"смазка для опор буровых долот "дба-7"

 

Сущность изобретения: смазка содержит: порошок никеля с размером частиц 2.1-4,0 мкм 6,0-9,8% и мыльную пластич- Hyig смазку 90,2-94,0%. Мыльная пластичная смазка содержит: литивое мыло 12-оксистеариновой кислоты 8,0%, дибутиловый эфир трихлорметилфосфиновой кислоты 1.0%, этиленбис(изопропилксантогенат)0,6%, дифениламин 0,5% и смесь авиационного и индустриального масел в их массовом соотношении 7:2 остальное. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (21) 4951918/04 (22) 23.05.91 (46) 15.08.93. Бюл, 1ч 30 (76) В.Ю. Давыдкин, И.Н. Буяновский и Т.Г. Агошашвили (56) Авторское свидетельство СССР и 525744, кл. С 10 M 125/04, 1975.

Патент Японии М 53-113804, кл. С 10 M 5/02, 1978. (54) СМАЗКА ДЛЯ ОПОР БУРОВЫХ ДОЛОТ

"ДБА-7"

Изобретение относится к смазочным материалам (CM), используемым для повышения износостойкости узлов трения, в частности, в опорах буровых долот.

Целью изобретения является повышение стойкости опоры бурового долота, за счет усиления плакирования трущихся поверхностей материалом, сохраняющем в паре трения антифрикционные свойства при более высоких удельных нагрузках.

Поставленная цель достигается тем, что смазка для опор бурового долота, содержащая мыльную пластичную смазку и порошок никеля, в качестве последнего содержит порошок с размером частиц 2,1-4 мкм и в качестве мыльной пластичной смазки содержит, мас. %: а) литиевое мыло 12-оксистеариновой кислоты 8 б) дибутиловый эфир трихлорметилфосфиновой кислоты (хлореф-40) 1 в) этиленбис(изопропилксантогенат) (ЛЗ-23К) 0,6

„„.Ы „„18Зжа1 АЗ (я)з С 10 М 169/04 С 10 M 169/04, 117:04, 125:04, 133:12, 135-14,137:12)

С10NЗО:06 (57) Сущность изобретения: смазка содержит: порошок никеля с размером частиц

2,1 — 4,0 мкм 6,0 — 9,8% и мыльную пластичную смазку 90,2 — 94,0 Мыльная пластичная смазка содержит: литивое мыло

12-оксистеариновой кислоты 8,0, дибутиловый эфир трихлорметилфосфиновой кислоты 1,0%, этиленбис(изопропилксантогенат) 0,6, дифениламин 0,5% и смесь авиационного и индустриального масел в их массовом соотношении 7:2 остальное, 1 табл. г)дифениламин 0,5 д) смесь авиационного и индустриального масел в их массовом соотношении 7:2 Остальное до 1000

В качестве мыльной пластичной смазки при приготовлении заявленной рецептуры использовали смазку ЛС-1П ТУ38 УССР

201145 — 77, Заявленную смазку "ДБА — 7" получают при введении в смазку ЛС вЂ” 1П порошкообразного никеля с размером частиц

2,1-4 мкм при массовом содержании компонентов в композиции;

Никель — 6,0 — 9,8%

СМ ЛС-1П вЂ” Остальное.

Компоненты смазки подвергают интенсивному перемешиванию при комнатной температуре и частоте вращения мешалки до 200 об/мин. Полученный таким образом

ПСМ ДБА — 7 сохраняет ссои свойства в течение длительного времени, ибо частицы дисперс ностью 2,1-4,0 мкм легко удерживаются основой и не выпадают в осадок; Кроме того, поскольку частицы окруже1834901 ны, как в гранулах, слоем основной смазки, то не происходит их окисления; не отмечено также побочного химического взаимодействия с основой, ухудшающего свойства композиции. 5

Заявленный ПСМ ДБА-7. при сравнительных испытаниях по вышеупомянутой методике ВНИИБТ показал стабильное увеличение предельной нагрузки схватывания выше 100 МПа, т.е. не менее, чем нв бб,бф по сравнению с ЛС-1П, а также с целым - . рядом смазьк аналогичного назначения, в том числе специализированных ОСМ, применяемых в опорах шарашечных долот, фирм "Hughes ToCo" и "Згп1Ф ToCo".

Для экспериментальной проверки и оптимизации заявляемого состава по количвству добавляемого порошкоабразного Ж и по его крупности были подготовлены десять композиций, которые подверглись ис- >0 пытаниям 8 парах трения скольжения по . вышеупомянутой методике ВНИИБЗР; Дяя оценки технического уровня разработки бмли испытаны также некоторые образцы

ПСМ, применяемые в низкооборотных опо- >5 рах долот, в том числе ПСМ Долотол АУ, ЯРУС-4 и др. На базе fKM ЛС, 1О йроверялась также эффективность применения таких внтифрикционных добавок, «в«дисульфид молибдена, графит, медь. Условия ® и режим испытаний во всех экспериментах, условия работы пар трения были идентичными. ПСМ наносился тонким слоем нв рабочую поверхность пластины, на фас«эх которой размещалось резиновое кольцо круглого сечения, предназначенное для герметизаии зоны трения.

Р86от8 нв каждой ступени иегЩ зки длилась в течение 20 мин при частоте е@ва(ения . одного из образцов 176 об/мин. Испытания 46 проводились при сяедуащих ступенях нагрузки нв испытуемый подшипник, кН Щ

20, ЗО, 40, 50, 60.

Переход со ступени иа ступень очередной нвгруз и осуществляется по линейному Ж закону за время, равное 5 мин. Критерием прекращения испытаний являлась схватывание поверхностей трения, что фиксировалось по показаниям вюментомера и термопвры, выведенной яв рвбочуе повер- 50 хность неподвижного образца. Каждый вариант ПСМ испытывался не менее, чем на

3-х образцах. Нв основании данных экспериментов были рассчитаны коэффициенты трения скольжения на каждой ступени нв- 5б гружения образцов. йолученные данные сведены в табл. 1.

Из табл, 1 следует, что ПСМ ДВА-7 првдлагаемого состава обладает свойством значительного увеличения удельной мвгрузки схватывания в паре трения скольжения, что соответственно обеспечивает существенное повышение несущей способности опоры, выполненной с применением такого

ПСМ, Кроме того, добавка Ni не приводит к увеличению коэффициента трения в паре скольжения, что очень важно с точки зрения тепловой нагруженности пары трения, что, как известно, является основной причиной выхода из строя элементов опоры скольжения буровых долот. Добавка к основе ЛС-1П парашка Mi крупностью зерен 2,1-4,0 мкм в

Оптимальном весовом количестве 4,5-9,87 приводит к увеличению удельной нагрузки схватывания 8 паре трения с 60 мпа для базы до 100 МПа и более, что, следовательно, позваляет повысить несущую способность опоры долота и ее службы при использовании OCM ДБА-7, При сравнительных испытаних, в качестве известной смазки по прототипу может быть использована любая рецептура из табл. 1. представляющая собой мь1льную

Пявстичнуа смазку (кроме ЛС-1П), в которую добавлен порошок никеля, Для исследования механизма действия в паре трения добавки ультрадисперсного ггороекообразного никеля к смазке Л С-1П, темплеты наплавленных столлитом 3816К образцов были подвергнуты рентгенофазоеому анализу(РФАгна установке ДРОН-3 и флеоресцентно-рентгеновскому анализу (ФРА) не установке ФРА-30.

Ао даиньае ЭРА Отношение интенсивностей вторичных флюоресцентных излучений аналитических К-линий железа (Fe) и

К-линий никеля (ИЦ нв образцах, исходных или испытанных по вышеупомянутой методике в присутствии ПСУ ЛС-1fl составляет О,ФВ7. Те же отнвиение для образцов, Кв

%е испытанных со смазкой ДБА-7, составляет - 0,118, что позволяет сделать вывод о

Kt4l

Fe том, что содержание t4 в поверхностной структуре трущихся образцов возросло при использовании заявляемой смазки в 13,8 рвз

По данным РФА на поверхности исходных образцов присутствует -железо, Нв поверхности образцов, испытанных со смазкой ЛС-1П, обнаружен карбид хрома

СгрзСз, ко орый образуется. по-видимому, в результате взаимодействия материала трущихся пар с углеродом из смазки, поскольку нв поверхности исходного образца углерод не был обнаружен.

Н8 поверхности образцов, испытанных со Смазкой ДБА-7. образуется карбид нике1834901 ля йцС, который, как известно, может быть получен путем медленного науглероживания при 700 С в атмосфере окиси углерода

СО, Очевидно, что в тяжелонагруженной паре трения создаются подобные условия для образования й!зС. Пленка ЮзС, плакирующая поверхности образцов, по всей вероятности препятствует образованию, склонного к задирам, карбида хрома и, обладая высокой прочностью и низким коэффициентом. трения, обеспечивает тем самым увеличение несущей способности пары трения.

Описанный механизм наиболее полно реализуется при выявленной в процессе испытаний оптимальной концентрации ультрадисперсного порошкообраэного никеля в смазке Л С-1П (6-9,871.

На основании данных РФА было показано, что при недостаточном содержании никеля (67,) его не хватает для приоритетного образования плакирующей пленки МэС, что приводит к снижению несущей способности пары трения.

При избыточном содержании никеля (9,8 ) после образования пленки N4C в композиции остается значительное количество несвязанного Ni, который ведет себя как постороннее включение, ухудшающее работу трущейся пары, Чаэанные выводы полностью подтверждены данными табл. 1 (опыты N-2,,3, 7 и 8).

Как видно из табл. 1, добавка ультрадисперсного порошка никеля к другим смазкам (Долотол-АУ, TY, UJPVC-4. ТУ, УНИОЛ-1, ТУ

38УССР20150-73) также не привела к появлению тех положительных свойств, которые обнаруживают при введении Ю в оптимальной концентрации (6-9,8g) и заданной крупности (2,1-4 мкм) в смазку ЛС-1Ï.

Использование заявляемого изобретения позволит повысить несущую способность пар трения скольжения, применяемых в опорах буровых долот, а следовательно, увеличить стойкость долота, т.е. в конечном счете повысить технический показатель отработку долота и, в частности, проходку за рейс.

Таким образом, использование предлагаемой пластичной смазки "ДБА-7" на основе показывающей стабильное увеличение предельной нагрузки схватывания выше

100 МПа, т.е. не менее, чем на 66,6,(, по сравнению с используемыми в настоящее

10 время смазками, позволит повысить износостойкость узлов трения, в частности, в опорах буровых долот.

Формула изобретения

Смазка для опор буровых долот, содер"5 жащая мыльную пластичную смазку и порошок никеля, от л и ч а юща я с я тем, что, с целью повышения, стойкости опоры бурового долота, смазка содержит порошок никеля с размером настиц 2,1-4 мкм, в

20 качестве мыльной пластичной смазки содержит мыльную пластичную смазку, включающую литиевое мыло 12-оксистеариновой кислоты, дибутиловый эфир трихлорметил фосфиновой кислоты, 25 этиленбис(изопропилксантогенат), дифениламин и смесь авиационного и индустриального масел, при следующем соотношении компонентов в составе смазки, мас, ;

З0 Порошок никеля с размером частиц 2;1-4,0 мкм 6,0-9;8

Указанная мыльная пластичная смазка . 90,2-94,0 при следующем содержании компонентов в

З6 составе мыльной пластичной смазки, мас.

%:

Литиевое мыло 12-оксистеариновой кислоты 8

Дибутиловый эфир три40 хлорметилфосфиновой кислоты

Этиленбис(иэопропилксантогенат) 0,6

Дифениламин 0,5

Смесь авиационного и индустриального масел в их массовом соотношении 7:2 Остальное

1834901

Средний.коэфаичивнт трепни прн НаГрувке, кн

1" " 1 1

Нагрузка сквативания

Удельная нвгрузкв скаативаиия, Н33в

3екльная пластичная сивзкв Ирине р

50 60 рааиер масА частиц> икн

0,0544

0,0617

0,0545

О,0688

0,0688

0,0617

О ° 0617

О, 0688

0,0534

0,0550

0,0520

0,0550

0,0550

33 р е ь3 e e e и и вЯвльна3навв увеличение нагрузки нипо ограничено вознояностяни ислитательного ооору зззания.

Состаеитель В Давыдкин

Техред M.Mîðãåíòâ73 Корректор М.Самборская

Редактор

Заказ 2705 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-333, Раувская наб„4/03

ПроизводственнО-издательски373 комбинат "Патент". r. Ужгород, ул,Гагарина, 101

1 ЛС 1П

2 ЛС- 38

3 ЛС 1П

4 ЛС" 18

5 33С 1П

6 ЛС-18

7 ЛС-1П

8 ЛС14

9 ЛС 1П l 0 ЛС" 333 !

1 ЛС 1П

12 . ЛС-333

13 Лолотол АУ

14 Долотол АУ

ЮУСЛ

16 ПРУС 4

l7 УНИОЛ" 1

18 УИНОЛ-1

4

4

4

1,8

2,1

4 5

4

5

6, 8

9,8

16

8

8

8

36,2 .100

50 338

53 146

60 . 167

60 167

60 167

58 8!58

47 130

58 158

60 167

60 167

58 . 158

30 83

47 130

32 88

40 Но

30 83

30 83

83

88

ГОО

78

f00

ЭО

78

53

66

0 064

О, 0725

О, 0822

0,0718

0,0781

0,0706

0,0675

0,0681

0,0675

0,078!

0,078!

0,0675

0,0835

О, 0919

0,0914

o,0793

0,0989

0,0825

0,0778

О,0633

0,0766

0,0747

0,0735

0 ° 0653

0,0832

0,0709

0,0832

О.07З5

0, 07З5

0,0832

0,0775

o,0758

0.0837

0,0739

0,0643

0,0640

0,0573

О,О7!3

О, 0661

0,0713

0,0640

0,0640

0,0713

0,0759 ч