В рамках успешного научного проекта, реализованного при поддержке АО «ЭЛКАМ-нефтемаш», специалисты разработали эффективное решение для повышения надежности нефтедобывающего оборудования.
Одна из ключевых проблем в работе насосного оборудования связана с разрушением штоков из-за коррозионных процессов в резьбовых соединениях. Механические нагрузки значительно ускоряют износ деталей. Существующие способы увеличения срока службы, такие как легирование дорогостоящими компонентами или сложная химическая обработка, зачастую делают производство экономически невыгодным. Именно поэтому инновационный метод локального упрочнения становится оптимальным решением, объединяющим технологическую простоту и финансовую эффективность.
Инновационный подход исследователей Пермского Политеха основан на применении индукционной термической обработки. В основе метода лежит воздействие на металл мощного электромагнитного поля, что приводит к существенному улучшению его структурных характеристик и механических свойств.
Данная технология стремительно набирает популярность в промышленном секторе благодаря впечатляющим преимуществам: быстрому нагреву, энергоэффективности, высокой производительности и экологической безопасности. Важными достоинствами также являются простота внедрения и мобильность оборудования.
Специалисты успешно разработали и протестировали инновационный режим локального упрочнения насосных штоков. Для исследования были выбраны популярные в нефтяном машиностроении марки стали 40Х и 38ХГМ.
В ходе экспериментов образцы подвергались закалке при температуре 850°С с последующим охлаждением до 600°С или 400°С. Для каждого режима проводился тщательный анализ вероятности разрушения при различных нагрузках. Испытания прочности выполнялись на специализированном стенде, позволяющем создавать переменные нагрузки. Особое внимание уделялось изучению микроструктуры и показателей микротвердости материала.
Исследования убедительно показали значительное повышение усталостной прочности образцов после индукционной термической обработки. Оптимальные результаты были достигнуты при закалке с 850°С и последующим отпуском при 400 ̊С.
«Проведенный экономический анализ демонстрирует существенное снижение материальных затрат при внедрении новой технологии. По предварительным расчетам, только на производстве штоков ожидается сокращение себестоимости на 2,2 миллиона рублей ежегодно, что увеличит рентабельность штанговых глубинных насосов на 7,66%», – рассказывает Станислав Мольцен, аспирант кафедры «Металловедение, термическая и лазерная обработка металлов» ПНИПУ, директор по качеству АО «ЭЛКАМ-нефтемаш».
Исследователи Пермского Политеха успешно подтвердили эффективность индукционной термической обработки для совершенствования механических характеристик компонентов нефтяного насосного оборудования. Внедрение разработанных режимов обработки обеспечит повышенную надежность насосных штоков при глубинной нефтедобыче.
