Оцінка працездатності зміцненого шару поверхні елементів бурильної колони вакуумним газотермоциклічним іонно-плазмовим азотуванням

Abstract

На основі аналізу результатів промислових досліджень показано, що основними причинами аварій з бурильними колонами у процесі буріння свердловин є корозійно-втомне руйнування її елементів. Удосконалено метод зміцнення поверхні елементів бурильної колони вакуумним газотермоциклічним азотуванням та розроблено технологію процесу зміцнення. Наведено методику експериментальних досліджень та конструкції досліджуваних стендів. Проведено оптимізацію процесу нанесення вакуум-плазмових покриттів. Досліджено характер розвитку тріщин при втомі. На основі проведених експериментальних досліджень зразків зі сталі 40ХН одержано значення межі витривалості. Встановлено,що використання даного методу зміцнення призводить до підвищення циклічної міцності зразка зі сталі 40ХН до 40%.

Based on the analysis of industrial research it was shown that the main reason of drilling strings accidents in the process of well drilling is corrosion fatigue of its elements. We improved the method of surface strengthening of the drilling string elements by vacuum gas-and-thermal-cycle ionic plasma nitration and developed the strengthening process technology. The methodology for conducting experimental studies and constructions of the test benches were presented. Optimization of the process of vacuum plasma covering application was carried out. Also, we studied the nature of fractures development caused by fatigue. Based on the conducted experimental studies of the steel 40XH samples we received the index of fatigue strength and found out that utilization of this strengthening method leads to an increase of the cyclic strength of the steel 40XH sample by 40%.