Анотація до роботи:

Римчук Д.В. Підвищення зносостійкості деталей фонтанної арматури шляхом нанесення зміцнюючих покриттів детонаційно-газовим методом. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.02.08 – технологія машинобудування. – Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», Харків, 2002.

Дисертація присвячена вирішенню науково-технічної задачі, що полягає в розробці технологічного процесу підвищення зносостійкості деталей фонтанної арматури для газових свердловин шляхом нанесення зносостійких покрить детонаційно-газовим методом із застосуванням порошкових матеріалів на основі оксидної і титано-карбідної кераміки.

У роботі зроблено аналіз експлуатаційних характеристик елементів запірної арматури, що забезпечує їхню працездатність протягом тривалого періоду безперервної роботи.

Результати дослідження впроваджені у виробництво на свердловинах Юліївського і Яблунівського родовищ із загальним економічним ефектом 500,64 тис. грн.

1. У результаті теоретичних і експериментальних досліджень розроблений технологічний процес нанесення детонаційно-газовим методом зносостійких покриттів на деталі фонтанної арматури на основі оксиду алюмінію, титану і титано-карбідної кераміки з наперед заданими властивостями.

2. Розроблено математичну модель локального зношування з урахуванням контактної взаємодії пари "шибер-сідло".

3. У результаті теоретичного дослідження виявлені й обґрунтовані основні закономірності зношування спряжених деталей "шибер-сідло" за швидкістю елементарних актів руйнування робочої поверхні, і на цій основі сформульовані умови необхідної герметичності деталей фонтанної арматури.

4. Установлено, що 64% засувок негерметичні через щілинну ерозію шибера і сідла, 28% - через корозію шибера і сідла, 5% - через ерозію і 3% - з інших причин.

5. На підставі запропонованої методики встановлені технологічні режими нанесення покриттів з урахуванням таких енергетичних параметрів: швидкості, температури часток і скорострільності, а також їхнього впливу на умови формування і міцність зчеплення покриття з підкладкою.

6. Розроблено математичну модель фізичних процесів, які відбуваються в стволі детонаційно-газової установки, що дозволило встановити швидкість і температури напилюючих часток, а також динаміку зміни цих параметрів.

7. Установлено, що швидкісні характеристики є цілком припустимими для всіх глибин завантаження порошку і для всіх розмірів часток. Так, для великих часток розміром 60 мкм швидкість на зрізі ствола склала 500 м/с. Максимальна температура при глибині завантаження 0,6 і 0,8 м досягалася на початку розгону часток.

8. У результаті аналітичного дослідження отримані залежності для визначення величини критичної сили Р_кр, при якій відбувається продавлювання шару покриття і відповідна їй товщина дифузійного шару, що дозволило встановити несучу здатність системи "шар-серцевина" зміцнених деталей.

9. Дано практичні рекомендації з вибору матеріалів для нанесення зносостійких покриттів на деталі фонтанної арматури. Приведено оптимальні технологічні режими нанесення покриттів, які розраховані з використанням запропонованої математичної моделі процесу. Так, при нанесенні покриттів на основі Al₂O₃ тиск газу повинен скласти 1,2 кгс/см², температура 18-20С, довжина ствола 1200 мм, скорострільність 4-8 пострілів/с (t_циклу = 250 м/с), момент запалювання пальної суміші – 225 мс.

10. Модернізовано устаткування для нанесення покриттів детонаційно-газовим методом із підвищеною скорострільністю, що забезпечує рівномірність покриття по всьому периметру деталей фонтанної арматури. Дано рекомендації щодо підвищення ефективності й енергозбереження матеріалів покриття.

11. Виконано техніко-економічне обґрунтування технологічного процесу нанесення зносостійких покриттів на деталі фонтанної арматури. Впровадження результатів проведених досліджень на Юліївському ГКР ГПУ "Харківгазвидобування" дозволило одержати економічний ефект на одній свердловині в розмірі 176,64 тис. грн. Впровадження результатів проведених досліджень на Яблунівському ГКР ГПУ "Полтавагазвидобування" дозволило одержати економічний ефект на двох свердловинах у розмірі 324 тис. грн.

Публікації автора:

1. Римчук Д.В., Подольський Б.М., Власенко В.М. Оптимізація режимів детонаційно-газового зміцнення запірних елементів засувок фонтанної арматури // Нафтова і газова промисловість. – 1997. – № 3. – С. 50 – 51.

2. Рымчук Д.В. Исследование обрабатываемости детонационных покрытий // Информационные технологии: наука, техника технология, образование, здоровье. – Харьков: ХГПУ. – 1998. – Вып. 6, часть четвертая. – С. 194 – 196.

3. Рымчук Д.В. Определение триботехнических характеристик детонационных покрытий на запорных элементах фонтанных арматур // Информационные технологии: наука, техника технология, образование, здоровье. – Харьков: ХГПУ. – 1998. – Вып. 6, часть четвертая – С. 197 – 200.

4. Рымчук Д.В. Определение коррозионной стойкости детонационных покрытий // Информационные технологии: наука, техника технология, образование, здоровье. – Харьков: ХГПУ. – 1998. – Вып. 6, часть четвертая – С. 201 – 204.

5. Подольский Б.А., Власенко В.М., Римчук Д.В. Оборудование и технология детонационно-газового упрочнения элементов задвижек фонтанной арматуры // Вестник Харьковского государственного политехнического университета. – Харьков: ХГПУ. – 1999. – Вып. 63. – С. 60 – 65.

6. Запірний вузол. Деклараційний патент на винахід № 29108 А. Україна, МКВ Е21В33/00 / Римчук Д.В., Радковський В.Р., Подольський Б.А., Власенко В.М. Заявлено 09.01.98 р. Опубл.16.10.00 р. Бюл. № 5. – 11 с.

7. Рымчук Д.В., Мовшович А.Я. Расчетная оценка надежности изнашивания сопрягаемых деталей запорной арматуры // Високі технології в машинобудуванні. – Харків: ХТУ “ХПІ”. – 2001. – Вип. 1. – С. 235 – 238.