Уплотнение переходника хвостовика изнашивается слишком быстро? Дело не только в низком уровне масла — проверьте уровень воды.
Когда уплотнение переходника преждевременно выходит из строя — уплотнительная поверхность изнашивается, уплотнительный край рвется, вода просачивается туда, куда не должна — первый же диагноз всегда один и тот же: недостаточно смазки. Увеличьте подачу масла. Перейдите на более густое масло. Сократите интервал смазки. И иногда это помогает. Но если уплотнение продолжает выходить из строя, а уплотнительная поверхность переходника изнашивается, вы лечите симптом, в то время как первопричина кроется в потоке воды через шланг под давлением 5 бар.
Вода, используемая для охлаждения долота и удаления бурового шлама, также является основной причиной выхода из строя водяного уплотнения переходника хвостовика — не из-за количества воды, а из-за ее содержимого.
Эффект пескоструйной обработки, который вы не видите.
Вот наглядная картина, которую стоит запомнить: каждый раз, когда водяной затвор совершает цикл работы — сжимается при движении вперед и расслабляется при движении назад — между уплотнительной кромкой и уплотнительной поверхностью переходника хвостовика образуется микроскопическая пленка промывочной воды. Если эта вода чистая, пленка действует как смазка и охлаждающая жидкость. Если же эта вода содержит взвешенные частицы — ил, мелкий песок, частицы ржавчины, минеральные кристаллы — каждый цикл работы представляет собой микроабразивное воздействие.
Механизм идентичен пескоструйной обработке, только в меньшем масштабе. Твердые частицы, захваченные водяной пленкой, прижимаются к уплотнительной кромке и металлической поверхности под давлением промывочной системы — обычно от 5 до 6 бар в пневматических дрелях, выше в гидравлических системах. Каждое воздействие частицы удаляет микроскопическое количество материала. За тысячи циклов в минуту это микроскопическое удаление материала приводит к появлению видимых борозд на уплотнительной поверхности переходника хвостовика и износу уплотнительной кромки.
Наихудший сценарий — это когда давление воды превышает рекомендуемый максимум. Более высокое давление сильнее прижимает частицы к поверхностям, а более высокая скорость струи воды через узкий зазор между уплотнением и валом создает эффект Вентури, который фактически затягивает больше частиц в зазор. Это самоподдерживающийся цикл износа, который может разрушить уплотнение и повредить переходник штоков за одну смену.
Решение проблемы начинается с источника воды. Установите фильтр — многоступенчатый фильтр с крупной сеткой для песка и мелких частиц, за которой следует мелкая сетка для ила. Проверяйте перепад давления в фильтре каждую смену. Чистый фильтр показывает практически нулевой перепад. Фильтр, выполняющий свою работу, будет показывать повышение перепада давления по мере улавливания частиц. Замените или очистите его до того, как он настолько засорится, что начнет перекрывать подачу воды.
Если источником воды являются грунтовые воды из известнякового или твердого водоносного слоя, то растворенные минералы также играют роль. Карбонаты кальция и магния выпадают в осадок при повышенных температурах и давлении внутри буровой установки, образуя кристаллическую окалину, которая тверже материала уплотнения. Эти кристаллы внедряются в кромку уплотнения и действуют как режущие инструменты по поверхности переходника хвостовика. В тяжелых случаях может потребоваться умягчение воды или химическая обработка.
Тюлень, который слишком тверд для собственного блага
Не все водяные уплотнения одинаковы. Материал уплотнения — как правило, нитрил, полиуретан или фторуглеродный эластомер — должен соответствовать условиям эксплуатации. Уплотнение, слишком жесткое для данного применения, будет сохранять свою форму, но не будет прилегать к поверхности вала, создавая зоны высокого контактного давления, которые вызывают царапины на металле. Уплотнение, слишком мягкое, будет хорошо прилегать, но быстро изнашиваться от абразивного воздействия.
Наиболее распространенная причина несоответствия — это уплотнение, которое тверже, чем указано в спецификации, — обычно это деталь, приобретенная на вторичном рынке, которая была выбрана по принципу «долговечности», без понимания того, что твердость и эластичность взаимозависимы. Слишком твердое уплотнение само по себе не изнашивается быстро, но оно изнашивает уплотнительную поверхность переходника. А переходник с поврежденной уплотнительной поверхностью испортит все последующие уплотнения, которые вы на него установите, независимо от их качества.
Твердость уплотнения должна соответствовать спецификации производителя. Если производитель рекомендует нитриловое уплотнение с твердостью по Шору А 70, не следует заменять его на уплотнение с твердостью по Шору А 90, думая, что оно прослужит дольше. Это не так. Износ будет просто перенесен с уплотнения (которое стоит недорого) на переходник хвостовика (который стоит дороже).
Монтаж: ошибки, сокращающие срок службы герметика.
Водонепроницаемое уплотнение, установленное криво — даже слегка криво — будет изнашиваться неравномерно с первого же цикла. Высокие края уплотнения испытывают чрезмерное контактное давление и быстро изнашиваются. Низкие края теряют контакт с валом, позволяя воде просачиваться, что приводит к увеличению зазора с каждым ходом. В течение нескольких часов в уплотнении образуется канал для протекания воды, а на поверхности переходника вала появляется соответствующая дорожка износа.
Решение проблемы заключается в правильной установке: тщательно очистите канавку для уплотнения перед установкой нового уплотнения — любые загрязнения, оставшиеся в канавке, приведут к наклону уплотнения. Используйте подходящий инструмент для установки или направляющую втулку, чтобы плотно прижать уплотнение, а не устанавливать его под углом. Проверьте предварительное сжатие — степень сжатия уплотнения при установке. Слишком слабое сжатие приведет к нарушению контакта. Слишком сильное сжатие приведет к перегреву кромки из-за чрезмерного трения.
Также проверьте направляющую часть переходника — ту часть переходника, которая проходит через уплотнительное отверстие. Если направляющая часть изношена, имеет недостаточный размер или деформирована, даже идеально установленное уплотнение не сможет обеспечить равномерный контакт. Переходник будет слегка шататься при каждом ударе, циклически открывая и закрывая уплотнительный зазор, и вода будет просачиваться мимо.
Смазка: необходимое, но недостаточное условие.
Смазка имеет значение — масляная пленка между уплотнительной кромкой и поверхностью переходника хвостовика является последней линией защиты от износа. Но это последняя линия, а не первая. Если вода грязная, никакое количество масла не предотвратит абразивное повреждение. Если уплотнение слишком твердое, масло не сможет компенсировать плохую прилегание.
Тем не менее, существуют ошибки в смазке, которых следует избегать: слишком низкая вязкость масла для поддержания пленки при рабочей температуре, слишком малый объем масла для постоянного достижения поверхности уплотнения и слишком большие интервалы смазки для восстановления пленки между циклами. Спецификация смазки, установленная производителем, существует не просто так, и отклонение от нее — обычно в сторону использования меньшего количества масла для экономии денег — обходится гораздо дороже в плане адаптеров хвостовика и уплотнений, чем экономит на смазке.
