Виды разрушений деталей нефтегазового оборудования
Наблюдения за отказами деталей машин в эксплуатации позволяют выделить три основные группы разрушений материалов: деформация и изломы, износ, химико-тепловые повреждения.
1. Деформация и изломы
Деформация происходит при воздействии нагрузок, изменяя форму и размеры детали. Изломы возникают при превышении предела прочности материала, что приводит к разрушению. Основные виды:
2. Износ
Износ — это процесс постепенного изменения геометрии деталей в результате внешних нагрузок. Основные типы:
Чаще всего изнашиваются бурильные замки, цилиндровые втулки, поршни, клапаны и штоки.
3. Химико-тепловые повреждения
Эти повреждения возникают из-за воздействия тепла и химических факторов. Основные проявления:
Комплексное понимание видов разрушений и своевременное проведение диагностики помогают продлить срок эксплуатации оборудования и предотвратить аварии.
1. Деформация и изломы
Деформация происходит при воздействии нагрузок, изменяя форму и размеры детали. Изломы возникают при превышении предела прочности материала, что приводит к разрушению. Основные виды:
- Изгибы и вмятины — возникают при динамических нагрузках.
- Скручивание — вызвано крутящим моментом.
- Статический излом — результат местных нагрузок, часто встречается в корпусных деталях.
- Динамический излом — вызывается сильными ударами.
- Усталостный излом — связан с циклическими напряжениями, приводящими к трещинам.
2. Износ
Износ — это процесс постепенного изменения геометрии деталей в результате внешних нагрузок. Основные типы:
- Абразивный износ — разрушение поверхности при контакте с твердыми частицами.
- Усталостный износ — вызван многократными высокими напряжениями.
- Кавитационный износ — происходит при взаимодействии деталей с потоком жидкости.
- Эрозионный износ — разрушение при контакте с потоком жидкости или газа.
Чаще всего изнашиваются бурильные замки, цилиндровые втулки, поршни, клапаны и штоки.
3. Химико-тепловые повреждения
Эти повреждения возникают из-за воздействия тепла и химических факторов. Основные проявления:
- Коробление — деформация под действием высоких температур.
- Раковины — точечные разрушения из-за локального нагрева.
- Коррозия — окисление и отслаивание поверхностных слоев деталей.
Комплексное понимание видов разрушений и своевременное проведение диагностики помогают продлить срок эксплуатации оборудования и предотвратить аварии.
Насосно-компрессорное оборудование
Наиболее подвержено механическому, коррозийному и эрозийному износу. Основные дефекты включают:
- Неуравновешенность ротора
- Нарушения соосности валов
- Дефекты подшипников скольжения
- Нарушения гидродинамики потока
- Вибрация электрических машин
Буровое оборудование и инструменты
Здесь основная проблема — абразивный износ, когда металл разрушается частицами минерального происхождения. Также часто встречаются:
- Разрушения из-за перегрузок
- Коррозия, особенно на кольцах и опорах ротора
Оборудование для эксплуатации и ремонта скважин
Из-за сложной конфигурации деталей и затрудненного доступа, их дефекты чаще возникают и сложнее устраняются. Наиболее распространенные проблемы:
- Газовая и жидкостная эрозии
- Продольные трещины и протертости в колоннах
Трубы для бурения и нефтепроводов
Основные проблемы труб связаны с:
- Дефектами основного металла (трещины, царапины)
- Сварными швами (трещины, шлаковые включения, поры)
Основные причины отказов
Согласно исследованиям, основные причины выхода из строя нефтегазового оборудования следующие:
- Коррозионные повреждения труб — 44%
- Дефекты основного металла — 36%
- Несплошности сварных швов — 18%
- Отклонения в структурно-механических свойствах — 2%
Факторы, влияющие на изнашивание деталей
На процесс изнашивания рабочих поверхностей деталей машин влияют множество факторов. Их можно условно разделить на две группы:
Факторы, влияющие на износостойкость
К основным факторам, определяющим износостойкость деталей, относятся:
Факторы, влияющие на изнашиваемость
Изнашиваемость зависит от множества факторов, среди которых:
Факторы, влияющие на изнашивание, тесно связаны с характеристиками материалов и условиями их работы. Грамотный подбор материалов, улучшение качества поверхности деталей и правильная организация условий трения позволяют существенно повысить их долговечность и снизить износ.
На процесс изнашивания рабочих поверхностей деталей машин влияют множество факторов. Их можно условно разделить на две группы:
Факторы, влияющие на износостойкость
К основным факторам, определяющим износостойкость деталей, относятся:
- Качество материала детали: Определяется физико-механическими свойствами материала, такими как прочность, твердость, вязкость. Наибольшее влияние на износостойкость оказывает твердость материала. Детали, работающие при больших нагрузках, изготавливаются из легированных сталей с высоким содержанием хрома, никеля и других элементов, которые повышают прочность и вязкость материала.
- Качество поверхности трения: Важную роль играет геометрия и чистота обработанной поверхности. Высокая чистота и правильная геометрия позволяют снизить интенсивность износа. Способность поверхности удерживать смазку также влияет на ее износостойкость.
Факторы, влияющие на изнашиваемость
Изнашиваемость зависит от множества факторов, среди которых:
- Вид трения: Трение может быть как качением, так и скольжением. Износ при трении качения значительно меньше, чем при трении скольжения.
- Величина и характер нагрузки: С увеличением удельной нагрузки возрастает площадь контакта трущихся поверхностей, что приводит к ускорению изнашивания.
- Скорость относительного перемещения: Чем выше скорость перемещения, тем больше интенсивность износа.
- Условия смазки: Жидкостное трение, при котором детали разделены масляным слоем, значительно снижает износ. Однако точная геометрия деталей и правильная смазка играют важную роль в поддержании этих условий.
- Наличие абразивных частиц: Абразивные частицы в среде трения увеличивают износ, что особенно актуально в условиях бурения и эксплуатации нефтепромыслового оборудования.
Факторы, влияющие на изнашивание, тесно связаны с характеристиками материалов и условиями их работы. Грамотный подбор материалов, улучшение качества поверхности деталей и правильная организация условий трения позволяют существенно повысить их долговечность и снизить износ.
Компания ООО «ОРС» оказывает комплексные услуги обслуживания месторождений: диагностика оборудования, плановый и капитальный ремонт. Ответим на все вопросы по телефону или через форму обратной связи!
