В Перми разработан способ, который увеличивает износостойкость стали.

Статья опубликована в журнале «Черные металлы». Исследование было выполнено в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030».

Биметаллический цилиндр для поршня насоса изготавливают из обечайки (металлической короткой трубы) и лейнера (вставки из нержавеющей стали). Лейнер изготавливается из стали 08Х17Т, которая также используется в машиностроении, строительстве, пищевой промышленности и автомобилестроении. Он поступает на предприятие в сварном виде. Для повышения износостойкости внутреннюю поверхность лейнера подвергают азотированию – насыщению поверхности азотом.

В результате получается высококачественное покрытие с определенной структурой и составом. Однако неравномерное распределение твердости по всем зонам сварного шва может привести к разрушению и отделению слоев материала. Для обеспечения качественного азотированного слоя необходима стабильная ровная структура всей насыщаемой поверхности, что гарантирует высокие эксплуатационные характеристики изделия.

Ученые Пермского Политеха изучили азотируемость деформированного лейнера из стали 08Х17Т со сварным швом и влияние состава насыщающей среды на конечный результат. Для снижения хрупкости слоев процесс проводили в азотно-водородных средах с различным содержанием аргона и добавками метана.

«Мы установили, что в среде аммиака твердость азотированного слоя в центре сварного шва значительно выше, чем в других его зонах. Это негативно сказывается на эксплуатационных характеристиках изделия. Азотирование в среде аргона, азота, водорода и метана при температуре 500 °C и выдержке 12 часов позволяет сформировать равномерный упрочненный слой по всей внутренней поверхности лейнера, включая зону сварного шва», – комментирует Ольга Силина, доцент кафедры «Металловедение, термическая и лазерная обработка металлов» ПНИПУ, кандидат технических наук.

Результаты исследования ученых Пермского Политеха внесли корректировки в технологический процесс азотирования биметаллических цилиндров с лейнером из стали 08Х17Т. Это значительно снизит репутационные риски для производственных компаний, а также уменьшит затраты на ремонт скважины и замену насоса, повысив общую эффективность добычи нефти.