Эксплуатация. Эксплуатация и ремонт машин и оборудования нефтяных и газовых пр. Лекция Особенности эксплуатации машин и оборудования нефтяных и газовых промыслов

• Название: Лекция Особенности эксплуатации машин и оборудования нефтяных и газовых промыслов
• Анкор: Эксплуатация
• Дата: 23.07.2020
• Размер: 0.85 Mb.
• Имя файла: Эксплуатация и ремонт машин и оборудования нефтяных и газовых пр.pdf
• Тип: Лекция; #134744
• страница: 10 из 11

8. Ремонт деталей гальваническим наращиванием.
Гальваническое наращивание металла на поверхность основано на процессе электролиза.
Под действием постоянного электрического тока положительно заряженные ионы движутся к ка- тоду, в качестве которого используется восстанавливаемая деталь, на которой выделяется металл и водород. Электролиз металлов может осуществляться с растворимыми и нерастворимыми анода- ми. Растворимые изготавливают из губчатого железа, меди или никеля в зависимости от вида электролитического процесса; нерастворимые из свинца, платины и других металлов. В комплект оборудования для гальванического наращивания входят: источник постоянного тока, ванны с хи- мически стойкими облицовками, специальные контактные подвесные приспособления, нагрева- тельные устройства, вентиляционное оборудование.
Для восстановления размеров изношенных поверхностей наибольшее применение находят электролитическое хромирование, осталивание, меднение и твердое никелирование.
Хромирование применяют для восстановления размеров деталей и получения декоратив- ных, коррозиостойких и износостойких покрытий. Электролитический хром обладает высокой коррозионной стойкостью, низким коэффициентом трения, высокой твердостью, жаростойкостью, высоким пределом текучести. При тщательной подготовке поверхности прочность сцепления хрома со сталью, чугуном, медью и латунью достигает при сдвиге 30кгс/мм
2
. однако стали с высо- ким содержанием вольфрама и кобальта, а также высокоуглеродистые стали и высококремниевые чугуны хромировать нельзя, вследствие низкой прочности сцепления. Прочность сцепления резко снижается с увеличением толщины покрытия в связи с ростом остаточных напряжений. После хромирования снимается также усталостная прочность деталей вследствие значительной величи- ны остаточных напряжений в покрытии. Усталостная прочность углеродистых сталей в результате хромирования снижается на 25-40%.
Электрохимическое осаждение хрома отличается от других процессов, как по составу электролита, так и по условиям протекания процесса. Осаждение хрома осуществляется в элек- тролите, содержащем хромовый ангидрид с добавкой серной кислоты.

55
При хромировании применяют нерастворимые аноды из свинца или сплава свинца с сурьмой. Концентрацию хромового ангидрида в электролите можно изменять в широких преде- лах, распространение получили горячие электролиты с концентрацией CrO
3
от 150 до 350 г/л.
Условно хромовые покрытия разделяют на три вида: молочные, блестящие и матовые.
Блестящие покрытия отличаются высокой твердостью, высокой износостойкостью и хруп- костью, имеют на поверхности мелкую сетку трещин.
Молочные – более мягкие и вязкие. Без трещин. По сравнению с блестящими имеют боль- шую износостойкость.
Матовые имеют повышенную твердость и хрупкость, низкую износостойкость, трещины на поверхности.
Для повышения износостойкости применяют пористое хромирование. Оно отличается от твердого дополнительной анодной обработкой (дехромирование) после наращивания хромового покрытия. В результате на покрытии образуется сеть углубленных трещин обеспечивающих большую маслоемкость при работе. Контроль хромового покрытия осуществляется путем наруж- ного осмотра с простукиванием медным молотом.
Преимущества:
 Высокая прочность сцепления покрытия с основным металлом.
 Возможность получения покрытия с высокой износостойкостью, с химической тепловой стойкостью.
Недостатки : длительность, сложность, трудоемкость технологического процесса, высокая стоимость.
Хромирование применяют при ремонте штоков насосов, гильз цилиндров ДВС и насосов, гнѐзд подшипников, шеек валов и других деталей.
Электролитическое осталивание. При прохождении постоянного тока низкого напряже- ния через раствор солей железа происходит осаждение на катоде (ремонтируемой детали) электролитического железа. Прочность и твердость осажденного слоя приближаются к анало- гичным свойствам среднеуглеродистой стали, поэтому процесс получил название осталивание.
Для осталивания применяют горячие и холодные электролиты. В зависимости от состава электролита и режима осталивания получают мягкие покрытия с твердостью (НВ 120-220) и твердые покрытия с твердостью (НВ 250-600). Прочность сцепления на отрыв покрытия со сталью, медью и чугуном достигает 15 МПа, благодаря чему восстановленная деталь надежно работает при больших нагрузках. Прочность сцепления покрытия с металлом зависит от пред- варительной подготовки наращиваемой поверхности.
Преимущества:
 Недефицитность и дешевизна исходных материалов.
 Выход металла на тонну 75-95%.
 Скорость осаждения металла и толщина покрытия значительно выше, чем при хромиро- вании. Для твердых покрытий толщина 1-1,2 мм, для мягких 2-3 мм.
 Механическую обработку покрытия после осталивания производят при обычных про- цессах резания.
 Процесс устойчив и может быть автоматизирован.
Недостатки:
 Высокая коррозионная активность электролита.
 Сложность технологического процесса.
 Необходимость частой фильтрации электролита.
Осталивание применяют для наращивания изношенных поверхностей гнезд подшипников, шеек валов, наружных поверхностей бронзовых втулок и т.д.
Меднение. Для меднения деталей применяют два типа электролитов: сернокислые и циани- стые, последние токсичны и применяются редко. Аноды при медении применяют растворимые
– медные пластины, катодом является ремонтируемая деталь.
На ремпредприятиях меднение применяют при восстановлении размеров бронзовых вту- лок, вкладышей подшипников, для облегчения приработки трущихся поверхностей и т.п.
Твердое никелирование. Электролитический процесс осаждения никеля называется твер- дым никелированием. Гальванически осажденный никель порист и имеет пониженную пла-

56 стичность. Твердость никелированных покрытий составляет 30-60МПа. В зависимости от со- держания в электролите получают матовые и блестящие осадки. Процесс ведется при темпера- туре электролита 75-95 0
С. Применяются растворимые аноды из никеля. Вследствие невысокой твердости и малой износостойкости никелирование применяют для восстановления размеров в неподвижных сопряжениях, например, для восстановления посадочных поверхностей деталей под подшипники.
9. Ремонт деталей с применением клеевых соединений.
Склеивание металлов основано на способности некоторых неметаллических материалов образовывать достаточно прочные связи с металлом. Клей для металлов приготавливают на осно- ве термореактивных и термопластичных полимеров. Клей на основе термореактивных полимеров позволяет получить прочные и теплостойкие соединения. Клей на основе термопластичных поли- меров позволяет получать менее прочные и с более низкой теплостойкостью соединения.
По внешнему виду клеи для металлов разделяют на жидкие, пастообразные, пленочные и порошкообразные. Они могут быть одно и много консистентными. Выбор клея в каждом конкрет- ном случае должен определятся конструкцией склеиваемого узла, условиями эксплуатации и про- изводительными возможностями предприятия. Физико-механические свойства клеевых соедине- ний металлов зависят от технологии склеивания:
 Подготовки металлических поверхностей.
 Приготовления клеевого состава.
 Технологии нанесения клея на поверхность.
 Процесса отвердения клея.
Значительное влияние на прочность клеевого соединения оказывают конструктивные фак- торы и в частности форма и размеры клеевого соединения. На ремпредприятиях склеивание при- меняют для следующих работ:
 Соединение частей разрушенных деталей.
 Заделка трещин, свищей и раковин.
 Посадка втулок и гнезд взамен запрессовки, приварки и пайки.
 Восстановление и упрочнение прессовых насадок подшипников.
 Фиксация сменных деталей.
 Наложение заплат.
 Герметизация неплотностей в резьбовых, фланцевых и сварных соединениях.
 Наклеивание фрикционных накладок.
На практике ремонта бурового и НП оборудования клеи используют для ремонтов резерву- аров, трубопроводов и арматуры, насосного и компрессорного оборудования, ДВС. Применение клеевых соединений упрощает технологический процесс ремонта, ускоряет его, снижает стои- мость ремонта
Недостатки клеевых соединений:
 Невысокая температура эксплуатации (до 300 0
С).
 Низкая прочность при неравномерном отрыве.
 Склонность к старению при воздействии различных внешних факторов.
Литература:
1) Авербух и др. «Ремонт и монтаж бурового и НП оборудования» Недра, 1976.

57
Эксплуатация и ремонт машин и оборудования НиГ промыслов.
Лекция 12.
Типовые технологические процессы ремонта деталей бурового и нефте-
промыслового оборудования.
1. Ремонт деталей типа валов.
Большинство деталей этого типа во время работы воспринимают значительные крутящие моменты (валы, шпиндели) или знакопеременные осевые нагрузки (штоки, плунжеры). На валах, воспринимающих большие нагрузки, которые направлены перпендикулярно оси, наблюдаются прогибы, приводящие к эксцентрическому вращению вала и быстрому изнашиванию опорных по- верхностей. Наиболее характерными дефектами валов являются:
 Износ поверхностей трения в опорах.
 Износ поверхностей, сопрягаемых с подшипниками качения.
 Разрушение или смятие шпоночных пазов.
 Изгиб оси вала.
 Износ или повреждение резьбовых поверхностей.
У деталей, передающих нагрузки вдоль оси и работающих в направляющих втулках или сальниковых устройствах, основными дефектами являются:
 Износ трущихся поверхностей.
 Продольный изгиб вала.
 Повреждение или износ резьбовых поверхностей.
В соответствии с систематизацией дефектов встречающихся в деталях данного типа, обоб- щаются способы ремонта их. Восстановление шеек вала ведется двумя путями – восстановлением первоначальных и введением ремонтных размеров. Для этого применяют следующие методы ре- монта: электродуговую наплавку, металлизацию, вибродуговую наплавку, хромирование, остали- вание и полимерные покрытия.
Шейки валов буровых лебедок, насосов и трансмиссий силовых приводов, а также изно- шенных поверхностей вертлюга, рекомендуется наращивать металлизацией, т.к. их изготавливают из сталей, чувствительных к перегреву.
Изношенные шпоночные пазы на валах восстанавливают несколькими способами:
 Разметкой под углом к старому пазу и фрезеровкой нового.
 Наплавкой смятых кромок старого и последующей фрезеровкой.
Вал с изношенной поверхностью или наращенным слоем подвергают механической обра- ботке для получения требуемой формы, размеров и шероховатости поверхности. Установочными базами при механической обработке валов служат центровые отверстия. Наиболее сложно ремон- тировать коленчатые валы. Основными видами их разрушения является износ рабочих поверхно- стей коренных и шатунных шеек, а также изгиб вала с расхождением щек. Восстановление по- верхностей проводят на токарных и шлифовальных станках. При эксплуатации крупногабаритных коленчатых валов встречаются случаи возникновения трещин и поломок вала в щеках и шатунных шейках. Трещина рассверливается по концам вырубается на всю толщину с разделкой кромок под сварку и заваривается. После заварки проводится отпуск для снятия внутренних напряжений.
Одна из часто встречающихся операций при ремонте валов бурового и НП оборудования – правка в холодном и горячем состоянии на прессах по специальным технологиям. отремонтиро- ванный вал должен быть проверен магнитной или звуковой дефектоскопией на отсутствие внут- ренних трещин.

58
2. Ремонт деталей типа втулок.
К деталям типа втулок относятся вкладыши подшипников, направляющие втулки, детали сальниковых уплотнений, гильзы цилиндров компрессоров, цилиндровые втулки насосов. основ- ные дефекты деталей этого типа – износ наружных, внутренних цилиндрических и торцовых по- верхностей, износ резьбы, задиры и риски на трущихся поверхностях, трещины. При ремонте по- добных деталей вначале устраняют трещины, а затем наращивают изношенные рабочие поверхно- сти способами наплавки, металлизации, гальваническими и пластмассовыми покрытиями или за- ливкой антифрикционными сплавами.
В отдельных случаях, например, при ремонте гильз ДВС, цилиндровых втулок насосов и компрессоров применяют способ ремонтных размеров или дополнительных ремонтных деталей.
a. Ремонт деталей подшипников скольжения.
Подшипники скольжения, широко используемые в компрессорах, ДВС, насосах и других машинах, выполнены в виде вкладышей, покрытых антифрикционным материалом, а также в виде втулок из цветных сплавов или биметалла. Антифрикционные сплавы, применяемые в подшипни- ках скольжения, делятся на следующие группы: сплавы на оловянной основе, сплавы на свинцо- вой основе, сплавы на цинковой основе, сплавы на алюминиевой основе, сплавы на медной осно- ве.
Подшипники скольжения часто работают при значительных удельных нагрузках и высоких скоростях, что приводит к их изнашиванию, увеличению зазоров в сопряжении вала с опорой и к появлению биения и вибраций вала. В результате на рабочей поверхности подшипника образуют- ся задиры и трещины, а также происходит отслаивание антифрикционного сплава от вкладыша подшипника. Ремонт вкладыша предусматривает выполнение следующих операций: подготовка вкладыша к заливке, подготовка антифрикционного сплава, заливка подшипника и последующая механическая обработка.
Биметаллические втулки обычно не ремонтируют, а заменяют новыми. В отдельных случа- ях биметаллические втулки изготавливают путем запрессовки бронзовой втулки в стальной стакан с последующей механической обработкой до первоначального размера. Более надежным спосо- бом является нанесение бронзы на стальную заготовку центробежным способом или наплавкой трением. b. Ремонт сменных цилиндровых втулок.
Сменные цилиндровые втулки обычно применяют в машинах поршневого типа - ком- прессорах, насосах ДВС, штанговых глубинных насосах и др. Характерными дефектами этих де- талей износ внутренней рабочей поверхности, что приводит к увеличению зазора между трущими- ся поверхностями поршня и втулки и, следовательно, к нарушению плотности сопряжения. Не- смотря на то, что цилиндровые втулки различных машин могут отличатся формой и размерами, процесс их ремонта аналогичен. Цилиндровую втулку обычно ремонтируют способом ремонтных размеров. В зависимости от размеров выбирают станочное оборудование. Для малогабаритных втулок-гильз используют вертикальные расточные станки, а окончательную обработку выполняют на специальных хонинговальных станках.
Крупногабаритные втулки обычно растачивают на горизонтальных расточных станках. по- сле расточки поверхность подвергают шлифованию и хонингованию.
При коррозионном износе наружных уплотнительных поясов или буртов рекомендуется перед растачиванием внутренней поверхности втулки нарастить пояски и бурты наплавкой. Высо- кая температура при наплавке может вызвать коробление и образование трещин, поэтому лучше применять металлизацию или газовую наплавку. После наплавки уплотнительные пояски и бурты следует обточить на токарном станке и, приняв их за базу, расточить и прошлифовать втулку на заданный ремонтный размер.
3. Ремонт деталей типа дисков.
К этой группе ремонтируемых деталей бурового и НГП оборудования относятся: зубчатые колеса редукторов и коробок скоростей, цепные колеса лебедок, шкивы и др. характерными де- фектами этих деталей являются: износ, задиры и риски на рабочих поверхностях, смятие шпоноч-

59 ных канавок, коробление или погнутость. Эти детали ремонтируют преимущественно способами механической обработки, в частности, способом ремонтных размеров или дополнительных ре- монтных деталей.
3.1 Ремонт зубчатых колес.
В процессе работы зубчатых передач происходит износ зубьев и посадочных отверстий, смятие шпоночных пазов. В отдельных случаях, на рабочих поверхностях цементированных зубь- ев можно наблюдать «шелушение» и выкрошивание цементированного слоя. При износе более
80% толщины цементированного слоя зубчатые колеса заменяются новыми.
Изношенное отверстие ступицы зубчатого колеса восстанавливают наплавкой, способом ремонтных размеров или дополнительных ремонтных деталей. Выбор способа ремонта выбирает- ся величиной диаметра отверстия и длиной ступицы. При диаметре отверстия свыше 100мм изно- шенную поверхность отверстия ступицы наращивают наплавкой, а затем растачивают до первона- чального размера. При меньших размерах диаметра изношенного отверстия и длины ступицы, от- верстия растачивают до нового ремонтного размера. В этом случае необходимо наращивать до но- вого ремонтного размера шейку вала. Это усложняет ремонт. Поэтому, когда отсутствуют шпо- ночные соединения, изношенные отверстия растачивают и в него запрессовывают стальную втул- ку.
При смятии шпоночной канавки в отверстие колеса под углом 120 0
-180 0
делают новую ка- навку.
В отдельных случаях необходимо восстанавливать изношенные поверхности зубов или по- ломанные зубья. Изношенные поверхности зубьев ремонтируют наплавкой, способом дополни- тельных ремонтных деталей. Наплавку ведут электродами, подобранными по составу основного металла. После наплавки производят разметку и фрезерование зубьев. При изломе или выкроши- вании большого числа зубьев рекомендуется колесо обжечь и полностью удалить зубчатый венец, по горячей посадке установить кольцо-венец, на котором нарезать зубья, а затем их термически обработать токами высокой частоты. Отремонтированное колесо должно быть обкатано на стенде в паре с зубчатым колесом, с которым оно будет работать. Обкатку ведут с применением абразив- ного порошка смешанного с маслом, применяют пасту ГОИ. Пасту наносят на зубья колеса и со- общают небольшие обороты.
3.2 Ремонт цепных колес.
Цепные передачи широко используются в буровых лебедках, цепных редукторах, в ротор- ных приводах и в других буровых и НГП машинах. Основными дефектами цепных колес являются износ посадочной внутренней поверхности втулки из антифрикционного материала, запрессован- ной в ступицу колеса; изменение размеров профиля зубьев; смятие или разрушение кромок шпо- ночных канавок в ступице цепного колеса. Изношенную антифрикционную втулку выпрессовы- вают и вместо неѐ запрессовывают новую, имеющую припуск по внутреннему диаметру. Затем растачивают втулку на заданный размер. Цепные колеса, имеющие износ по профилю зуба, чаще всего ремонтируют способом замены части детали. Колесо нагревают и обтачивают зубья по наружной поверхности под горячую посадку. Изготавливают и устанавливают по горячей посадке кольцо-венец, в местах стыка просверливают отверстия и делают стопоры или делают прерыви- стые сварные швы. Затем кольцо обтачивают на размер и нарезают зубья. В отдельных случаях зубья восстанавливают электронаплавкой с последующей механической обработкой.