Нефтепромысловые машины и механизмы

ТУРБОКОМПРЕССОРЫ .§85

Рис. 144. Разрез турбокомпрессора с антипомпажной турбиной, размещенной в отдельном корпусе.

сталь 15Ш1 рассчитана на работу штанг в тяжелых условиях — при больших нагрузках, сильно коррозионной жидкости со значитель­

Муфты изготовляют из нормализованной стали 40, подвергают поверхностной закалке на твердость не ниже HRC-42, а наружную поверхность шлифуют.

В табл. 30 даны механические свойства материала штанг и муфт после термообработки.

учета нагрузок на штанги — непосредственное их измерение дина­ мографом.

Для определения максимальных нагрузок на колонну штанг за цикл работы насоса имеются формулы, выведенные А. Н. Адониным, А. С. Вирновским и др.

Однако, как показали многочисленные исследования, разрывы колонн штанг не имеют прямой связи с напряжением в месте раз­ рыва. Штанги подвержены действию переменных циклических на­ грузок, и разрушение их, как правило, происходит от усталости ма­ териала. Обрыв штанг от чрезмерной нагрузки происходит редко. Следовательно, неправильно рассчитывать колонну штанг на мак­ симальную нагрузку.

Под усталостью металла мы понимаем внезапное разрушение де­ тали, работающей в условиях переменной нагрузки, причем это раз­ рушение происходит так, как будто бы металл стал хрупким; в ме­ сте излома не бывает ни удлинения, ни сужения, обычно характери­ зующих пластичность металла. Особенностью поломки от усталости является также разделение поверхности излома на две зоны — мел­ козернистую и крупнозернистую.

В материале штанг под действием знакопеременной нагрузки возникает явление усталости, заключающееся в том, что вследствие анизотропности (различия физических свойств в различных напра­ влениях) материала штанг в отдельных сечениях с неблагоприятно расположенными зернами возникают высокие местные напряже­ ния, превосходящие предел упругости и даже временное сопроти­ вление металла. Это приводит к образованию местных пластических деформаций, внутренних микротрещин в металле, которые, стано­ вясь очагами концентрации напряжений, распространяются все дальше, пока не наступит внезапный излом металла от перегрузки оставшегося целым живого сечения штанги. Поэтому часть поверх­ ности излома, занятая трещиной, будет мелкозернистой, а часть, не захваченная трещиной и разорвавшаяся сразу, будет крупнозер­ нистой.

Опытами установлено, что поломка от усталости происходит тогда, когда величина переменных напряжений, действующих на металл, превышает так называемый предел усталости. Этим преде­ лом усталости (выносливости) для стали будет такое наибольшее напряжение, при котором она выдерживает 10 млн. циклов этого напряжения. Если на металл действует переменное напряжение

от временного сопротивления.

Выносливость штанг понижается в зависимости от различных условий. Так, она понижается до 50—60% от корродирующего дей­ ствия буровых вод и газа и до 25% в сероводородной среде по

18 Заказ 298.

Подставляя в это равенство значения отдельных членов, опре­ деленные выше, решаем его относительно /, значение которого полу­ чится в долях от длины колонны L .

Этот способ расчета штанг предложен и разработан И. Л. Фаерманом и К. В. Гаврилкевичем.

Под руководством И. Л. Фаермана обоснованы расчетные значе­ ния приведенных напряжений:

7?п = l/" Om ax^a«

Для штанг из углеродистой стали марки 40У Rn *-= 7 кГ/мма, для штанг из хромоникелевой стали 20ХН или среднемарганцовистой

§89. Расчет колонны штанг по номограмме

Я.А. Грузинова

Расчет колонн штанг связан с достаточно сложными и громозд­ кими вычислениями. Эта задача значительно облегчается примене­ нием специальной номограммы, составленной Я. А. Грузиновым (рис. 147).

Номограмма состоит из нескольких систем шкал и линий, постро­ енных в прямоугольной системе координат. Система точек I выражает совокупность сочетаний диаметров насосов и диаметров штанг. Размеры насосов обозначены цифрами 28, 32, 38, 44, 56, 70, 95, 120.

18*