Отработка талевых канатов

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение................................................................................................................................................... 2

РАСЧЕТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СТАЛЬНОГО  КАНАТА...............................................................................3

СТАЛЬНЫЕ КАНАТЫ ДЛЯ РОТОРНОГО  БУРЕНИЯ.......................................................................................5

Инструкции по навеске и эксплуатации талевого каната........................................................8

Руководство по обрезке талевого каната......................................................................................9

Как выявить и устранить наиболее распространенные проблемы, связанные  с канатами на промысле......................................................................................................................11 

ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ИЗНОС  КАНАТА................................………………………………………………………..11

РЕШЕНИЯ ДЛЯ ПРОМЫСЛОВ………………………………………………………………………………………………………………11

ОбеспечЕНИЕ максимальнОЙ эффективностИ  эксплуатации стального каната путем  регулярных проверок……………………………………………………………………………………………………………………..12

КОГДА СЛЕДУЕТ ЗАМЕНЯТЬ ДВИЖУЩИЕСЯ КАНАТЫ ПО ПРИЧИНЕ РАЗРЫВА ПРОВОЛОКИ  …………..12

КРИТЕРИИ ПРОВЕРКИ КАНАТОВ  ДЛЯ БУРОВЫХ РАБОТ……………………………………………………………………..13

 

 

 

Введение

Стальные канаты талевых систем, являясь частью талевой системы буровой установки, осуществляют гибкую связь между буровой лебедкой и подъемным крюком. Они должны быть достаточно гибкими и иметь высокую механическую прочность.

По конструктивному  признаку различают канаты одинарной, двойной и тройной свивки. На буровых работах применяют канаты двойной свивки, состоящие из шести прядей, свитых вокруг органического или металлического  сердечника.

В большинстве  конструкций канатов применяют  пропитанные смазкой органические сердечники из пеньки, хлопчатобумажного  корда или манилы. Органический сердечник обеспечивает равномерное распределение нагрузки между прядями, необходимую гибкость и смазку проволок каната. Канаты с металлическим сердечником имеют большую жесткость, что предохраняет тяжело нагружённый канат от раздавливания при многослойной навивке на барабан лебедки.

Проволоки в  прядях располагают в два или  три слоя, ориентируемых с одинаковым или различным углом свивки по слоям. Вид свивки определяет тип касания проволок между слоями. В этой связи различают канаты с точечным касанием проволок (ТК), линейным касанием (ЛК) и комбинированным точечно-линейным касанием (ТЛК). Канаты с линейным касанием проволок в прядях более долговечны, чем с точечным.

Различают канаты с одинаковым или  различным диаметром проволок в  прядях типа ЛК-0 (рис. 1.а) и типа ТЛК-0 (см. рис. 1.г) диаметр проволок в слоях одинаков, в пряди типа ЛК-Р (см. рис. 1.д) наружный слой имеет проволоки разного диаметра. В пряди типа ЛК-РО (см. рис. 1.е) расположены слои с проволоками одинакового диаметра и с проволоками разных диаметров.

 

Рис. 1. Стальные канаты: а-типа ЛК-О; б—типа ЛК-РО: в-типа ТК; г-типа ТЛК-О; д-типа ЛК-Р; е — свивка канатов;

1 — правая односторонняя;  2-левая  крестовая

По сочетанию  направления свивки элементов каната различают канаты односторонней и крестовой свивки.

Канаты односторонней  свивки  (рис. 1.е1) имеют одно и то же направление свивки. По гибкости и долговечности они превосходят канаты крестовой свивки(рис 1.е2), имеющие противоположное направление свивки и обладающие большей способностью закручиваться.

В зависимости  от направления свивки прядей канат может быть правого и левого направлений свивки.

 

РАСЧЕТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СТАЛЬНОГО КАНАТА

Следует учесть, каким образом состав каната может  повлиять на его рабочие характеристики. Канат с меньшим числом проволок в пряди, но с большим диаметром  проволоки обеспечит более высокую  устойчивость к истиранию, за счет увеличения площади поверхности каната, контактирующей с барабанами и блоками. В то же время, в большинстве случаев  это приводит к снижению усталостной  прочности. Уменьшение диаметра и соответствующее  увеличение числа наружных проволок в пряди повышает гибкость каната, увеличивая усталостную прочность, но проволока меньшего диаметра более  подвержена истиранию.

УСТАЛОСТНАЯ ПРОЧНОСТЬ зависит от усталости металла проволоки, из которой свит канат. Чтобы обеспечить высокую усталостную прочность, проволоки должны быть способны многократно сгибаться под напряжением, например, когда канат проходит по блоку.

  Существуют  дополнительные варианты конструкции,  влияющие на эти характеристики. Например, можно выбрать канат  с большим числом проволок  в каждой пряди для обеспечения  повышенной усталостной прочности,  и с плоскими прядями, которые  обеспечат повышенную устойчивость  к истиранию. Следует выбирать  канат в зависимости от выполняемых  операций. Для выполнения разных  задач требуются разные характеристики, и правильный выбор каната  для каждой из них может  иметь критическое значение для  успеха. К числу основных характеристик,  которые необходимо оценить, относится  несколько конструктивных характеристик  каната.

Повышенная  усталостная прочность конструкции  каната достигается за счет большого числа проволок. При этом учитываются  как свойства основного металла, так и диаметр проволок.  В  целом, канат, изготовленный из большего числа проволок, будет иметь более  высокую усталостную прочность, чем канат такого же диаметра, изготовленный  из меньшего числа проволок, поскольку  проволока меньшего диаметра легче  изгибается, когда канат проходит по блокам или вокруг барабанов. Для  устранения эффектов усталости не следует  пропускать канаты по блокам или барабанам  настолько малого диаметра, что это  приведет к постоянной деформации проволок каната. Существуют точные рекомендации по диаметрам блоков и барабанов, соответствующих различным диаметрам  и типам канатов. Все типы канатов  подвержены эффекту усталости металла, возникающей за счет изгибающих напряжений в ходе эксплуатации, в связи с  чем прочность каната постепенно снижается в течение срока  службы.

 УСТОЙЧИВОСТЬ К ИСТИРАНИЮ  (устойчивость к потере металла и деформации.)  Потери металла относятся к непосредственному удалению частиц металла с наружных проволок каната, а деформация означает изменение формы наружных проволок каната. Как правило, устойчивость к потере металла за счет истирания (которую обычно называют «устойчивость к истиранию») означает способность каната выдерживать истирание металла его внешней поверхности. Данный вид износа снижает прочность каната.  Еще одна форма деформации металла обычно называется «расклепывание», поскольку наружные проволоки расклепанного каната выглядят так, как будто по их наружной поверхности били кувалдой.  Расклепывание обычно наблюдается на барабанах, и вызвано контактом между канатами при наматывании. Оно также может возникать на блоках.  Расклепывание приводит к усталости металла, что, в свою очередь, может приводить к разрыву проволок. Ударное воздействие, которое заставляет металл менять первоначальную форму, нарушает зернистую структуру металла, что влияет на его усталостную прочность. Кроме того, нарушение круглой формы сечения затрудняет движение проволоки при изгибе каната.

ПРОЧНОСТЬ. В  опубликованных материалах прочность  стального каната указывается как  минимальное разрывное усилие (mBF) — которая обозначает расчетные величины прочности, принятые изготовителями стального каната.  Новый канат, подвергающийся натяжению на испытательном стенде, разорвется при величине натяжения, равной минимальному разрывному усилию каната, или превышающей его.  Минимальное разрывное усилие относится к новым, неиспользованным канатам. Эксплуатация каната при натяжении, равном или близком к минимальному разрывному усилию каната, не допускается. В течение срока эксплуатации прочность каната постепенно снижается по естественным причинам, таким как износ поверхности и усталость металла. В случае неправильного использования может произойти внезапная потеря прочности.

СОПРОТИВЛЯЕМОСТЬ  РАЗДАВЛИВАНИЮ. Раздавливание происходит под действием наружного давления на канат и приводит к его повреждению путем нарушения поперечного сечения каната, его прядей, или сердечника — или всех трех. Таким образом, сопротивляемость раздавливанию – это способность каната выдерживать или сопротивляться действующим на него силам; этот термин обычно применяется для сравнения канатов.  При повреждении каната раздавливанием проволоки, пряди и сердечник теряют способность нормально двигаться и занимать необходимое положение в ходе эксплуатации.  Как правило, канаты с металлическим сердечником отличаются более высокой сопротивляемостью к раздавливанию, чем канаты с органическим сердечником. Канаты стандартной свивки отличаются более высокой сопротивляемостью к раздавливанию, чем канаты параллельной свивки. Сопротивляемость раздавливанию шестипрядных канатов выше, чем восьмипрядных или 19-прядных канатов. Канаты с плоскими прядями более устойчивы к раздавливанию, чем канаты со стандартными прядями круглого сечения.

УСТОЙЧИВОСТЬ.  Слово «устойчивость» чаще всего применяется для описания рабочих характеристик каната. Этот термин не является точным, поскольку в какой-то степени выражает субъективное мнение, и скорее относится к индивидуальным особенностям, чем к каким-то характеристикам каната.  Например, канат называют устойчивым, когда он плавно наматывается на барабан и сходит с него, или же когда не происходит скручивания канатов в случае применения системы полиспастов.  Устойчивость зависит главным образом от прядей и конструкции каната. Канаты стандартной свивки, как правило, более устойчивы, чем канаты параллельной свивки. Канаты, изготовленные из прядей с семью проволоками в каждой, обычно более устойчивы, чем канаты более сложной конструкции, с большим числом проволок в пряди.  Методов измерения устойчивости каната не существует.

ГИБКОСТЬ.  Гибкость означает способность каната легко изгибаться по дуге. На эту способность влияют четыре основных фактора:

1. Диаметр  проволоки, из которой  изготовлен канат.

2. Конструкция  каната и прядей.

3. Состав металла,  из которого  изготовлена проволока, и покрытия,  например, цинкового.

4. Тип сердечника  каната —  органический или металлический сердечник.  Некоторые конструкции канатов изначально отличаются большей гибкостью, чем другие. Тонкие канаты гибче, чем толстые. Канаты с органическим сердечником гибче, чем аналогичные канаты с металлическим сердечником. Как правило, канаты из большего числа проволок гибче, чем канаты такого же диаметра, изготовленные из меньшего числа проволок большего диаметра.

 

 

 

\

СТАЛЬНЫЕ КАНАТЫ ДЛЯ  РОТОРНОГО БУРЕНИЯ

Различные канаты для установок роторного бурения  требуют сложного сочетания характеристик  стального каната: устойчивости к  истиранию, сопротивляемости раздавливанию, усталостной прочности, прочности, гибкости и устойчивости. Безусловно, каждая буровая установка имеет  свои особенности, однако ниже приведены  общие указания по правильному выбору каната.

 

ПРИМЕНЕНИЕ	РЕКОМЕНДОВАННЫЙ СТАЛЬНОЙ КАНАТ	ПРИМЕЧАНИЯ
Талевый канат установки   роторного  бурения	Диаметр 7/8 - 1-1/8 дюйма (22,2 - 28,6 мм) 6 x 26 «уоррингтон», стандартная правая свивка, с металлическим сердечником       Диаметр 1-1/8 - 1-1/2 дюйма (28,6 - 38,1 мм) 6 x 19 «уоррингтон», стандартная правая свивка, с металлическим сердечником   Диаметр 1-5/8 - 2 дюйма  смазки стального каната и защиту от грязи (41,3 - 50,8 мм) 6 x 26 «уоррингтон»,   стандартная правая свивка,   с металлическим сердечником             Канаты указанных выше диаметров    и конструкции поставляются    также марок TUF-KOTE™/PFV®   и TUF-FLEX® DL	Для этих сложных условий необходим канат, обладающий устойчивостью к  истиранию, раздавливанию и усталостной прочностью.   Для конкретных условий могут применяться  высококачественные канаты. Конструкция  канатов с пластиковым наполнителем Tuf-Kote/ с металлическим сердечником PFV обеспечивает защиту прядей, распределение внутренних напряжений, сохранение внутренней смазки стального каната и защиту от грязи   и мусора, что продлевает срок службы.   Канаты марки TUF-FLEX DL обеспечивают дополнительную прочность,износостойкость, усталостную прочность и устойчивость к раздавливанию.
Тартальный канат	Диаметр 1/4 - 5/8 дюйма (6,4 - 15,9 мм) 6 x 7 стандартная правая свивка, с сердечником	Эти канаты отличаются увеличенным диаметром наружных проволок для сопротивления износу органическим и снижения затрат.
Канат для подъема вышки	Диаметр 1-3/8 дюйма (34,9 мм)  и менее, класс 6 x 19,  с металлическим сердечником       Диаметр 1-1/2 дюйма (38,1 мм)  и более, класс 6 x 36, с металлическим сердечником	Конструкция выбрана для обеспечения сочетания износостойкости и долговечности. Обычно применяются канаты стандартной правой или   параллельной правой свивки. Ни в коем случае  нельзя одновременно устанавливать канаты для подъема вышки правой и левой свивки.
Канаты пневматических талей    Канаты для аварийного спуска    Канаты трубного ключа	6 x 26 «уоррингтон», стандартная  правая свивка, с металлическим сердечником	Более высокая устойчивость к раздавливанию   и истиранию, чем у канатов 6 x 25
Оттяжки вышки Оттяжки блоков	6 x 36 «уоррингтон», стандартная правая свивка, с металлическим  сердечником	Повышенная гибкость и усталостная  прочность.

 

ТИПЫ СТАЛЬНЫХ КАНАТОВ ДЛЯ МОРСКИХ РАБОТ  Для морских буровых установок  и кранов необходимы стальные канаты с иным сочетанием характеристик. Для  сохранения устойчивости платформы  в глубоководных условиях при  постоянном воздействии ветра и  волн необходима мощная система якорных  и натяжных канатов с высокой  гибкостью, усталостной прочностью и устойчивостью к истиранию.

На палубе стальные канаты применяются на кранах, для перемещения тяжелых грузов на буровую и с буровой,  при минимальном обслуживании и простоях. Для морских кранов поставляются различные виды стальных канатов. На схеме справа представлены некоторые наиболее распространенные типы канатов, способы их применения и особенности.

ПРИМЕНЕНИЕ	РЕКОМЕНДОВАННЫЙ СТАЛЬНОЙ КАНАТ	ПРИМЕЧАНИЯ
Якорный канат	Класс 6 x 19, стандартная правая свивка, с металлическим сердечником(без покрытия или оцинкованным)   Класс 6 x 36, стандартная правая свивка, с металлическим сердечником (без покрыти или оцинкованным)	Выбор зависит от требуемого диаметра каната,  формы барабана и других рабочих характеристик.   Канаты класса 6 x 19 отличаются большим  диаметром наружных проволок для  повышения устойчивости к истиранию.   Канаты класса 6 x 36 отличаются большим  числом наружных проволок для повышения я гибкости и усталостной прочности.
Буйреп	Класс 6 x 36, стандартная правая свивка, с металлическим сердечником(без покрытия или оцинкованным)	Обеспечивает высокую усталостную  прочность.
Натяжной   канат райзера	Класс 6 x 36, стандартная левая  свивка, с металлическим сердечником (без покрытиz или оцинкованным)         Класс 8 x 36, стандартная левая  свивка, с металлическим сердечником (без покрытия  или оцинкованным)   TUF-FLEX®  RT6 TUF-FLEX®  RT8	Рекомендуется параллельная свивка поскольку оба конца каната неподвижно закреплены, и данная конструкция обеспечивает более высокую усталостную  прочность, чем стандартная свивка.               Канаты марки TUF-FLEX RT обеспечивают  более высокую прочность, износоустойчивость,   усталостную прочность и сопротивляемость    раздавливанию.
Направляющий канат Натяжной канат	Класс 6 x 26 «уоррингтон»,  стандартная правая свивка,   с металлическим сердечником. (без покрытия или оцинкованным)	Канаты класса 6 x 26 дают хорошее сочетание устойчивости к истиранию и усталостной прочности