Материал: Технологические процессы и технические средства для глубинно-насосной эксплуатации нефтяных скважин

была выявлена трещина у основания штанги, состоящая как бы из двух, суммарной протяженностью 8 мм. При достижении 6 309 800 циклов нагружения фрагмента штанги протяженность трещины увеличилась и составила 11 мм. Далее при достижении 7 032 600 циклов нагружения протяженностьтрещины, представленная на рис. 2.1, составила 16 мм.

Рис. 2.1. Фрагмент насосной штанги Очёрского машзавода (маркировка 19Н2А.28Н1) с поперечным дефектом, нарушающим ее сплошность, выявленным при проведении магнитолюминесцентного контроля

Таким образом, магнитолюминесцентный метод контроля насосной штанги в приложенном поле электромагнита позволяет эффективно диагностировать поверхностные дефекты типа микро-

имакротрещин.

2.2.Неразрушающий контроль состояния поверхности и подповерхностного слоя концевого участка штанги методом измерения шумов Баркгаузена при ее коррозионно-усталостном испытании

Для прогнозирования эксплуатационных возможностей насосных штанг, как новых, так и бывших в эксплуатации, методом измерения шумов Баркгаузена, обладающего высокой чувствительностью к структурным изменениям ферромагнитного материала, были проведены исследования фрагментов насосных штанг с маркировкой 19НЗА 001 и 19Н2А 28Н из стали 20Н2М производства Очёрского машинострои-

131

тельного завода без нагрузки и при циклическом нагружении в коррозионной среде.

Измерение шумов Баркгаузена было осуществлено анализатором напряжений и структуры металлов «Интромет» (разработанным Академией наук Белоруссии НПЦ ИПФ «Диагностика») с чувствительной головкой. Для обеспечения повторяемости получаемой информации был использован цилиндрический протяженный шаблон с четырьмя продольными прорезями со смещением на 90°. Перед проведением коррозионно-усталостных испытаний данных фрагментов штанг были проведены первичные исследования состояния поверхности и подповерхностного слоя, в основу которых был положен метод измерения шумов Баркгаузена.

Характер распределения шумов Баркгаузена вдоль фрагмента штанги с маркировкой 19НЗА001 в четырех продольных сечениях перед проведением коррозионно-усталостных испытаний представлен на рис. 2.2. В связи с этим можно сделать заключение о неоднородности структуры металла фрагмента и о наличии микронесплошностей как на поверхности, так и в подповерхностном слое. Данное положение было подтверждено результатами, полученными при проведении магнитолюминесцентного контроля фрагмента штанги с маркировкой 19Н3А001.

Для установления эксплуатационных возможностей материала насосной штанги в процессе коррозионно-усталостных испытаний ее фрагмента были выполнены измерения шумов Баркгаузена при следующих режимах:

–первый режим нагружения – симметричный;

–величина нагружения 12 кг/мм2;

–цикличность – от 0 до 3 362 000 раз;

–периодичность измерения шумов Баркгаузена – 20 тыс. циклов, 120 тыс. циклов, 600 тыс. циклов;

–второй режим нагружения фрагмента – симметричный;

–величина нагружения 16 кг/мм2;

–цикличность – от 3 362 000 до 5 943 700 раз;

132

–периодичность измерения шумов Баркгаузена – 50 тыс. циклов, 150 тыс. циклов, 200 тыс. циклов;

–цикличность – от 5 943 700 до 7 234 700 раз.

Рис. 2.2. Характер распределения шумов Баркгаузена вдоль фрагмента насосной штанги Очёрского машзавода (маркировка 19Н3А001) до начала проведения коррозионно-усталостных испытаний:

– шум в пределе 1-го продольного сечения; – шум в пределе 2-го продольного сечения; U – шум в пределе 3-го продольного сечения; { – шум в пределе 4-го продольного сечения. Режим измерения шумов: направление перемагничивания – 90° к продольной оси штанги; частота перемагничивания fпер = 100 Гц; частота селекции fс = 20 кГц; ток перемагничивания Iпер = 100 мА

Характер распределения шумов Баркгаузена вдоль фрагмента штанги с маркировкой 19Н3А 001 в двух продольных сечениях под нагрузкой представлен на рис. 2.3 и 2.4.

При проведении коррозионно-усталостных испытаний фрагментов насосных штанг было установлено устойчивое, многократно повторяемое уменьшение амплитуды шумов Баркгаузена от 4 500 000 циклов и более, включая 7 234 700 циклов нагружения и далее до разрушения, подтвержденное графически на рис. 2.3 и 2.4.

133