В Пермском Политехе нашли способ снизить расходы на ремонт нефтегазового оборудования

31.10.24 13:24

Несмотря на высокую стойкость к износу, такая поверхность склонна к разрушению. Почти 38% неисправностей связаны с коррозионным растрескиванием материала под напряжением. Ученые ПНИПУ выявили основные причины этой проблемы и разработали рекомендации, которые помогут увеличить долговечность оборудования и сохранить экономическую выгоду.

 

Элементы, которые обеспечивают работу глубинных насосов, называются плунжеры. Это пустотелые поршни, движущиеся внутри цилиндра. При перемещении вверх жидкость всасывается из скважины, а вниз — выталкивается в подъемные трубы. Для таких деталей традиционно выбирают никелевый сплав с составом покрытия NiCrBSi, предусмотренный отечественными и зарубежными стандартами. Для его получения проводят газопламенное напыление и последующее оплавление. Материал имеет высокую стойкость к износу и коррозии, но из-за состава и способа изготовления становится пористым и может содержать нерасплавленные частицы, легче подвергаясь изнашиванию. 

 

Плунжер работает в высокоагрессивной среде с хлоридами и сероводородом, а также подвергается разрушению при многократном воздействии напряжений. Эти факторы взаимно усиливаются, нанося больше урона. 

 

Ученые Пермского Политеха изучили поверхность деталей после эксплуатации. Для исследования использовали микроскоп и анализатор фрагментов микроструктуры твердых тел. Оказалось, что в составе нефтесодержащей среды есть существенная концентрация сероводорода (>10%) и хлоридов железа. Их наличие объясняется тем, что скважины обрабатывают соляной кислотой для растворения сульфидов, которые засоряют каналы и полости оборудования. 

 

– Мы считаем, что при эксплуатации в средах с содержанием сероводорода и хлоридов покрытие плунжера подвергается одновременному действию коррозионного растрескивания под напряжением и контактной усталости. Трещины расположены почти перпендикулярно, что приводит к фрагментации и отшелушиванию покрытия. Чтобы ослабить влияние этих факторов, необходима коррекция содержания карбидов и боридов хрома в  покрытии за счет уменьшения углерода и бора в исходном порошке, – комментирует Юрий Симонов, заведующий кафедрой «Металловедение, термическая и лазерная обработка металлов» ПНИПУ, доктор технических наук.

 

– Потенциальное сокращение затрат от предотвращения даже одного случая разрушения оборудования может достигать свыше 150 тыс. руб., поэтому некоторое снижение отказов установок от коррозионного растрескивания будет иметь положительное отраслевое значение. Инвестиции в разработку новых устойчивых материалов окупятся за счет повышения надежности и уменьшения расходов на обслуживание и увеличат эффективность добычи, – поясняет Станислав Мольцен, аспирант кафедры «Металловедение, термическая и лазерная обработка металлов» ПНИПУ, директор по качеству АО «ЭЛКАМ-Нефтемаш».

 

Ученые Пермского Политеха предлагают снизить расходы на ремонт и замену оборудования для нефтяных насосов с помощью корректировки содержания карбидов и боридов хрома в покрытиях для деталей насосов, чтобы сделать его более устойчивым к коррозии и механическим нагрузкам.

 

 

Источник: пресс-служба ПНИПУ

Читайте также: