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

Таблица 3 . 4

Результаты коррозионно-усталостных испытаний фрагментов штанг в трех средах

Примечание. σ–1 – среднее значение предела выносливости; Sσ−1 – величина среднеквадратичного отклонения.

коррозионно-усталостных испытаний фрагментов штанг, а также для сравнения с результатами других исследователей в качестве базовой агрессивной средыпринят 3%-йраствор NaCl вдистиллированной воде.

Наряду с консольным изгибом и вращением фрагментов из штанг ШН19, ШН22 для углубления исследований и установления усталостных показателей штанги в зависимости от ее механических свойств и при наличии дефекта (несплошность, структурная неоднородность) были выполнены также исследования, включающие низкочастотный изгиб образца в одной плоскости при консольном нагружении для установления корреляции между уровнем сигнала от дефекта, вызванного структурной неоднородностью, установленного в процессе неразрушающего контроля насосной штанги, и пределом выносливости. Для усталостных испытаний были использованы фрагменты из насосных штанг ШН19, ШН22 длиной порядка ~300 м. База испытаний составила 5·10 циклов с использованием машины У-20 конструкции ЦНИИТМАШ и машины УИМП-10.

Испытания на плоский изгиб позволили создавать на поверхности образца в плоскости изгиба наибольшие нормальные напряжения. Поскольку сравниваются структурные дефекты, то ориентация плоскости изгиба по отношению к сечению не имеет значения. Кон-

181

цевой участок образца длиной 120–150 мм обкатывали роликом для создания упрочненного слоя. По этой поверхности образец устанавливали в захвате машины. Выше обкатанной части на расстоянии 20–40 мм располагали дефектный участок.

Обкатка обеспечила разрушение образца в дефектной области, и тем самым было исключено разрушение образца в захвате от фрет- тинг-усталости. Усталостные испытания были выполнены в соответствии с ГОСТ 25.502–79. Например, для установления усталостных показателей натурных фрагментов из насосных штанг (маркировка 19Н7И.9И – старый цех) путем неразрушающего контроля магнитоиндукционным методом были выявлены дефектные участки конечной длины с точностью ±10 мм, имеющие неоднородную структуру. По величине сигнала на дефектограмме из дефектных участков штанг были составлены три серии для усталостных испытаний путем низкочастотного изгиба фрагмента в одной плоскости. Кроме того, из этих же штанг была изготовлена серия из участков, на которых дефектоскопомне зарегистрированы сигналы, повышающие уровеньфона.

Всего получилось 4 серии образцов, маркированных следую-

Маркировка образцов 1, 2, 3-й серии, включающая три группы цифр, расшифровывается следующим образом:

–первая цифра – означает номер штанги;

–вторая группа – однозначное число – номер серии, т.е. высоту сигнала;

– третья группа – двузначное число – обозначает место образца в штанге: первая цифра показывает направление отсчета образцов (1 – отсчет от правой головки штанги; 0 – отсчет от левой головки штанги); вторая цифра – порядковый номер образца по длине штанги.

Образцы штанг без дефекта были промаркированы двумя группа цифр – номер штанги и число два.

182

Таким образом, клеймо 1-1-13 означает первую штангу первой серии (сигнал 20 мм и выше), третий участок с дефектом с правого конца штанги. При дефектоскопировании штанги № 1 дефектограмма включала сигналы разной амплитуды на различных расстояниях от концов штанги.

Образцы (сталь 20Н2М), вошедшие в состав четырех серий, были изготовлены из штанг с условным диаметром 19 мм. Образцы были изготовлены при условии, согласно которому дефектный участок образца, включенного в серию, размещали в зоне механического воздействия при плоском его изгибе.

Среднее значение предела выносливости при симметричном цикле и его среднеквадратичное отклонение определяли методом ступенчатого изменения нагрузки.

Данные испытания были выполнены при комнатной температуре, атмосферном давлении воздуха с частотой 20 Гц. Испытательные машины и методика испытаний обеспечивали точность контроля нагружения и условия испытания в соответствии с ГОСТ 25.502–79. Результаты усталостных испытаний и их режимы представлены в табл. 3.5–3.8.

Таблица 3 . 5

Результаты испытаний участков штанг с дефектами структуры (высота сигнала дефектоскопа h ~ 22 мм)

183

Окончание табл. 3 . 5

Таблица 3 . 6

Результаты испытаний участков штанг с дефектами структуры (высота сигнала дефектоскопа h ~ 18 мм)

184

Таблица 3 . 7

Результаты испытаний участков штанг с дефектами структуры (высота сигнала дефектоскопа h ~ 14 мм)

Таблица 3 . 8

Результаты испытаний участков штанг с дефектами структуры. Структурная неоднородность материала штанги отсутствует

185