Типовые технологические процессы ремонта деталей бурового и нефтепромыслового оборудования
Лекция 12.
Типовые технологические процессы ремонта деталей бурового и нефтепромыслового оборудования.
1. Ремонт деталей типа валов.
Большинство деталей этого типа во время работы воспринимают значительные крутящие моменты (валы, шпиндели) или знакопеременные осевые нагрузки (штоки, плунжеры). На валах, воспринимающих большие нагрузки, которые направлены перпендикулярно оси, наблюдаются прогибы, приводящие к эксцентрическому вращению вала и быстрому изнашиванию опорных поверхностей. Наиболее характерными дефектами валов являются:
§ Износ поверхностей трения в опорах.
§ Износ поверхностей, сопрягаемых с подшипниками качения.
§ Разрушение или смятие шпоночных пазов.
§ Изгиб оси вала.
Рекомендуемые материалы
§ Износ или повреждение резьбовых поверхностей.
У деталей, передающих нагрузки вдоль оси и работающих в направляющих втулках или сальниковых устройствах, основными дефектами являются:
§ Износ трущихся поверхностей.
§ Продольный изгиб вала.
§ Повреждение или износ резьбовых поверхностей.
В соответствии с систематизацией дефектов встречающихся в деталях данного типа, обобщаются способы ремонта их. Восстановление шеек вала ведется двумя путями – восстановлением первоначальных и введением ремонтных размеров. Для этого применяют следующие методы ремонта: электродуговую наплавку, металлизацию, вибродуговую наплавку, хромирование, осталивание и полимерные покрытия.
Шейки валов буровых лебедок, насосов и трансмиссий силовых приводов, а также изношенных поверхностей вертлюга, рекомендуется наращивать металлизацией, т.к. их изготавливают из сталей, чувствительных к перегреву.
Изношенные шпоночные пазы на валах восстанавливают несколькими способами:
§ Разметкой под углом к старому пазу и фрезеровкой нового.
§ Наплавкой смятых кромок старого и последующей фрезеровкой.
Вал с изношенной поверхностью или наращенным слоем подвергают механической обработке для получения требуемой формы, размеров и шероховатости поверхности. Установочными базами при механической обработке валов служат центровые отверстия. Наиболее сложно ремонтировать коленчатые валы. Основными видами их разрушения является износ рабочих поверхностей коренных и шатунных шеек, а также изгиб вала с расхождением щек. Восстановление поверхностей проводят на токарных и шлифовальных станках. При эксплуатации крупногабаритных коленчатых валов встречаются случаи возникновения трещин и поломок вала в щеках и шатунных шейках. Трещина рассверливается по концам вырубается на всю толщину с разделкой кромок под сварку и заваривается. После заварки проводится отпуск для снятия внутренних напряжений.
Одна из часто встречающихся операций при ремонте валов бурового и НП оборудования – правка в холодном и горячем состоянии на прессах по специальным технологиям. отремонтированный вал должен быть проверен магнитной или звуковой дефектоскопией на отсутствие внутренних трещин.
2. Ремонт деталей типа втулок.
К деталям типа втулок относятся вкладыши подшипников, направляющие втулки, детали сальниковых уплотнений, гильзы цилиндров компрессоров, цилиндровые втулки насосов. основные дефекты деталей этого типа – износ наружных, внутренних цилиндрических и торцовых поверхностей, износ резьбы, задиры и риски на трущихся поверхностях, трещины. При ремонте подобных деталей вначале устраняют трещины, а затем наращивают изношенные рабочие поверхности способами наплавки, металлизации, гальваническими и пластмассовыми покрытиями или заливкой антифрикционными сплавами.
В отдельных случаях, например, при ремонте гильз ДВС, цилиндровых втулок насосов и компрессоров применяют способ ремонтных размеров или дополнительных ремонтных деталей.
a. Ремонт деталей подшипников скольжения.
Подшипники скольжения, широко используемые в компрессорах, ДВС, насосах и других машинах, выполнены в виде вкладышей, покрытых антифрикционным материалом, а также в виде втулок из цветных сплавов или биметалла. Антифрикционные сплавы, применяемые в подшипниках скольжения, делятся на следующие группы: сплавы на оловянной основе, сплавы на свинцовой основе, сплавы на цинковой основе, сплавы на алюминиевой основе, сплавы на медной основе.
Подшипники скольжения часто работают при значительных удельных нагрузках и высоких скоростях, что приводит к их изнашиванию, увеличению зазоров в сопряжении вала с опорой и к появлению биения и вибраций вала. В результате на рабочей поверхности подшипника образуются задиры и трещины, а также происходит отслаивание антифрикционного сплава от вкладыша подшипника. Ремонт вкладыша предусматривает выполнение следующих операций: подготовка вкладыша к заливке, подготовка антифрикционного сплава, заливка подшипника и последующая механическая обработка.
Биметаллические втулки обычно не ремонтируют, а заменяют новыми. В отдельных случаях биметаллические втулки изготавливают путем запрессовки бронзовой втулки в стальной стакан с последующей механической обработкой до первоначального размера. Более надежным способом является нанесение бронзы на стальную заготовку центробежным способом или наплавкой трением.
b. Ремонт сменных цилиндровых втулок.
Сменные цилиндровые втулки обычно применяют в машинах поршневого типа - компрессорах, насосах ДВС, штанговых глубинных насосах и др. Характерными дефектами этих деталей износ внутренней рабочей поверхности, что приводит к увеличению зазора между трущимися поверхностями поршня и втулки и, следовательно, к нарушению плотности сопряжения. Несмотря на то, что цилиндровые втулки различных машин могут отличатся формой и размерами, процесс их ремонта аналогичен. Цилиндровую втулку обычно ремонтируют способом ремонтных размеров. В зависимости от размеров выбирают станочное оборудование. Для малогабаритных втулок-гильз используют вертикальные расточные станки, а окончательную обработку выполняют на специальных хонинговальных станках.
Крупногабаритные втулки обычно растачивают на горизонтальных расточных станках. после расточки поверхность подвергают шлифованию и хонингованию.
При коррозионном износе наружных уплотнительных поясов или буртов рекомендуется перед растачиванием внутренней поверхности втулки нарастить пояски и бурты наплавкой. Высокая температура при наплавке может вызвать коробление и образование трещин, поэтому лучше применять металлизацию или газовую наплавку. После наплавки уплотнительные пояски и бурты следует обточить на токарном станке и, приняв их за базу, расточить и прошлифовать втулку на заданный ремонтный размер.
3. Ремонт деталей типа дисков.
К этой группе ремонтируемых деталей бурового и НГП оборудования относятся: зубчатые колеса редукторов и коробок скоростей, цепные колеса лебедок, шкивы и др. характерными дефектами этих деталей являются: износ, задиры и риски на рабочих поверхностях, смятие шпоночных канавок, коробление или погнутость. Эти детали ремонтируют преимущественно способами механической обработки, в частности, способом ремонтных размеров или дополнительных ремонтных деталей.
3.1Ремонт зубчатых колес.
В процессе работы зубчатых передач происходит износ зубьев и посадочных отверстий, смятие шпоночных пазов. В отдельных случаях, на рабочих поверхностях цементированных зубьев можно наблюдать «шелушение» и выкрошивание цементированного слоя. При износе более 80% толщины цементированного слоя зубчатые колеса заменяются новыми.
Изношенное отверстие ступицы зубчатого колеса восстанавливают наплавкой, способом ремонтных размеров или дополнительных ремонтных деталей. Выбор способа ремонта выбирается величиной диаметра отверстия и длиной ступицы. При диаметре отверстия свыше 100мм изношенную поверхность отверстия ступицы наращивают наплавкой, а затем растачивают до первоначального размера. При меньших размерах диаметра изношенного отверстия и длины ступицы, отверстия растачивают до нового ремонтного размера. В этом случае необходимо наращивать до нового ремонтного размера шейку вала. Это усложняет ремонт. Поэтому, когда отсутствуют шпоночные соединения, изношенные отверстия растачивают и в него запрессовывают стальную втулку.
При смятии шпоночной канавки в отверстие колеса под углом 1200-1800 делают новую канавку.
В отдельных случаях необходимо восстанавливать изношенные поверхности зубов или поломанные зубья. Изношенные поверхности зубьев ремонтируют наплавкой, способом дополнительных ремонтных деталей. Наплавку ведут электродами, подобранными по составу основного металла. После наплавки производят разметку и фрезерование зубьев. При изломе или выкрошивании большого числа зубьев рекомендуется колесо обжечь и полностью удалить зубчатый венец, по горячей посадке установить кольцо-венец, на котором нарезать зубья, а затем их термически обработать токами высокой частоты. Отремонтированное колесо должно быть обкатано на стенде в паре с зубчатым колесом, с которым оно будет работать. Обкатку ведут с применением абразивного порошка смешанного с маслом, применяют пасту ГОИ. Пасту наносят на зубья колеса и сообщают небольшие обороты.
3.2Ремонт цепных колес.
Цепные передачи широко используются в буровых лебедках, цепных редукторах, в роторных приводах и в других буровых и НГП машинах. Основными дефектами цепных колес являются износ посадочной внутренней поверхности втулки из антифрикционного материала, запрессованной в ступицу колеса; изменение размеров профиля зубьев; смятие или разрушение кромок шпоночных канавок в ступице цепного колеса. Изношенную антифрикционную втулку выпрессовывают и вместо неё запрессовывают новую, имеющую припуск по внутреннему диаметру. Затем растачивают втулку на заданный размер. Цепные колеса, имеющие износ по профилю зуба, чаще всего ремонтируют способом замены части детали. Колесо нагревают и обтачивают зубья по наружной поверхности под горячую посадку. Изготавливают и устанавливают по горячей посадке кольцо-венец, в местах стыка просверливают отверстия и делают стопоры или делают прерывистые сварные швы. Затем кольцо обтачивают на размер и нарезают зубья. В отдельных случаях зубья восстанавливают электронаплавкой с последующей механической обработкой.
4. Ремонт крупногабаритных деталей.
К крупногабаритным деталям относятся разнообразные детали бурового и НГП оборудования, имеющие большие размеры, сложную форму и требующие для своей обработки крупного станочного оборудования и специальной оснастки. Обычно эти детали ремонтируют реже остальных деталей оборудования и их ремонт приурочивают к капитальному ремонту машины. К ним относятся детали имеющие форму тел вращения – стол ротора, гайка стола ротора, корпус крейцкопфа, корпус турбобура. Большую группу составляют детали коробчатого типа. Это станины лебедок, насосов, роторов, блоки ДВС, компрессоров, клапанные коробки насосов и т.д. учитывая большую стоимость корпусных деталей их бракуют только при больших дефектах, когда ремонт экономически нецелесообразен или не может быть выполнен по техническим причинам.
Характерными дефектами корпусных деталей являются: механические повреждения в виде трещин, пробоин. Раковин, поломки шпилек, срыв резьбы, коробление, износ посадочных мест под подшипники и втулки и т.д. ремонт корпусных деталей обычно начинают с устранения механических повреждений и удаления обломанных шпилек. Трещины, свищи , раковины и пробоины устраняют при помощи сварки, синтетических клеев и мастики. В неответственных деталях применяют способ штифтовки, а также устанавливают дополнительные накладки на винтах или заклепках. После проведения всех сварочных работ устраняется коробление путем шлифования или фрезерования. Для восстановления посадочных поверхностей в большинстве случаев применяют дополнительные ремонтные детали, металлизацию, наплавку, гальванические или полимерные покрытия.
4.1 Ремонт станины и стола ротора.
Основные дефекты станины – износ поверхности, сопрягаемой с опорным подшипником и посадочных мест под станины подшипников приводного вала. Износ указанных поверхностей вызывает нарушение сопряжений зубчатой пары и перекос стола ротора. Возникают шум и удары в зубчатой паре, изнашиваются зубья, появляется неравномерная выработка в станине. Для восстановления изношенных поверхностей станины ротора применяют способы ремонтных размеров, дополнительных ремонтных деталей, наплавку или металлизацию.
4.2 Ремонт корпуса вертлюга.
Характерными дефектами корпуса вертлюга является износ поверхностей, сопрягаемых с пальцами серьги и радиальными подшипниками и отверстия в котором установлен нижний сальник. Изношенные поверхности восстанавливают способом дополнительных ремонтных деталей, металлизацией с последующей механической обработкой.
4.3 Ремонт корпуса крейцкопфа бурового насоса.
Основными дефектами корпуса крейцкопфа являются износ отверстий под палец и повреждения резьбы под надставку штока. Изношенные отверстия под палец и восстановление резьбы осуществляют способом дополнительных ремонтных деталей.
4.4 Ремонт клапанных коробок буровых насосов.
Вам также может быть полезна лекция "Путём к самодержавию".
Основными дефектами клапанных коробок является износ поверхности упорного бурта внутри цилиндра под уплотнения цилиндровой втулки, а также сопряжения седел и цилиндровых втулок с корпусом. Изношенные поверхности восстанавливаются наплавкой, способом ремонтных размеров или дополнительных ремонтных деталей.
4.5 Ремонт корпусов задвижек запорной арматуры.
Наиболее характерными повреждениями корпусов арматуры является износ уплотнительных поверхностей корпуса сопрягаемых с клином. Для восстановления обычно применяют наплавки или способ дополнительных ремонтных деталей. Для начала удаляются дефекты путем обработки на станках, придается правильная форма. Затем посредством эпоксидных клеев устанавливают кольцо вместе с клином, и проверяется отверждение клеевого слоя.
4.6Ремонт корпуса турбобура.
В процессе работы возникают следующие дефекты корпуса: прогиб, различные повреждения резьбы, износ упорных торцов, вмятины.
Прогиб устраняют давлением. Для восстановления резьбы применяют способ замены части детали. Незначительные дефекты резьбы устраняют слесарно-механической обработкой. Правку корпуса производят на гидропрессе. При износе резьбы переводника применяют способ замены части детали.
