Материалы для наплавки бурового инструмента по технологии hardbending

Materials for surfacing drilling tools using hardbending technology

A.N. BALIN1,
I.A. ZAYTSEV1,
A.A. VISHNEVSKY1,
N.I. PAKHOMOV1,
A.S. SMOLENTSEV1,2
1CJSC "Plant of Welding Materials"
Berezovsky, Sverdlovsk region, 623700, Russian Federation
2UrFU (Ural Federal University) the first President
of Russia B.N. Yeltsin
Yekaterinburg, 620002,
Russian Federation

Износ наружных поверхностей замков и резьбовых соединений бурильных труб является существенной проблемой в нефтегазовой промышленности. Для ремонта и повышения стойкости замков и резьбовых соединений бурильных труб ЗАО «Завод сварочных материалов» (г. Березовский) разработал несколько видов сварочных материалов, обладающих более низкой стоимостью в сравнении с импортными аналогами, при сопоставимых служебных характеристиках.

The wear of the outer surfaces of locks and threaded joints of drill pipes is a significant problem in the oil and gas industry. To repair and improve the durability of locks and threaded joints of drill pipes, Zavod Welding Materials CJSC (Berezovsky) has developed several types of welding consumables that have a lower cost compared to imported counterparts, with comparable service characteristics.

Износостойкость деталей и машин по-прежнему является одним из важнейших вопросов при проектировании, изготовлении, ремонте и эксплуатации изделий различного назначения. В зависимости от условий работы деталей машин и изделий механизм износа различен. В свою очередь, различные материалы по-разному себя ведут в разнообразных условиях работы. Понимание механизма износа изделия и оценка изностойкости стали (сплава) в зависимости от условий износа позволит подбирать оптимальный по свойствам и структуре материал в каждом конкретном случае.
В связи с интенсивным внедрением скважин с горизонтальным бурением происходит увеличение времени контакта бурильной колонны со стенкой скважины, что приводит к повышенному износу поверхностей замков и резьбовых соединений бурильных труб. Буровой инструмент совершает поступательное и вращательное движение, контактируя именно замковыми соединениями с открытым или обсаженным стволом скважины.
С целью увеличения долговечности бурового инструмента выполняют наплавку твердосплавными составами (рис.1, рис. 2). Такая технология называется hardbending (технология твердосплавной наплавки). Данная технология повышает срок службы бурового инструмента и подходит как для наплавки новых бурильных труб, так и для восстановления изношенных замковых и резьбовых соединений.
Для восстановления и упрочнения бурового инструмента по технологии hardbending могут применяться различные электродные материалы: электроды, ленты, прутки, сплошные и порошковые проволоки. На предприятии ЗАО «Завод сварочных материалов» (ЗАО «ЗСМ») разработан класс материалов для упрочнения новых и восстановления изношенных деталей бурового инструмента.
Для восстановления резьбовых соединений замков бурильных труб и нанесения буферного слоя перед упрочняющей наплавкой нами разработана порошковая проволока ПП-ЗСМ-192 с системой легирования Fe-Cr-Mn-Mo-Si-Ti (HRC 32…36) в смеси защитного газа «CORGON 18» (82% Ar + 18% CO2 ТУ 2114.0004.00204760-99) (аналог Castolin OTW 43ST). Высокая стабильность горения дуги, низкий коэффициент потерь на угар и разбрызгивание снижают затраты на зачистку после сварки.
Важным фактором при выполнении наплавочных работ по технологии hardbending является доля участия основного металла в наплавленном слое. В процессе наплавки происходит перемешивание основного и присадочного (электродного) материала. При повторной наплавке (когда износ наплавленного металла ≤ 0,8…1,0мм) зачастую выполнить механическую обработку трубы на меньший диаметр (ремонтный) не представляется возможным. Правильный выбор состава наплавочных материалов позволяет выполнять на замковое соединение упрочняющую наплавку без появления дефектов практически неограниченное количество раз.
Для упрочняющего слоя на бурильной трубе рекомендуется разработанная нами порошковая проволока ПП-ЗСМ-213 с системой легирования Fe-Cr-C-V-Nb-Ti-Si (HRC 58…62), аналогом которой является зарубежная проволока Castolin OTW 13CF. Наплавленный металл демонстрирует высокую износостойкость в условиях ударно-абразивного износа. После наплавки с учетом доли участия основного металла твердость в первом слое достигает HRC 60. Порошковая проволока ПП-ЗСМ-213 позволяет выполнять многослойную многопроходную наплавку без образования дефектов (трещин) в наплавленном металле и поверх предыдущей упрочняющей наплавки без механической обработки до ремонтного диаметра. После наплавки механическая обработка осуществляется только шлифованием.
При проведении буровых работ коронками различного назначения происходит износ твердосплавных вставок и боковой поверхности рабочих частей. При бурении твердых горных пород (гранит) износ происходит преимущественно твердосплавных вставок, а при бурении мягких пород изнашивается больше боковая поверхность коронки.
Для восстановления боковой поверхности коронки, работающей в условиях мягких пород, нами разработана порошковая проволока ПП-ЗСМ-62 с системой легирования Fe-Cr-C-V-Ti-Si (HRC 59…62). Испытания в условиях реальной работы коронки показали, что разработанная порошковая проволока существенно повышает изностойкость боковой поверхности коронки, соизмеримой по длительности работы с новой коронкой, а иногда превосходит ее ресурс.
При проведении буровых работ коронками различного назначения происходит износ твердосплавных вставок и боковой поверхности рабочих частей. При бурении твердых горных пород (гранит) износ происходит преимущественно твердосплавных вставок, а при бурении мягких пород изнашивается больше боковая поверхность коронки.

Вся выпускаемая на предприятии ЗАО «Завод сварочных материалов» порошковая проволока поставляется на кассетах К-300, К-300АО (стандартно 15 кг), К-415 (стандартно 25 кг) рядной послойной намоткой, а также в бухтах массой от 10 кг. Проволока поставляется в герметичном пакете, упакованном в коробке. Диаметр выпускаемых проволок может варьироваться от 1,2 до 3,6 мм.

Комментарии посетителей сайта

    Функция комментирования доступна только для зарегистрированных пользователей

    Авторизация


    регистрация

    Балин А.Н.

    Балин А.Н.

    к.т.н., директор

    ЗАО «Завод сварочных материалов»

    Зайцев И.А.

    Зайцев И.А.

    заместитель директора

    ЗАО «Завод сварочных материалов»

    Вишневский А.А.

    Вишневский А.А.

    к.т.н., ведущий инженер-технолог

    ЗАО «Завод сварочных материалов»

    Пахомов Н.И.

    Пахомов Н.И.

    начальник отдела

    ЗАО «Завод сварочных материалов»

    Смоленцев А.С.

    Смоленцев А.С.

    руководитель проектов (по НИР) ЗАО «ЗСМ», ассистент кафедры «Технология сварочного производства»

    ЗАО «Завод сварочных материалов» г. Березовский, Свердловская обл., 623700, РФ УрФУ им. первого Президента России Б.Н. Ельцина г. Екатеринбург, 620002, РФ

    Просмотров статьи: 936

    Рейтинг@Mail.ru

    admin@burneft.ru