№ 2 (2019)

Углекислотная коррозия является одной из наиболее распространенных причин разрушения нефтедобывающего оборудования. Этот вопрос особенно актуален для Российской Федерации, где содержание углекислого газа в нефтепромысловой среде большинства месторождений высокое. Работа посвящена получению информации по базовым вопросам разработки трубных сталей, стойких к углекислотной коррозии: вид и уровень легированности сталей, снижающих стойкость углекислотной коррозии ниже 0,2 мм/год; влияние высокого содержания в углекислотной среде коррозионно-активных компонентов H₂S и Cl^- на механизм и кинетику коррозионного разрушения. Для получения этой информации проведены опытные промысловые испытания, максимально приближенные к условиям эксплуатации. Насосно-компрессорные трубы испытывали на семи действующих скважинах, проводя периодический мониторинг состояния труб. Промысловые испытания нефтегазопроводных труб проводили на испытательном полигоне Приобского месторождения, состоящего из действующего нефтепровода, параллельно которому смонтировали байпасную линию, составленную из труб исследуемых сталей. Для испытаний использовали месторождения и скважины, в которых нефтепромысловые среды имеют высокое содержание CO₂ и проявляется интенсивная углекислотная коррозия. В большинстве случаев это месторождения, в которых углекислая среда дополнительно насыщена коррозионно-агрессивными компонентами H₂S и Сl^-. Исследуемые стали разделили на две группы: стали с высоким содержанием хрома (≈4,6 %), образующие при эксплуатации пассивирующую пленку, и низколегированные трубные стали (Cr≤0,6 %). Показано, что: - высокохромистая сталь 15Х5МФБЧ является стойкой к углекислотной коррозии даже в углекислых средах с высоким содержанием H₂S и Cl^-; - в низколегированных трубных сталях высокое содержание хлора в нефтепромысловых средах интенсифицирует коррозионное разрушение и способствует переходу к более агрессивным формам локальной коррозии; - по мере увеличения стойкости к углекислотной коррозии исследуемые стали располагаются в следующей последовательности: 09Г2Сà13ХФАà08ХМФАà15Х5МФБЧ.

Рассмотрено решение задачи по повышению работоспособности многоэлементных резцов (в виде таких рабочих характеристик, как, например, интенсивность поломок режущего элемента и его опорных пластин и др.) за счет изменения регламентации параметров состояния поверхностного слоя их деталей. Потребность в элементах с заданными свойствами в конструкциях резцов обосновывается их низкой прочностью и надежностью. На заданные свойства деталей резцов влияет форма опорной поверхности режущего элемента. Форма профиля опорной поверхности режущего элемента рассмотрена в виде двух неровностей, расположенных на расстоянии шага волнистости (в виде масляных карманов). Форма профиля рассматривается как концентратор напряжений. По снижению предела выносливости концентратора устанавливается, какие параметры влияют на долговечность. Режущий элемент воспринимает нагрузку от сил резания, которая передается остальным деталям резца по узлам его базирования и закрепления. Рассчитан комплекс состояния поверхности, в который заложено достижение долговечности, с доминирующим влиянием высотных и шаговых параметров шероховатости и волнистости. Расчет ведется по узлам базирования и закрепления режущего элемента. В узлах базирования преобладают нормальные напряжения на поверхности, а в узлах закрепления - касательные. Показано, что нормальные и касательные напряжения равноценны. Определено значение комплекса, зависящее и не зависящее от условий обработки поверхности (технологическое и расчетно-конструкторское значение, соответственно). Указано, как ведет себя комплекс при нагружении (приработке) контактного соединения, а также как его изменение влияет на работоспособность многоэлементных резцов. Блочные (многоэлементные) резцы отличаются от сборных и цельных не только наличием большого числа элементов (30 и более), но и высокими контактными нагрузками, вытекающими из условий их эксплуатации. К особенностям условий эксплуатации относятся большие усилия резания, вибрации (амплитуда и частота колебаний ТОС), износ элементов, низкая жесткость и высокая податливость его контактных соединений.

Для обеспечения эксплуатационных характеристик в процессе изготовления деталей авиационной техники, ракетостроения требуется выдержать жесткие технологические требования. Получение поверхности с минимальной шероховатостью - одно из таких требований, которое заслуживает особого внимания, поскольку этот фактор непосредственно оказывает влияние на усталостную прочность и ресурс. Объектом исследования являются титановые сплавы, чьи конструкционные и эксплуатационные качества зарекомендовали себя с хорошей стороны, они характеризуются низкой обрабатываемостью резанием. В статье раскрыт механизм формирования неровностей деталей изделия в зависимости от свойств обрабатываемого материала, вида обработки, параметров оборудования, инструмента, режимов обработки и других конструктивных и технологических факторов. Представлены результаты исследований влияния режимов технологического процесса ультразвукового суперфиниширования на величину шероховатости обработанной поверхности деталей из титановых сплавов. Исследования проводились при финишировании титановых сплавов использованием брусков из зеленого карбида кремния на керамической основе и ультразвуковой головки. В процессе исследования рассчитывалась площадь опорной поверхности для определения формы выступов верхней части неровностей при различных значениях опорной площади. Для этого определялся радиус закругления вершины R и угол b , который образуется сторонами профиля. Для получения соотношения между относительной опорной площадью и относительным сближением кривых опорных поверхностей применялся метод наименьших квадратов. Проведенные исследования позволили сделать вывод, что введение в зону обработки ультразвуковых колебаний с одновременным сообщением брускам механизма осцилляции в процессе суперфиниширования способствовало снижению шероховатости на 15-25 % по сравнению с обычным суперфинишированием.

Выполнены экспериментальные исследования влияния ультразвуковой правки шлифовальных кругов на энерго-силовые показатели процесса шлифования. Показана степень влияния ультразвуковой правки на показатели врезного круглого шлифования в автоматическом цикле обработки. Установлено, что ультразвуковая правка шлифовальных кругов правящим инструментом, совершающим колебания с частотой порядка 22 кГц и амплитудой 10…15 мкм, позволяет в 4-5 раз снизить опорную поверхность рельефа шлифовального круга за счет увеличения количества абразивных зерен с относительно острыми микрокромками и микротрещинами. Показано, что особенности формирования рельефа рабочей поверхности шлифовального круга при ультразвуковой правке обеспечивают снижение нормальной составляющей силы резания почти на 30 % в течение всего периода стойкости шлифовального круга, а также позволяют повысить стойкость круга примерно в 1,5…2 раза. Отмечено, что при ультразвуковой правке за счет периодического ударного нагружения абразивные зерна разрушаются, образуя многочисленные режущие кромки и микротрещины при меньшей, чем после ОП, глубине правки. В результате интерференции синусоидальных траекторий вершин алмазов правящего инструмента на шлифовальном круге формируется определенный рельеф в виде впадин и выступов, что снижает относительную опорную поверхность круга. Наличие двух составляющих рельефа объясняет более высокую режущую способность шлифовального инструмента по сравнению с обычной правкой.