Насосы высокого давления — основа многих технологических процессов в нефтегазовой отрасли: цементирование скважин, капитальный ремонт, гидроразрыв пласта, нагнетание воды для интенсификации добычи. Поршни этих насосов работают в самых экстремальных условиях — давление до 40 МПа и выше, абразивные и агрессивные среды, интенсивные знакопеременные нагрузки. Требования к качеству поршней для насосов высокого давления значительно выше, чем для насосов общего назначения. В этой статье — всё о требованиях, подборе, изготовлении и поставке поршней для высоконагруженных насосов. Каталог продукции: Поршни для буровых и цементировочных насосов.
Что такое насос высокого давления
К насосам высокого давления в нефтегазовой отрасли относятся агрегаты с рабочим давлением от 10 до 40+ МПа. К ним относятся:
Цементировочные насосы и агрегаты:
- 9Т — давление до 40 МПа при Ø90 мм втулки и 30 ходах/мин;
- НЦ-32, НЦ-320 — аналогичные параметры;
- ЦА-320 — агрегат с насосом высокого давления.
Буровые насосы:
- НБ-125 — давление до 17 МПа;
- УНБ-600 — давление до 35 МПа;
- F-1300, F-1600 — давление до 34,5 МПа.
Каталоги поршней для основных моделей:
- Поршни для 9Т — до 40 МПа
- Поршни для НЦ-32 — до 40 МПа
- Поршни для НЦ-320 — до 40 МПа
- Поршни для ЦА-320 — до 40 МПа
- Поршни для НБ-80 — до 10 МПа
- Поршни для НБ-125 — до 17 МПа
Требования к поршням высокого давления
1. Прочность сердечника
Стальной сердечник поршня должен выдерживать:
- циклические нагрузки при давлении до 40 МПа;
- усилие от штока через коническую посадку;
- ударные нагрузки при кавитации и гидроударах.
Материалы: сталь 45, сталь 40Х (хромистая), кованые заготовки.
2. Качество вулканизации
Привулканизированное уплотнение должно:
- иметь 100% адгезию к стальному сердечнику — без отслоений, пор, раковин;
- выдерживать давление до 40 МПа без выдавливания;
- сохранять эластичность при рабочих температурах;
- обеспечивать герметичность на всём протяжении ресурса.
Контроль качества вулканизации: визуальный осмотр, проверка на отрыв, твёрдость по Шору.
3. Точность геометрии
При давлении 40 МПа даже микронные зазоры ведут к утечкам. Требования:
- отклонение диаметра поршня от номинала — не более ±0,1 мм;
- цилиндричность — не более 0,05 мм;
- соосность конического отверстия и наружной поверхности — не более 0,03 мм;
- шероховатость рабочей поверхности манжеты — Ra ≤ 1,6 мкм.
4. Стойкость уплотнения
Резина или полиуретан должны:
- сопротивляться абразивному износу;
- сохранять герметичность при циклическом изменении давления;
- не разрушаться при контакте с цементными и солевыми растворами;
- работать при температурах от –30 °C до +120 °C.
5. Надёжность крепления
Коническая посадка на шток, гайка и контргайка должны обеспечивать:
- невозможность проворота поршня на штоке;
- затяжку рекомендуемым моментом;
- стопорение контргайкой от самоотвинчивания.
Подбор поршней для насосов высокого давления
По модели насоса
Самый простой путь — указать модель насоса и диаметр втулки:
| Насос | Диаметры поршней, мм | Давление max, МПа |
|---|---|---|
| 9Т, НЦ-32, НЦ-320, ЦА-320 | 90, 100, 115, 127 | 40 |
| НБ-80 | 80, 90, 100, 110, 120 | 10 |
| НБ-125 | 90, 100, 115, 127 | 17 |
По давлению
| Давление, МПа | Рекомендуемый материал | Тип поршня |
|---|---|---|
| до 10 | Резина NBR | Цельногуммированный / наборной |
| 10–25 | Резина NBR / полиуретан | Цельногуммированный |
| 25–40 | Полиуретан | Цельногуммированный |
По рабочей среде
| Среда | Рекомендуемый материал |
|---|---|
| Водные растворы | Резина NBR |
| Цементные растворы | Резина NBR / полиуретан |
| Солевые растворы | Полиуретан |
| Абразивные растворы | Полиуретан |
| Кислотные составы | Фторкаучук (FKM) |
По чертежу / образцу
Для нестандартных насосов и импортозамещения — изготовление по чертежу или образцу изношенного поршня.
Изготовление поршней высокого давления
Процесс изготовления включает строгий контроль качества на каждом этапе:
1. Заготовка и механическая обработка
- Ковка из стали 45 или 40Х.
- Точение на станках с ЧПУ с заданными допусками.
- Фрезеровка конического отверстия.
- Нарезка резьбы.
2. Контроль геометрии
- Проверка всех размеров на соответствие чертежу.
- Контроль цилиндричности, соосности, шероховатости.
3. Подготовка к вулканизации
- Пескоструйная очистка поверхности.
- Обезжиривание.
- Нанесение адгезивного состава (химическая связь металл–резина).
4. Вулканизация
- Формование в сертифицированных пресс-формах.
- Температура и давление строго по технологии.
- Время вулканизации — по рецептуре резиновой смеси.
5. Выходной контроль
- Визуальный осмотр — без отслоений, пор, трещин.
- Измерение размеров — в пределах допусков.
- Твёрдость по Шору — в заданном диапазоне.
- Испытание на отрыв — адгезия не ниже нормы.
Поставка поршней
РУСПРОМ поставляет поршни для насосов высокого давления на следующих условиях:
- Серийные партии — для плановых ремонтов, с согласованным графиком.
- Индивидуальное изготовление — по чертежам, образцам, ТЗ.
- Импортозамещение — аналоги для импортных насосов.
- Оплата — с НДС / без НДС, счёт, УПД, договор.
- Доставка — до терминала ТК по России (ПЭК, ДЛ, СДЭК, КИТ).
- Самовывоз — в Ижевске по согласованию.
Поршни для насосов высокого давления — детали, работающие на пределе возможностей. К качеству таких поршней предъявляются повышенные требования: точность геометрии, надёжность вулканизации, правильный выбор материала. Ошибка в подборе или использование низкокачественных поршней при давлении 30–40 МПа ведёт не просто к падению подачи — она ведёт к аварийной остановке оборудования. РУСПРОМ производит и поставляет поршни для насосов высокого давления с полным контролем качества. Подобрать поршни для вашего насоса можно в каталоге: Поршни для буровых и цементировочных насосов.
