Архив метки: ТЕМПЕРАТУРА

Ремонт деталей антифрикционными сплавами

Добавить комментарий

Антифрикционные сплавы широко используются для заливки подшипников скольжения, с целью снижения трения и уменьшения износа шеек вала. Для этих целей применяют высокооловянистый баббит, свинцовооловянистые никелевый (БН) и теллуристый (БТ) баббиты, свинцовистую бронзу и др.

Выбор материала зависит от удельных нагрузок и температуры на поверхности подшипника в процессе работы. Для баббитов допустимые удельные нагрузки не должны превышать 75 кгс/см2, рабочая температура должна быть не более 100°С. Свинцовистая бронза используется при удельных нагрузках 200–250 кгс/см2 и температуре 140–160°С.

При   эксплуатации   подшипников,   залитых   баббитом,   происходит   изнашивание залитого слоя, его выдавливание, появление трещин, выкрашивание и отслаивание вследствие усталостного разрушения под действием циклических нагрузок. Чем тоньше слой баббита, тем выше его физико-механические свойства, в том числе усталостная прочность.

Процесс ремонта подшипников перезаливкой антифрикционным сплавом состоит в подготовке подшипника к заливке, плавки баббита, заливки подшипника баббитом и механической обработки подшипника с последующим контролем.

Обезжиривание подшипников производится в растворе каустической соды при температуре 80–90°С в течение 10 мин. Затем подшипники промывают в горячей воде и сушат. Изношенный слой баббита удаляют слесарно-механической обработкой или выплавлением. Подогретый подшипник после обезжиривания и сушки погружают в тигель с расплавленными отходами баббита, а затем для удаления остатков полуды его поверхность протирают асбестовой щеткой. После очистки поверхности проверяю геометрические размеры вкладышей (высоту, наружный диаметр, параллельность плоскостей разъема и др.). Для защиты от окисления и удаления образовавшихся окислов поверхности подшипника, на которые должен быть нанесен баббит, покрывают флюсом. В качестве флюса используется насыщенный раствор хлористого цинка в воде.

Затем производят лужение или натирание поверхности подшипника припоями ПОС-30 или ПОС-40. Лужение осуществляют погружением подшипника в тигель расплавленным припоем, а натирание – стержнем из припоя; при этом поверхность предварительно нагревают до температуры плавления припоя.

После лужения подшипника рекомендуется сразу же начинать заливку баббитом чтобы не допустить окисления заливаемой поверхности. Для этого предварительно в электротиглях расплавляют баббит. Перед загрузкой баббита необходимо электротигель предварительно нагреть. Расплавленный баббит в тигле засыпают слоем сухого хлористого цинка и древесного угля, в результате чего ограничивается доступ к нему воздуха и уменьшается окисление. Слой угля, состоящий из частиц не менее 5 мм, должен иметь толщину 20–30 мм. Обычно при плавке к свежему баббиту добавляют до 35% отходов в виде литников и выплавленного баббита. Используют также баббитовую стружку, предварительно очищенную от частиц железа, смоченную раствором хлористого цинка и спрессованную после высыхания в брикеты. Температура баббита при залива должна быть 400°С – для Б-83 и 450°С – для БН и БТ.

Заливку подшипника баббитом производят в формы или центробежным способом Перед установкой детали форму очищают от остатков баббита предыдущей заливки и нагревают до температуры 120–200°С (для баббита БН и БТ). Вкладыш подшипника нагретый до 260°С, после лужения немедленно устанавливают в форму и приступают к заливке баббита. Струя баббита при заливке должна быть короткой и непрерывной. Сразу же после заливки в сердечник формы через штуцеры подается вода для быстрой охлаждения. Медленное охлаждение способствует росту кристаллов, ухудшающих механические свойства баббита.

К недостаткам заливки в формы следует отнести низкую производительность и повышенный расход баббита.

Ремонт деталей антифрикционными сплавами

Рисунок 1. Приспособление дня центробежной заливки подшипника:

1 – упорный диск; 2 и 3 – диски; 4 – пружина; 5 – кожух; 6 – штуцер для подвода воды; 7 – штуцер для отвода воды; 8 – рычаг

Более совершенной является центробежная заливка, осуществляемая и специальном приспособлении (рис. 1). Обойма с вкладышами после лужения устанавливается между дисками 1 и 2, при вращении которых баббит под действием центробежных сил равномерно распределяется по поверхности, хорошо сцепляется с полудой, уплотняется, не имеет пузырей и раковин.

После заливки подшипники растачивают и контролируют. Перед расточкой подшипник собирают с комплектом прокладок, а стяжные болты затягивают с установленным усилием. После обработки число отдельных раковин не должен превышать трех на каждой стороне подшипника, причем не допускаются раковины глубже 1 мм и размером по поверхности более 2 мм.

При ремонте вкладышей подшипников, залитых свинцовистой бронзой, кроме очистки и обезжиривания на поверхности, подвергаемой заливке, специальным инструментом создается ячеистая поверхность для лучшего удержания сплава.

 

ОСЛОЖНЕНИЯ, СВЯЗАННЫЕ С ТЕПЛОВЫМ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕМ БУРЯЩЕЙСЯ СКВАЖИНЫ И ММП

Добавить комментарий

Бурящаяся скважина вступает с окружающими мерзлыми породами не только в физико-химическое взаимодействие. Чаще наиболее мощным фактором, влияющим на устойчивость стенок ствола скважины в ММП, является тепловое воздействие скважинного флюида на состояние мерзлой породы.

Имеющий обычно положительную температуру буровой раствор рас­плавляет лед в примыкающих к скважине ММП, в результате чего связ­ность частиц породы друг с другом нарушается, стенка скважины теряет устойчивость и разрушается под действием несбалансированного горного давления и эрозии движущейся промывочной жидкостью.

Практикой установлено: чем выше температура бурового промывочно­го раствора, тем интенсивнее процесс кавернообразования, осыпи, обвалы, поглощения при проходке ММП. Развитию этих нежелательных процессов способствуют большая продолжительность бурения в ММП, высокая ин­тенсивность промывки скважины и степень турбулентности восходящего потока бурового раствора.

Проблемы сооружения скважин в районах распространения ММП по­рой не прекращаются после их закрепления колонной (кондуктором). При длительных остановках или при использовании охлажденных ниже О °С буровых растворов происходит обратное промерзание растепленных сква­жиной ММП и бурового раствора, находящегося в кавернах. В результате промерзания и связанного с ним увеличения объема промерзающего мате-

риала с водой возникает огромное, неравномерное по периметру внешнее давление на обсадные трубы, приводящее в ряде случаев к их слому.

Горные породы, слагающие разрез скважины ниже распространения ММП, имеют положительную температуру, увеличивающуюся по мере уг­лубления забоя. На глубине 3000 м температура горных пород может дос­тигать 80—100 °С (газовое месторождение Уренгой в РФ, месторождение Прадхо-Бей на Аляске). Естественно, что нагретый на этой глубине цирку­лирующий буровой раствор будет нагревать приствольную зону ММП за кондуктором и растеплять ее. Так, после закрепления ММП обсадной ко­лонной она может подвергаться многократному растеплению и промерза­нию. Вероятно поэтому отмечаются как случаи повреждения кондукторов, так и случаи проседания их в глубь скважины.

Решение проблемы осложнений, возникающих в результате растепле­ния околоствольной зоны ММП, состоит, с одной стороны, в учете этого явления при выборе прочностных характеристик обсадных колонн при расчете их на смятие внешним давлением, а с другой — в предотвращении этого явления путем регулирования температуры нагнетаемого в скважину бурового раствора до значений, близких к температуре плавления льда, скрепляющего частицы ММП.

Исследователи, занимающиеся проблемами бурения скважин в Запо­лярье, единодушно отмечают, что необходимо применять в комплексе ре­комендации по предупреждению кавернообразований, сущность которых сводится к следующему: во-первых, использовать для бурения ММП охла­жденные до температуры плавления льда буровые растворы; во-вторых, свести к минимуму способность буровых растворов растворять лед; в-третьих, соблюдать умеренные скорости циркуляции бурового промы­вочного раствора в кольцевом пространстве скважины.

Основные усилия исследователей были направлены на поиск промы­вочных сред, наиболее благоприятных с точки зрения недопущения разру­шения ММП. Используя в качестве промывочных агентов пены, воздух, эмульсии и растворы на нефтяной основе, буровики Канады добились зна­чительных успехов в профилактике кавернообразования, осыпей и обвалов при проходке ММП.

Такого рода промывочные жидкости незначительно отфильтровывают жидкость в поры породы, нейтральны по отношению ко льду, обладают по­ниженной теплоемкостью.

Однако даже при использовании таких систем, требующих значитель­ного усложнения техники и технологии промывки скважин, процесс ка­вернообразования наблюдается при положительных температурах в цирку­ляционном потоке, особенно при разбуривании песчаников, сцементиро­ванных льдом. Поэтому, наряду с применением систем, не растворяющих лед, для предотвращения разрушения прискважинной зоны ММП необхо­димо регулировать в определенных пределах температуру используемого при бурении промывочного агента.

Установлено, что температура циркулирующего в скважине промы­вочного агента в зоне ММП не должна превышать температуру фазового перехода (плавления) льда. Практически она должна быть не выше + 0,5 °С. Пожалуй, единственная возможность поддерживать на низком уровне температуру циркулирующего раствора — это охлаждать его в по­верхностной системе.

Задача охлаждения промывочной жидкости на дневной поверхности

при отрицательной окружающей температуре не столь сложная. Но при положительной температуре на поверхности задача резко усложняется и требует для своего решения тщательного расчета поверхности теплообмен­ников, холодопроизводительности системы охлаждения, других характе­ристик.

Для того, чтобы запроектировать эффективные меры профилактики осложнений при сооружении скважин, необходимо в каждом конкретном случае решить ряд задач.

1.      Выбрать тип и компонентный состав бурового промывочного агента
в соответствии с геолого-техническими условиями бурения, при использо­
вании которого было бы сведено к минимуму отрицательное воздействие
его на ММП.

2.      Определить границы колебаний температуры в сооружаемой сква­
жине в зависимости от температуры промывочного агента на дневной по­
верхности.

3.      Оценить степень деградации окружающих скважину ММП под воз­
действием бурового промывочного агента, в первую очередь такую харак­
теристику, как радиус протаивания ММП вокруг скважины.

4.      Выбрать метод и систему регулирования температуры в скважине,
позволяющую свести к минимуму растепления околоствольной зоны ММП.

5.      Выбрать прочностные характеристики крепи скважины с учетом на­
грузок, обусловленных как течением растепленных пород, так и их обрат­
ным промерзанием в результате восстановления отрицательной температу­
ры в скважине.

Шлакопортландцементы

Добавить комментарий

Для успешного использования шлаковых и шлакопесчаных цементов при температурах ниже 100—120 °С необходимо вводить интенсификаторы твердения, к которым относится портландцемент. В табл. 14.1 приведены данные об изменении сроков схватывания шлаковых растворов с различ­ным содержанием тампонажного портландцемента.

Шлаковый раствор при температуре 22 °С весьма медленно схватыва­ется. Добавление 10 % портландцемента приводит к резкому сокращению сроков схватывания раствора, причем основную роль при этом играет портландцемент. Дальнейшее увеличение его дозировки способствует не­значительному последовательному ускорению сроков схватывания. С воз­растанием температуры до 75 °С активность шлака увеличивается и добав­ка 30 % портландцемента приводит к ускорению сроков схватывания, что объясняется в основном сроками схватывания раствора из портландцемен­та: чем быстрее схватывается портландцемент, тем интенсивнее схватыва­ется смесь.

Механическая прочность смесей приведенных составов изменяется в зависимости от количества Читать далее →

5.2. Косвенные методы, основанные на фазовых переходах

Добавить комментарий

Известно, что любое вещество в зависимости от давления и темпера­туры может находиться в различных агрегатных состояниях (твердой, жидкой и газообразной фазах). Типовая диаграмма состояний в коорди­натах р и Т представлена на рис. 52. Кривыми линиями изображены гра­ницы между различными фазами (кривые равновесия фаз), соответству­ющие давлениям и температурам, при которых из одной фазы в другую переходит одинаковое число молекул. При этом кривая СК выражает

5.2. Косвенные методы, основанные на фазовых переходах

К

Рис. 52. Типовая диаграмма состояний

зависимость от температуры давления насыщенного пара над жидкостью; кривая АС — давления насыщенного пара над твердым телом, кривая ВС — температуры плавления от давления. Например, при давлении р\ и температуре Т1 будет наблюдаться равновесие твердой 1 и газообраз­ной 2 фаз. Если при той же температуре Тг давление понизить, то начнет­ся переход твердой фазы в газообразную. Этот процесс называется возгон­кой или сублимацией („сублимаре" — возносить). Аналогично на грани­це ВС происходит плавление твердой фазы (кристаллизация жидкой фа­зы 5), а на границе СК — кипение жидкой фазы (конденсация газообраз­ной фазы). Необходимо отметить также две особые точки. Тройная точ­ка С, находящаяся на пересечении всех трех кривых равновесия фаз, ха­рактеризует состояние вещества, когда находятся в равновесии одновре­менно твердая, жидкая и газообразная фазы. Критическая точка А" соот­ветствует критической температуре Тк и критическому давлению рк, при которых теряется всякое различие между жидкостью и ее паром, а граница между ними исчезает.

Указанные выше кривые равновесия фаз и тройная точка использу­ются в косвенных методах определения давления по результатам изме­рения температуры в равновесных точках (в области температурных измерений, наоборот, температура определяется по результатам измере­ния давления).

Диаграмма состояний дает наглядное представление о выборе того или иного фазового перехода в зависимости от определяемого давления. Кривая плавления ВС немного отклоняется от вертикали к оси абсцисс, т. е. температура плавления имеет небольшую чувствительность к давле­нию. Так, температура плавления льда изменяется на 1 К при изменении давления на 13 МПа (следует отметить, что в отличие от большинства веществ температура плавления льда понижается при повышении давле­ния — штриховая линия СВ на рис. 52). Поэтому кривые плавления ис­пользуются в косвенных методах определения высоких и сверхвысо­ких давлений. Процесс сублимации (кривая Л С) происходит, как прави­ло, при низких температурах и давлениях, что позволяет его использо­вать при определении давления в области вакуумных измерений. И, на­конец, фазовый переход жидкость—пар (кривая СК) наиболее удобен для области средних давлений. Помимо указанного, при выборе того или иного фазового перехода необходимо учитывать физические свой­ства применяемого вещества.

В области измерения высоких и сверхвысоких давлений его значение воспроизводится по кривой плавления ртути, полузмпирическое уравне­ние которой получают по результатам исследований сравнением с эталон­ным поршневым манометром. Это позволяет построить непрерывную шкалу давлений, по которой градуируются средства измерений высоких и сверхвысоких давлений низшей точности.

К контрольному вопросу № 9

Вы ответили неверно. В жидкостном манометре измеряе­мое давление определяется высотой столба жидкости. В ком­прессионном манометре измеряемое давление предварительно многократно увеличивается в отношении объема сосуда к объе­му капилляра (закон Бойля-Мариотта), что в основном н опре­деляет принцип действия прибора.

Прочтите более внимательно разд. 2.3.

В нашей стране (НПО „ВНИИФТРИ") разработана шкала давлений, основанная на кривой плавления ртути (КПР-83), которая охватывает диапазон давлений от 100 до 4000 МПа. Погрешность воспроизведения давления 0,05 % в диапазоне от 100 до 1500 МПа; 0,5 % — до 2500 МПа и 1%-до 4000 МПа.

Полученная точность полностью удовлетворяет в настоящее время потребности науки и техники. Значение шкалы передано группе образцо­вых манганиновых манометров сопротивления, погрешность которых составляет ±0,5 % при давлении до 2,5 ГПа и ±2 % при давлениях до 4 ГПа. В перспективе этот метод позволит создать эталон — свидетель го­сударственного эталона высоких давлений нашей страны.

В области средних давлений, где успешно применяются высокоточ­ные средства измерений, основанные на прямых методах, использование косвенных методов нецелесообразно. Однако представляет интерес по­лучивший распространение в первой половине нашего века простой спо­соб измерения атмосферного давления, основанный на фазовых перехо­дах „жидкость—пар" (кривая СК на рис. 52), который легко может быть продемонстрирован в любой, даже школьной, лаборатории.

Прибор — гипсотермометр (рис. 53) состоит из термометра 1, сосу­да с дистиллированной водой 2 и нагревателя 3. При кипячении воды в

5.2. Косвенные методы, основанные на фазовых переходах

сосуде давление насыщенных паров над ее поверхностью благодаря отверстиям на наружной стенке горловины вырав­нивается с давлением окружающего воз­духа. Взаимосвязь между давлением и температурой на кривой парообразова­ния наиболее полно отображается уни­версальным уравнением проф. М.К. Жо-ховского, которое охватывает весь про­цесс фазовых переходов жидкость—пар от тройной точки .до критической точки (см. рис. 52). Указанное уравнение при­менимо также для описания процессов плавления и сублимации. В узком диапа­зоне давлений (975—1025 гПа), в преде­лах которого находится атмосферное давление на равнинных местностях, для упрощенных расчетов применяют прос­тую формулу, принимая прямую пропор­циональность температуры кипения атмо­сферному давлению. Упрощенная форму­ла имеет вид

p=Po+k(t-to),          (5.10)

///7//////.

где t — температура кипения воды; t0 = = 100°С; ро = Ю13 гПа (760 мм рт.ст.); к = 35,5 гПа/°С (26,7 мм
рт.ст./°С).

Рис. 53. Гипсотермометр

Из формулы (5.10) следует, что по­грешность измерения температуры At = = 0,01°С приводит к погрешности изме­рения давления Ар = 0,4 гПа (0,3 мм рт.ст.). Это примерно соответству­ет точности ртутных барометров. Однако, учитывая приближенность уравнения (5.10), гипсотермометр необходимо проградуировать по об­разцовому барометру соответствующей точности (Ар < 0,1 мм рт.ст.). Следует также отметить, что в данном случае равновесие фаз в строгом понимании отсутствует, так как пары воды непрерывно рассеиваются в окружающее пространство.

Шлакопесчаные цементы для крепления скважин с забойной температурой выше 200 °С и давлениями до 100 МПа

Добавить комментарий

Для цементирования скважин с забойной температурой более 200 °С и давлениями до 100 МПа наиболее перспективны смеси на базе кислых до­менных шлаков, имеющие приемлемые сроки схватывания и дающие плот­ный безусадочный камень.

Сроки схватывания растворов из кислых шлаков увеличиваются при повышении дозировки кварцево-магнетитового песка Так, даже при темпе­ратурах 250 — 300 °С и давлении 100 МПа на базе доменных шлаков можно подобрать смеси, обладающие необходимыми свойствами для цементиро­вания, и получить непроницаемый камень достаточной прочности.

При температуре более 100 °С и высоких давлениях измельченные гранулированные ферромарганцевые шлаки начинают проявлять вяжущие свойства. Эти шлаки в качестве Читать далее →