200.

4. Рымчук Д.В. Определение коррозионной стойкости детонационных покрытий // Информационные технологии: наука, техника технология, образование, здоровье. - Харьков: ХГПУ. - 1998. - Вып. 6, часть четвертая - С. 201 - 204.

5. Подольский Б.А., Власенко В.М., Римчук Д.В. Оборудование и технология детонационно-газового упрочнения элементов задвижек фонтанной арматуры // Вестник Харьковского государственного политехнического университета. - Харьков: ХГПУ. - 1999. - Вып. 63. - С. 60 - 65.

6. Запірний вузол. Деклараційний патент на винахід № 29108 А. Україна, МКВ Е 21В 33/00 / Римчук Д.В., Радковський В.Р., Подольський Б.А., Власенко В.М. Заявлено 09.01.98 р. Опубл.16.10.00 р. Бюл. № 5. - 11 с.

7. Рымчук Д.В., Мовшович А.Я. Расчетная оценка надежности изнашивания сопрягаемых деталей запорной арматуры // Високі технології в машинобудуванні. - Харків: ХТУ "ХПІ". - 2001. - Вип. 1. - С. 235 - 238.

Размещено на .ru