Повышение долговечности переводников бурильных колонн электромеханической обработкой

Увеличение долговечности переводников бурильных колонн — актуальная задача, решение которой позволит повысить эффективность работы нефтяных и газовых компаний при бурении скважин. К наиболее характерным дефектам переводников относятся износ наружного диаметра, задиры на упорном торце муфты и упорном уступе ниппеля, а также повреждение наружной и внутренней конических замковых резьб. Проведены исследования и сравнительные стендовые испытания переводников с резьбой З-117 из стали 40Х. Испытания переводников с упрочнением исполнительных поверхностей электромеханической обработкой выполнены в сравнении с базовой технологией (с закалкой и высоким отпуском) и карбонитрацией. Переводники изготовлены и упрочнены специалистами ООО «Александровский завод бурового оборудования» на модернизированном под электромеханическую обработку станке 1М63. Стендовые испытания переводников проведены в ООО «Ковровский завод бурового оборудования» на муфтонаверточном станке МС-4 при навинчивании–свинчивании резьбовых соединений по методике, учитывающей требования государственных стандартов РФ и рекомендаций Американского нефтяного института API 7. Электромеханическая обработка, являясь одним из методов упрочнения деталей концентрированным потоком электрической энергии промышленной частоты, формирует на поверхности переводников градиентные слои твердостью 52…56 HRC. Результаты испытаний на свинчивание–развинчивание резьбовых соединений с замковой резьбой подтвердили высокую эффективность способов упрочнения исполнительных поверхностей карбонитрацией и электромеханической обработкой (500 циклов и более) и низкую эффективность существующей технологии объемной термической обработки (до 47…66 циклов).

Литература

[1] Елагина О.Ю. Технологические методы повышения износостойкости деталей машин. Москва, Университетская книга, 2009. 488 с.

[2] Якушев А.И., Мустаев Р.Х., Мавлютов Р.Р. Повышение прочности и надежности резьбовых соединений. Москва, Машиностроение, 1979. 215 с.

[3] Быков Ю.А., Унчикова М.В., Пахомова С.А., Помельникова А.С., Силаева В.И. Методика выбора материала и технологии термической обработки деталей машиностроения. Заготовительные производства в машиностроении, 2015, № 8, c. 43–47.

[4] Григорьянц А.Г., Шиганов И.Н., Мисюров А.И. Технологические процессы лазерной обработки. Москва, Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2006. 664 с.

[5] Крапошин В.С. Выбор режима нагрева поверхностным тепловым источником для получения заданной глубины закалки и заданного структурного состояния. Москва, Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002. 40 с.

[6] Попов В.О., Смирнов С.Н. Лазерное упрочнение резьбы. Ритм, 2015, № 1(99), с. 32–35.

[7] Прокошкин Д.А. Химико-термическая обработка металлов – карбонитрация. Москва, Машиностроение, Металлургия, 1984. 40 с.

[8] Куксенова Л.И., Герасимов С.А., Лаптева В.Г., Алексеева М.С. Физические основы критериальной оценки технологии азотирования деталей узлов трения. Металловедение и термическая обработка металлов, 2012, № 12, c. 39–47.

[9] Помельникова А.С., Фетисов Г.П., Пахомова С.А. К вопросу упрочнения различно легированных сталей обработкой в коронном разряде. Технология металлов, 2017, № 2, c. 20–24.

[10] Pesin M.V. Improving the Reliability of Threaded Pipe Joints. Russian Engineering Research, 2012, vol. 32, pp. 210–212, doi: 10.3103/S1068798X12020232

[11] Pesin M.V. Simulation of the Technological Process of the Strengthened Treatment of the Drill Pipes Thread. Applied Mechanics and Materials, 2015, vol. 770, pp. 476–482, doi: https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMM.770.476

[12] Проскуркин Е.В. Защитные покрытия — качество и долговечность труб. Национальная металлургия, 2003, № 5, с. 68–78.

[13] Аскинази Б.М. Упрочнение и восстановление деталей машин электромеханической обработкой. Москва, Машиностроение, 1989. 200 с.

[14] Fedorov S.K., Fedorova L.V., Ivanova Y.S., Voronina M.V. Increase of Wear Resistance of the Drill Pipe Thread Connection by Electromechanical Surface Hardening. International Journal of Applied Engineering Research, 2017, vol. 12, no. 18, pp. 7485–7489.

[15] Федорова Л.В., Федоров С.К., Сержант А.А., Головин В.В., Сыстеров С.В. Электромеханическая поверхностная закалка сталей для насосно-компрессорных труб. Металловедение и термическая обработка металлов, 2017, № 3, c. 41–44.

[16] Морозов А.В., Федорова Л.В., Горев Н.Н., Шамуков Н.И. Исследование влияния режимов сегментной электромеханической закалки на формирование участков регулярной микротвердости. Сборка в машиностроении, приборостроении, 2016, № 2, c. 24–27.

[17] Федорова Л.В., Федоров С.К., Славин А.В., Иванова Ю.С., Ткаченко Ю.В., Борисенко О.В. Структура и микротвердость резьбы насосно-компрессорных труб после финишной электромеханической поверхностной закалки. Металловедение и термическая обработка металлов, 2020, № 2(776), с. 58–64.