ООО «Ионные технологии». Кинзибаев Д. М., Соколова И. А., Сурсин И. А. Упрочнение деталей запорно-регулирующей и устьевой арматуры методами ионной химико-термической обработки (азотирование, карбонирование, оксидирование)

В новом материале из пятого выпуска журнала «Вестник арматуростроителя» речь пойдет об упрочнении деталей запорно-регулирующей и устьевой арматуры методами ионной химико-термической обработки.

• Кинзибаев Данил Маратович, магистр, Пермский национальный исследовательский политехнический университет, старший инженер-исследователь, ООО «Ионные технологии»;
• Соколова Ирина Сергеевна, аспирант, Пермский национальный исследовательский политехнический университет, заведующая лабораторией, ООО «Ионные технологии»;
• Сурсин Игорь Анатольевич, дипломированный инженер, Ижевский государственный технический университет, инженер-механик, технический эксперт

Нефтегазовая отрасль продолжает играть значительную роль в формировании доходной базы федерального бюджета Российской Федерации.

В результате введения санкций экспорт западного оборудования и технологий в Россию был запрещен, что может стать серьезным ударом для отрасли, который раскроется полностью в течение следующих 3-5 лет. Нефтегазовые компании больше всего зависят от насосно-компрессорного оборудования (доля импорта составляет до 50 %), катализаторов (доля импорта – 80 %), прикладного программного обеспечения (доля импорта – более 80 %).

В настоящее время российские компании закупают оборудование в Китае и Южной Корее, но качество ниже западного, и техника часто выходит из строя, что сопряжено с затратами на ремонтные работы. Импортозамещение должно возродить отечественное производство нефтегазового оборудования, но насколько реализуется данная политика – сложно предсказать, так как предприятиям предстоит преодолеть существующий технологический разрыв и некоторое отставание от иностранных разработок. России удалось пережить краткосрочный период действия экономических санкций с существенными, но не чрезвычайно большими потерями. Гораздо острее последствия могут сказаться в среднесрочной перспективе, если не будут предприняты энергичные шаги по импортозамещению и модернизации добычи и переработки нефти и газа [1].

Таким образом, перед отечественными предприятиями остро стоит вопрос создания высококачественной продукции для разведки, добычи, транспортировки и переработки полезных ископаемых. Создание конкурентоспособной продукции, не уступающей по качеству зарубежным аналогам, невозможно без применения современных технологий и оборудования.

Улучшить качество и существенно увеличить ресурс изделий, работающих в агрессивных средах, возможно с помощью формирования на их поверхности упрочненных слоев.

Существуют множество технологий и методов поверхностного упрочнения изделий из металлов и сплавов [2]. При этом в зависимости от определенных факторов возможно применение той или иной технологии упрочнения.

Одной из наиболее универсальных и эффективных технологий поверхностного упрочнения изделий из металлов и сплавов считается ионная химико-термическая обработка. Технологии ионной ХТО находят широкое применения для упрочнения изделий во всех отраслях промышленности, особенно в нефтегазовой [3-6]. Зарубежные предприятия используют технологии ИХТО как основной метод упрочнения изделий десятилетия [7, 8], в отечественной промышленности освоение данной технологии идет медленными темпами. Основная причина отставания – неграмотное использование технологии. В последние годы в арматуростроении доля импорта существенно снизилась [9-12], в том числе благодаря использованию технологий ионной ХТО.

Проведены работы по упрочнению широкой номенклатуры изделий запорно-регулирующей арматуры методами ионной ХТО для предприятий нефтегазовой отрасли (рис. 1-5). Представленное ниже – лишь малая часть изделий, подвергаемых упрочнению методами ИХТО.

В таблицах 1 и 2 представлены результаты по упрочнению изделий из наиболее используемых в нефтегазовой отрасли марок сталей: 40Х, 20Х13, 07Х16Н6, 14Х17Н2, 38Х2МЮА и 12Х18Н10Т.

В результате использования технологий ИХТО (ионное азотирование, оксидирование, карбонитрирование, комбинированные покрытия) достигаются высокие эксплуатационные характеристики поверхности, в результате чего увеличивается ресурс оборудования и техники, увеличивается межремонтный период, о чем свидетельствуют стендовые и производственные испытания. В частности, производственные испытания шиберных задвижек доказали, что гарантийный ресурс работы деталей (при нормативном давлении 70 МПа) увеличился с 800 до 2500 циклов.

В настоящее время совместно с ИНТИ разработан стандарт S.70.2-2022 «Упрочнение поверхности химико-термическим методом», согласно которому технология упрочнения изделий методами ИХТО будет рекомендована как один из основных видов упрочнения деталей и изделий в нефтегазовой промышленности.

Список литературы

1. Нуреев Р. М., Бусыгин Е. Г. Экономические санкции против России: краткосрочные и среднесрочные последствия для нефтяной и газовой промышленности / Journal of Economic Regulation. – 2017. – Т. 8. – № 3. – С. 6-22.
2. Степанова Т. Ю. Технологии поверхностного упрочнения деталей машин. Учеб. пособие. – 2009. – С. 64.
3. Соколова И. С., Кинзибаев Д. М., Сурсин И. А. Ионное азотирование – универсальная технология для упрочнения запорной арматуры / Арматуростроение. – 2021. – № 3. – С. 36-38.
4. Оборин А. В., Богданов В. В. Прогрессивная технология упрочнения ответственных изделий нефтегазовой отрасли. Краткая история. Настоящий момент. Перспективы. – 2018. – № 7. – С. 48-50.
5. Ramon J., Botstein O., Jaccod G. Плазменное азотирование нержавеющей стали 316L при низкой температуре значительно повысить износостойкость арматуры //6-я Международная Выставка и Конференция «Мир арматуры». Техническое регулирование. – 2010. – № 4. – С. 27-28.
6. Хусаинов Ю. Г., Копейкин И. С., Тихонов А. Е. Перспективы использования ионного азотирования с эффектом полого катода для упрочнения рабочих пар скважинных насосов / Нефтегазовое дело. – 2015. – Т.13. – № 1. – С. 137- 140.
7. Каталог продукции HABONIM. Краны шаровые с металлическими седлами. – 2017. – С. 49.
8. История внедрений за рубежом // [Электронный ресурс] URL: https://www.procion.ru/vnedrenie_tehnologii_xto/ vnedrennoe_oborudovanie / (дата обращения: 18.08.2022 г.)
9. Колотырин Е. А. Импортозамещение в российском арматуростроении // Интернет- журнал «НАУКОВЕДЕНИЕ». – 2016. – Т. 8. – № 3. http://naukovedenie.ru/PDF/40EVN316. pdf (доступ свободный). Загл. с экрана. Яз. рус., англ. DOI: 10.15862/40EVN316
10. Карловская К. Мы создаем конкурентную продукцию. Интервью с С. А. Истоминым // Арматуростроение. – 2017. – № 2. – С. 14-22.
11. Ахметов С. А., Мустафин И. А., Станкевич К. Е., Ханов А. Р., Ганцев А. В. Нефтегазовый комплекс России и мира. Состояние и перспективы развития // [Электронный ресурс] Neftegaz. RU/ 2020 №6. URL: https://magazine. neftegaz.ru/articles/rynok/556001-neftegazovyykompleks-rossii-i-mira-sostoyanie-iperspektivyrazvitiya/ (дата обращения: 09.11.2021 г.).
12. С. А. Истомин, Некоторые аспекты импортозамещения трубопроводной арматуры в нефтегазовом комплексе // Химическая техника. – 2014. – № 11.