Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Ремонт и техническое обслуживание навесного оборудования транспортных и технологических машин нефтегазовой отрасли. Учебное пособие.pdf
Технологические процессы электролитического осаждения состоят из
трех групп операций: подготовки изношенной поверхности, осаждения
и обработки наращенного слоя. Подготовка изношенной поверхности дета-
лей заключается в механической обработке, обезжиривании, травлении
и декапировании. При наращивании используют различные металлы, даю-
щие наименование процессу и обеспечивающие необходимые свойства вос-
становленной поверхности.
Хромирование. Восстановление изношенных деталей наращиванием
хромового покрытия возможно при небольших предельных износах. Хро-
мированием не только восстанавливают первоначальные размеры деталей,
но и увеличивают износостойкость. Применяется оно также и для декора-
тивных покрытий. На катоде (восстанавливаемая деталь) происходит оса-
ждение металлического хрома. Анодом служит пластина, изготовленная из
свинца с примесью 5–10 % сурьмы. В качестве электролита используется
раствор хромового ангидрида, серной кислоты и дистиллированной воды.
Хромовые покрытия могут иметь пористое и гладкое строение. Глад-
кие покрытия подразделяются на блестящие, молочные и матовые.
Для повышения износостойкости деталей применяют пористое хро-
мирование, которое хорошо удерживает масло, в результате чего обеспе-
чивается жидкостное трение в соединениях с зазором. Важным свойством
пористого хрома является его способность выдерживать большие удель-
ные давления, а также высокие температуры.
Сущность способа получения пористого хрома заключается в том, что
после наращивания на деталь гладкого блестящего, матово-блестящего
или молочно-блестящего хрома поверхность детали подвергают дополнительной анодной обработке.
Анодная обработка осуществляется в электролите того же состава, ко-
торый применялся в процессе хромирования. Деталь присоединяется к по-
ложительному полюсу источника тока, а свинцовая пластина – к отрицательному полюсу.
В результате анодной обработки на поверхности гладкого хрома об-
разуются мелкие трещины-каналы или точки. Образовавшиеся поры яв-
ляются хорошим резервуаром для масла и способствуют сохранению его
на поверхности детали.
51
Пористое хромирование применяется для повышения износостойкости
рабочих поверхностей поршневых колец и пальцев, гильз цилиндров, шеек
коленчатых валов, зубьев червячных шестерен и других деталей.
Осталивание. Электролитическое осталивание основано также на яв-
лении электролиза. При осталивании наращивание подготовленной по-
верхности детали осуществляется электролитическим железом. Ремонтируемую деталь помещают в ванну с электролитом и подвешивают ее к катоду.
В качестве анода используют пластины, изготовленные из малоуглеро-
дистой стали. Наибольшее применение получил электролит следующего
состава: двухлористое железо 200 г/дм3, хлористый натрий 100 г/дм3, хлористый марганец 10 г/дм
3
, соляная кислота 0,5–0,8 г/дм
3
. Как и при хроми-
ровании, электроды соединяют с источником тока и пропускают через
электролит постоянный ток. Процесс протекает при температуре 60–75 °С
и плотности тока 5–60 А/дм
2
. Получают слой толщиной до 1,5 мм с определенной твердостью поверхности. Осталиванием можно получить при другом составе электролита слой толщиной до 3 мм и выше. Можно восстанавливать детали с ремонтных до начальных размеров, обеспечивая сохра-
нение принципа взаимозаменяемости.
Осталиванием восстанавливают цилиндрические поверхности толка-
телей, клапанов; шейки под подшипники распределительных валов, валиков масляного и водяного насосов, валов сошек руля, поворотных цапф;
подшипники скольжения и др.
Восстановление деталей давлением
Данный способ основан на использовании пластических свойств металла. Под пластичностью понимают свойство металлов и их сплавов
принимать соответствующую форму под влиянием давления и сохранять
ее, когда давление прекращается.
В ремонтной практике наиболее распространенными видами рассмат-
риваемого способа являются: осадка, раздача и обжатие (рис. 14), а также
правка.
Восстановление давлением может осуществляться с нагревом и без
нагрева детали.
Детали, изготовленные из сравнительно мягких низкоуглеродистых
сталей (термически не обработанные), а также цветных металлов и сплавов (латунь, бронза), обрабатывают давлением без нагрева.
52
При этом устраняют небольшие механические повреждения (легкие
вмятины, прогибы и т. п.). Крупные детали и детали из сталей с содержа-
нием углерода более 0,3 %, а также обладающие малой вязкостью обрабатывают давлением (раздача, обжим) с нагревом.
а б в
Рис. 14. Схема восстановления деталей давлением:
а – осадка; б – раздача; в – обжатие; Р – давление
При обработке давлением меняются форма и размеры детали, а также
происходит некоторое изменение механических свойств и структуры ме-
талла. В результате холодной пластической деформации наблюдается
наклеп, а при горячей деформации – окалина или обезуглероженный поверхностный слой.
Поэтому детали после восстановления давлением подвергают терми-
ческой обработке.
Широко применяют правку. Правке подвергают балки, мачты, стре-
лы, лонжероны и поперечины рамы, коленчатые и распределительные валы, шатуны и другие детали.
Осадка применяется в основном для восстановления наружного и внут-
реннего диаметров полых деталей, например бронзовых втулок, а также уве-
личения наружного диаметра сплошных деталей. Изменение размеров осу-
ществляется за счет уменьшения длины детали.
Раздачей можно восстановить наружный диаметр трубчатых (полых)
деталей или их поверхностей.
Данным способом восстанавливают поршневые пальцы, посадочные
поверхности под кольца подшипников качения чашек дифференциала, ци-
линдрические поверхности кожухов и труб полуосей.
53
Обжатие применяется для уменьшения внутреннего диаметра втулок
за счет уменьшения наружного диаметра. После обжатия наружный диа-
метр может быть восстановлен электролитическим наращиванием (остали-
вание или меднение) до номинального размера. Внутренний диаметр втул-
ки также восстанавливается под номинальный или ремонтный размер.
Восстановление деталей полимерными материалами
Все большее применение в ремонтном производстве находят поли-
мерные материалы. Сущность процесса заключается в том, что на изно-
шенные металлические поверхности детали наносятся тонкослойные
пластмассовые покрытия. Нанесение покрытий осуществляют напылени-
ем. Применяют газопламенное, вихревое или вибрационное напыление.
Материалами служат полимеры, которые подразделяются на три большие
группы: пластики, эластомеры и волокна.
При ремонте находят применение в основном пластики. Они подразде-
ляются на термопласты и реактопласты. Из термопластов при напылении
применяют амидопласты (полиамиды). Полиамиды – твердые термопласти-
ческие полимеры, плавящиеся при высокой температуре. По механической
прочности и износостойкости они превосходят все другие виды пластмасс.
Наибольшее применение получили полиамидные смолы марок П-54, П-68,
П-548, АК-7, поликапролактам (капрон) и отходы капрона. Капрон исполь-
зуют для восстановления подшипников скольжения, шеек валов и пальцев,
а также для изготовления втулок и в качестве декоративных и антикорро-
зийных покрытий. Из реактопластов широкое распространение получили
эпоксипласты, связующими которых являются эпоксидные смолы. В ре-
монтном производстве наибольшее применение имеют эпоксидные смолы
ЭД-5 и ЭД-6. Их используют для изготовления различных паст, которыми
выравнивают вмятины в металлических обшивках кузовов; для приготовле-
ния клеевых композиций при заделке трещин в корпусных деталях, а также
для клеевых составов, при помощи которых приклеивают, например, фрик-
ционные накладки к тормозным колодкам и ведомым дискам сцепления.
При заделке трещин и восстановлении отверстий в корпусных дета-
лях применяют клеевые композиции.
Подготовка корпусной детали к заделке трещин осуществляется в та-
кой последовательности. По концам трещины сверлятся отверстия диа-
54
метром 3 мм. Разделывают ее при помощи шлифовального круга. Метал-
лической щеткой зачищают поверхность корпусной детали вдоль трещи-
ны и по обе стороны ее на расстоянии 10–15 мм.
Затем трещину и зачищенный участок обезжиривают бензином или
ацетоном и насухо вытирают. Наносят тонкий слой клея, втирая его в тре-
щину и по обеим сторонам от нее на ширину 10–15 мм. После небольшой
выдержки (3–6 мин) наносят второй слой. По окончании заклеивания деталь выдерживают при комнатной температуре 20–24 ч до полного отверждения клея. Срок выдержки можно уменьшить, если корпусную деталь
нагреть. Например, при нагреве до 60 °С продолжительность отверждения
составляет 4–5 ч.
Широкие трещины длиной более 400 мм заделывают заплатами из
сетчатой стеклоткани. Рекомендуется устанавливать не более четырех за-
плат. Первую заплату шириной 15–20 мм кладут на эпоксидный клей,
предварительно внесенный при помощи шпателя в разделанную канавку.
Заплата пропитывается клеем и уплотняется прикатыванием специальным
роликом. Аналогично накладываются и остальные заплаты.
Клеевой композицией можно заделывать трещины в блоках двигателя,
картерах сцепления, коробок передач, редукторов, корпусах водяных
и масляных насосов, крышках картера сцепления и коробок передач и дру-
гих деталях.
Восстановление деталей сваркой
Сварка в ремонтном производстве находит очень широкое примене-
ние. Многие дефекты и повреждения устраняются сваркой, в том числе
различные трещины, отколы, пробоины, срыв или износ резьбы и т. п.
Сваркой называется процесс соединения металлических частей в одно не-
разъемное целое при помощи нагрева металла в местах соединения. При ре-
монте автомобильных деталей нагрев металла осуществляют газовым пла-
менем или электрической дугой. Так как детали изготавливаются из различ-
ных металлов (сталь, серый и ковкий чугун, цветные металлы и сплавы), то
применяют соответствующий способ сварки.
Сварка стальных деталей. Автомобильные детали изготавливают из
углеродистых и легированных сталей. Малоуглеродистые и среднеуглеро-
дистые стали хорошо свариваются газовой сваркой. Труднее сваривать га-
55
зовым пламенем стали с содержанием углерода более 0,4 %, термически
обработанные и легированные стали. Это связано с тем, что с повышени-
ем содержания углерода температура плавления углеродистой стали по-
нижается и пламенем газовой горелки легко ее пережечь.
При сварке легированных сталей образуются тугоплавкие окислы, ко-
торые остаются в сварных швах и придают им хрупкость. Поэтому для деталей, изготовленных из высокоуглеродистых, термически обработанных
и легированных сталей, рекомендуется применять сварку электрической
дугой, так как температура сварочной зоны у нее ниже, чем у газовой
сварки.
Сварка чугунных деталей имеет определенные трудности, так как
серый чугун из твердого состояния сразу переходит в жидкое. При местном нагреве возникают большие внутренние напряжения, которые могут
привести к появлению трещин в основном металле. Быстрое охлаждение
деталей, особенно тонкостенных, ведет к отбеливанию чугуна в зоне сварки. Это придает чугуну высокую твердость и хрупкость, и деталь стано-
вится непригодной для механической обработки.
Сварку чугуна можно выполнять двумя способами: холодным, т. е. без
предварительного нагрева детали, и горячим, при котором деталь предва-
рительно подогревают в печи.
При горячей сварке деталь медленно нагревают до температуры
600–650 °С в специальных печах или горнах. Чем больше содержание уг-
лерода в чугуне, тем медленнее должна быть скорость нагрева. Предварительный нагрев осуществляют при сварке и заварке трещин в ответственных деталях и деталях сложной конфигурации. После подогрева деталь
помещают в термоизоляционный кожух со специальными задвижками или
закрывают листовым асбестом, оставляя открытым только место сварки.
В процессе сварки допускается охлаждение детали до температуры
350–400 °С. Если за это время сварка не закончена, то необходимо деталь
вновь нагреть и продолжить сварку. После окончания сварки деталь следует медленно охлаждать. Рекомендуется предусмотреть отпуск для деталей сложной конфигурации и разной толщины стенок. Для этого их нагре-
вают до температуры 600–650 °С и медленно охлаждают.
Сварку можно вести электрической дугой или газовым пламенем. При
газовой сварке применяют нейтральное пламя или пламя с небольшим из-
56
бытком ацетилена. В качестве присадочного материала используют чугун-
ные прутки диаметром 6–8 мм или малоуглеродистую сварочную проволо-
ку. При сварке чугунными прутками применяют флюсы следующего соста-
ва: бура; смесь, состоящая из 50 % буры, 47 % двууглекислого натрия и 3 %
окиси кремния; смесь, состоящая из 56 % буры, 22 % углекислого натрия
и 22 % углекислого калия. Флюс вносят в сварочную ванну путем погружения в него нагретого конца присадочного прутка.
Сварка деталей, изготовленных из сплавов цветных металлов.
Латунные детали сваривают газовой сваркой. Применяют окислительное
пламя с небольшим избытком кислорода. В качестве присадочного материала используют латунные прутки, содержащие кремний и алюминий,
снижающие выгорание цинка из сварочной ванны.
Бронзовые детали также сваривают газовой сваркой. Сварочное пламя
должно быть нейтральным. В качестве присадочного материала применяют
бронзовые прутки с содержанием фосфора до 0,4 %. Последний хорошо
раскисляет металл шва и затрудняет выгорание олова и других примесей.
После сварки деталь нагревают до 450–500 °С, а затем быстро охлаждают.
Детали из алюминия и его сплавов лучше сваривать ацетилено-кисло-
родным пламенем. При плавлении на поверхности сварочной ванны образуется тугоплавкая пленка окиси алюминия, которая препятствует процессу сварки. Температура плавления пленки окиси алюминия составляет
2050 °С, что значительно превышает температуру плавления сплава или
алюминия, равную 660 °С. Для растворения окислов и удаления их из сва-
рочного шва применяют специальные флюсы. Наиболее распространен-
ными являются два вида флюсов, имеющие в составе (%): первый – хлористого натрия – 17, хлористого калия – 83; второй – хлористого калия – 45,
хлористого натрия – 30, хлористого лития – 15, фтористого калия – 7, сернокислого натрия – 3.
В качестве присадочного материала используют прутки или кусочки
такого же материала, из которого изготовлена деталь. Перед сваркой ре-
комендуется подготовленную деталь медленно нагреть до 250–300 °С.
Сварку следует вести быстро нормальным пламенем и держать мундштук
сварочной горелки под углом наклона не более 30° к поверхности свариваемой детали. Для удаления остатков флюса и предотвращения коррозии
шва осуществляют промывку его слабым раствором азотной кислоты с до-
57
бавлением в раствор 2 % хромпика. Для улучшения механических свойств
сварного шва ответственные детали отжигают с нагревом до 300–350 °С
и последующим медленным охлаждением.
Контрольные вопросы к разделу 2
1. Система и виды ремонта.
2. Предназначение капитального ремонта.
3. Предназначение текущего ремонта.
4. Сущность индивидуального и агрегатного метода ремонта.
5. Способы восстановления деталей.
6. Технология восстановления деталей наплавкой.
7. Технология восстановления деталей металлизацией.
8. Технология восстановления деталей электролитическим наращи-
ванием.
9. Технология восстановления деталей давлением.
10. Технология восстановления деталей полимерными материалами.
11. Технология восстановления деталей сваркой.
58
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Приведенный выше обзор специальных автомобилей, применяемых
при освоении, обслуживании и ремонте скважин, свидетельствует о боль-
шом разнообразии устанавливаемого на них навесного оборудования. Это
различные резервуары для хранения и перевозки сыпучих и жидких материалов; устройства для их загрузки и выгрузки (шнеки, насосные и компрессорные установки); механические и гидровакуумные смесительные
устройства; нагревательные и вибрационные устройства, вентиляторы;
вышки и подъёмные либо буровые установки; гидравлические манипуля-
торы и многое другое. Кроме этого, в качестве привода навесного обору-
дования применяются автономные привода (автомобильные двигатели
и гидромоторы со своими гидросистемами), а если в этом качестве используется двигатель базового автомобиля, то широко применяются дополнительные передаточные механизмы: коробки отбора мощности, ре-
дукторы, цепные и карданные передачи.
Ремонт такого разнообразного и сложного навесного оборудования не
может осуществляться каким-то одним определенным способом, а требует
применения как стандартных, хорошо известных, проверенных на практи-
ке приемов, так и новых методов, таких, например, как восстановление
деталей полимерными материалами, электролитическое наращивание, металлизация, наплавка и др.
Все это увеличивает время и усложняет техническое обслуживание
такой техники, предъявляет повышенные требования к специалистам,
планирующим и осуществляющим действия по ремонту начесного обору-
дования. Работа с такой сложной техникой требует наличия разносторонних знаний, постоянного совершенствования своих навыков, изучения
технической литературы. Знакомство с настоящим пособием – это только
первый шаг на пути освоения дисциплины «Ремонт и техническое обслуживание навесного оборудования транспортных и технологических машин нефтегазовой отрасли», но шаг необходимый, так как изложенные
в книге сведения помогают систематизировать уже имеющиеся знания по
данной дисциплине и открывают новые.
59
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Автомобиль. Основы конструкции / Н. Н. Вишняков [и др.]. – М. :
Машиностроение, 1986. – 304 с.
2. Бухаленко, Е. И. Оборудование и инструмент для ремонта скважин /
Е. И. Бухаленко, В. Е. Бухаленко. – М. : Недра, 1991. – 336 с.
3. Данилов, О. Ф. Автомобильные подъемники, насосные, смесительные
и исследовательские агрегаты при строительстве, эксплуатации и ремонте
скважин : учеб. пособие / О. Ф. Данилов. – Тюмень : ТГНГУ, 1996. – 258 с.
4. Данилов, О. Ф. Автомобильные цистерны, агрегаты для механизации
работ при строительстве, эксплуатации и ремонте скважин : учеб. пособие /
О. Ф. Данилов. – Тюмень : ТГНГУ, 1996. – 227 с.
5. Данилов, О. Ф. Специальная автомобильная техника в нефтяной и га-
зовой отраслях / О. Ф. Данилов. – М. : Недра, 1997. – 755 с.
6. Двигатели внутреннего сгорания / В. Н. Луканин [и др.]. – М. : Высш.
школа, 1995. – 943 с.
7. Карагодин, В. И. Устройство и техническое обслуживание грузовых ав-
томобилей / В. И. Карагодин, С. К. Шестопалов. – М. : Транспорт, 1994. – 325 с.
8. Неелов, Ю. В. Специальная автомобильная и тракторная техника
нефтяной и газовой промышленности : справочник / Ю. В. Неелов, О. Ф. Данилов. – Тюмень : Вектор-Бук, 1998. – 469 с.
9. Нефтепромысловое оборудование : справочник / под ред. Е. И. Бухаленко. – М. : Недра, 1990. – 559 с.
10. Положение о техническом обслуживании и ремонте подвижного состава автомобильного транспорта / Минавтотранс РСФСР. – М. : Транспорт,
1986. – 73 с.
11. Сервис транспортных и технологических машин и оборудования
в нефтегазодобыче : учеб. пособие / Н. С. Захаров [и др.] ; под ред. Н. С. Захарова. – Тюмень : ТюмГНГУ, 1996. – 499 с.
12. Техническая эксплуатация автомобилей : учеб. для вузов / под ред.
Е. С. Кузнецова. – 4-е изд., перераб. и доп. – М. : Наука, 2001. – 636 с.
13. Техническое обслуживание и ремонт автомобилей / С. И. Румянцев
[и др.]. – М. : Машиностроение, 1989. – 272 с.
14. Устройство, техническое обслуживание и ремонт автомобилей :
учебник / Ю. И. Боровских [и др.]. – М. : Высш. школа, 1975. – 439 с.
15. Шевалдин, И. Е. Организация работы автотракторного транспорта
в нефтяной промышленности / И. Е. Шевалдин, И. Н. Юргишин. – М. :
Недра, 1990. – 137 с.
60