Введение к работе
Актуальность темч. В настоящее время перед нефтяной промышленностью стоит задача по элективной добыче нефти и газа в сложных горно-геологических условиях. Т\л:гш решения птой задачи во многом зависят от напевности работы опорно-центрипуюгаего бурового инструмента (ОЦІЇ). Наращивание глубин бурения приводит к необходимости проводки вертикальних и наклонно-направленных скважин компоновками, неотъемлемой частью которых являются стабилизаторы, которые во многом определяют качественное сформирование ствола скважины. В.этой связи большое значение приобретает проблема повышения долговечности рабочих элементов стабилизаторов. Учитывая работы элементов трения стабилизатора в условиях трения, скольжения и гидроабразивпого износа, одним из направлений повышения долговечности является вооружение их износостойкими материалами. Известно, что в настоящее-время'вооруже-ние бурового инструмента осуществляется в основном композиционными материалами на основе каобила вольфрама я кобальтовой связки, но ввиду дефицита вольфрама и кобальта ведутся интенсивные рабог ты по созданию композиционных материалов на безволь^рамовой основе.
Известные безвольфрамовые- твердые сплавы недостаточно эффективны из-за хрупкости и недостаточной механической прочности. Проблема может быть решена путем использования для изготовления конструкций высокопрочных сталей -с -наплавленными износостойкими поверхностями. Поэтому работа, направленная на создание износостойких композиционных материалов для наплавки, обладающими повышенными механическими и эксплуатационными характеристиками, представляет собой научный и практический интерес.
Цель работы. Установить закономерности получения износостойких композиционных материалов на основе карбида титана для плазменной наплавки элементов трения стабилизаторов буровой колоны; проверить эффективность работы наплавленных стабилизаторов в лабораторных%пытно-промниленных условиях. Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие залічи: обосновать необходимость плакирования порошков карбида титана никельмолибленовкм сплавом, спзоаботать установчу и мптілн нанесения никпльмолибденорых покрнтл;" на порошки качбила ^-^'я, изучить закономеоностп плэкноогания поосзкоп -:азб:\-.а тит;::ia, изучить структуру и свойства полученных покрыт?:", ПОГОСТИ '."".'^hllW;
исследования физико-химического взаимодействия на границе фаз системы плакированного никевьмолибденовым сплавом, карбид титана -связка ПГАНЭ (/Vt ~Cl ~В ~ Si ), исследование физико-химического взаимодействия на границе карбида- титана плакированного никель-молибденовым сплавом - связка ПГАНЭ и стальная подложка(I2XI8HI0T' в условиях плазменной дуги, изучение структурообразования и овойств композиционного материала, провести исследование износостойкости композиционного материала, полученного из карбида титана плакированного никельмолибденовым сплавом, связки ПГАНЭ в условиях плазменной дуги, испытать полученный наплавочный материал на элементах трения стабилизатора КЛС 295,3 в промышленных условиях.
Научная новизна работы:
на основании исследования условий взаимодействия на границе фаз Ті С -эвтектика Ni~Mo вперЕые обосновано целесообразность плакирования порошков TiC покрытиями на основе Ni "Мр , обеспечивающие надежные межфазные связи в специальных композиционных покрытиях, получаемых методом плазменной наплавки;
впервые исследованы закономерности процессов электролитического нанесения Ni "JXO сплавов на медную подложку, компактный и порошковый карбид титана, установлен оптимальный состав электролита, режим и технологические параметры, позволяющие получать качественные как по составу, структуре так и по прочности связи с подложкой A/i "Mo покрытия;
исследованы процессы взаимодействия в системе Ті С плакированного Ni ~JJo сплавом связка ПГАНЭ - стальная полложка, получаемых в плазменной дуге;
на основе проведенных исследований получен наплавочный материал для элементов трения стабилизаторов, изучены его износостойкость при различных режимах трения и в промышленных условиях.
Практическая ценность заключается в следующем:
- создана установка для плакирования порошков электролити
ческим способом;
разработан износостойкий наплавочный материал на основе карбида титана с высокими эксплуатационными свойствами;
экспериментально установлено влияние определяющих факторов получения композиционного материала метолом плазменно-порош-кобой наплавил: ток гуги прямого действия, подача порошка, око-
рость плазменной наплавки, размер зерен тугоплавкого соединения и ее концентрация в сплаве;
-усовертеїствоЕана конструкция стабилизатора KJIC 295,3 -КГ с наплавленными лопастями композиционным материаломTtC~CMe-Mo) -ПГАН9, Который успеино прошел испытания в Напворнянск'ом управлении буровых работ ПО "УкрнсФть" согласно плана работы, утверт- ленному 03.07.1991 г.
Апробация шаботы. Основные положения диссертационной оабогн докладывались и обсуждались на П Ме-клунаролной конференции "Сов-рєменнно проблеми порошковой металлургии", г.Клев, 1986 г.; научно-практическом семинаре "Повышение напотности долговечности машин и оборудования", г.Теїнополь, 1988 г., научно-практичеоком семинаре "Композиционные материалы в машиностроении", г.Теоно-поль, 1939 г., научно-технической конференции "Концентрированные потоки энергии в технологии обработки й соелинешя металлов", г.Пенза, 1989 г., на ХХШ семинаре по диФФузиоиному насыщению и защитным покрытиям, г.Ивано-Франковск, 1990 г., на'ІУ Украинской республиканской научно-технической конференции' "Современные методы наплавки, упрочняющие защитные покрытия и используемые ма-* териалы", г.Хаоьков, 1990 г.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 15 печатных работ, в том числе полічено 3 авторских свидетельства.
Структура и объем работы. Работа состоит'из введения, шести
глав, списка литературы из наименований, изложена на
страницах машинописного текста, содержит'54 рисунка, 34 таблицы, 6 приложений.
