Дефекты, возникающие при эксплуатации

Введение

 

Поддержание рабочего состояния оборудования обеспечивается планово-предупредительными ремонтами. Основанием для ограничения сроков эксплуатации являются экономические соображения. Сроки эксплуатации единицы оборудования могут различаться в зависимости от условий эксплуатации, от методов диагностики, обслуживания и ремонта [1].

Функция по выполнению работ по техническому обслуживанию и ремонту оборудования нефтегазодобывающего общества возложена на эксплуатационно-ремонтную базу, которая включает собственную эксплуатационно-ремонтную базу, ремонтные базы подрядных организаций (технический сервис) и ремонтные базы предприятий-изготовителей оборудования(фирменный сервис). На старых месторождениях они, по меньшей мере, удваиваются, а новое оборудование приобретается только для освоения новых месторождений [1].

Такая политика обеспечивает компаниям значительный экономический эффект, особенно, при ускоренном отборе нефти из скважин, когда сближаются сроки эксплуатации оборудования со сроками разработки месторождений [1].

Улучшение положения потребностей нефтегазовой отрасли в оборудовании возможно и целесообразно не только за счет увеличения количества выпускаемого оборудования, а за счет улучшения качества выпускаемого оборудования. Что возможно, если компании производители будут самостоятельно разрабатывать и развивать системы технического обслуживания и ремонта оборудования в течение всего срока эксплуатации вплоть до его списания. Так как компания производитель сможет сделать это наиболее эффективно, в связи с тем что испытания и производство оборудования были проведены на этапе разработки прототипов оборудования и следовательно сроки эксплуатации и промежутки времени через которые следует проводить техническое обслуживание будет более ясным для такой организации.

На данном этапе развития нефтегазовой промышленности в условиях ожесточающихся режимов эксплуатации оборудования должна быть поставлена задача повышения эффективности, качества и скорости работы ремонтных компаний. Целью этого направления является обеспечение должной надежности работы оборудования, а так же минимально возможных сроков обслуживания и ремонта оборудования для его повторного ввода в эксплуатацию.

Цели курсовой работы

-  Систематизировать и закрепить теоретические знания, полученные при изучении дисциплины "Основы эксплуатации и ремонта бурового и нефтегазодобывающего оборудования";

-  Углубить теоретические знания по теме работы;

-  Сформировать умение использовать справочную и нормативную документацию;

-  Подготовиться к государственной аттестации.

Задачи работы:

По выбранному совместно с руководителем по выполняемой курсовой работе чертежу детали, входящего в состав оборудования, разрабатываемого в 8-м семестре курсового проекта по дисциплине "Машины и оборудование для добычи и подготовки нефти и газа".

·   Сформулировать назначение выбранной детали в оборудовании, в состав которого оно входит

·   Систематизировать характерные виды дефектов, возникающих при эксплуатации оборудования, в состав которого входит эта деталь, рассмотреть механизм процессов, вызывающих образование конкретных дефектов

винт диспергатор дефект ремонт

 

Назначение

 

Для выполнения данной курсовой работы был выбран винт диспергатора, входящий в состав газосепаратора-диспергатора (рисунок 1.1).

 

Рисунок 1.1. Винт диспергатора лабиринтно-винтового типа.

 

Функции

 

Диспергатор лабиринтно-винтового типа в конструкции газосепаратора-диспергатора предназначен для измельчения пузырьков свободного газа в газожидкостной смеси, растворения их в жидкости для расширения функциональных возможностей погружного насоса и создания более благоприятных условий его работы.

 

Специфика условий работы

 

Детали этого типа подвержены практически всем видам коррозии и износа, т.к. они работают в условиях быстродвижущейся агрессивной среды, перекачиваемой насосом, в которой присутствуют свободный газ, абразивные частицы, высокие температуры, химически активные элементы, контактирующие со всей площадью поверхности детали.

 

Виды дефектов

 

Для винта диспергатора, работающего в условиях быстродвижущейся коррозионно-активной среды, с повышенным содержанием механических примесей характерны следующие виды дефектов:

·   Сквозные свищи (результат воздействия коррозионно-активной среды)

·   Коррозионные отверстия (потеря материала в результате различных видов коррозии)

·   Потеря металла (изменение геометрических параметров винта вследствие механических или коррозионных повреждений)

·   Риски/царапины/задиры (произвольно направленные механические повреждения поверхности).

Процессы, вызывающие образование конкретных дефектов

 

Абразивное изнашивание - это разрушение поверхности детали в результате его взаимодействия с твердыми частицами (абразивом). Абразивным материалом называют материал естественного или искусственного происхождения, зерна которого имеют достаточную твердость и обладают способностью резания (царапания). В зависимости от структуры абразивного материала и среды зерна и, следовательно, типа его воздействия на поверхность детали абразивное изнашивание можно разделить на царапание и резание [2].

Механизм резания может рассматриваться как совокупность следующих элементарных процессов:

) упругое взаимодействие абразивной частицы с металлической поверхностью;

) пластическое деформирование изнашиваемого материала при внедрении абразивной частицы;

) процесс снятия (среза) доли металла абразивной частицей с поверхности изнашиваемого металла (рисунок 2.1).

В случае неглубокого проникновения абразива к радиусу скругления внедрившейся кромки процесс резания невозможен, в этом случае абразивная частица оттесняет часть материала в стороны. Образуются царапины и риски [2].

 

Рисунок 2.1. Образования деформированного слоя при абразивном износе пластичного материала: 1 - основная структура обрабатываемого металла; 2 - зона пластическй деформации; 3 - стружка; 4 - пластически деформированный поверхностный слой; 5 - абразивная частица.

 

Кавитационное изнашивание связано с нарушениями сплошности потока жидкости, движущейся с большой скоростью. На участках, где давление жидкости падает ниже давления насыщения паров, возникают пузырьки пара, воздуха, газа. В зоне повышенного давления кавитационные полости и пузырьки захлопываются с большой скоростью, вызывая микрогидравлические удары жидкости о поверхность детали и ее разрушение (рисунок 2.2). Нередко кавитационное изнашивание сочетается с эрозионным процессом, если поток жидкости загрязнен механическими частицами, как и происходит в случае винта диспергатора [2].

 

 

Рисунок 2.2. Схемы гидравлических ударов при сокращениях кавитационного пузыря.

 

Химической коррозией называют разрушение металлов вследствие химического или электрохимического взаимодействия их с коррозионной средой. Чистая металлическая поверхность легко подвергается химическому воздействию среды. Окружающая среда оказывает существенное влияние на характер протекания коррозионного процесса и, следовательно, обуславливает коррозию разных видов [2].

Жидкостная коррозия - коррозия металлов и сплавов в жидкой среде, которая может обладать или, наоборот, не обладать электролитическими свойствами при полном, неполном или переменном погружении.

Газовая коррозия происходит при непосредственном контакте твердого тела с химически активным газом. Характеризуется образованием на поверхности тела пленки продуктов химической реакции между веществами, входящими в состав тела и адсорбируемыми из внешних газовых включений перекачиваемой газожидкостной смеси [2].

 

Методы выявления дефектов

 

Дефектоскопия является составной частью диагностики технического состояния оборудования и его составных частей. Работы, связанные я выявлением дефектов в материале элементов оборудования, совмещаются с ремонтами и техническим обслуживанием или выполняются самостоятельно в период технического осмотра. Для выявления скрытых дефектов в конструкционных материалах используются различные методы неразрушающего контроля.

Для выявления дефектов в теле винта диспергатора применяют такие методы дефектоскопии, как акустическая, магнитная, капилярная, оптическая.

Акустические методы (рисунок 2.1) основаны на регистрации параметров упругих колебаний, возбужденных в исследуемом объекте. На ремонтных мероприятиях нефтегазовой отрасли применяют ультразвуковую дефектоскопию, сущность которой заключается в способности ультразвуковых колебаний проникать вглубь материала контролируемого изделия и отражаться от дефектов, являющихся нарушением сплошности материала [3].

 

Рисунок 2.1. Схема ультразвукового эхо-дефектоскопа:

- контролируемая деталь, 2 - приемный преобразователь пьезоэлектрический, 3 - преобразователь пьезоэлектрический, 4 - усилитель, 5 - трубка электронно-лучевая, 6 - генератор импульсный, 7 - генератор основной развертки, 8 - дефект.

 

Магнитные методы основаны на регистрации магнитных полей рассеивания над дефектами или магнитных снов контролируемого объекта. Их применяют для обнаружения поверхностных и подповерхностных дефектов в деталях различной формы, изготовленных из ферромагнитных материалов. Магнитный потом, встречая на своем пути дефект с низкой магнитной проницаемостью по сравнению с ферромагнитным материалом детали, обтекает его, и часть магнитных силовых линий выходит за пределы детали (рисунок 2.2) [3].

 

Рисунок 2.2. Схемы возникновения магнитных полей рассеяния при намагничивании:

А - продольное; б - циркулярное; 1 - трещина; 2 - неметаллическое включение.

 

При контроле деталей, поступающих в ремонт, наиболее распространен металлопорошковый способ. Технология состоит из следующих операций: очистка поверхности, подготовка суспензии, намагничивания контролируемой детали, осмотра поверхности с целью выявления мест, покрытых отложениями порошка, размагничивание детали.

Капиллярный метод основан на капиллярном проникновении индикаторных жидкостей в полости поверхностных и сквозных несплошностей объекта и регистрации образующихся индикаторных следов визуально или с помощью преобразователя (рисунок 2.3). Эти методы позволяют обнаруживать дефекты производственно-технологического и эксплуатационного происхождения [3].

 

Рисунок 2.3. Последовательность капиллярного метода контроля:

а - трещина, заполненная проникающей жидкостью, б - жидкость с поверхности детали удалена, в - нанесен проявитель, трещина выявлена.

- контролируемая деталь, 2 - полость трещины, 3 - проникающая жидкость, 4 - проявитель, 5 - след трещины.

 

Заключение и выводы

 

Восстановление винтов диспергатора редко проводят в виду экономической нецелесообразности. Чаще всего вышедшую из работоспособного состояния деталь отправляют на переработку и заменяют новой.

Описанный выше технологический маршрут винт диспергатора проходит только в случае его высокой стоимости, которая должна превышать стоимость производства новой такой детали. В конструкции разрабатываемого мной газосепаратора-диспергатора винт имеет сложную форму и изготавливается из дорогостоящего материала, что частично оправдывает его ремонт.

Выводы:

.   Сформулировано назначение винта диспергатора и функции, которые он выполняет, учтена специфика его работы.

.   Проанализированы виды дефектов и механизмы процессов, вызывающих их образование. Рассмотрены способы выявления дефектов в теле винта.

.   Рассмотрены технологические методы устранения дефектов винта диспергатора. В качестве самого эффективного выбран и обоснован метод устранения дефектов наплавкой.

.   Разработан технологический маршрут ремонта винта диаспергатора.

 

 

Список использованной литературы

 

1. Что мешает обновлению нефтегазового оборудования: http://www.promved.ru/articles/article.phtml?id=289&nomer=12

.   Гаркунов Д.Н., Триботехника (износ и безызносность): Учебник. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: "Издательство МСХА", 2001. - 616 с.

.   Протасов В.Н., Султанов Б.З., Кривенков С.В. "Эксплуатация оборудования для бурения скважин и нефтегазодобычи". Под общ. ред. Протасова В.Н.,: "Недра-Бизнесцентр", 2004. - 691 с.

.   Способы и технологические процессы ремонта // http://stroy-technics.ru/article/sposoby-i-tekhnologicheskie-protsessy-remonta

Введение

 

Поддержание рабочего состояния оборудования обеспечивается планово-предупредительными ремонтами. Основанием для ограничения сроков эксплуатации являются экономические соображения. Сроки эксплуатации единицы оборудования могут различаться в зависимости от условий эксплуатации, от методов диагностики, обслуживания и ремонта [1].

Функция по выполнению работ по техническому обслуживанию и ремонту оборудования нефтегазодобывающего общества возложена на эксплуатационно-ремонтную базу, которая включает собственную эксплуатационно-ремонтную базу, ремонтные базы подрядных организаций (технический сервис) и ремонтные базы предприятий-изготовителей оборудования(фирменный сервис). На старых месторождениях они, по меньшей мере, удваиваются, а новое оборудование приобретается только для освоения новых месторождений [1].

Такая политика обеспечивает компаниям значительный экономический эффект, особенно, при ускоренном отборе нефти из скважин, когда сближаются сроки эксплуатации оборудования со сроками разработки месторождений [1].

Улучшение положения потребностей нефтегазовой отрасли в оборудовании возможно и целесообразно не только за счет увеличения количества выпускаемого оборудования, а за счет улучшения качества выпускаемого оборудования. Что возможно, если компании производители будут самостоятельно разрабатывать и развивать системы технического обслуживания и ремонта оборудования в течение всего срока эксплуатации вплоть до его списания. Так как компания производитель сможет сделать это наиболее эффективно, в связи с тем что испытания и производство оборудования были проведены на этапе разработки прототипов оборудования и следовательно сроки эксплуатации и промежутки времени через которые следует проводить техническое обслуживание будет более ясным для такой организации.

На данном этапе развития нефтегазовой промышленности в условиях ожесточающихся режимов эксплуатации оборудования должна быть поставлена задача повышения эффективности, качества и скорости работы ремонтных компаний. Целью этого направления является обеспечение должной надежности работы оборудования, а так же минимально возможных сроков обслуживания и ремонта оборудования для его повторного ввода в эксплуатацию.

Цели курсовой работы

-  Систематизировать и закрепить теоретические знания, полученные при изучении дисциплины "Основы эксплуатации и ремонта бурового и нефтегазодобывающего оборудования";

-  Углубить теоретические знания по теме работы;

-  Сформировать умение использовать справочную и нормативную документацию;

-  Подготовиться к государственной аттестации.

Задачи работы:

По выбранному совместно с руководителем по выполняемой курсовой работе чертежу детали, входящего в состав оборудования, разрабатываемого в 8-м семестре курсового проекта по дисциплине "Машины и оборудование для добычи и подготовки нефти и газа".

·   Сформулировать назначение выбранной детали в оборудовании, в состав которого оно входит

·   Систематизировать характерные виды дефектов, возникающих при эксплуатации оборудования, в состав которого входит эта деталь, рассмотреть механизм процессов, вызывающих образование конкретных дефектов

винт диспергатор дефект ремонт

 

Назначение

 

Для выполнения данной курсовой работы был выбран винт диспергатора, входящий в состав газосепаратора-диспергатора (рисунок 1.1).

 

Рисунок 1.1. Винт диспергатора лабиринтно-винтового типа.

 

Функции

 

Диспергатор лабиринтно-винтового типа в конструкции газосепаратора-диспергатора предназначен для измельчения пузырьков свободного газа в газожидкостной смеси, растворения их в жидкости для расширения функциональных возможностей погружного насоса и создания более благоприятных условий его работы.

 

Специфика условий работы

 

Детали этого типа подвержены практически всем видам коррозии и износа, т.к. они работают в условиях быстродвижущейся агрессивной среды, перекачиваемой насосом, в которой присутствуют свободный газ, абразивные частицы, высокие температуры, химически активные элементы, контактирующие со всей площадью поверхности детали.

 

Дефекты, возникающие при эксплуатации

Виды дефектов

 

Для винта диспергатора, работающего в условиях быстродвижущейся коррозионно-активной среды, с повышенным содержанием механических примесей характерны следующие виды дефектов:

·   Сквозные свищи (результат воздействия коррозионно-активной среды)

·   Коррозионные отверстия (потеря материала в результате различных видов коррозии)

·   Потеря металла (изменение геометрических параметров винта вследствие механических или коррозионных повреждений)

·   Риски/царапины/задиры (произвольно направленные механические повреждения поверхности).

Процессы, вызывающие образование конкретных дефектов

 

Абразивное изнашивание - это разрушение поверхности детали в результате его взаимодействия с твердыми частицами (абразивом). Абразивным материалом называют материал естественного или искусственного происхождения, зерна которого имеют достаточную твердость и обладают способностью резания (царапания). В зависимости от структуры абразивного материала и среды зерна и, следовательно, типа его воздействия на поверхность детали абразивное изнашивание можно разделить на царапание и резание [2].

Механизм резания может рассматриваться как совокупность следующих элементарных процессов:

) упругое взаимодействие абразивной частицы с металлической поверхностью;

) пластическое деформирование изнашиваемого материала при внедрении абразивной частицы;

) процесс снятия (среза) доли металла абразивной частицей с поверхности изнашиваемого металла (рисунок 2.1).

В случае неглубокого проникновения абразива к радиусу скругления внедрившейся кромки процесс резания невозможен, в этом случае абразивная частица оттесняет часть материала в стороны. Образуются царапины и риски [2].

 

Рисунок 2.1. Образования деформированного слоя при абразивном износе пластичного материала: 1 - основная структура обрабатываемого металла; 2 - зона пластическй деформации; 3 - стружка; 4 - пластически деформированный поверхностный слой; 5 - абразивная частица.

 

Кавитационное изнашивание связано с нарушениями сплошности потока жидкости, движущейся с большой скоростью. На участках, где давление жидкости падает ниже давления насыщения паров, возникают пузырьки пара, воздуха, газа. В зоне повышенного давления кавитационные полости и пузырьки захлопываются с большой скоростью, вызывая микрогидравлические удары жидкости о поверхность детали и ее разрушение (рисунок 2.2). Нередко кавитационное изнашивание сочетается с эрозионным процессом, если поток жидкости загрязнен механическими частицами, как и происходит в случае винта диспергатора [2].

 

 

Рисунок 2.2. Схемы гидравлических ударов при сокращениях кавитационного пузыря.

 

Химической коррозией называют разрушение металлов вследствие химического или электрохимического взаимодействия их с коррозионной средой. Чистая металлическая поверхность легко подвергается химическому воздействию среды. Окружающая среда оказывает существенное влияние на характер протекания коррозионного процесса и, следовательно, обуславливает коррозию разных видов [2].

Жидкостная коррозия - коррозия металлов и сплавов в жидкой среде, которая может обладать или, наоборот, не обладать электролитическими свойствами при полном, неполном или переменном погружении.

Газовая коррозия происходит при непосредственном контакте твердого тела с химически активным газом. Характеризуется образованием на поверхности тела пленки продуктов химической реакции между веществами, входящими в состав тела и адсорбируемыми из внешних газовых включений перекачиваемой газожидкостной смеси [2].

 

Методы выявления дефектов

 

Дефектоскопия является составной частью диагностики технического состояния оборудования и его составных частей. Работы, связанные я выявлением дефектов в материале элементов оборудования, совмещаются с ремонтами и техническим обслуживанием или выполняются самостоятельно в период технического осмотра. Для выявления скрытых дефектов в конструкционных материалах используются различные методы неразрушающего контроля.

Для выявления дефектов в теле винта диспергатора применяют такие методы дефектоскопии, как акустическая, магнитная, капилярная, оптическая.

Акустические методы (рисунок 2.1) основаны на регистрации параметров упругих колебаний, возбужденных в исследуемом объекте. На ремонтных мероприятиях нефтегазовой отрасли применяют ультразвуковую дефектоскопию, сущность которой заключается в способности ультразвуковых колебаний проникать вглубь материала контролируемого изделия и отражаться от дефектов, являющихся нарушением сплошности материала [3].

 

Рисунок 2.1. Схема ультразвукового эхо-дефектоскопа:

- контролируемая деталь, 2 - приемный преобразователь пьезоэлектрический, 3 - преобразователь пьезоэлектрический, 4 - усилитель, 5 - трубка электронно-лучевая, 6 - генератор импульсный, 7 - генератор основной развертки, 8 - дефект.

 

Магнитные методы основаны на регистрации магнитных полей рассеивания над дефектами или магнитных снов контролируемого объекта. Их применяют для обнаружения поверхностных и подповерхностных дефектов в деталях различной формы, изготовленных из ферромагнитных материалов. Магнитный потом, встречая на своем пути дефект с низкой магнитной проницаемостью по сравнению с ферромагнитным материалом детали, обтекает его, и часть магнитных силовых линий выходит за пределы детали (рисунок 2.2) [3].

 

Рисунок 2.2. Схемы возникновения магнитных полей рассеяния при намагничивании:

А - продольное; б - циркулярное; 1 - трещина; 2 - неметаллическое включение.

 

При контроле деталей, поступающих в ремонт, наиболее распространен металлопорошковый способ. Технология состоит из следующих операций: очистка поверхности, подготовка суспензии, намагничивания контролируемой детали, осмотра поверхности с целью выявления мест, покрытых отложениями порошка, размагничивание детали.

Капиллярный метод основан на капиллярном проникновении индикаторных жидкостей в полости поверхностных и сквозных несплошностей объекта и регистрации образующихся индикаторных следов визуально или с помощью преобразователя (рисунок 2.3). Эти методы позволяют обнаруживать дефекты производственно-технологического и эксплуатационного происхождения [3].

 

Рисунок 2.3. Последовательность капиллярного метода контроля:

а - трещина, заполненная проникающей жидкостью, б - жидкость с поверхности детали удалена, в - нанесен проявитель, трещина выявлена.

- контролируемая деталь, 2 - полость трещины, 3 - проникающая жидкость, 4 - проявитель, 5 - след трещины.