Антифрикционные покрытия в нефтегазовом оборудовании – эффективное решение повышения ресурса деталей и узлов
- Условия работы нефтегазового оборудования и проблемы, возникающие при его эксплуатации
- Смазочные материалы для нефтегазового оборудования
- Антифрикционные покрытия: технология работы
- Применение антифрикционных покрытий в нефтегазовой промышленности
Условия работы нефтегазового оборудования и проблемы, возникающие при его эксплуатации
Нефтегазовое оборудование работает в экстремальных режимах, связанных с высоким давлением, перепадами температур и агрессивной средой. Эти условия могут вызвать износ и повреждения оборудования, что может привести к авариям и небезопасным условиям работы.
Интенсивная эксплуатация, длительное простаивание, неправильные транспортировка и хранение, работа в агрессивных условиях могут привести к сбоям в работе дорогостоящего оснащения.
Одной из основных проблем является коррозионное разрушение деталей, эксплуатируемых при прямом контакте как с сырьем, так и с растворами для его добычи.
Также специалисты отмечают, что их работу затрудняет образование задиров и закусываний на резьбовых частях насосно-компрессорных, бурильных, обсадных труб, муфт и других резьбовых элементах.
Для обеспечения длительной работоспособности и штатной эксплуатации оборудования необходимо проводить тщательное и своевременное техническое обслуживание, использовать качественные и подходящие конструкционные материалы, а также смазки для снижения трения.
Поиск наиболее эффективных решений по снижению трения, защите от влияния агрессивных сред и коррозии является одной из наиболее актуальных задач в нефтегазовой сфере, так как от этого напрямую зависит ресурс и надежность работы механизмов.
Это касается всего спектра используемого для добычи углеводородов оборудования – от крепежных изделий до высокотехнологичного внутрискважинного оборудования.
Смазочные материалы для нефтегазового оборудования
Долгое время при сборке и эксплуатации нефтегазового оборудования применялись только пластичные смазочные материалы – резьбовые и консервационные смазки.
Они позволяют повысить ресурс оборудования и облегчить его монтаж, однако имеют целый ряд недостатков.
Традиционные смазочные материалы:
- Требуют обновления при каждой сборке оборудования и после продолжительного хранения
- Неудобны в нанесении
- Притягивают пыль и грязь, стимулируя дополнительный износ деталей
- Перестают выполнять функции при низких температурах, высоких контактных давлениях, воздействии агрессивных сред
- Загрязняют окружающую среду
Со временем удалось найти альтернативу таким материалам, лишенную всех указанных недостатков. Ей стали антифрикционные покрытия.
Антифрикционные покрытия: технология работы
Антифрикционные покрытия – это твердые смазочные материалы, которые до отверждения в печи или на воздухе представляют собой жидкости.
В составе материалов содержатся связующие смолы, твердые смазочные порошки, растворители, добавки.
Связующее вещество выступает в роли каркаса. После отверждения покрытия оно образует матрицу, ячейки которой заполняют твердые смазочные порошки. Растворитель в процессе полимеризации испаряется из состава.
В покрытиях чаще всего используется дисульфид молибдена – это природный минерал, который в виде высокодисперсного порошка обладает отличными смазочными, разделительными свойствами. Он эффективно работает и самостоятельно в порошкообразной форме, однако в составе покрытий он получает более широкие области применения.
Также в составе покрытий применяют политетрафторэтилен, известный как тефлон, графит, дисульфид вольфрама и другие компоненты.
Покрытие заполняет все неровности рельефа поверхности детали, увеличивая ее опорную площадь и несущую способность.
Твердосмазочная пленка обладает большим сопротивлением сжатию и малым – сдвигу.
Антифрикционные твердосмазочные покрытия производятся компанией «Моденжи».
Покрытия не только эффективно снижают трение, но и, в зависимости от марки, защищают от коррозии до 1000 часов при ускоренных испытаниях в соляном тумане по ISO 9227, предотвращают образование асфальтосмолопарафиновых отложений, изолируют металл от контакта с агрессивными жидкостями, предотвращают образование задиров и повреждений.
Все покрытия характеризуются широким диапазоном рабочих температур, высокими противозадирными свойствами и несущей способностью, обеспечивают ресурсное смазывание деталей – не требуют обновления, технологично наносятся на детали.
Применение антифрикционных покрытий в нефтегазовой промышленности
Так называемая «бессмазочная» технология, которую реализуют антифрикционные покрытия, получила очень широкое распространение в резьбовых соединениях труб – насосно-компрессорных, бурильных, обсадных, на муфтах, переходниках и тд.
Резьбовые части нуждаются в защите от коррозии, предотвращении задиров и заедания при скручивании.
Чтобы облегчить монтаж и увеличить его скорость, обеспечить смазывание на многократные циклы свинчивания-развинчивания, на ниппельные концы труб наносятся покрытия MODENGY 1001 и MODENGY 1002.
Причем MODENGY 1001 применяется в резьбовых соединениях, изготовленных из нержавеющей стали, и исключает последующее нанесения смазок.
MODENGY 1002 обладает высокими антикоррозионными свойствами, поэтому применяется на деталях, подверженных коррозионному разрушению, выступая эффективной альтернативой фосфатированию. Также покрытие может использоваться в качестве «подсмазочного» слоя перед нанесением резьбоуплотнительных и других смазок.
Данные покрытия нашли широкое применение на ниппельных концах труб за счет высокой эффективности и способности быстро отверждаться без нагрева.
А на муфты, которые не обладают такой длиной и легко помещаются в печь, наносятся покрытия MODENGY 1014 и MODENGY 1005, которые полимеризуются при нагреве. Они отличаются более высокими антикоррозионными свойствами.
Химостойкие покрытия – одни из самых эффективных средств для защиты внутрискважинного оборудования от агрессивных сред. Они изолируют металл от контакта с углеводородным сырьем, жидкостями для добычи нефти и газа.
Высокой химостойкостью обладает покрытие на основе политетрафторэтилена и дисульфида молибдена MODENGY 1014. Оно успешно применяется в оборудовании для гидравлического разрыва пласта.
Покрытие наносится для защиты от химической коррозии, износа при подаче кислотосодержащей жидкости для гидроразрыва пласта с керамическим песком, снижения усилий при регулировании положения механизмов оборудования.
Для обеспечения безопасной добычи сырья обязательно используется комплекс противовыбросового оборудования, основой которого является превентор, перекрывающий скважину.
Данный механизм может не приводиться в работу длительное время, однако обязан сработать в случае возникновения аварийной ситуации.
Для этого на резьбу пары «винт-толкатель» наносится покрытие MODENGY 1002, а на плашкодержатели – система покрытий на основе MODENGY 1005.
Покрытия снижают трение в резьбовом соединении, защищают плашкодержатели от коррозии при эксплуатации в агрессивной среде, повышают плавность хода и гарантируют эффективное смазывание даже после длительного периода простаивания.
На крепежные изделия для нефтяных платформ наносится MODENGY 1014. Оно обеспечивает длительную защиту от коррозии, что крайне важно в морском климате, а также облегчает монтаж и предотвращает задиры.
Это далеко не полный список деталей и механизмов, в которых используются и могут быть использованы антифрикционные твердосмазочные покрытия. Материалы применяются на деталях датчиков давления газовых магистралей, в подшипниковых узлах, торцевых уплотнениях, передачах клапанов осевого типа, пружинах, деталях манифольдов, трубопроводов, в резьбовых соединениях и др.
Твердая смазка является одной из самых перспективных технологий для повышения ресурса оборудования всех отраслей промышленности, в том числе и нефтегазовой. Покрытия позволяют эффективно управлять трением, минимизируя интенсивность изнашивания, изолировать детали от неблагоприятных факторов, снижать временные затраты на обслуживание деталей.