Пермский Политех создает революционную технологию для повышения прочности нефтяных насосов
Пермь, 30 янв - ИА Neftegaz.RU. Ученые Пермского Политеха (ПНИПУ) представили решение для локального упрочнения насосных штоков с помощью индукционной термической обработки.
Об этом сообщила пресс-служба вуза.
В процессе добычи нефти с больших глубин широко используются штанговые глубинные насосы, которые подвержены значительным нагрузкам во время эксплуатации.
Уязвимой частью этого оборудования является насосный шток - цельный металлический пруток, который ответственен за толкание плунжера и создание давления, необходимого для перекачки нефти.
Работа в суровых условиях приводит к коррозии на резьбе штока, что, в свою очередь, способствует его разрушению.
Для обеспечения стабильности функционирования насосов необходимо применение эффективных методов, способных предотвратить быстрое изнашивание этих критически важных элементов.
Данная технология призвана повысить надежность и долговечность оборудования, используемого в агрессивной среде горнодобывающей отрасли.
Результаты исследования опубликованы в журнале Черные металлы за 2024 г. и выполнены при поддержке предприятия ЭЛКАМ-нефтемаш.
Основной причиной разрушения насосных штоков является коррозия, возникающая во впадинах резьбы. Внешние нагрузки и возникающие напряжения в данном элементе усугубляют этот процесс.
Традиционные методы, такие как добавление благородных элементов в металл или химическая очистка, зачастую оказываются экономически невыгодными, особенно для изделий с низкой рентабельностью.
Поэтому ученые акцентируют внимание на локальном упрочнении, которое отличается простотой и выгодой.
Для этого предложена технология индукционной термической обработки, основанная на нагреве металла сильным электромагнитным полем, что приводит к изменению его структуры и увеличению прочности. Данный метод постепенно становится популярным на предприятиях, т.к. дает высокую производительность, экономию электроэнергии и простоту применения.
Эксперименты проводились с использованием заготовок из распространенных в нефтяном машиностроении сталей 40Х и 38ХГМ.
Образцы подвергались индукционному нагреву до 850С с последующим охлаждением до 400С или 600С.
В ходе исследования была оценена вероятность разрушения при механических нагрузках, а также проверялась прочность обработанных образцов с применением специального стенда. Анализировали также микроструктуру и микротвердость полученного материала.
Результаты эксперимента показали, что применение индукционной термической обработки значительно улучшает усталостную прочность образцов, что повышает их стойкость к циклическим нагрузкам.
Источник фото: ПНИПУ
Оптимальным видом обработки оказался режим закалки при 850С с последующим нагревом на 400С.
С. Мольцен, аспирант кафедры Металловедение, термическая и лазерная обработка металлов ПНИПУ и директор по качеству ЭЛКАМ-нефтемаш, отметил, что экономический эффект от внедрения данных технологий может составить около 2,2 млн руб. в год только по штокам, рассматриваемым в исследовании, что увеличит рентабельность штанговых глубинных насосов на 7,66%.
Ученые Пермского Политеха продемонстрировали, что индукционная термическая обработка способна значительно улучшить механические характеристики резьбовых деталей нефтяного насосного оборудования, тем самым повышая их прочность и надежность в процессе глубинной нефтедобычи.
Об этом сообщила пресс-служба вуза.
В процессе добычи нефти с больших глубин широко используются штанговые глубинные насосы, которые подвержены значительным нагрузкам во время эксплуатации.
Уязвимой частью этого оборудования является насосный шток - цельный металлический пруток, который ответственен за толкание плунжера и создание давления, необходимого для перекачки нефти.
Работа в суровых условиях приводит к коррозии на резьбе штока, что, в свою очередь, способствует его разрушению.
Для обеспечения стабильности функционирования насосов необходимо применение эффективных методов, способных предотвратить быстрое изнашивание этих критически важных элементов.
Данная технология призвана повысить надежность и долговечность оборудования, используемого в агрессивной среде горнодобывающей отрасли.
Результаты исследования опубликованы в журнале Черные металлы за 2024 г. и выполнены при поддержке предприятия ЭЛКАМ-нефтемаш.
Основной причиной разрушения насосных штоков является коррозия, возникающая во впадинах резьбы. Внешние нагрузки и возникающие напряжения в данном элементе усугубляют этот процесс.
Традиционные методы, такие как добавление благородных элементов в металл или химическая очистка, зачастую оказываются экономически невыгодными, особенно для изделий с низкой рентабельностью.
Поэтому ученые акцентируют внимание на локальном упрочнении, которое отличается простотой и выгодой.
Для этого предложена технология индукционной термической обработки, основанная на нагреве металла сильным электромагнитным полем, что приводит к изменению его структуры и увеличению прочности. Данный метод постепенно становится популярным на предприятиях, т.к. дает высокую производительность, экономию электроэнергии и простоту применения.
Эксперименты проводились с использованием заготовок из распространенных в нефтяном машиностроении сталей 40Х и 38ХГМ.
Образцы подвергались индукционному нагреву до 850С с последующим охлаждением до 400С или 600С.
В ходе исследования была оценена вероятность разрушения при механических нагрузках, а также проверялась прочность обработанных образцов с применением специального стенда. Анализировали также микроструктуру и микротвердость полученного материала.
Результаты эксперимента показали, что применение индукционной термической обработки значительно улучшает усталостную прочность образцов, что повышает их стойкость к циклическим нагрузкам.
Источник фото: ПНИПУ
Оптимальным видом обработки оказался режим закалки при 850С с последующим нагревом на 400С.
С. Мольцен, аспирант кафедры Металловедение, термическая и лазерная обработка металлов ПНИПУ и директор по качеству ЭЛКАМ-нефтемаш, отметил, что экономический эффект от внедрения данных технологий может составить около 2,2 млн руб. в год только по штокам, рассматриваемым в исследовании, что увеличит рентабельность штанговых глубинных насосов на 7,66%.
Ученые Пермского Политеха продемонстрировали, что индукционная термическая обработка способна значительно улучшить механические характеристики резьбовых деталей нефтяного насосного оборудования, тем самым повышая их прочность и надежность в процессе глубинной нефтедобычи.