Предложен способ повысить износостойкость оборудования для нефтедобычи

Одна из основных технологий для увеличения нефтеотдачи — гидравлический разрыв пласта, в котором залегают углеводороды (ГРП). Для проведения гидроразрыва используют твердые частицы — песок и пропант, которые под высоким давлением вместе с водой, глиной и реагентами закачивают в породу для образования в ней глубокой трещины. Под воздействием этих частиц постепенно стираются стенки насосно-компрессорных труб. Жидкость для гидроразрыва пласта также содержит соляную и углекислоту — их добавляют, чтобы растворить парафин, содержащийся в нефтяных породах. Кислоты со временем разъедают сталь.

Чтобы сделать материал оборудования более износостойким, можно изменить структуру и физико-механические свойства поверхностного слоя металла. Для этого применяют разные способы: химико-термический, лазерный. Оборудование для таких способов дорогостоящее, а потребление электроэнергии довольно большое.

Ученые из Пермского политеха разработали метод электромеханической обработки поверхности деталей. Через поверхность пропустили электрический ток и одновременно деформировали специальным роликом, который меняет структуру металла и его фазовый состав. В результате образовался мартенсит — микроструктура, характерная для закаленных сталей.

Эксперименты показали, что комбинация электрического и механического воздействия позволяет увеличить твердость и износостойкость изделий на глубине 0,2–0,3 миллиметра в 3–4 раза, а на отдельных материалах — конструкционных и легированных сталях — на глубине 1–2 миллиметра в 2–3 раза. По словам пермских ученых, технология может повысить стойкость деталей к износу в 12 раз.

На сегодняшний день разработан испытательный стенд и проводятся исследования по заказам промышленных предприятий. На установке для электромеханической обработки инженеры обучаются технологиям повышения прочности поверхностей деталей машин, испытывающих большие нагрузки.