В Пермском Политехе разработали способ повысить прочность резьбовых деталей в нефтяном оборудовании
В нефтедобыче используются штанговые глубинные насосы — их активно применяют при добыче углеводородов из скважин больших глубин. Оборудование подвержено высоким нагрузкам и зачастую работает в сложных условиях, из-за чего насосный шток — одна из ключевых частей устройства — достаточно быстро изнашивается. Зачастую причиной тому является коррозия, которая образуется во впадинах резьбы.
Предполагается, что разработанный учёными университета метод позволяет замедлить данный процесс и обеспечить «надёжность и долговечность скважинного оборудования в агрессивных условиях».
Учёные отмечают, что традиционные методы повышения долговечности оборудования, такие как, например, добавление благородных элементов в металл или химическая очистка от примесей, часто оказываются экономически нецелесообразны. Альтернативой им может стать технология индукционной термической обработки, когда металл нагревается под действием мощного электромагнитного поля, а его структура меняется и становится более прочной.
Данную технологию уже применяют на предприятиях для высокотемпературной обработки металлов. Учёные ПНИПУ разработали и апробировали режим локального упрочнения насосного штока индукционной термической обработкой в виде нагрева металла и последующего охлаждения. Для эксперимента использовали заготовки из распространённых в нефтяном машиностроении марок стали 40Х и 38ХГМ — их закаляли при помощи индукционного нагревателя с температуры 850°С и опускали на 600°С или 400°С. После этого заготовки испытали на прочность на испытательном стенде, а также проанализировали микроструктуру и микротвёрдость материала.
Учёные выяснили, что такая термообработка повысила стойкость образцов к внешним циклическим нагрузкам. Лучшим режимом оказалась закалка с 850°С и последующий нагрев для отпуска на 400˚С.
Станислав Мольцен, аспирант кафедры «Металловедение, термическая и лазерная обработка металлов» ПНИПУ, директор по качеству АО «ЭЛКАМ-нефтемаш», отметил, что в результате применения разработанного метода рентабельность штанговых глубинных насосов может вырасти на 7,66%.
