Применение технологий напыления и наплавки при ремонтах оборудования в разведке, бурении, добычи и переработке нефти и газа. - презентация

1 Применение технологий напыления и наплавки при ремонтах оборудования в разведке, бурении, добычи и переработке нефти и газа

2 О группе компаний «Плакарт» Направления деятельности: В активе компании: - более 200 сотрудников, инженерный центр в составе более 40 исследователей - 6 заводов покрытий (Москва, Санкт-Петербург, Набережные Челны, Пермь, Тюмень, Нижний Новгород) - 8 мобильных (выездных) бригад - 10 технологий газотермического напыления, 4 технологии наплавки -Более 1500 вариантов покрытий -Собственная лаборатория для проведения испытаний и тестов – Премия ОАО «Газпром» в области науки и техники 2008 – Премия правительства РФ 2014 – 2017 – Рейтинг быстрорастущих компаний Тех Успех Готовые решения Оборудование и ЗИП Технологии Детали с покрытием Порошки и проволока Заказчики:

3 Газотермические технологии Плакарт -- напыление и наплавка покрытий при ремонте и восстановлении, защите оборудования Защита от коррозии корпусов ПЭД ЭЦН Защита от износа винтовых забойных двигателей (ВЗД); Производство и ремонт калибраторов/центраторов плазменной/лазерной наплавкой; Защита от износа и восстановление гидроударных механизмов; Производство и ремонт плунжеров высокого давления, в том числе ГРП; Антикоррозионная защита колонного и теплообменного оборудования; Защита от коррозии резервуаров и металлоконструкций; Восстановление лопаток колес компрессора и шеек валов; Восстановление баббитовых подшипников.

4 4 В настоящее время на ремонтных базах скопилось большое количество ПЭД, забракованных из-за коррозии корпусов, при том, что по остальным параметрам, они являются рабочими. Наш опыт работы с компаниями ОАО «Сургутнефтегаз», ООО «РН-Пурнефтегаз», ОАО «Самотлорнефтегаз», ЗАО «Ванкорнефть» и ОАО «Оренбургнефть» показывает, что при отсутствии сквозной коррозии ремонтные ПЭД с нанесенными методом высокоскоростного напыления покрытиями Плакарт могут применяться на скважинах без ограничений. Корпус статора до выполнения ремонта Корпус статора после выполнения ремонта и нанесения покрытия Плакарт Ремонт рабочей поверхности корпусов ПЭД

5 5 Стоимость восстановления одной секции двигателя, длиной 5 метров, составляет 33 тыс. руб. При средней стоимости закупаемого ПЭД 400 тыс. руб. Экономический эффект от применения технологии высокоскоростного газотермического напыления в ОАО «Самотлорнефтегаз» составит 25,7 млн. руб. в год (при восстановлении 100 шт.). Т.к. некорректно сравнивать новый ПЭД и ПЭД с отработанным временем, в расчете принят снижающий коэффициент 0,7. Экономический эффект по данным филиала ОАО РН-Менеджмент г. Тюмень Компания Количество отбракованных ПЭД (коррозия), шт Возможные кандидаты на ВГН с учетом 70% отбраковки по разработанным критериям, шт Затраты на проведение ВГН, млн.руб/год Затраты на кап.ремонт ПЭД, млн.руб/год Затраты на закуп новых ПЭД, млн.руб/год РН-Няганьнефтегаз ,856,7714,88 РН-Томскнефть ,9115,19 РН-Уватнефтегаз 51150,582,124,65 РН-Удмуртнефть ,1611,5625,42 РН-Юганскнефтегаз ,1626,2357,66 РН- Самотлорнефтегаз ,9747,52104,47 РН-Оренбургнефть 60200,772,826,2 Итого ,37103,92228,47

6 6 Объекты: резьбаыаыыовые поверхности насосно-компрессорных труб. Рассмотрены Ø 60, 73 и 89. Задача проекта: обеспечение износостойкости, антифрикционности резьбаыаыыовых соединений в паре "труба-муфта" и увеличение количества свинчивания-развинчивания (С-Р) при спуско- подъемных операциях (СПО) до 50 Материал основы: сталь марок группы прочности Д (32Г2, 32ХГ, 38Г2СФ, 30ХМА, 26ХМФА) В 2018 г проводится завершающий этап промысловых испытаний в ОАО «Юганскнефтегаз» Увеличение рабочего ресурса резьбаыаыыовых соединений НКТ Разработка технологии повышения работоспособности резьбаыаыыовых соединений за счет упрочняющих антикоррозионных покрытий, нанесенных на резьбаыаыыовую поверхность насосно-компрессорных труб (НКТ) с покрытием NiCrBSi с покрытием WC/Co/Cr + бронза

7 7 Оборудование: бурильная труба Условия работы детали: Гидроабразивная среда Проблема Заказчика: Упрочнение резьбаыаыыовых бурильных труб после ремонта (ниппель и муфта) без изменения геометрии профиля зуба с целью увеличения срока эксплуатации труб. Ценность для Заказчика: Получен акт от г.: «1. Проведенные испытания с увеличением рекомендуемого момента свинчивания в 2 раза (70 кН м) показали эффективность газотермического покрытия. 2. Технология напыления газотермического покрытия на резьбаыаыыу бурильных труб (основной материал покрытия – молибден), осуществляемая на производственной площадке ЗАО «Плакарт», исключает образование задиров и показала достаточную эффективность для применения при ремонте бурильных труб в качестве финишной обработки после нарезки резьбаыаыы». Антифрикционные покрытия резьбаыаыы бурильных труб Решение:Для обеспечения работоспособности отремонтированных замковых присоединительных резьбаыаыы нанесено газотермическое покрытие толщиной мкм

8 8 Оборудование: бурильная труба Условия работы детали: гидроабразивная среда Проблема Заказчика: упрочнение боковых поверхностей профиля резьбаыаыыы без захвата зоны впадины. Ценность для Заказчика: Проводятся испытания образцов бурильных труб с резьбаыаыыами, упрочненными методом лазерной закалки. Получены промежуточные акты: Проведенные испытания с увеличением рекомендуемого момента свинчивания в 2 раза показали отсутствие разрушений резьбаыаыыовой поверхности, неразрушающий контроль (МПД) резьбаыаыыовой поверхности показал отсутствие трещин. Проводятся испытания у других компаний-производителей и эксплуатантов данного оборудования Лазерное упрочнение резьбаыаыы бурильных труб Решение:Для обеспечения работоспособности отремонтированных замковых присоединительных резьбаыаыы проведена лазерная закалка с толщиной упрочненного слоя мкм; твердость упрочняющего слоя HRC.

9 Во время проведения ремонтов при разборке насосов УЭЦН часто происходит разрушение твердосплавных втулок. Специалистами ЗАО «Плакарт» на текущий момент освоена технология нанесения покрытия на основе карбида вольфрама методом плазменной наплавки на внешнюю поверхность втулки, что позволяет решить проблему ее разрушения вовремя разборки насосов. Втулки с покрытием уже были поставлены нескольким компаниям. Упрочнение твердосплавных защитных втулок насосного вала

10 10 Упрочнение и ремонт рабочих деталей запорной арматуры Проблема: высокий абразивный и коррозионный износ шиберов и седел задвижек Метод нанесения покрытия: HVOF Решение: Нанесение WC/Co/Cr Адгезия покрытия: более 70 МПа Твердость: HRC Пористость: менее 1% Решение позволяет производить ремонт рабочей поверхности и упрочнение импортных шиберных и шаровых задвижек. На Астраханский ГКМза последние 5 лет поставлено порядка 200 шиберов, 400 седел задвижки, 300 колец седла с применением указанного покрытия. Случаев выхода из строя не зафиксировано. Условия эксплуатации: трение скольжения по закаленной стали, давление до 100 Мпа Среда: нефть, газ, буровой раствор в присутствии абразива Температура: C Проблема: износ и коррозия рабочей поверхности Метод нанесения покрытия: HVOF Решение: Нанесение износостойкого и коррозионностойкого металлокерамического покрытия на основе карбида вольфрама Адгезия покрытия: более 100 МПа

11 11 Защита от износа рабочей поверхности роторов винтовых забойных двигателей Решение: нанесение износостойкого покрытия на основе карбида вольфрама методом высокоскоростного напыления позволяет значительно (до 10 раз, со 100 до 1000 часов ) увеличить срок службы по сравнению с гальваническим хромированием (по опыту российских и зарубежных производителей, пользователей буровой техники). Технология: высокоскоростное напыление Материал: твердый сплав WC/Co/Cr Прочность сцепления: более 80 МПа Твердость: HRC Технология* восстановления роторов состоит из: Снятие хромового или твердосплавного покрытия Дефектоскопия и восстановление геометрии основы Нанесение покрытия Механическая обработка, при необходимости – дополнительные пропитка и термообработка *Технология соответствует рекомендованной Halliburton Преимущества: Стойкость к сероводороду и хлоридам Нет наводороживания при нанесении Ремонтопригодность

12 12 Ремонт и защита от износа рабочей поверхности лопастей калибраторов и центраторов. Производство цельнофрезерованных калибраторов/ стабилизаторов методом плазменной наплавки Плакарт Замена традиционного упрочнения зубками и пайкой твердосплавных пластин на более высокое по потребительским свойствам износостойкое покрытие, используемое ведущими мировыми компаниями-производителями данного оборудования. Оборудование: Калибраторы/стабилизаторы используются в качестве элемента нижней части бурильной колонны при бурении на нефть и газ. Проблема Заказчика: 1. По сравнению с QUICK TIP (карбид вольфрамовой вставкой в напыленном порошковом покрытии) нет катастрофичного разрушения, когда вырываются кусками карбид вольфрамовые вставки 2. По сравнению с армированием карбид вольфрамовыми вставками (зубками ВК8) -- само тело лопасти калибратора между зубками не упрочняется и подвержено износу, что приводит к выпадению зубка. 3. После отработки зубков калибратор неремонтопригоден. Ценность для Заказчика: Импортозамещение, ремонтопригодность, Сокращение сроков доставки деталей от изготовителя до эксплуатанта, Снижение затрат на покупку нового дорогостоящего оборудования, В короткие сроки оснащение буровых бригад стабилизаторами нужного диаметра.

13 13 Решение: Замена гальванического хрома на износостойкое покрытие Плакарт-0.08, Плакарт-01.6, наносимое методом HVOF Проблема: Первоначальное покрытие – гальванический хром. В результате воздействия жидкой абразивной среды, бурового раствора различной агрессивности, появилась под плёночная коррозия, отслоение, износ в результате воздействия знакопеременных нагрузок. Оборудование: Шток, применяется в составе гидравлического ударного механизма. Условия работы детали: Гидроабразивная среда, буровой раствор. Ценность для Заказчиков: Замена гальванического хрома на более экологичные материалы, более стойкие к агрессивным средам, увеличение ресурса работы, ремонтопригодность, снижение на треть затрат на закупку новой детали. Защита от износа и восстановление рабочей поверхности штоков гидроударных механизмов упрочняющим износостойким покрытием ООО «Таргет» ООО «Фарн» ВНИИБТ дает 300 часов (ударов) гарантии на шток с хромом, 1000 часов (ударов) – на шток с карбидным покрытием

14 14 Производство и ремонт плунжеров высокого давления, в том числе для ГРП, с упрочняющим покрытием Применение высокоскоростного напыления твердых металлокерамических сплавов позволяет отказаться от традиционных способов упрочнения деталей и повысить срок их службы (до 3-х раз по сравнению с оригинальными, по опыту ОАО «Сургутнефтегаз»). Производство плунжеров с покрытиями для насосов гидроразрыва пласта, струйной добычи нефти, буровых насосов и других насосов высокого давления. Плунжеры с поверхностью, упрочненной твердыми сплавами либо материалами с высокой твердостью на никелевой базе, обладают всеми рабочими характеристиками оригинальных плунжеров, при более низкой цене. Покрытие, нанесенное ЗАО «Плакарт», ремонтопригодно, что позволяет снизить затраты на изготовлении новых деталей, в том числе при импортозамещении.

15 15 Восстановление и защита от износа рабочих поверхностей скольжения мандрелей гидроударных механизмов, гидравлических и гидромеханических ясов Условия эксплуатации: Буровой раствор, с высоким содержанием абразивных частиц, pH среды Рабочая поверхность скольжения находится в контакте с резиновым уплотнением. Рабочая температура ºС, давление атм Возникающие проблемы: Износ рабочей поверхности, задиры, царапины вследствие контакта с абразивными частицами, коррозионное повреждение Решение: Износостойкое, антикоррозионное покрытие WC/Co/Cr методом высокоскоростного напыления стандартной толщиной 0,25 +0,05 мм, с последующей шлифовкой и полировкой до Ra 0,05 мкм. Твердость до 72 HRC и пористость менее 1%. При износе рабочей поверхности более 0,5 мм отработана технология восстановления размера детали с последующим нанесением износостойкого карбидного покрытия стандартной толщины. Результат: Увеличение наработки детали в условиях циркуляции солесодержащей и кислотной промывочной жидкости до часов. Многократная Ремонтопригодность нанесенного покрытия с максимальным занижением рабочего диаметра до 2,0 мм.

16 16 Оборудование: Керноприемные устройства, предназначенные для бурения нефтяных и газовых скважин. Условия работы детали: Трение. Проблема Заказчика: Выкрашивание, быстрый износ релитовых наплавок ЛКВ. Ценность для Заказчика: Данный метод упрочнения обеспечивает металлургическую связь наплавленного износостойкого материала с материалом основы, а соответственно, гарантирует отсутствие выкрашивания по сравнению с традиционными методами упрочнения. Это значительно увеличивает срок службы деталей. Упрочнение методом лазерной наплавки цанг керноприемных устройств Решение:Замена упрочнения атомно-водородной наплавки на лазерную.;

17 17 Проводятся промысловые испытания, получены промежуточные результаты: наработка гидроударного механизма составила 430 часов, гидроударный механизм находится на ревизии, повреждений защитного покрытия корпуса промежуточного нет. Оборудование: Цилиндр, применяется в составе гидравлических ударных механизмов. Условия работы детали: Гидроабразивная среда. Проблема Заказчика: Первоначальное покрытие – гальванический хром. В результате воздействия жидкой абразивной среды, бурового раствора различной агрессивности, появилась под плёночная коррозия, отслоение. Ценность для Заказчика: Замена гальванического хрома на более экологичные материалы, более стойкие к агрессивным средам. Импортозамещение, сокращение сроков доставки деталей от изготовителя до эксплуатанта.. Восстановление внутренней поверхности цилиндра методом плазменного напыления APS. Решение:Упрочнение внутренней поверхности цилиндра или восстановление поверхности детали до номинальных размеров с последующим упрочнением материалом на основе карбида хрома.

18 18 Оборудование: Сердечник шлицевой, применяется в составе амортизатора наддолотного Условия работы детали: Гидроабразивная среда Проблема Заказчика: Первоначальное покрытие – гальванический хром. В результате воздействия жидкой абразивной среды, бурового раствора различной агрессивности, появилась под плёночная коррозия, отслоение. Ценность для Заказчика: Замена гальванического хрома на более экологичные материалы, более стойких к агрессивным средам. Увеличение ресурса работы с 300 часов до 1000 часов. Восстановление рабочей части сердечника амортизатора методом высокоскоростного напыления HVOF Решение:Замена гальванического хрома на покрытие Плакарт-0.08.

19 19 Оборудование: REDUCER, применяется в составе телеметрических систем. Условия работы детали: Гидроабразивная среда Проблема Заказчика: Износ детали в следствие воздействия жидкой абразивной среды. Ценность для Заказчика: Увеличенный ресурс службы детали и как следствие - снижение интервалов замены детали в составе телеметрического оборудования. Ремонтопригодность. Восстановление геометрии детали и упрочнение поверхности карбидом вольфрама методом высокоскоростного газопламенного напыления HVOF Решение:Восстановление поверхности детали до номинальных размеров с последующим упрочнением

20 20 Антикоррозионная защита внутренней поверхности десорбера для ООО «ЛУКОЙЛ-Пермнефтегазпереработка» г. Пермь Среда: раствор с содержанием: вода – 84%, сероводород – 3%, моноэтаноламин – 10%, углекислый газ – 3%. Рабочее давление: 3 атм. Температура: ~ 125oС. Проблема: Коррозионный износ металла десорбера. Решение: Нанесено антикоррозионное покрытие методом газопламенного напыления.

21 Антикоррозионная защита металлоконструкций сернокислотного участка ООО «ЛУКОЙЛ-Нижегороднефтеоргсинтез» г.Кстово Среда: агрессивная производственная атмосфера участка сернокислотного производства. Проблема: Коррозионный износ металла. Решение: Нанесено антикоррозионное покрытие СПРАМЕТ-100 методом газопламенного напыления с последующей обработкой пропитывающим материалом.

22 Ремонт и восстановление внутренней поверхности колонны регенератора Проблема: Коррозия внутренней поверхности колонны регенератора раствора МДЭА D-1600Х16. Среда: кислый газ: H2S-52,26; H2O-40,95; CO2-6,43; водный раствор МДЭА. Температура 140 °С Метод нанесения покрытий: газопламенное напыление. Решение: - Материал покрытия Алюник (арт ), Монель(арт ), фторэпоксидное покрытие ФЛК-2; -Дата выполнения: сентябрь 2013 года. Практически полная остановка процесса коррозии;

23 23 Проблема: Коррозия сварных швов и околошовной зоны на внутренней поверхности алкилатора поз.К-3. Среда: Жидкая фаза - Бензол 39,4% полиалкилбензолы 16,9%, хлористый алюминий 14,1%, этилбензол 24,8%, бутилбензол 1,0%, хлористый водород 1,5%, смола 1,2%. Газовая фаза - Бензол 89,8%, этилбензол 9,98%, этилен 0,16%, Этан 0,04% Температура 135 °С Метод нанесения покрытий: газопламенное напыление. Решение: - Материал покрытия: проволока Hastelloy, фторэпоксидное покрытие ФЛК-2; Дата выполнения: май 2015 год Практически полная остановка процесса коррозии Восстановление и антикоррозионная защита швов внутренней поверхности алкилатора. ОАО «НКНХ». Завод СПС, цех Схема сварных швов

24 Проблема: Внешняя коррозия шахты выхлопа цеха 01. Среда: пар, дымовой газ. Температура °С. Метод нанесения покрытий: газопламенное напыление. Решение: - Материал покрытия - Алюминий(Al), Кремнийорганический лак КО-815; -Дата выполнения: сентябрь 2012 года. Практически полная остановка процесса коррозии; Шахты и трубы ГПА. Электродегидратор. ОАО «ТАИФ-НК». Завод Бензинов. Проблема: Коррозия внутренней поверхности электродегидратора поз.Э-2 цеха 04. Скорость равномерной коррозии резервуаров достигает 1-5 мм/год, а скорость язвенной коррозии при этом превышает равномерную в несколько раз и может достигать 8 мм/год. Среда: Газовый конденсат, вода. Температура 120 °С Метод нанесения покрытий: газопламенное напыление. Решение: - Материал покрытия - Алюминий(Al), фторэпоксидный лак ФЛК-ПА; Дата выполнения: октябрь 2014 года. Практически полная остановка процесса коррозии

25 25 В 2012 году на ООО «ГАЗПРОМ ДОБЫЧА АСТРАХАНЬ» впервые применена технология холодного газодинамического напыления на наружные поверхности без вывода оборудования в ремонт. Теплообменники работают при температуре до °С. Напыляемый защитный материал - порошок AlMg. Защита от коррозии наружной поверхности теплообменников Защита от коррозии трубных решеток теплообменников Среда: газообразная сера, H2S, SO2 Температура: ~ 300oС Проблема: Коррозионный и эрозионный износ трубных досок теплообменников Решение: Подслой, гальванически близкий к основному металлу и предотвращающий подпленочную коррозию - FeCrNiBSi; Основной слой, защищающий от износа и коррозии - Cr2C3/NiCr; Адгезия покрытия : более 60 МПа; Твердость: HRC; Пористость: менее 1 %.

26 26 Защита от коррозии резервуаров и металлоконструкций Регламентирующие документы: СНиП Защита строительных конструкций от коррозии. ГОСТ Покрытия газотермические защитные из цинка и алюминия металлических конструкций. ГОСТ Р и ГОСТ Резервуары вертикальные цилиндрические стальные для нефти и нефтепродуктов. РДИ Единая система защита от коррозии и старения. Защита внутренней поверхности резервуаров для хранения нефти и нефтепродуктов. Проблема: Традиционные методы защиты с помощью ЛКП, эпоксидных композиций подвержены подпленочной коррозии. Риски: Утечки, загрязнение продукции, малый срок службы покрытия. Метод нанесения покрытий: Газопламенное напыление. Основа покрытия: Al, ZnAl Применение протекторных металлических покрытий позволяет: Избежать подпленочной коррозии; Обеспечить реальную эксплуатацию лет без ремонта.

27 Восстановление поверхности лопаток колес компрессора упрочняющим покрытием Деталь: рабочее колесо первой ступени компрессора К-1501 «Башнефть-УНПЗ». Среда: жидкость с абразивными частицами. Проблема: коррозионно-абразивный износ. Решение: частичная замена сегментов лопаток с последующим упрочнением слоем карбида вольфрама методом HVOF позволило полностью восстановить деталь. Восстановление шеек валов Деталь: Вал дымососа АО «Газпромнефть-МНПЗ» Проблема: износ шейки вала дымососа Решение: нанесение покрытия на основе стали методом газопламенного напыления. По состоянию на середину 2015 года, данный вал безотказно отработал на Московском НПЗ 2,5 года.

28 28 Ремонт баббитового слоя вкладышей скольжения (баббитовые подшипники) Проблема: после износа 0,1..0,3 мм необходимо повторно заливать изношенный баббитовый слой. Излишки после заливки удаляются механической обработкой и могут быть использованы при заливке не более, чем на 25%. Условия эксплуатации : масло, возможны вибрации. В режиме страгивания с места – обедненная смазка. Решение: Нанесение на предварительно подготовленную поверхность газопламенным методом слоя баббита, что существенно повышает качество поверхности за счёт отсутствия пор, раковин, каверн, получается покрытие с заданной пористостью – 8%. Технико-экономический эффект: Коэффициент трения в момент страгивания с места в режиме граничной смазки в 1,7 раз ниже, чем у баббита, нанесенного способом заливки. Время работы в режиме валоповорота до появления. прерывистого вращения увеличивается в 8 раз. Значительно сокращается расход антифрикционного материала. Сокращение срока ремонта.

29 Технологии нанесения покрытий Высокоскоростное газопламенное напыление (до 9 скоростей звука) Адгезия более 80МПа Пористость 0,5%-1% Нанесение карбидов, сплавов на основе железа, кобальта, никеля. Плазменное напыление Покрытия из керамики Толщина 0,05 5 мм Нанесение на внутренние (диаметр от 50 мм) и внешние поверхности Лазерная наплавка + лазерная закалка Износостойкие покрытия с металлургической связью Толщина 0,5 10 мм или Упрочнение на глубину до 0,7 мм Электродуговая металлизация Протекторные покрытия на металлические конструкции большой площади Толщина 0,15-3,0 мм Газопламенное напыление Восстановление геометрии изношенных деталей 0,1 до 20 мм Напыление баббита, цинка, алюминия, сталей и сплавов. Детонационное напыление Высококачественные покрытия на небольшие поверхности Толщина 0,05 0,5 мм Адгезия до 160 Мпа Холодное динамическое напыление Нанесение покрытий из пластичных материалов на небольшие площади Плазменная порошковая наплавка Наплавка твердых покрытий для защиты клапанов ДВС, стеклоформ, бурового инструмента 29

30 30 Производства Плакарт сертифицированы ИСО 9001 Плакарт признан уже 4 раза Рейтингом Тех Успех как быстроразвивающаяся компания Покрытия Плакарт рекомендованы к применению на объектах ПАО «Газпром» Покрытия Плакарт аккредитованы ведущими мировыми производителями оборудования

31 тел.: +7 (495) Факс: +7 (495) Докладчик: Коммерческий директор АО «Плакарт» Красавин Александр тел: (926)