автореферат диссертации по химической технологии, 05.17.12, диссертация на тему:Методы повышения работоспособности резино-технических изделий (применительно к буровой технике)

РГ Б ОД 1 б 01П В35

На правах рукописи

РЕЗИН0- ТЕХНИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ (ПРИМЕНИТЕЛЬНО К БУРОВОЙ ТЕХНИКЕ)

Специальность 05.i7.li:. Технология каучука и резины

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук.

Санкт-Петербург 1995

Работа выполнена в Волгоградской архитектурно-строительной академии и в Институте машиноведения РАН.

Официальные оппоненты:

академик РАЕН, доктор технических наук, профессор

АЛЕКСЕЕВ Александр Гаврилович член-корреспондент РАИН.доктор технических наук,профессор

ОГРЕЛЬ Адольф Михайлович доктор химических наук, профессор

СЙРОТИНКИН Николай Васильевич Ведущая организация - АООТ Научно-исследовательский институт эластомерных материалов и изделий (г.Москва).

Защита состоится _1995 г. в часов

на заседании Диссертационного совета Д.063.25.12. по защите диссертаций на соискание ученой степени доктора технических наук в Санкт-Петербургском технологическом университете по адресу: 198013, Санкт-Петербург, Московский проспект, д.26.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Отзывы и замечания в двух экземплярах, заверенные печатью, просим направлять в адрес Совета.

Ученый секретарь Диссерта"ионного совета Д.063.25.12., кандидат ""

Автореферат разослан

мических наук, доцент

ОБШАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Дктуальиость. Повышение работоспособности машин, работающих в сложных условиях эксплуатации - важнейшая задача отраслевого машиностроения. Один из подходов ее решения - обеспечение длительной безотказной работы наименее надежных в эксплуатации узлов, к которым относятся б первую очередь уплотнительные узлы с резино-техническими изделиями (РТИ). Необходимость их применения обусловлена свойства}/,и резин - высокая эластичность, усталостная прочность,гидрофобность и многие другие.

Повышение работоспособности РТИ уплотнительных узлов буровой техники - актуальная задача, решение которой осложнено уникальностью уплотнений (конфигурация,габариты, конструктивные особенности), эксплуатацией в условиях, близких к экстремальным (перепад температур, высокими давлениями, агрессивностью среды, наличием абразива, продуктов проявления скважины, морской воды и др.),сложным характерам напряженно-деформированного состояния взаимодействующих деталей узлов, повышенными требованиями к эксплуатационной надежности, безопасности, зкологичности.

Большое значение для повышения работоспособности уплотнительных узлов имеют: отработка конструкций узлов, подбор оптимальных контактных давлений и давлений управления, рациональный выбор материалов уплотнителей, оптимальные режимы эксплуатации, повышение износостойкости и др.

Работа уплотнительных узлов буровой техники протекает при наличии процессов, сопровождающихся разрушением приповерхностной зоны РТИ вследствие разрыва адгезионных и когезионных связей, раздира, микрорезания и др. Резина является композиционным материалом и процесс ее разрушения связан с видом, активностью и количеством наполнителя, ингредиентами, составляющими резину, технологией изготовления, а продукты ее износа являются активаторами разрушения поверхности металла.

3 связи с этим для научного обоснования и практической реализации методов повышения работоспособности уплотнительных узлов буровой техники необходимо изучить механизм взаимодействия резин с металлом в процессе трения, обосновать с точки зрения структуры наполненных эластомеров процесс разрушения поверхностных слоев РТИ, работающих в тяжелых условиях эксплуатации, разработать методы повышения их работоспособности. Для выбора, обоснования и исследования этих методов необходим анализ конструкций узлов буровой техники и условий их эксплуатации, материалов, используемых для этих узлов, трибологических характеристик, сред, в которых работают уплотнительные узлы, температурных характеристик и т.д. Необходимо было также создать испытательные стенды и разработать методики исследований.

Б связи с изложенным были разработаны эффективные и зконс мичные методы, обеспечивающие высокую работоспособность уплел нительных узлов, работающих в тяжелых условиях эксплуатации.

Работа выполнена в соответствии с программами АН СССР РАН, программой научных исследований Волгоградского инженер но-строительного института по научному направлению 08. "Плавучие надводные технические средства для освоения шельфа" соглас но плана научно-исследовательских работ по научно-техническо программе "Океанотехкика" Минвуза РСФСР, тема 08.11."Исследова ние надежности и герметичности превентороь буровых судов".

Цель и задачи работы.

Цель работы состоит в разработке, исследовании и анализе новых методов и технологий на их основе для повышения работосп собности резин для уплотнительных узлов, работающих в условиях близких к экстремальным, т.е.приближенными к условиям эксплуатации бурозой техники.

Основными задачами исследований являлись:

- анализ конструкций и условий эксплуатации уплотнителыш узлов буровой техники, содержащих РТИ ;

- исследование причин потери работоспособности в уплотни тельных узлах буровой техники;

- изучение процессов, протекающих в поверхностном слое ре зины при трении по метаплам;

- разработка и исследование методов диффузионной, поверх ностной модификации РТИ уплотнительных узлов; задача вюшчала выбор модифицирующих растворов,типа растворителя, вулканизующи веществ, режимов приготовления модифицирующих растворов, изуче ние кинетики набухания,разработку технологии диффузионной моди фикации резино-технических изделий,выбор средств и методов кон--тролп характеристик обработанных резин, испытания образцов, мо дельных и натурных уплотнителей;

- разработка метода и технологии диффузионной поверхностной модификации (ДПМ) резин с использованием неорганических ул: традисперсных добавок;

- разработка метода и технологии радиационно-диффузионной поверхностной модификации.

- сценка влияния метода диффузионной поверхностной модификации на характеристики работоспособности резин;

Для решения поставленных задач разработаны и изготовлен! стенды и установки для экспериментальных исследований, проведе ны эксперименты, сделан их анализ, спроектированы и изготовлен) технологические линии для проведения обработки различных РЛ методом диффузионной поверхностной модификации, проверена эф фективность метода в реальных условиях эксплуатации.

Научная новизна.

При выполнении данного исследования получены следующие научные результаты, выносимые на защиту:

- и -

- метод и технология диффузионной поверхностной модификации для получения поверхностей трения резин, обладающих повышенной работоспособностью в сложных условиях эксплуатации;

- метод и технология диффузионной поверхностной модификации с введением в модифицирующий раствор неорганических ультрадисперсных добавок, в т.ч. оксида меди;

- метод и технология радиационно-диффувионной поверхностной модификации;

- результаты исследований процессов, протекающих в приповерхностном слое наполненных резин при трении с учетом структуры резины;

- результаты исследований кинетики набухания резин в многокомпонентных модифицирующих растворах;

- механизм переноса меди при трении и образование серво-витного слоя на поверхности контртела;

В результате разработаны и научно обоснованы эффективные и экономичные методы повышения работоспособности резине-технических изделий для уплотнительных узлов буровой техники, использование которых позволило решить крупную научно-техническую проблему, имеющую большое народнохозяйственное значение (Авт.св.СССР NN 1350554, 1445159.. Положительное решение по заявке на патент РФ N 5000308/05/ 066938 от 3.12.93 г.).

Практическая полезность.

Созданы научно обоснованные методы обработки РТИ и разработаны технологии их осуществления, с помощью которых решается задача повышения работоспособности уплотнительных узлов буровой техники. Метод ДПМ широко внедрен на предприятиях производящих и эксплуатирующих буровую технику - Волгоградском заводе буровой техники, проектирующем и производящем наземные буровые установки и подвижные колонны морских буровых судов, объединении "Прикаспийбурнефть", эксплуатирующем наземные буровые установки, СКВ бесштанговых насосов (г.Москва),проектирующем погружные винтовые электронасосы и др.

Помимо буровой техники метод ДПМ используется для обработки деталей автотракторного парка, в сельхозмашиностроении и других отраслях. Использование метода диффузионной поверхностной модификации позволило получить экономический эффект свыше миллиона рублей (в ценах до 1963 года) на указанных предприятиях. Метод ДПМ пользуется спросом на рынке новых технологий в России и за рубежом (среди предприятий, затребовавших технологию ДПМ, например, австрийская фирма "Семперит технише продукт" и др.).Технологические линии по обработке методом ДПМ резинотехнических изделий изготовлены и установлены на предприятиях Волгограда и других городов России.

Объем и стуктура диссертации.

Диссертация содержит 348 страниц машинописного текста, в

- о -

том числе 32 таблицы на 24 страницах, 148 рисунков на 94 страницах, список литературы 279 наименований на 28 страницах.

Диссертация содержит 8 глав. В первой главе рассмотрены вопросы разрушения ревин при трении по металлическим поверхностям с позиций структуры резины. Во второй главе рассмотрены конструкции уплотнительных узлов морских буравы:": судов и установок, наземных: буровых установок и погружных винтовых насосов. Третья глава посвящена изучению условий работы уплотнительных узлов буровой техники и анализу причин потери ими работоспособности. В четвертой главе дан анализ методов повышения работоспособности РТИ, приведены результаты исследований автора по объемному модифицированию, и влиянию его на эксплуатационные характеристики резин. Пятая глава посвящена разработке и исследованию метода диффузионной поверхностной модификации, в том числе с введением радиоактивных добавок и неорганических уль-традисперсяых добавок. В шестой главе описаны стенды и методики для проведения экспериментальных исследований на образцах и модельных уплотнениях. В седьмой главе приведены результаты испытаний образцов, модельных и натурных уплотнителей узлов трения буровой техники,дан их анализ. Восьмая глава посвящена применению результатов исследований в буровой технике и в других отраслях промышленности.

Анробащя работы. Материалы диссертации докладывались па Всесоюзных конференциях "Триботехника-машиностроению" в 1953 г. (Пущино-на Оке), 1986г.(Москва), 1987г.(Ивантеевка, Мое.обл.), на выездных сессиях Научного Совета АН СССР по трению и смазкам в 1983г.(Якутск), в 1936г. (Волгоград, Якутск), в 1987 г.(Луик), в 1988г.(Ереван), в 1990г.(Ростов), "Надежность и долговечность машин и приборов" в 1936г.(Куйбышев), "Повышение качества и надежности комплектующих РГИ", 1986г.(Волгоград), Всесоюзном съезде по теоретической и прикладной механике, 1986г.(Ташкент),"Проблемы создания новой техники для освоения шельфа",1986 г.(Горький) , "Контактная гидродинамика",1986г.(Куйбышев),"Проблемы трибологии в машиностроении", 1987г.(Москва), "Роль поверхности в прочности и износостойкости твердых тел", 1987г.(Куйбышев),"Трибология и надежность машин", 1988г. (Москва), "Современные проблемы трибологии", 1988г.(Николаев), "Контактное взаимодействие конструкционных материалов",1990г.(Львов), "Нанесение,упрочненш и свойства защитных покрытий", 1990г. (Ивано-Франковск) и др.; к; международных конференциях "Rubber-84", 1984г.(Москва), "Трение износ и смазочные материалы", 1985 г.(Ташкент), "Tribo-86", 1981 г. (Пловдив). Результаты работы докладывались также на республик, неких, межведомственных и др.конференциях,экспонировались на пел тоянно действующей выставке Института машиноведения РАН, мекдун, родной выставке-ярмарке (Пловдив, 1986 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 43 работы, в том числе 2 монографии, получено 3 авторских свидетельства СССР, положительное решение на патент Российской Федерации, подана заявка на Европатент.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ 1. РЕЗИНА - МАТЕРИАЛ ДЛЯ УГЛОТНИТЕЛЬНЫХ УЗЛОВ БУРОВОЙ ТЕХНИКИ.

Резина широко применяется в узлах буровой техники, обладая совокупностью только ей присущих свойств - высокими эластичностью, усталостной прочностью, гидрофобностью, низкой влагога-зопроницаемост.ью и др. Из нее изготавливают уникальные уплотнители (превенторы, компенсаторы, диверторы), специальные уплотнения морской, наземной буровой техники, погружных винтовых насосов, работающих в тяжелых условиях эксплуатации.

Особую роль при оценке работоспособности уплотнителей бу-оовой техники играют процессы трения и изнашивания. Существует ряд теорий по объяснению механизма трения резин , такие как мо-лекулярно-кинетическая, молекулярно-механическая и др. Молеку-лярно-кинетическое теория представляет процессы разрушения при трении как активационные, когда энергия активации определяется природой резины и природой твердого тела. Однако явления, связанные с ориекташ-юнными эффектами, взаимодействием наполнителя с каучуком и другие перекрывают эффект флуктуации и их учет может значительно улучшить представление о трении резин.

Изнашивание резин представляется тремя видами: абразивное, посредством скатывания и усталостное. При изучении абразивного изнашивания автором обнаружен эффект, когда в течение длительного времени износ резин практически отсутствовал (рис.1), что объясняется закреплением частиц абразива в резине до наступления усталостного разрушения резины вблизи частиц абразива и их удаления из зоны трения. Изнашивание посредством скатывания характерно для полимеров в высокоэластичном состоянии и реализуется в случае трения резин с малым модулем упругости по гладким поверхностям. При исследовании этого вида изнашивания разработан способ контроля процесса изнашивания (Авт.св.СССР N 1350554). На рис.2 представлен график зависимости температуры в зоне трения от времени при трении резинового образца по гладкой стальной поверхности, где выделено 5 участков: АБ - начальный период приработки резины и контртела, БВ и СД - участки установившегося температурного режима, ВС и ДЕ - участки нарушения температурного режима в зоне трения. Наличие колебания температур объясняется образованием промежуточного слоя (скаток) между резиной и контртелом, нарушающего непосредственный кон-

4 Р,

г

0,008

0,004

зона ' безиз! юснос ги"

Т,

°С

400 800 1200 1600 щ

Ь

Рис.1. -зависимость изменения массы изнашивающихся -резиновых образцов от числа циклов испытании.

Рис.2. Зависимость темпер туры в зоне трения от ври ни испытаний.

0

Рис.3. Зависимость отношения эффективного объема к общему объему образца из полииаобутилена от степени наполнения: 1 - техугле-род, 2 - кремнезем, 3 - расчетная зависимость.

Рис.4. Зависимость толщины п верхностного слоя вокруг чл тиц наполнителя ст степени н полнения полииаобутилена: 1 техуглеродом, 2 - кремнеземе

такт трущихся элементов пары. При этом тепло в основном отводится из зоны трения удаляющимися частицами продуктов износа. Следует отметить, что при скоростях скольжения, меньших 0,5 м/с, подобного эффекта не наблюдается.

Наибольший практический и теоретический интерес представляет усталостное изнашивание, характеризующееся процессом накопления элементарных актов разрушения, приводящих к возникновению и распространению микротрещин. Обычно, при оценке процесса рассматриваются условия контакта, напряженное состояние поверхностного и приповерхностного слоев в окрестностях контакта, энергетические критерии разрушения. Такие подходы не позволяют однако рассмотреть изначальные причины молекулярного механизма зарождения микротрещин, например в наполненных эластомерах, для которых структурная неоднородность ярко выражена. Представляет интерес установление зон наибольшей вероятности возникновения очагов перенапряжений и зарождения микротрещик. в пространстве между частицами наполнителя происходит перемещение макромолекул к частицам наполнителя с образованием вокруг последних слоев определенной толщины, отличающихся по своим механическим свойствам от свойств полимера-матрицы.Проведена экспериментальная и теоретическая оценка толщины приповерхностного слоя вокруг частиц наполнителя и ее зависимости от эффективного, объема на резинах,наполненных техническим углеродом и кремнеземом, Эффективный объем определяется как объем эквивалентных образцов резины с некоторой эффективной длиной. Эквивалентный образец (однородно деформируемый эквивалент) заменяет образцы с ■ микронеоднородной деформацией. Ка рис.3 и 4 представлены зависимости отношения эффективного объема к общему объему образца и зависимости значений толщины приповерхностного слоя от степени наполнения. Увеличение степени наполнения ведет к уменьшению толщины поверхностного слоя.

Теоретические исследования распределения напряжений в слое показали наличие максимумов, что позволяет сделать вывод: неоднородность наполненных резин необходимо учитывать при рассмотрении механизма зарождения микротрещин как начального этапа разрушения резин при трении по металлам.

2. КОНСТРУКЦИИ УПЛОТНИТЕЛЬНЫХ УЗЛОВ БУРОВОЙ ТЕХНИКИ

Рассмотрены конструкции упдотнительных узлов морских буровых судов и установок, которые эксплуатируются на шельфах южных и северных морей и океанов в кинтрастных климатических зонах, проводящих бурение на различных глубинах, в том числе уникальных, таких как универсальный сферический превентор, плашечные превенторы, входящих в состав противовыбросового оборудования (рис.5), дивертор, телескопический компенсатор, угловой компенсатор, входящих в состав подводного устьевого оборудования

Рис.5.Противовабросовое оборудование.

(рис.6), а также другие уплотнительиые узлы со сложнопрофильними РТИ, работающими в условиях, Слизких к экстремальным.

Рассмотрены уплотнительные узлы наземных буровых установок, в том числе универсальные и плашечные превенторы, вращающийся превентор, буровой насос, а также погружных винтовых насосов. Узлы отличаются большими габаритами,сложным профилем уплотнителей, резина в них сочетается с металлом, другими материалами. Поэтому для повышения работоспособности перечисленных узлов необходимо изучить условия их работы, сделать анализ причин выхода их из строя, разработать новые технологические методы обработки РТИ, позволяющие увеличить срок их безотказной работы при эксплуатации в сложных режимах.

3. УСЛОВИЯ РАБОТЫ УШЮТНИТЕЛЬНЫХ УЗЛОВ БУРОВОЙ ТЕХНИКИ И АНАЛИЗ ПРИЧИН ПОТЕРЯ ИМИ РАБОТОСПОСОБНОСТИ

Уплотнительные узлы бурового оборудования работают в тяжелых условиях. Эксплуатация отдельных уплотнителей ведется при температуре от -40 до +100°С,давлении до 70 МПа,скорости скольжения до 1м/с, наличии агрессивных рабочих сред с абразивными включениями (нефть,газ с содержанием НгЗ и СОг, спецгидрожвд-кости,монтажные смазки и др.). Одновременно к ним предъявляются высокие требования, по надежности, долговечности и герметичности. В первую очередь это относится к уплотнителям, входящим в состав оборудования для подводного бурения, при этом доступ к уплотнениям ограничен или невозможен, а срок их службы должен быть не менее,чем срок эксплуатации узлов оборудования (обычно до 7 лет, а для уплотнений подводного устья скважин до 15 лет).

Уникальные уплотнители. Уплотнитель универсального превен-тора, выполненный из резин на основе СКН-26М(СМ,АСМ), работает при давлении рабочей среды 14 и 35 МПа, давлении управления 12,5 МПа, температуре от -4 до +100°С в среде морской воды и бурового раствора. Уплотнители шишечного превентора, выполненные из резин на основе СКН-40М(СМ,АСМ), работают при давлении рабочей среды 21 и 70 МПа, давлении управления 10,5 и 25 МПа, температуре от -4 до +100°С в среде морской воды и бурового раствора. Уплотнители дивертора, выполненные из резин на основе СКН-18+СКН-26М (МС, АСМ). работают при давлении рабочей среды 0,35 МПа, давлении управления 5-7 МПа, температуре от -40 до +100°С в среде атмосферного воздуха, гидравлической жидкости "Гликвод" (ТУ 38УССР 201372-35), морской воды и бурового раствора. Уплотнители телескопического компенсатора, выполненные из резин, аналогичных используемых в плашечных привенторах, работают при давлении рабочей среды 0,35 МПа, давлении управления 0,3 МПа, температуре от -30 до +Ю0°С в среде атмосферного воздуха, гидравлической жидкости 'Тликвол'ЧТУ 38УССР 201372-85),

- 12 -

БЛОК ИНВЕРТОРА

ТЕЛЕСК0ПИЧСКИ1 КОМПЕНСАТОР

Рис.6.Устьевое подводное оборудование.

- 13 -

морской воды, бурового раствора.

Из условий эксплуатации вытекают требования к резинам для уникальных уплотнителей: высокие агрессивостойкость, маслобен-зостойкость, абразивостойкость, износостойкость, эластичность, прочность, стойкость к повышенным и пониженным температурам. В табл.1 приведены значения отдельных показателей, характеризующих резину как конструкционный материал для уникальных уплотнителей, причем в первой графе приведены показатели, которые эти резины имеют, а во второй графе - показатели, которые необходимы для обеспечения необходимого срока службы этих уплотнителей.

Табл.1.

Показатель Имеется Необходимо

работоспособности

Интенсивность изнашивания, г/см3*10~8 14 - 25 Твердость на поверхности (130),усл.ед. 60 - 78 Коэффициент трения скольжения 0,8 - 1,S

Стойкость к средам нефтяного происхождения,усл. ед. 1,0 Равновеснее изменение массы при 20°С в группах масел и топлив,усл.ед. 1,0 Максимальная температура применения, °С (для резин на основе СКН) 90 - 120

4-3 70 - 90 0,2 - 0,6

1,1 - 1,2 0,8 - 0,9 100 - 130

Специальные уплотнения морских буровых судов и установок

работают в сложных условиях эксплуатации: колебания температур

от -40 до +50°С, давления, в основном,до Ю МПа (максимальные -

- до 70 МПа),скорость скольжения до 0,5 м/с, в средах минераль-

ных масел, гидравлических жидкостей "Гликвол" и "Софол". Требования к резинам специальных уплотнителей аналогичны требованиям к резинам для уникальных уплотнителей. По крайней мере численные значения параметров, перечисленных в табл.1, одного порядка с теми же параметрами специальных уплотнителей.

Уплотнители наземных буровых установок работают также в тяжелых условиях эксплуатации: пластовые давления достигают 80-90 МПа, давления на устье - 40-50 МПа, дебит нефти до 3600 т/сутки, газа - 1,5-2 млн.м3, температура достигает 135-150°С,

содержание Н?.5 до 6%, СОг до 12%. Наземные буровые имеют свыше 200 уплотнителей из РТИ,которые работают в превенторных установках, буровых насосах и многих других узлах. Тан; поршни буровых насосов работают при давлении на выходе до 11,3 МПа с объемной подачей до 45 дм3/с,скорость скольжения 1,125 м/с,температурах от -50 до +50°С,контактной температуре - до 200°С, контактном давлении - до 20 МПа.

На примере наземных буровых изучены причины потери ими работоспособности. Данные для анализа этих причин получены на буровых крупнейших нефтедобывающих предприятий. Зависимость числа отказов отдельных агрегатов от наработки приведена на рис.7. Лимитирует работу наземных буровых, в основном, буровой насос. Наименьший ресурс имеют поршни буровых насосов. Ниже приведено количество отказов отдельных деталей бурового насоса за период трехмесячной работы буровой Березовского УБР объединения "Пермь-нефть", чаще других являющихся причинами отказов.

Детали бурового насоса НБТ-600 Количество отказов

1. Резино-металлический поршень 8

2. Трансмиссионный вал 2

3. Подшипники коренного вала 2

4. Уплотнения втулки и крышки

цилиндра 5

5. Всасывающим и нагнетательный клапаны 6

Очевидно, что лимитируют работу бурового насоса резиноме-таллические поршни, резиновые клапана и другие РТИ. Для других уплотнительных узлов получены данные, подтверждающие наименьший ресурс для деталей, изготовленных из резин. Требования к резине как к конструкционному материалу для изготовления, например, поршней бурового насоса, следующие: интенсивность изнашивания - не более 8*10-8 г/см3, коэффициент трения - не более 0,6, твердость на поверхности - не менее 80 усл.ед.по I50.

Обойма погружного винтового насоса является его основным рабочим органом. Она работает в следующих условиях. Окружающая среда - пластовая жидкость.- температура - до 100°С(в рабочем режиме - до 70°С), абсолютное давление в месте подвески - 15,0 МПа, максимальное давление перед пуском электронасоса в эксплуатацию - 20,0 МПа. Бинт изготавливается из стали 40ХН и обрабатывается полированием в специальном приспособлении.

Наличие абразива вызывает в зоне трения повышенный износ. Абразив под действием контртела практически полностью внедряется в резину.Внедренный абразив воздействует на винт (обработанный полированием) и изнашивает его. что ведет к снижению производительности насоса. Таким образом, для обойм погружных винтовых насосов основными являются требования высокой износостой-

П 80 60 ЬО 20 О

/\ 2у

--- / /

/ /

л уи /у 4 5

"Г

1 16,0

12,0 8,0 Ь.О

О

2^6. 8x10 час.

Рис.7. Зависимость числа отказов отдельных агрегатов наземной буровой установки от наработки: 1-буровой насос , 2-лебедка, 3-коробка перемены передач, 4-компрессор, 5--вибросито,6-ротор,7-вертлюг.

\

\3 \ х\

\ 2 \\ Ч

1:

1 1

-10 100 500 1000 Л,,У к

Рис,8. Зависимость отношения максимальней плотности сшивки (густоты сетки), к ее «ини-мальному значению от глубины модифицированного слоя. Обработка 0 час. (1), 3 час.(2), 7 час. (3), 17 час. (4) ,24 час;.. (5).

60 180 300 МО^нин

гис.9. Зависимость размера (высоты) образца из резины, выполненного в виде куба, от времени набухания в диоксане (1), ь ди-оксане+каптакс (3), в 'диок.сане+ каптакс+сера (5),в диоксане после обработки в растворах 1,3,5 (2,4,6) соответственно.

Рис.10. Авторадиограммы с поперечных срезов резиновых образцов, обработанных 1 час (а), 3 часа (б), 7 часов (в), 17 часов (г), 24 часа (д), 43 часов (е).

кости, твердости ка поверхности и абразивостойкссти. Твердость на поверхности должна достигать в отдельных случаях 90 усл.ед. по ISO, интенсивность изнашивания должна быть не более 10*Ю-8 г/см3.

Из анализа работы уплотнительных узлов буровой техники следует: резино-технические изделия являются элементами, лимитирующими работоспособность буровых, параметры резин для уплотнительных узлов не соответствуют специфическим требованиям бурового оборудования. Для увеличения ресурса работы этих узлов необходимо изыскать возможности для увеличения работоспособности резино-технилеских изделий путем использования,например, новых технологических методов.

4. МЕТОДЫ ПОВЫШЕНИЯ РАБОТОСПОСОБНОСТИ РЕЗИНО-ТЕХНИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ

Для выполнения требований к резинам уплотнительных узлов буровой техники, сформулированных в главе 3, необходимо оценить с этих позиций все существующие методы повышения работоспособности РТИ и, если они не отвечают поставленным требованиям, либо усовершенствовать, либо найти новый подход к решению поставленной задачи.

В нашей стране и за рубежом ведутся исследования по созданию новых методов повышения износостойкости, прочности, динамической выносливости РТИ, как средства повышения работоспособности уплотнительных узлов в целом. Эти методы можно объединить в следующие основные группы: рациональный выбор материалов; применение новых материалов, в т.ч.их объемное модифицирование; нанесение покрытий; модификация поверхностных слоев с помощью физических, химических, комбинированных и других методов.

Рациональный выбор материалов основывается на состоянии ресурсной базы, экономической оценке, соответствии физико-механических свойств данным условиям эксплуатации,состоянии окружающей среды и др.

Объемное модифицирование ведется медью, полиметилаллюмоси-локсаном, полиметилхромсшюксаном, графитом, фторопластом, нитридом кремния, твердыми смазками, мелкодисперсным ПТФЭ и другими. Среди прочих добавок нами исследовалось влияние наполнения фторопластом Ф-4 и оксидом меди на прочностные и трибологичес-кие характеристики РТИ. Данные наших исследований не позволяют рекомендовать метод добавок как особо аффективный для уплотнительных РТИ буровой техники, т.к. при его использовании уменьшается эластичность, необходимая для перекрытия больших зазоров, а коэффициент трения и износ в сложных условий эксплуатации снижаются незначительно.

Поверхностное модифицирование. Все известные методы поверхностной модификации можно разделить на физические, химичес-

кие и физико-химические. Физическая модификация способствует образованию на поверхности резин защитной пленки или композиции, которая предполагает защиту от тех или иных вредных воздействий внешней среды или отдельных факторов. Однако образуемая пленка недостаточно прочна, эластична, существует граница между пленкой и резиной (скачок значений механических свойств), что в условиях знакопеременных нагрузок является фактором,лимитирующим работоспособность деталей из резин. Физическая модификация осуществляется плазмохимической обработкой, нанесением лаковых покрытий,электрохимическим осаждением покрытий, полимеризацией из газовой среды защитного слоя. Недостатки указанных методов: сложность реализации,длительность процессов обработки, толщина модифицированного слоя не превышает 100 мкм.что ограничивает применение этих методов для РТИ,работающих в экстремальных условиях, что в свою очередь существенно влияет на работоспособность металлических изделий. Химические методы направлены ка сокращение степени ненасыщенности в поверхностном слое резины, т. е. последнюю обрабатывают с поверхности различными окислителями, галоидсодержащими соединениями, растворами активных органических галогенидсв и т.д. При модификации химическими реагентами поверхностный слой резины претерпевает значительные изменения, в первую очередь это касается эластичности и других механических свойств.

Особо выделим модификацию полимеров диффузным способом,при реализации которой используется способность растворенных в растворителе модифицирующих добавок диффундировать в полимер с поверхности. Наиболее близко для решения поставленных в настоящей работе задач подошли ученые Волгоградского технического университета, применившие диффузный метод для модификации с поверхности резин на основе ХПК с целью повышения твердости на поверхности валков полиграфических машин. Данная разработка имела другие конечные цели, однако используя опыт в области трибологии резин, автор практически сформулировал и разработал новый подход к модификации РТИ, работающих в тяжелых условиях эксплуатации (см. реферат гл.З), который в указанных условиях обеспечивает длительную работоспособность уплотнительных узлов. Естественно.,что модифицированные РТИ должны полностью соответствовать требованиям, которые сформулированы нами выше.

5. РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДОВ ДИФФУЗИОННОЙ ПОВЕРХНОСТНОЙ МОДИФИКАЦИИ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ РАБОТОСПОСОБНОСТИ РЕЗИН0-ТЕХНИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ

Предъявляемые к уплотнительным деталям описанные выше требования определяют выбор резины на основе бутадиен-нитрильньш каучуков и фторкаучуков. Так как в уплотнительных узлах старе-

нйо (б т.ч.износу) подвергается лишь поверхностный слой резины, контактирующий с металлом, целесообразно улучшить работоспособность именно поверхностного слоя резины. Для этого необходимо повысить упруго-прочностные свойства этого слоя, твердость на поверхности и по глубине и др., т.е.тех параметров, которые существенно влияют на работоспособность. Целью настоящих исследований является достижение этих показателей с помощью метода диффузионной поверхностной модификации.

Диффузионная поверхностная модификация заключается в создании на поверхности РТИ диффузного слоя заданной толщины с повышенной твердостью и прочностью и с изменяемыми по глубине физико-механическими свойствами, для чего используется способность резин набухать в органических растворителях с растворенными в них вулканизующими веществами или ускорителями вулканизации. Растворитель после сушки удаляется, а реакция сшивания обеспечивается прогревом обработанных РТИ при температурах вулканизации, т.е. осуществляется дополнительная вулканизация поверхностного слоя резины. При этом обеспечивается как бы вторичная сшивка, плотность которой в законченном изделии убывает непрерывно и плавно от поверхности, потому что плотность первичной сшивки, получаемая при вулканизации,существенно однородна по всему объему РТИ. Тип вторично сшивающего агента и изменение плотности при вторичной частичной сшивке могут быть определены спектром инфракрасных лучей. На рис.8 приведена зависимость отношения максимальной плотности сшивки (густоты сетки) к ее минимальному значению от глубины модификации.

Основными факторами для получения оптимальной плотности сшивки при назначенном модифицирующем растворе являются: концентрация ингредиентов, температура и время выдержки в растворе. Модифицирующий раствор должен удовлетворять трем условиям: резина должна хорошо набухать в растворителе; вулканизующее вещество (ускоритель вулканизации) должно соответствовать типу каучука; вулканизующее вещество (ускоритель вулканизации) должно хорошо растворяться в растворителе.

Для модифицирующих растворов выбирались органические растворители на основе анализа кривых кинетики набухания. Связующие агенты выбирались из ряда вулканизующих агентов, ускорителей вулканизации, активаторов вулканизации.

Выбранные в качестве вторичных вулканизующих агентов вещества изучались на предмет растворимости в отобранных растворителях. Оценка растворимости осуществлялась весовым способом. Данные растворимости в процентном отношении сведены в табл.2.

На основании дачных набухания резин в органических растворителях, растворимости вулканизующих веществ в растворителях в состав модифицирующих растворов для обработки резин на основе бутадиен-нитрильных каучуков должны входить: диоксан, как ос-

Табл.г.

Вещество Бензол Хлороформ Диоксан Ацетон Ксилол ЧХУ

Сера н.р. н.р. 9,7% 27,4 % 8% Н.р.

Каптакс Р- р. Р- Р- 27% Н.р.

Альтакс с.р. с.р. 9,2% 0,3% 7% н.р.

Тиурам р. р' 50% ' V ^ Л О/ О 1 20,4% н.р.

Дифенил-

гуанидин Р- р- н.р. р. 43% р-

Тиомоче-

вина н.р. н.р. с.р. н.р. Н.р. н.р.

Примечание: ЧХУ - четыреххлористый углерод, н.р. - нерастворим, с.р. - слабо растворим, р. - растворим.

новной растворитель; каптакс, как вулканизующий агент; сера, как вулканизующая добавка; тиомочевина, как реагент вторичной вулканизации по аминным группам, этиловый спирт, кал растворитель тиомочевина.

Состав модифицирующих растворов приведен в табл.3.

Аналогично проводится подбор вулканизующих веществ для резин на основе других каучуков. Для резин на основе фторкаучуков из ряда вулканизующих веществ (амины,фенолы,пероксиды,соединения меди) выбран силшдаапиминат меди (СИМ), а для резин на основе хлоропреновых каучуков Еыбраны пирогаллол и пирокатехин.

Модифицирующие растворы для этих резин приготавливаются по следующим рецептурам: резина на основе СКФ: ацетон - 80%, ук-

Табл.3.

Ингредиенты На 100 масс.ч. растворителя

Раствор А Раствор Б

Каптакс 4-5 5

Сера 1-2 0,5-1,0

Тиомочевина 1-2 -

Этиловый спирт 20 -

сусная кислота - 4%, СЮ/ -16%; резина на основе ХПК+СКН: на 100 масс.ч. растворителя (бензол) ?,5 масс.ч. пирогаллола или 10 масс.ч. пирокатехина или 7,5 масс.ч. пирогаллола и 5,0 масс.ч. серы или 7,5 масс.ч. пирокатехина и 5,0 масс.ч. серы; если используется в качестве растворителя бензин, то на 100 масс.ч. растворителя приходится 5,0 масс.ч. пирогаллола или 10,0 масс.ч. пирокатехина или 5,0 масс ч. пирогаллола и 3,5

ш -

масс.ч.серы или 10,0 масс.ч. пирокатехина и 5.0 масс.ч. серы.

Основой метода ДИМ является диффузия связующего вещества с поверхности внутрь резины. Этот процесс определяет глубину проникновения и характер распределения вторичного сшиваощего агента. Модифицирующие растворы содержат две, три и более компоненты. Скорость диффузии компонентов неодинакова, т.к. они различаются по химической структуре и стерическим факторам. Поэтому изучалась кинетика набухания резины в одно-, двух и трехкомпо-нентных системах, а именно: в диоксане, растворе каптакса в ди-сксане и растворе каптакса и серы в диоксане. Исследования проводили. непрерывным методом без извлечения образца из резины на основе СКН-26М с фиксацией изменения его размеров. Установлено, что набухание в модифицирующих растворах существенно отличается от набухания в чистом диоксане, как качественно, так и количественно. Так кривая 1 (рис.9) плавно возрастает, что характерно для набухания вулканизатов до равновесного состояния. Набухание той же резины в двухкомпонентной системе диоксан+кап-такс (кривая 2), во-первых, происходит с меньшей скоростью, ьо-вторых, имеет явный перегиб в области времени набухания порядка 3S0 мин. Набухание той же резины в трехкомпонектной системе диоксан+кздтакс+сера проходит с еще меньшей скоростью (кривая 3) и имеет два перегиба при времени набухания соответственно 130 и 360 мин.

Итак: скорость набухания резин е модифицирующих растворах, меньше, чем в чистом растворителе; процесс набухания носит аномальный характер и протекает в несколько стадий, число которых равно числу растворенных компонентов; время проявления той или иной стадии набухания вполне определенное и не зависит от числа компонентов системы (присутствие в растворе каптакса проявляется примерно при 360 мин. набухания как в двух-, так и в трех-компонентных системах, серы - при 180 мин. набухания). Наблюдаемые эффекты могут быть объяснены с позиций кинетики диффузии и химического сродства растворенных веществ. Уменьшение суммарной скорости набухания б двух- и трехкомпонентных системах, в данном случае объясняется соответствующим уменьшением концентрации более подвижных молекул диоксана и появлением компонентов со значительно меньшим коэффициентом диффузии, как за счет стери-ческого фактора, так и за счет большего их химического сродства к далной резине. Многостадийность процесса набухания в многокомпонентных системах может быть объяснена как бы высаждением (сорбцией) резиной серы и каптакса из раствора в диоксане. При этом соблюдается известное иэ физической химии правило - чем меньше растворимость компонента в диоксане (сера), тем раньше (при меньших концентрациях) он высаждается.

С этих позиций набухания резины в растворах каптакса и серы и каптакса в диоксане замедляется, вследствие высавдения

(сорбции) на резине сера и каптакса, причем скорость высаждения серы больше,чем каптакса, и влияние этого процесса наблюдается раньше. Так как процесс набухания идет с поверхности резины, то в приповерхностных слоях образуется как бы "пробка" для прохождения молекул диоксана. По мере увеличения концентрации в образующейся пространственной системе молекул диоксана выше определенного предела общая скорость набухания возрастает, чем обуславливается наличие перегибов на кривых набухания.

Повторное набухшие высушенных образцов резин в чистом ди-оксане (кривые 1 ,2 ,3 ) показывает, что скорость набухания сохраняется примерно той же, какой она была определена при набухании в растворах. Это свидетельствует о сохранении образовавшегося пространственного распределения молекул растворенных компонентов (серы, каптакса) в резине, что важно с точки зрения ДПМ.

Последовательность операций для осуществлении модификации резин: промывка в мыльном растворе с последующей отмывкой б проточной воде; удаление влаги с поверхности РТИ сушкой в воздушном термостате или в естественных условиях; набухание (обработка) образцов в модифицирующем растворе в течение оптимального заданного времени; сушка РТИ от растворителя до постоянного веса; довулканизация при стандартной температуре в течение заданного времени.

Обработка РТИ шдифхщирующими растворами производится их погружением и выдержкой в течение времени, определяемого скоростью и степенью набухания резины в данном растворителе, скоростью диффузии молекул растворенного в нем вулканизующего агента, режимов эксплуатации и конструктивных особенностей. Это время может быть от нескольких минут до десятков часов.

Так как в процессе набухания РТИ изменяют свои размеры, необходима последующая сушка. По результатам эксперимента был получен следующий критерий режима сушки: время сушки должно превосходить время набухания не менее, чем в три раза при комнатной температуре, либо соответствовать времени набухания при температуре 50-60°С. Сушка производится до полного восстановления первоначальных размеров детали.

Температура довулканизации определяется типом применяемого в модифицирующем растворе вулканизующего агента. Если используется вулканизующий агент, входящий в рецепт данной резины, то температура довулканизации должна быть такой же как и температура вулканизации.

Время довулканизации не должно быть меньше оптимального времени вулканизации данной резины, указанной в рецепте. Для резин на основе бутадиен-нитрильных каучукоз оптимальное время вулканизации лежит, как правило, в пределах 30-60 минут.

Отработка режимов модификации для различных резин включает

— с? _

определение необходимой глубины модификации, твердости на поверхности и по глубине модифицированного слоя,коэффициента трения, износостойкости, прочности на растяжение, эластичности по отскску, влияния обработки ка стойкость к средам нефтяного происхождения, морозостойкость, сопротивление термическому старению и др.

Для определения глубины модификации использовался метод авторадиографии. На рис.10 приведены авторадиограммы с поперечных срезов образцов резины на основе СКН с различным временем обработки,где довольно четко фиксируется глубина и характер распределения меченого но углероду 14 С вулканизующего агента. Из анализа авторадиограмм: поверхностный слой не имеет внутренней резкой границы,что важно с точки зрения его стойкости к тангенциальным нагрузкам, с увеличением времени обработки глубина проникновения вулканизующего агента возрастает не линейно, а по закону, близкому к закону, описывающему диффузионные явления массопереноса. Твердость по глубине модифицированного слоя измерялась на приборе МТИ-2М. Результаты для различного времени обработки представлены на рис.11. Исследования образцов дали следующие результаты: на рис.12 приведена зависимость глубины модификации для различных резин от времени обработки модифицирующим раствором, на рис.13 - зависимость твердости на поверхности от времени обработки и на рис.14 - зависимость коэффициента трения от времени обработки. Весовой износ резиновых образцов так же значительно снизился, о чем свидетельствуют зависимости, приведенные на рис.15. Данные исследований указывают на высокую эффективность метода ДПМ и соответствие полученных результатов требованиям к резине, как к конструкционному материалу, сформулированными в главе 3.

Эластичность по отскоку снижается незначительно, возрастает стойкость к средам нефтяного происхождения,к агрессивным средам, обработка практически не влияет на морозостойкость и стойкость к термическому старению.

Метод радиационно-диффузионкой поверхностной модификации использует наряду с реакционноспособными веществами радиоактивные добавки,которые вводятся в модифицирующий раствор. Обработка ведется аналогично методу ДПМ, только в раствор вводятся ти-омочевина ^С и гуанидин 14 С с удельной активностью от 2,5 до 10 мкКи/мл с содержанием в составе от 0,001 до 0,007 вес.%. Введение радиоактивных добавок позволяет увеличить твердость на поверхности не менее, чем на 10 усл.ед. по ТМ-2, износостойкость более, чем в три раза.

Метод ДПМ с использованием неорганических ультрадисперсных добавок рассмотрен на примере добавки в виде оксида меди.

В условиях сухого трения резины по металлам большую роль в процессе изнашивания играют образующиеся в результате механо-

20 % ЧкС

Fkc.i1. Зависимость твердости ре- Рис. 12. Зависимость глубины

энны от расстояния от поверхности модифицируемого слоя от- Ере-

после обработки в модифицирующем мекп обработки. растворе (резина на основе СКН).

сО

Ь-

0,8 0,7 0,6 0,5 0/1 0,3

Рис.13. Зависимость твердости нз поверхности от времени обработки.

Рис. 14. Зависимость коэффициента трения-от Бремени обработки.

0,5 0

20

0,06

4 8 12 Рис.15. Зависимость весовогс износа резинового образца от времени обработки в модифицирующем растворе.

дО£/гЫ>и' ■

2 - 'Л'Ь'аг

3 - МоСег 1 - ~ 5 - Мой

12 21 36 18 60 72 ^ЧМ,

О

Рис.18. Зависимость глубины проникновения ультрадисперсных добавок от времени обработки в модифицирующем растворе.

деструкции резины первичные свободные макрорадикалы. Они могут претерпевать дальнейшие превращения, включающие стабилизацию акцептором, рекомбинацию, развитие пространственных цепных процессов деструкции или, наоборот, структурирования, передачу цепи на ингредиенты или полимер, прививку на поверхность и т.д. Время жизни таких радикалов невелико и непосредственное взаимодействии их с контртелом маловероятно, а с кислородом воздуха дает перекисный радикал, который реагируя с соседней полимерной цепью (или примесью).образует гидроперекиси. Последние распадаются на кислородосодержащие реакционно-способные соединения -кислоты, альдегиды, зфиры. Макрорадикалы с концевыми группами в присутствии влаги или других веществ способствуют химическому разрушению поверхности резины и металла. Однако определяющую роль в ускорении изнашивания играет механодеструкция.

В парах трения металл-металл износ уменьшают смазки, обеспечивающие жидкостное или граничное трение. Для пар трения резина-металл наличие смазки нежелательно, т.к. резины не стойки к большинству видов смазок. В связи с этим, имея большой опыт работы в области трибологии, автор сделал заключение, что наиболее рациональным решением для задачи обеспечения высокой износостойкости пары резина - металл является использование эффекта избирательного переноса, который предполагает образование сер-вовитного слоя на поверхности металла и неметаллического контртела.

Из большого числа механо-термохимических факторов,влияющих на формирование сервовитного слоя, необходимого для повышения антифрикционных характеристик пары трения, обычно выделяют две наиболее общие группы: факторы,обеспечивающие протекание окислительно-восстановительных реакций; факторы, стабилизирующие сервовитную пленку.

Механизм переноса меди и образование сервовитного слоя меди представляется следующими. При набухании, в результате преодоления межмолекулярных ван-дер-ваальсовых сил молекулами растворителя и блокировки ими диполь-дипольных взаимодействий, значительно увеличивается объем резины и межмолекулярные расстояния. Это позволяет ультрадисперсным частицам оксида меди диффундировать внутрь резины. Движущими силами диффузии в данном случае являются разность концентрации этих частиц и образующийся диффузионный поток молекул растворителя, т.к. скорость набухания сравнительно велика.

При обратном эффекте - сушке от растворителя - испарение молекул растворителя идет с поверхности резины, следовательно удельный объем резины в приповерхностном слое будет всегда меньше, чем в более глубоких слоях. Это приводит к как бы "закупориванию" частиц оксида меди и последующей их фиксации по всей глубине проникновения. Это подтверждается данными микро-

рентгеноскопии (см.рис.16). Здесь проявляются преимущества метода ДПМ, заключающиеся в том, что, во-первых, переносимый из резины в зону контакта и далее на металл материал (медь) располагается непосредственно в приповерхностной зоне резины и практически не влияет на физико-механические свойства основной массы резины, во-вторых, внедрение частиц оксида меди идет в уже сформировавшуюся структуру вулканизационной сетки.

Последующий этап ДПМ - термообработка - сопровождается протеканием химических реакций. Механизм довулканизации в дан-ком случае в отличие от ранее описанного осложняется присутствием оксида меди, который при температуре 150°С становится активным и вступает в реакцию с медью с образованием сульфида меди, а также с серой, освобождающейся при перегруппировке полисульфидных связей, может принимать участие в обменных реакциях серы и в радикальном механизме ускорения процесса формирования поперечных связей с образованием бензтиазолил-2-меркап^-!да меди. Последний взаимодействует с каучуком, что приводит не только к обратному восстановлению его до меркаптобензтиазола, но и к образованию полимерных радикалов, реагирующих как с серой, так и друг с другом. Немалая доля меди остается в резине в виде оксида меди. Источником меди, переносимой на металл, является поверхностный слой резины.

Дальнейшее обеспечение процесса переноса меди происходит при трении, причем генератором начальных реакционноспособных центров является резина. Для случая резин на основе наиболее часо применяемого в буровой технике бутадиеннитрильного каучука будем иметь:

...-СН=СН-СН-СН2-СН2-СН-... Р (механокрекинг)

5П СМ --------------------------

...-СН=СН-СН-СН2-СН2-СН-■ • ■ СМ

...-СН=СН-СН-СН2*- Изомеризация

Зп + СН2-СН*-. . . ---------------——>

...-СН=СН»СН-СН2-СН2-СН- ... ¿ы

см

...-СН2-*СН-С-СН2

5П + СНз-С*-...

...-СН=СН=*СН-СН2-СН2-СН-... бы

. см

В результате изомеризации образуется более стабильный ал-лильный первичный макрорадикал, который, как выше отмечалось, окисляясь, дает в конечном счете кислотную,альдегидную или эфирную реакционноспособные группы. Последние являются восстановителями меди по схеме:

К-С* {- СиО — К-с' + Си н ОН

СК2-Сп-Сч + Си — СНа-СН + Си

при этом исходные продукты реакций восстановления обеспечены ДПМ.

Образующийся в резине дисульфид меди также восстанавливается до металлической меди с образованием на концах макрорадикалов меркаптановкх групп, легко затем вступающих б реакцию с образованием дополнительных поперечных (или внутримолекулярных) серных связей по общей схеме:

,р ,0

2 К-С^ -г СиЗо 2 [?-(/ + Си Н ЧЗН

Образующаяся в зоне контакта трения металлическая медь участвует в создании сервовитного слоя по дислокационно-актива-ционному механизму.

. Б диссертации показано, что контактная зона состоит из металла, сервовитнсй пленки, например меди, и слоя металлооргани-ческих комплексов. Слой меди образуется толщиной 1 - £ мкм, как на поверхности металла, так и резины (рис.17).

При изучении структуры сервовитной пленки методами электронной микроскопии, установление), что она имрет микропористсстъ, не имеет окислов и переходит с одной поверхности взаимодействующих материалов на другую.

ДПМ, помимо оксида меди, проводилась с добавкой диселени-доб вольфрама и молибдена ШоЗег), дисульфидов вольфрама

(№3:,;) и молибдена (Мо£е). Ряд добавок не ограничивается только этими материалами, однако последние дали лучший результат. Настоящий способ может быть реализован на различных резинах, в том числе на основе СКК (С), СКФ (Ф) и ХПК (X). Составы экспериментально отработанных модифицирующих растворов "а","б","в", используемых для модифицирования резин С,Ф, и X, приведены в табл.4.

Для модифицирования резины С приготовлялся раствор "а", в который вводился при интенсивном перемешивании ультрадисперсный порошок оксида меди с размером частиц 100-500 А, или диселенида вольфрама с размером частиц 200-800 А, или диселенида молибдена с размером частиц 250-500 л, или дисульфида вольфрама с размером частиц 200-500 Л, юти дисульфида молибдена с размером частиц 250-800 А. Полученной суспензией обрабатывали методом погружения резиновые образцы при комнатной температуре в течение 5-30 часов, после чего образцы сушились в воздушном термостате при температуре 50-00°С до полного удаления растворителя и производилась термообработка при температуре вулканизации 150*2°С

в течение 1 часа с последующим охлаждением до комнатной температуры.

Табл.4.

Ингредиенты Содержание в растворе, масс. %

-а" "б" "в"

Диоксан 95,0 -

Калтакс 5,0 - -

Ацетон - 80,0 -

Уксусная кислота - 4,0 -

Салицилалиминат меди - 16,0 -

Бензол - - 96, ,0

Пирогаллол (или пиро-

катехин) - - 4, ,0

Образцы исследовались по приведенной выше методике на машине трения СМТ-1, а также методом авторадиографии (глубина модификации вулканизующим агентом) и методом микрорентгеноскопии (глубина модификации неорганическими добавками).

На рис. 18,19,20 приведены зависимости глубины модификации, интенсивности изнашивания резиновых и металлических образцов от времени обработки. Из анализа зависимостей; использование ультрадисперсных неорганических добавок улучшает эффективность метода ДПМ и позволяет целенаправленно улучшать эксплуатационные характеристики резин. Данные исследований указывают на то, что требования, предъявляемые к резине, как материалу для уплотнителей, работающих в тяжелых условиях эксплуатации (см.главу 3) практически выполнены,а метод ДПМ может быть использован для повышения работоспособности РТИ уплотнительных узлов буровой техники.

6. МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ДЛЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

Для исследований модельных уплотнителей дивертора и телескопического компенсатора морских буровых установок и судов под руководством автора спроектирован и изготовлен стенд, позволяющий: проводить испытания на герметичность при закрытии уплотнителя на неподвижную трубу; на расхаживание (подвижная труба); на расхаживание с подачей давления, имитирующее скважинное; на протаскивание замка; на ресурс с периодическим контролем герметичности с подвижной трубой; на ресурс в агрессивных средах; на ресурс при отрицательных температурах ( до -56 °С); на ресурс при наличии абразива; на расхаживание с вращением трубы; на расхаживание с периодическим контролем износа; исследовать контактные характеристики при неподвижной трубе и при расхажива-нии. Рабочие среды: гидравлическая жидкость системы управления,

0.9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4

1 1 Г " 1

1 1

ч. 1 !■ 1 1 1

12 21 36 Я8 60 72 Г, ЧАС

Эх

15 11 15 12 11 10 9

Рис. 19. Зависшость коэффициента трения образца от времени .обработки модифицирующим раствором с добавкой ультра-диспеоского порошка СчО (1), Мо32 (2), №» (3), МоЗе2 Г4),. УЗуй(5), резина на основе СКЛ.

£0

.....1" ' :

1

1 1 1

I ] !

\\.1 XV Л\\ XV I ' Г ! ! I ■ I

!

а'

1

1

12 24 36 48 60 72 Г,ЧАС. 3

Рис.20. Зависимость- весовой интенсивности изнашивания образца от времени обработки модифицируют™ раствором с добавкой СиО (3), (1), МоЗе2(2),

'л'32(4) , МсЗуСЗ), резина на оснсзе СКН.

АР, г

г

54 -

56 18 О

/

/ Л

/ 2.,

V

10000 • 200С0 Пц Рис.21. Зависимость весового износа необработанных (1,2,3) и обработанных (4,5,6)'уплотнителей дивертора от числа циклов испытании ( работа в среде абразива размером 1250 мкм (1,4),160 мкм (3,5) и без абразива (3,5).

-,0000 30000 50000 П,Ч

Рис. 22. Зависшость весового износа внутреннего уплотнителя телескопического компенсатора от числа циклов испытании: 1-кеобрабо~ тайный, ¿-обработанный модифицирующим раствором б течение 12 часов.

применяемая для обжатия уплотнителей дивертора на трубе с давлением до 10,5 МПа (10 весовых частей концентрированной жидкости К-50 на 50-60 весовых частей технической воды); глинистый буровой раствор с включениями баррита и бентонита, обработанных химреактивами, или техническая вода с давлением от 0 до 3,5 МПа. Температура рабочих сред - +20±5°С.

Методика предусматривает четыре вида испытаний с модельными уплотнителями дивертора, из которых два являются испытаниями на усталость и два на износ. Методика испытаний модельных уплотнителей аварийного и рабочего узла телескопического компенсатора предусматривает три вида испытаний: два на усталость и один на износ.

Испытания модельных уплотнителей универсальных сферических превенторов проводятся с целью проверки герметичности и работоспособности уплотнителя в различных условиях. Рабочая среда -буровой раствор, продукты проявления скважины. Разработан стенд для испытаний на надежность и герметичность модельных уплотнителей универсального и плашечного превенторов.

Данные об эксплуатационной надежности буровых насосов и, прежде всего, износостойкости поршней, получены как на лабораторных стендах, так и с промыслов. Испытания проводились дли разных типоразмеров поршней в следующих средах: вода, буровой раствор, буровой раствор и нефть в пропорциях 50:50.

7. РЕЗУЛЬТАТЫ ИСПЫТАНИЙ РЕЗИНОВЫХ ОБРАЗЦОВ, МОДЕЛЬНЫХ И НАТУРНЫХ РЕЗИНОВЫХ УПЛОТНИТЕЛЕЙ БУРОВОЙ ТЕХНИКИ

Целью испытаний является проверка и улучшение конструкции узла дивертора, подбор материала уплотнителей, определение оптимальных давлений, необходимых для безотказной работы узла, износостойкости резиновых уплотнителей и в конечном итоге оценка работоспособности узла дивертора в целом.

В процессе испытаний установлено: по мере наработки ресурса поисходит снижение давления управления,необходимого для герметизации зазора между штоком и уплотнителем; появляются остаточные деформации, причем это наиболее выражено у наружного уплотнителя, менее у внутреннего.

При испытаниях на расхаживание определяется зона изнашивания резинового уплотнителя при давлении управления. Установлено: что поверхность резиновой части уплотнителя не имеет следов разрушения вблизи мест крепления к металлическим кольцам, на остальной же части видны следы износа, представляющие собой поперечные полосы, что указывает на усталостный характер изнашивания. Интенсивность изнашивания уплотнителя различна по его поверхности. Наибольший износ наблюдается в местах, сопряженных

с зонами отсутствия износа. После обработки методом ДПМ износ в этих зонах значительно меньше, при этом установлено, что обработка практически не влияет на прочностные и усталостные характеристики уплотнителя. Определены зоны различной интенсивности изнашивания по поверхности резиновой части уплотнителя, характер и причины изнашивания штока имитатора. Следует отметить уменьшение размеров зон интенсивного износа и увеличение зон практического отсутствия износа в случае обработки внутреннего уплотнителя методом ДПМ.

Испытания в абразивной среде карбида кремния с размером частиц 1250,160 и 40 мкм проводились в течение 2000 циклов с разборкой, промывкой, осмотром и измерением износа после каждых 500 циклов. На рис.21 приведены зависимости для обработанных и необработанных методом ДПМ модельных внутренних уплотнителей дивертора в среде абразива (карбид кремния), бурового раствора, при их отсутствии. Анализ зависимостей позволяет сделать вывод о значительном снижении износа после обработки внутреннего уплотнителя методом ДПМ, как у резиновых уплотнителей, так и контртела из металла.

На первом этапе испытаний уплотнителей телескопических компенсаторов выявлялся характер зависимости давления управления от скважинного. что необходимо для конструирования уплотни-тельного узла. При испытаниях на расхаживание установлено, что большую степень разрушения имеют поверхности образцов при испытаниях в условиях низких температур. Поверхности имеют глубокие борозды, вырывы, направление которых совпадает с направлением перемещения имитатора колонны. Подобная картина характерна для абразивного механизма изнашивания. При нормальной температуре износ реализуется через усталостный механизм. Таким образом, при понижении температуры происходит изменение характера изнашивания резиновой поверхности вкладыша уплотнителя - усталостный механизм изнашивания сменяется на абразивный. Данный вывод имеет принципиальное значение при назначении режимов эксплуатации узла телескопического компенсатора. Обработанные методом ДПМ вкладыши имеют меньшую интенсивность изнашивания (рис.22).

Испытания уплотнителей узла универсального превентора проводились для обработанных и необработанных методом ДПМ уплотнителей. Результаты испытаний показали преимущество метода ДПМ. После обработки уплотнители универсального превентора утечки (в пределах нормы) появлялись после значительно большего количества циклов нагружения.

Испытания поршней буровых насосов наземных буровых установок велись для различных конструкций поршней диаметром 130 мм при давлении 21±0,5 МПа. В результате наработки на ресурс (появление утечек до 3000 мл/мин) получены следующие результаты: для

серийных резинометаллических поршней 12-40 часов в среде бурового раствора, 40-63 часа в водной среде, что хорошо согласуется с данными, полученными непосредственно с промыслов; для сборных поршней с резинотканевой манжетой - 120-160 часов (в среде бурового раствора);для серийных резинсметаллических поршней, подвергнутых обработке методом диффузионной поверхностной модификации - 320-413 часов (в среде бурового раствора).

По результатам контроля утечек через испытуемое уплотнение был построен график (рис.23), из которого видно, что для модифицированного поршня (кривая 2) имеется максимум при ресурсе 60-80 часов и он составляет на более 350 мл/мин, затем снижается до нуля, а в течение порядка 180 часов утечек практически не наблюдается. Для серийных поршней (кривая 1) утечки появляются после первых 5-8 часов работы и продолжают увеличиваться до максимальной величины (в нашем случае принята максимальная величина утечек 3000 мл/мин). Наличие максимума кривой 2 можно объяснить тем, что поверхностный слой манжеты поршня после обработки в модифицирующем растворе обладает повышенной твердостью и неплотно облегает микронеровности цилиндровой втулки. После приработки, когда наиболее твердый поверхностный слой изнашивается, утечки практически прекращаются.

На рис.24 приведены фотографии поршней, полученные непосредственно с мест эксплуатации. Поршни, проработавшие от 60 до 100 часов имеют значительные разрушения манжеты а утечки во время эксплуатации значительно превышали 3000 мл/мин, что значительно снижало параметры буровых насосов. После 100 часов эксплуатации поршней,обработанных методом ДПМ (рис.24 б) имеют значительно меньшие разрушения. На рис.25 представлены результаты исследований весового износа немодифицированных и модифицированных поршней буровых насосов, а также результаты исследований износа поршня и гильзы цилиндра с промыслов.которые доказывают преимущества метода ДПМ.

Результаты испытаний других уплотнителей так же показали эффективность разработанного нами метода.

ГЛАВА 8. ПРИМЕНЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ

В главе приведены результаты внедрения метода ДПМ рези-но-технических изделий на предприятиях проектирующих, производящих и эксплуатирующих буровую технику. Показана эффективность метода ДПМ ( имеются акты внедрения ), дан экономический анализ результатов внедрения.

С целью повышения трибологических характеристик крупногабаритных уплотнительных узлов комплекса подводного устьевого оборудования ЛЕВУ 6000/200 - телескопического компенсатора, ди-вертора, универсального сферического и плашечных превенторов -

Q.

«и 2400

2000 1600 •1200 800 400

0

{ г\

1 !

/ 1

/

\ / /

г

НО ■120 wo во. 60 '10 20

Б0 120 18а 240 300- Зои '7 РИС. 23. 35БПСИл'1'С'С1Ъ СКЗрС-СГМ

утечек от наработки пары поршень-втулка буроього насоса: 1- необработанный, 2- обработанный поршни.

//

и 1 /

// -

р

50 100 150 200 250 % ч,УС

2z. ЗавПСИ.ЮСТ:. ЕёСОьЕГО iid

носа поршня сх наработки:1-необ работанный, ^-обработанный (дан ные с мест эксплуатации, 2-обра ботанный (данные зксперименталь ных исследовании;.

иришьдиц г.аМ'ЬшИНСКНИ j пг /

а«иираоотзьныи (а; и обработанный В Т&Че-Кй9 7 часов (б), испытания в течение 100 чзсов б нормальных условиях эксплуатации: (в)-новый поршень.

б 1987-88 г.г. на Волгоградском заводе буровой техники, проектирующем и изготавливающем морские и наземные буровые суда и установки, внедрен метод диффузионной поверхностной модификации резино-технических изделий крупногабаритных уплотнительных узлов ПГТБУ 6000/200, поршней буровых насосов наземных буровых установок, что позволило получить экономический эффект свыше 1 млн. рублей в ценах до 1989 г. ( имеются акты внедрений ).

Из предприятий проектирующих буровую технику метод диффузионной поверхностной модификации внедрен в СКВ бесштанговых насосов (г.Москва). На опытно-промышленном оборудовании получены следующие результаты: коэффициент трения в паре винт-обойма снизился на 20%, энергетические затраты - на 25 - 30%, наработка повысилась с 140-150 часов до 200 часов. Метод ДПМ рекомендован для внедрения в отрасли.

На предприятиях, эксплуатирующих буровые установки (объединение "Прикаспийбурнефть"), обработка поршней буровых насосов методом ДПМ позволила значительно улучшить трибологические характеристики пары поршень-цилиндровая втулка и повысить наработку бурового насоса на буровых N1.Прибрежное и N1, Левчуновс-кая Камышинского УБР и N2, Саз-Тюбе в 2-10 раз (акты внедрений имеются).

На буровой N5 (Тенгиз) проведено внедрение метода ДПМ с использованием неорганических ультрадисперсных добавок. Отмечено повышение наработки поршней в 2,6 раза, а цилиндровах втулок в 2 раза. Условия работы на буровой N5 крайне тяжелые (наличие большого количества НяЗ и др.).

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Разработан метод диффузионной поверхностной модификации резино-технических изделий (Заявка на Европатент N 92 108758 от 25 мая 1992 г.), работающих в тяжелых условиях эксплуатации, который позволяет создать на поверхности РТИ диффузный слой оптимальной толщины с заданными свойствами, что позволяет обеспечить высокие показатели их работоспособности в этих условиях. Метод ДПМ позволяет обрабатывать готовке РТИ. При его простоте и экономичности характерна высокая эффективность: износостойкость РТИ повышается в 2-10 и более раз, металлических деталей в 1,5 - 2 раза, энергетические потери снижаются на 15-40%, коэффициент трения в 1,2-1,8 раза, снижается отрицательное воздействие агрессивных сред, абразива и т.д., при этом эластичность по отскоку уменьшается незначительно, практически отсутствует влияние обработки на морозостойкость и стойкость к термическому старению резин, улучшается состояние поверхности деталей из металлов. Все полученные опытным путем данные соответствуют требованиям, которые предъявляются к РТИ уплотнительных

'/злоб Суровой техники , работающих б тяжелых режимах эксплуатации. Необработанные резины этим требованиям не соответствовали.

2. Разработан метод ДПМ с введением ультрадисперсных неорганических добавок (на примере добавок оксида меди, 'АтЗе2,МоЗе2, л'32, МоЗо) • Их использование улучшает- эффективность метода ДПМ и позволяет целенаправленно улучшать характеристики резин и металлов (Положительное решение по заявке N 5000308/05/ 066088 на патент РФ/. Рассмотрен механизм образования сервовитных пленок на поверхностях резины и металлического коятртеда, позволяющих значительно снизить износ резин и металла, при этом отмечено, что медь (оксид меди) в виде ультрадисперсного порошка принимает участие в обменных реакциях серы и в радикальном механизме ускорения процесса образования поперечных связей; поверхностный слой резины является источником меди для осуществления механизма избирательного переноса;® процессе трения в результате механокре-кинга резины и изомеризации образуется стабильный аллильный первичный макрорадикал,который, окисляясь, дает кислотную,альдегидную или эфирную реакционно-способные группы, которые- являются восстановителями меди, а исходные продукты восстановления обеспечиваются ДПМ:дисульфид меди, образующийся в резине, восстанавливается до металлической меди с образованием на концах макрорадикалов меркаптановых групп.легко вступающих в реакции с образованием дополнительных поперечных связей;образующаяся в зоне трения медь участвует в создании сервовитного слоя по дислакзционно--активлционном»' механизму; сервовитная медная пленка образуется при трении сразу на обеих сопряженных поверхностях,т.е. на резине и стали, что является причиной снижения износа. Использование ультрадисперсных неорганических добавок значительно усилило метод ДПМ.

3. Разработан метод радиационно-диффузионной поверхностной модификации, который использует, наряду с реакционноспособными веществами, радиоактивные добавки, которые вводятся в модифицирующий раствор■(Авт.сз.СССР N 1445159). Метод РДПМ, не нашел широкого применения в связи с трудностями, связанными с использованием радиоактивных изотопов. Однако эффективность его сомнении не вызывыает.

4. Рассмотрены конструкции ушютнительных узлов с рези-но--техническими изделиями морских буровых судов и установок, наземной буровой техники, погружных винтовых насосов. Дана оценка условиям работы уплотнительных узлов и установлено, что режим эксплуатации резиновых уплотнителей можно охарактеризовать как тяжелый. При таких условиях уплотнительные РТИ должны обладать высокими прочностными показателями, стойкостью к агрессивным средам, абразиву, износостойкостью, стойкостью к ультрафиолетовому облучению, озону, маслобензостойкостью и морозостойкостью, обладать высоки,¡и герметичностью и технологии-

- ¿о -

ностью. Из анализа работы узлов трения с эластомерами буровой техники следует: РТИ, обоснованно применяемые в данных конструкциях, являются звеньями, лимитирующими работоспособность уплотнлтельных узлов, в том числе деталей из металла. Поэтому задача повышения работоспособности ушготнительных РТИ является актуальной и решается с помощью метода ДПМ.

5. Для исследований модельных уплотнителей превенторов, ливертсра, телескопического компенсатора и других специальных уплотнений морских буровых установок и судов, наземной буровой техники спроектированы и изготовлены специальные стенды, позволяющие проводить испытания на герметичность, на расхаживание, на расхаживание с подачей давления, имитирующее скважинное; на протаскивание замка; на ресурс с периодическим контролем герметичности; на ресурс в агрессивных средах; на ресурс при отрицательных температурах ( до -55°С); на ресурс при наличии абразива; на расхаживание с вращением трубы; на расхаживание с периодическим контролем износа; исследовать контактные характеристики. Разработаны методики исследований. Данные модельных и натурных исследований уплотнителькых узлов высокого давления морских буровых установок, наземных буровых установок и погружных винтовых насосов показали высокую эффективность метода ДПМ, при этом значительно повышаются герметичность, износостойкость, снижаются энергетические затраты и т.д.

Установлено влияние на разрушение приповерхностных слоев резиновых уплотнителей в процессе их эксплуатации структурной неоднородности резин: косвенными расчетно-экспериментальны-ш методами показано существование слоя вокруг активных частиц наполнителя с оценкой его толщины, расчетными методами оценено распределение напряжений в слое по толщине, выявлена нелинейность этого распределения, причем показано, что характер распределения напряжений меняется при увеличении модуля упругости на границе слоя с каучуковой матрицей (что может быть результатом обработки методом ДПМ) в сторону выравнивания, а это, в свою очередь, уменьшает вероятность интенсивного зарождения микротрещин в условиях знакопеременных нагрузок, характерных для процесса трения резин по металлам.

7. Изучение кинетики набухания , проводимое для назначения технологических режимов обработки, показало, что скорость набухания резин в модифицирующих растворах меньше, чем в чистом растворителе, а набухание носит аномальный характер и протекает з несколько стадий, число которых равно числу растворенных компонентов. При этом время проявления тай или иной стадии набухания вполне определенное и не зависит от числа компонентов системы. Повторное набухание высушенных образцов ревин в чистом диоксане показывает, что скорость набухания сохраняется на том же уровне, какой она была при набухании в раствора;-:. Это свиде-

тельстзус-т- о сохранении образовавшегося пространственного распределения молекул растворенных и связанных после термостатиро-вакия компонентов (серы, каптакса) в резине, что важно с точки зрения" ДПМ.

S. Для определения глубины модификации использован метод радиоактивных индикаторов. Из анализа авторадиограмм следует -поверхностный слой не имеет внутренней резкой границы, что важно с точки зрения его стойкости к тангенциальным нагрузкам. С увеличением времени обработки глубина проникновения вулканизующего агента возрастает по закону, близкому к закону, описывающему диффузионные явления массопереноса. Глубины модификации к твердость на поверхности и по глубине существенно зависят от времени обработки

3. Выбор модифицирующего раствора для ДПМ основан на соблюдении трех основных условий: резина должна хорошо набухать в растворителе; вулканизующее вещество (ускоритель вулканизации) должно соответствовать типу каучука; вулканизующее вещество (ускоритель вулканизации) должно хорошо растворяться в растворителе. Обработка производится путем их полного или частичного погружения РТИ, после чего производится выдержка в течение времени, определяемого скоростью и степенью набухания в подобранном растворителе, скоростью диффузии молекул растворенного в нем вулканизующего агента, режимами эксплуатации и конструкционными особенностями. Сушка производиться до постоянного веса или до полного восстановления первоначальных размеров РТИ. Режим термофиксации определяется продолжительностью и температурой. Температура довулканизации определяется типом применяемого в модифицирующем растворе вулканизующего агента. Время довулканизации не должно быть меньше оптимального времени вулканизации данной резины, указанной в рецепте.

10. Показано влияние абразивных частиц, как основного фактора разрушения поверхности контртела, на процесс трения и изнашивания. Отмечены факторы влияния: ингредиенты резины, размеры абразивных частиц. Установлено наличие (при определенных условиях) "площадки безызносносги" резинового образца, как следствие закрепления частиц в поверхностном слое, При этом возрастает износ контртела.

11. Метод ДПМ широко внедрен на предприятиях производящих и эксплуатирующих буровую технику - Волгоградском заводе буровой техники (экономический эффект свыше 1 млн.руб. по ценам до 1989 г.), в объединении "Прикаспийбурнефть (наработка бурового насоса увеличилась в 2 - 10 раз), СКВ бесштанговых насосов (для пары винт-обойма снижение коэффициента трения составило 20%, энергозатрат - 25-30%, увеличение наработки - с 140-150 часов до 250 часов).

Основное содержание диссертации опубликовано в работах:

1. Атопов В.П., Велобородько В.М..Поляков П.В. Определение фактической площади контакта с помощью ультразвука.// Вопросы механизации и технологии строительного производства: Сб. научн. тр./ Волгоградский институт инженеров городского хозяйства.- Волгоград,1973.- с.27-23.

2. Поляков П.В. Оценка абразивного износа плоской поступательной пары при сложном распределении контактных давлений,// Механизированные процессы строительного производства: Сб.на-учн.тр./ Волгоградский политехнический институт.- Волгоград, 1974.-с.77-78.

3. Атопов В.И..Поляков П.В. О контакте тел значительной упругости.// Вопросы прикладной механики: Сб.научн.тр./ Волгоградский инженерно-строительный институт.- Волгоград,1974.- с.57-61.

А. Перспективные направления механизации и -технологии строительного производства/'' Я.Ш.Гуткин, П.В.Поляков, В.И.Пындак; Под общ.ред. А.Н.Тихонова.- Волгоград: изд-во ВолгИСЙ, 1979.- 116с.

5. Атопов В.И..Поляков П.В. Управляемые контактные системы в машиностроении,- Волгоград: Н.-Волжское кн. изд-во,1980.-112с.

6. Петров А.П..Поляков П.В.,Пындак В.И. Результаты испытаний уплотнителей подвижных колонн морских буровых установок.// Машины и нефтяное оборудование,- вып.8.- М.: 1981.- с.14 - 15.

7. Петров А.П..Дроздов Ю.Н.,Поляков П.В. Испытания на трение и износ моделей уплотнительного узла дивертора комплекса устьевого оборудования морской буровой установки.// Трение и износ.- 1931.-том II,- N5.- с.823-831.

8. Поляков П.В., Петров А.П. Исследование герметичности и надежности уплотнительньгх узлов дивертора и телескопического компенсатора для морского бурения.: Тез.докл.Научн.-практ. конф. "молодые ученые - научно-техническому прогрессу",г.Волгоград, 11-12 скт.1981г.- Волгоград,- с.26-27.

9. Петров А.П..Пындак В.И. .Поляков II.В. Испытания уплотнителей телескопического компенсатора морской буровой установки.// Машины и нефтяное оборудование. 1982.- вып.8,- с.17-19.

10. Поляков П.В.,Петров А.П. Исследование процессов изнашивания модельных уплотнителей узла телескопического компенсатора морской буровой 'установки при различных температурах./ ЦИНТИхимнефтемаш.-М.1983.-Сс.- Деп.в ЦИНТИхимнефтемаш.И.04.83. N1026.

11. Поляков П.В.,Петров А.П.,Ананичев Н.Б. К вопросу изнашивания резин при скольжении по стальным поверхностям с присутствием абразива.:Тез.докл.II Всес.научн.- техн.конф."Триботехника- машиностроению",г.Пущине-на-Оке, ноябрь 1983г.-М.-1983.-с. 7 .

12. Петров А.П., Поляков П.В..Ананичев Н.Б. Результаты испытаний моделей уплотнительного узла дивертора морской буровой установки при низких температурах: Тез.докл. II Всес. научн.-- техн.конф."Триботехника-машиностроению", г.Пущино-на-Оке. 1-3 ноября 1983г.-М,- 1983.-с.153-154.

13. Дроздов Ю.Н..Петров А.П..Поляков П.В. Исследования надежности уплотнительных узлов буровых судов.:Тез.докл.Всес.научн. -техн.конф."Надежность и долговечность машин и приборов",г. Куйбышев, май 1984г.-Куйбышев.-1884.- с.68.

14. Поляков П.В..Ананичев Н.Б.,Душко 0.В.Изнашивание резин при трении по металлам в присутствии абразива.:Тез.докл.научн.-практ.конф."Молодые ученые и специалисты - ускорению научно-технического прогресса",г.Волгоград,сентябрь 1985г.-Волгоград.-с.27.

15. Поляков П.В.,Турецкая Л.С..Солтансвич В.В. Экономическая эффективность внедрения новых уплотнительных узлов подвижных колонн морских буровых судов.: Тез.докл.научн.-практ.конф.

"Молодые ученые í; специалисты - ускорению научно-технического прогресса", г.Волгоград, сентябрь 1935г.- Волгоград,- с.31-82.

10. Поляков П.В. Поверхностные изменения в резине при трении по металлам и температурно-временной _метод их фиксации.// Трение и износ.-1985.-т'. 7.- N3.-с. 546-Ь4о.

17. Поляков П.В.,Ананичев Н.В. Температурная диагностика процесса трения в уплотнительных узлах морских буровых судов. .-Тез.докл.Всес.научн.-техн.конф. "Теория и практика создания испытания и эксплуатации триботехнических систем",г.Андропов,28 -30 мая Í986r.- М.-1986.-с.126-127.

18. Поляков П.В.,Ананичев Н.Б. Контактная задача для резиновых гидроуплотнителей цилиндрической Формы.: Тез.докл.IV Всес. конф."Контактная гидродинамика", г.Куйбышев,окт.1986.- Куйбышев.-1986.-с.76.

19. Поляков П.В. Исследования надежности узлов протизовыб-росового оборудования морских буровых установок.: Тез.док.,т. Совещания "Прогрессивные методы конструирования, повышения надежности и долговечности машин",г.Волгоград,окт.1986.- Волгоград.-1986.-с.30-32.

20. Поляков П.В. Создание новых материалов на основе резин для износостойких уплотнений,используемых в оборудовании для бурения на нефть и газ.: Тез.докл. научн. техн. конф. "Пути ускорения НТП на предприятиях химической, нефтехимической и микробиологической промышленности", г.Волгоград,июнь 198С.-Волгоград.- с.30.

21. Поляков П.В.Явления в контакте резино-металлических пар при трении в экстремальных условиях.: Тез.докл.каучн.-практ. конф. "Молодые ученые и специалисты - ускорению социально-экономического развития",г.Волгоград,май 1986.- Волгоград.- 1386.-с.4-5.

22. Поляков П.В. Повышение износостойкости резин при тсе-нии по металлическим шероховатым поверхностям.: Тез.докл.Всес. н.-тех.конф."Оптимизация процессов алмазно-абразивной обработки", г.Волгоград, май 1380г.- Волгоград•- с.35-37.

23. Поляков П.В. .Петров А.П. .Степанов М.К).Способ повышения износостойкости резин,используемых в уплотнительной технике.// Инф.листок Волгоградского ЦНТИ H 373-85.-Волгоград.-1986.- 2с.

24. Поляков П.В.Поверхностные изменения б резине при трении по металлическим шероховатым поверхностям.: Тез.докл.Всес. научн.-техн. конф. "Роль поверхности в прочности и износостойкости твеодых -тел",г.Куйбышев,19-23 мая 1987 г.- Куйбышев.-с.25-26.

25. Поляков 11.В. Повышение износостойкости резин, работающих в экстремальных условиях.: Тез.докл. Ili Всес.научн.-техн. конф."Триботехника - машиностроению".г.Москва.2-4 сентября 1987 г.- M.- е.33-3".

25. Атопов В.М.,Анцупов Ю.А..Поляков П.В.,Пындак В.И. Повышение износостойкости уплотнительных углов высокого давления.: Тез.докл. III Всес.научн.-техн.конй."Триботехника - машиностроению", г.Москва, 2-4 сентября 1987 г.- М.-с.123-124.

27. Лагутин Л.П. ..Поляков П.В. Контактные напряжения в цилиндрическом' уплотнителе при осесимметричном нагружении.:Мат. докл.Всес.научн.-техн.крнф."Контактные задачи и их приложения в строительном производство",г.Волгоград, 11-13 ноября 1987г.-Волгоград.-с.15-22.

28. Поляков П.В.,Анцупов Ю.А.Механохимические аспекты процесса трения резины по металлу..- Мат.докл.Всес.научн.-техн.конф. "Контактные задачи и их приложения в строительном производстве",г.Волгоград, 11-13 ноября 19о7г.- Волгоград.-с.25-28.

29. Поляков II.B. Повышение износостойкости резин.: Мат. докл.Всес.научн.-техн. конф."Контактные задачи и их приложения в строительном производстве",г.Волгоград, 11-13 ноября 1937г.-Волгоград.-с.45-41.

30. Поляков П.В..Авпупов Ю,А. Роль структурной неоднородности е процессе разрушения резиновых поверхностей при трении по металлам.// Машиноведение.- 1937.-N6.-с.39-41.

31. Поляков П.В.,Анцупов В.А.,Лукасик В.А. Повышение износостойкости резиновых деталей методом диффузионной поверхностной модификации.// Трение ц износ.-1983.-т.9.-N2.-с.359-362.

32. Поляков П.В. Исследование контактных напряжений в цилиндрических уплотнителях при осесимметричном нагружекии.: Тез.докл.Выездного заседания Межведомственного Научного Совета по трибологии ГКНТ СССР "Выездное заседание по современным проблемам теории контактных взаимодействий". г.Ереван, 28 ноября- 2 декабря 1988 г.-Ереван.-Изд-во АН Арм.ССР.-с.118-120.

33. Дроздов Ю.Н.Душко 0.В. .Поляков П.В. Повышение износостойкости резинометаллических поршней методом диффузионной поверхностной модификации.// Вестник машиностроения.-1988.-.N9,-с.17-19.

34. Поляков П.В. Обеспечение износостойкости уплотнитель-ных узлов высокого давления.: Сб.научн.тр."Трибология и надежность машин"/ Институт машиноведения им.А.А.Влагонравова.-, М.-Наука. -1990. - с. 53-57.

35. Поляков П.В..Лагутин Л.П.,Пындак В.И. Расчет оптимальных контактных напряжений в ушштнительных узлах буровых судов при проявлении скважин.: Мат.выездного заседания НС АН СССР по трению и смазкам "Современные проблемы теории контактных взаимодействий" , г.Луцк, сент. 1937.- Луцк.- с. 4-5.

36. Поляков П.В. Износостойкие резины для уплотнителькых узлов буровой техники.: Тез.докл. Выездной сессии Межведомственного Совета по трибологии при АН СССР,ГКНТ СССР и НПО СССР"Прсб-лемы контактного в ззшодействия, трения и износа". г.РостоЕ-на--Дону,19-21, июня 1990г.-Ростов-на-Дону.-1990.-с.95.

37. Поляков П.В.,Петров А.П. Результаты исследования износа уплотнительного узла дивектора морской буровой-установки.: Тез.докл.Всес.школы-семинара "Контактное взаимодействие конструкционных материалов в рабочих средах", г.Львов, 24-30 сент. 1990 Г.-Львов-Киев.-1990.-с.102-103.

38. Поляков П.В. Определение контактных напряжений в цилиндрических уплотнителях подвижных колонн морских буровых судов и установок.: Тез.докл.Всес.школы-семинара "Контактное взаимодействие конструкционных материалов в рабочих средах",г.Львов 24-30 сент. 1990 г.-Львов-Киев.-1990.-с.100-101.

39. Поляков П.В.,Петров А.П. Методы расчета долговечности уплотнительного элемента узла дивертора морской буровой уста-ковки. ;Тез.докл.Всес.школы-семинара "Контактное взаимодействие конструкционных материалов в рабочих средах", г.Львов,24-30 сект. 1990 г.-Львов-Киев.-1990.-с.42.

40. Дроздов Ю.К.,Поляков П.В. Износостойкие уплотнители подвижных колонн морских буровых судов.: Сб.тр. 23-ей респ.конф. "Нанесение,упрочнение и свойства защитных покрытий на металлах", Ивано-Франковск. -1990. -с. 37.

41. Способ контроля интенсивности изнашивания пары трения: а.с.СССР N 1350554.Вюлл.откр.к ii3o6p.-1987.-N 9 / Поляков П.В.. Аканичев п.В.

42. Уплотнительнее устройство для цилиндрических пар гидравлических или пневматических машин: а.с. СССР N 1057726.Бюлл. откр.и изобр.-1933.-М 44 /Ананичев Н.Б..Петров А.П..Поляков П.В.

43. Способ поверхностного модифицирования резин: а.с. СССР

N 1445159.Бюлл.откр.и кзобр.-1988.-М 46/Анцупов Ю.А..Пындак В.И., Лукасик В.А..Поляков П.В.и др.

Подписано в печать 29.09.95 г. Заказ Й 36. Бую га писчая» уорют 60x84 1/16, Тирэк 80 экз. Усл.- печ. л. I.

Волг ГТУ типография " Политехник " Волгоград - 66, ул. Советская, 35. Тел. 34 - 23 - 93.