Найден способ обработки цилиндров плунжерных нефтяных насосов, при которой их тонкие стенки не коробит

Плунжерные насосы широко применяются в нефтегазовой промышленности — преимущественно при работе со средами под высоким давлением — как на суше, так и на морских платформах. Основа таких насосов — длинномерный тонкостенный биметаллический цилиндр, состоящий из обечайки и лейнера.

Изготовление этих цилиндров в известной мере сопряжено с трудностями. В ходе обработки заготовки ковкой и ионно-плазменным азотированием она коробится, и лейнер отделяется от обечайки.

Причина — накопление внутренних напряжений от перегрева. Их достоверное измерение недоступно — методы неразрушающего контроля не дают объективных данных, приходится курочить образец.

Вооружившийсь теорией упругости, в Пермском национальном исследовательском политехническом университете вывели формулы для оценки внутренних напряжений в биметаллических деталях.

"Мы определяли остаточные напряжения по перемещениям, измеренным после разрезания образцов. Исследования с использованием разработанной методики позволили для каждого изученного материала лейнера установить необходимый вид обработки, степень деформации и температуру постдеформационного нагрева. Так мы подобрали оптимальные режимы обработки биметаллических цилиндров, которые обеспечивают высокий уровень адгезии, минимальные остаточные напряжения и изменения геометрии лейнера", — рассказала доцент кафедры "Металловедение, термическая и лазерная обработка металлов" ПНИПУ кандидат технических наук Ольга Силина.

Результатом стал подбор оптимальных методов и режимов обработки лейнеров в зависимости от марки стали:

• 38Х2МЮА — дробеструйная обработка внешней поверхности, степенью деформации 10%, температурой постдеформационного нагрева 520 °C и 570 °C,
• 15Х5М — классическая обработка щетками и холодной радиальной ковкой со степенью деформации 10-17% и температурой нагрева 520 °C,
• 12Х18Н10Т — дробеструйная обработка, степень деформации 10% и температурой нагрева 520 °C.