УСЛОВИЯ РАБОТЫ ШТАНГ

Насосные штанги в процессе работы испытывают следующие нагрузки: а) статические – от массы штанг и откачиваемой жидкости и от трения плунжера о цилиндр и штанг о трубы; б) инерция – от движущихся масс жидкости и штанг; в) ударные – от несоответствия скоростей движения плунжера и жидкости (отрыв жидкости от цилиндра – жидкость идет вверх, а цилиндр – вниз); г) вибрационные – от вибрации колонны штанг.

Точный учет всех этих нагрузок пока невозможен, мы их определяем расчетным путем приближенно и замеряем динамографом.

Но на штанги действует ещё один вид нагрузок, который сильно влияет на их аварийность – циклические знакопеременные нагрузки. В результате их воздействия обрывы штанг происходят не вверху, где наибольшую величину имеют статические нагрузки (растяжение), а по всей длине и очень часто внизу.

Исследования позволили объяснить это усталостным разрушением металла, возникающим по причине анизотропности материала штанг (различие физических свойств в разных направлениях). Наличие в структуре материала штанг зерен различной величины создает условия для возникновения микротрещин из-за скольжения кристаллов под действием тангенциальных сил, ведет к образованию очагов концентраций напряжений и излому. Излом по причине усталостного разрушения весьма характерен: часть, занятая трещиной, - мелкозернистая, там, где произошел излом- крупнозернистая. В месте излома нет никаких деформаций металла – удлинения, сужения и т.д. Мелкозернистость объясняет факт постепенного развития трещин, её «шлифование» под действием переменной нагрузки.

Опытами установлено, что поломка от усталости происходит тогда, когда величина переменных напряжений, действующих на металл, превышает предел усталости. Под пределом усталости понимают такое наибольшее напряжение, при котором металл выдерживает 10 миллионов циклов (для стали). Предел усталости для металла штанг изменяется от 38 до 75% временного сопротивления разрыву. Выносливость снижается при работе штанг в коррозионной среде на 50-60%.

Нормализация – термообработка стали: нагрев до определенной температуры и последующее охлаждение на воздухе. Улучшается структура стали и её прочность повышается.

Сорбитизация- нормализация + нормализация + закалка + отпуск.