Эксплуатация и ремонт машин и оборудования нефтяных и газовых промыслов 

Деформация материала детали происходит в результате приложения нагрузки и выражается изменением формы и размеров детали. Эти изменения могут быть временными (упругие деформации, исчезающие после снятия нагрузки) или остаточными (пластические деформации, остающиеся после снятия нагрузки). Повреждения деталей происходят в результате пластической деформации и выражаются в виде изгибов, вмятин и скручиваний.

При изгибах и вмятинах нарушается геометрическая форма деталей в результате приложения в основном динамических нагрузок.

Скручивание деталей вызывается приложением крутящего момента, превосходящего расчетный.
Указанным повреждениям подвергаются бурильные трубы, замки, штанги, клинья, тела качения основных опор ротора, детали корпусов, а также детали, изготовленные из листового проката (емкости, желоба др.).

Излом материала детали также происходит в результате приложения нагрузки и выражается в разрушении детали.

В зависимости от характера нагружения излом бывает статический, динамический и усталостный.

Статический излом является результатом воздействия значительных местных нагрузок. Чаще всего он наблюдается в наиболее нагруженных местах в деталях корпусов в виде трещин, особенно в деталях, изготовленных из чугуна.

Д и н а м и ч е с к и й  и з л о м является следствием сильных поверхностных ударов и часто наблюдается на литых деталях.

Опытом доказано, что одной из причин отказов роторов является недостаточная работоспособность основной опоры вследствие отколов металла на рабочей поверхности беговой дорожки колец. Аналогичное повреждение наблюдается в вертлюгах, в которых откол буртов колец основной опоры, возникающий из-за ударов о бурты при значительных радиальных нагрузках, происходит вследствие колебаний бурильной колонны в процессе бурения.

В зависимости от скорости нагружения и исходного строения материала деталей бывают хрупкий и вязкий изломы.

Хрупкий излом характеризуется полным отсутствием или весьма незначительной величиной пластических деформаций. Причины -хладноломкость материала детали, наличие концентраторов напряжений в опасном сечении и мгновенное приложение нагрузки. При хрупком изломе в зоне разрушения кристаллическое строение материала хорошо наблюдается невооруженным глазом, осо-
бенно в мосте расположения концентратора напряжений. Хрупкое разрушение часто является причиной низкой долговечности шарошек буровых долот, деталей основной опоры ротора и вертлюга.

Вязкий излом обусловлен наличием макропластической деформации. Разрушение материала детали при вязком изломе — результат резкого возрастания приложенной статической нагрузки. Вязкий излом появляется в результате превышения предела текучести материала детали. На поверхности вязкого излома наблюдаются следы пластической деформации.

Однако наиболее часто причиной выхода детали из строя является усталостный излом, в основе которого лежит явление усталости, т. е. разрушение материала под влиянием циклических напряжений, действующих в течение определенного времени. Свойство материала детали, характеризующее ее способность сопротивляться усталостному разрушению, называют выносливостью.

Установлено, что усталостные изломы возникают при напряжениях ниже предела текучести. Процесс начинается с зарождения усталостной трещины, появлению которой способствует наличие концентратора напряжений или какого-либо микродефекта в опасном сечении детали. Возникнув, усталостная трещина под действием циклической нагрузки распространяется в глубь детали, что приводит в конечном итоге к ее разрушению. Практика показала, что разрушение вооружения шарошек буровых долот начинается с появления усталостных трещин.

Из общего числа вышедших из строя колец основных опор роторов более половины повреждены усталостным разрушением. Подобный характер повреждения наблюдается также в элементах основной опоры вертлюга, зубьях венца и шестерни ротора.