RU2731238C1

RU2731238C1 - Steel rope with organometallic core

Info

Publication number: RU2731238C1
Application number: RU2020106572A
Authority: RU
Inventors: Елена Аркадьевна Рудова
Original assignee: Публичное акционерное общество "Северсталь" (ПАО "Северсталь")
Priority date: 2020-02-11
Filing date: 2020-02-11
Publication date: 2020-08-31

Abstract

FIELD: manufacturing technology.

SUBSTANCE: invention relates to rope production and is used as a cable for deep exploratory drilling in oil and gas industry and in mining industry as conductors and suspension of equipment when drilling shafts and mines. Steel double twist rope consists of strands with linear contact of wires. Core of rope is made of alternating strands of steel wires and fiber material, and ratio of diameters of steel strands D1 to fibrous strands D2 is D2=(0.66÷0.69)*D1. At the same time strands of fibrous material are impregnated with production-and-preservation lubricant.

EFFECT: increased service life of rope, resistance to dynamic and vibration forces, increased flexibility and anticorrosion protection.

1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к канатному производству. Изобретение применяется в качестве каната для глубокого разведочного бурения в нефтегазовой промышленности и в горнодобывающей отрасли в качестве проводников и подвески оборудования при проходке стволов шахт и рудников.The invention relates to rope production. The invention is used as a rope for deep exploration drilling in the oil and gas industry and in the mining industry as conductors and equipment suspension when driving shafts of mines and mines.

Известны серийно выпускаемые стальные канаты двойной свивки ГОСТ 16853 конструкции 6×31(1+6+6/6+12)+7×7(1+6).Known commercially available double lay steel ropes GOST 16853 construction 6 × 31 (1 + 6 + 6/6 + 12) + 7 × 7 (1 + 6).

Недостатком данных канатов является преждевременный износ вследствие динамических и вибрационных усилий при эксплуатации, недостаточная гибкость, снижение технического ресурса из-за коррозии каната.The disadvantage of these ropes is premature wear due to dynamic and vibrational forces during operation, insufficient flexibility, and a decrease in technical resource due to rope corrosion.

Технической задачей заявляемого изобретения является повышение технического ресурса каната, стойкости к динамическим и вибрационным усилиям, увеличение гибкости и антикоррозийной защиты.The technical objective of the claimed invention is to increase the technical resource of the rope, resistance to dynamic and vibration forces, increase flexibility and corrosion protection.

Для решения данной задачи предложен канат стальной двойной свивки, состоящий из прядей с линейным касанием проволок, отличающийся тем, что сердечник каната, выполнен из чередующихся прядей из стальных проволок и волокнистого материала, а соотношение диаметров стальных прядей D1 к волокнистым прядям D2 составляет D2=(0,66÷0,69)*D1, при этом пряди из волокнистого материала пропитаны эксплуатационно-консервационной смазкой.To solve this problem, a double-lay steel rope is proposed, consisting of strands with linear tangency of wires, characterized in that the rope core is made of alternating strands of steel wires and fibrous material, and the ratio of the diameters of steel strands D1 to fibrous strands D2 is D2 = ( 0.66 ÷ 0.69) * D1, while the strands of fibrous material are impregnated with a maintenance lubricant.

Особенность заявленного каната стального с металлоорганическим сердечником состоит в том, что пряди каната могут быть пластически деформированы со степенью обжатия площади поперечного сечения 13-20%.A feature of the claimed steel rope with an organometallic core is that the strands of the rope can be plastically deformed with a degree of compression of the cross-sectional area of 13-20%.

Изобретение иллюстрируется рисунками, на которых одинаковые или сходные элементы снабжены одинаковыми ссылочными позициями.The invention is illustrated in the drawings, in which the same or similar elements have the same reference numbers.

Фиг. 1 - поперечное сечение каната конструкции 6×26(1+5+5/5+10)+3×19(1+6+6/6)+3 о.з., где 1 - прядь сердечника, состоящая из стальных проволок, 2 - прядь сердечника, состоящая из волокнистого материала, 3 -наружные пряди каната.FIG. 1 - cross-section of a rope of construction 6 × 26 (1 + 5 + 5/5 + 10) + 3 × 19 (1 + 6 + 6/6) +3 o.z., where 1 is a core strand consisting of steel wires , 2 - a strand of the core, consisting of a fibrous material, 3 - outer strands of the rope.

Фиг. 2 - поперечное сечение каната конструкции 6×К26(1+5+5/5+10)+3×19(1+6+6/6)+3 о.з., где 1 - прядь сердечника, состоящая из стальных проволок, 2 - прядь сердечника, состоящая из волокнистого материала, 3 - наружные пластически деформированные пряди каната.FIG. 2 - cross-section of a rope of construction 6 × K26 (1 + 5 + 5/5 + 10) + 3 × 19 (1 + 6 + 6/6) +3 o.z., where 1 is a core strand consisting of steel wires , 2 - core strand, consisting of fibrous material, 3 - outer plastically deformed rope strands.

Фиг. 3 - поперечное сечение каната конструкции 6×7(1+6)+3×7(1+6)+3 о.з., где 1 - прядь сердечника, состоящая из стальных проволок, 2 - прядь сердечника, состоящая из волокнистого материала, 3 - наружные пряди каната.FIG. 3 - cross-section of a rope of the structure 6 × 7 (1 + 6) + 3 × 7 (1 + 6) +3 o.z., where 1 is a core strand consisting of steel wires, 2 is a core strand consisting of fibrous material , 3 - outer strands of the rope.

Сущность изобретения в следующем.The essence of the invention is as follows.

Изготовление каната стального с металлоорганическим сердечником производят в четыре технологические операции: изготовление прядей сердечника, свивка металлоорганического сердечника, изготовление наружных прядей каната, и свивка каната на канатовьющем оборудовании.The production of a steel rope with an organometallic core is carried out in four technological steps: the production of core strands, the stranding of the organometallic core, the production of the outer strands of the rope, and the stranding of the rope on rope equipment.

Свивка прядей сердечника и наружных прядей каната линейного касания проволок осуществляется за одну технологическую операцию на прядевьющем оборудовании с одинаковым шагом свивки по слоям для каждого наименования пряди соответственно. В процессе изготовления на пряди наносится эксплуатационно-консервационная смазка.The strands of the core and the outer strands of the rope of the linear tangency of the wires are twisted in one technological operation on the spinning equipment with the same lay pitch for each strand name, respectively. In the process of manufacturing, an operational conservation lubricant is applied to the strands.

Свивка металлоорганического сердечника производится на канатовьющем оборудовании, при этом пряди, состоящие из стальных проволок чередуются с прядями из волокнистого материала. В качестве волокнистого материала используется сизаль. Пряди из волокнистого материала могут быть по конструкции одинарной или двойной свивок в зависимости от диаметра каната. При этом пряди из волокнистого материала пропитаны эксплуатационно-консервационной смазкой. После изготовления металлоорганического сердечника и наружных прядей каната производится изготовление каната на канатовьющем оборудовании.The layering of the organometallic core is carried out on a wire rope equipment, while strands consisting of steel wires alternate with strands of fibrous material. Sisal is used as a fibrous material. Strands of fibrous material can be of single or double lay design, depending on the diameter of the rope. In this case, the strands of fibrous material are impregnated with an operating and conservation lubricant. After the manufacture of the organometallic core and the outer strands of the rope, the rope is made on the rope equipment.

Предлагаемое изобретение позволяет получить следующий технический результат: благодаря наличию в сердечнике прядей с волокнистым материалом канат подвержен меньшим влияниям динамических и вибрационных нагрузок при эксплуатации, так как сердечник играет роль амортизатора, гасящего чрезмерную вибрацию. Канат с металлоорганическим сердечником имеет высокую гибкость, обладает наибольшим сопротивлением к поперечным деформациям.The proposed invention allows you to obtain the following technical result: due to the presence of strands with fibrous material in the core, the rope is subject to lesser effects of dynamic and vibration loads during operation, since the core plays the role of a shock absorber that dampens excessive vibration. Rope with a metal-organic core has high flexibility and the highest resistance to lateral deformation.

Выбор диаметра прядей из волокнистого материала определяемым равенством D2=(0,66÷0,69)*D1 обусловлен обеспечением требуемого диаметра сердечника и структурной целостности каната в целом. Пряди из волокнистого материала диаметром D2<(0,66÷0,69)*D1 не обеспечат требуемый диаметр сердечника и каната в целом.The choice of the diameter of the strands of fibrous material determined by the equality D2 = (0.66 ÷ 0.69) * D1 is due to the provision of the required core diameter and the structural integrity of the rope as a whole. Strands of fibrous material with a diameter D2 <(0.66 ÷ 0.69) * D1 will not provide the required diameter of the core and the rope as a whole.

Пряди из волокнистого материала диаметром D2>(0,66÷0,69)*D1 могут вызвать преждевременный выход из строя каната, вследствие нарушения структурной целостности каната, обусловленного передавливанием прядей волокнистого материала и их обрывом.Strands of fibrous material with a diameter D2> (0.66 ÷ 0.69) * D1 can cause premature failure of the rope, due to the violation of the structural integrity of the rope, caused by the squeezing of the strands of the fibrous material and their breakage.

Пропитанные пряди с волокнистым материалом обеспечивают канат дополнительной смазкой, что повышает стойкость каната к истиранию при изгибах в процессе эксплуатации, защищает канат от коррозии, от внедрения в него посторонних элементов всех видов - твердых, жидких и газообразных. Пряди сердечника и каната с линейным касанием проволок обеспечивают гибкость канату, структурную прочность и сопротивление к излому.Impregnated strands with fibrous material provide the rope with additional lubrication, which increases the resistance of the rope to abrasion during bending during operation, protects the rope from corrosion, from the introduction of foreign elements of all kinds - solid, liquid and gaseous into it. Strands of the core and rope with linear wire contact provide rope flexibility, structural strength and resistance to breakage.

Канаты с пластически обжатыми наружными прядями имеют высокие прочностные характеристики, повышенную износостойкость проволок в прядях и прядей в канате, меньший износ шкивов и барабанов за счет увеличенной площади контакта с опорной поверхностью. При обжатии каната менее 13% не обеспечивается требуемое разрывное усилие каната, при этом поверхность остается рельефной, что снижает устойчивость каната к истиранию и раздавливанию. Обжатие более 20% приводит к наибольшим потерям прочности, снижению механических свойств проволок прядей и каната в целом.Ropes with plastically compressed outer strands have high strength characteristics, increased wear resistance of wires in strands and strands in a rope, less wear of pulleys and drums due to an increased contact area with the supporting surface. When the rope is squeezed less than 13%, the required breaking force of the rope is not provided, while the surface remains embossed, which reduces the resistance of the rope to abrasion and crushing. Squeezing more than 20% leads to the greatest loss of strength, a decrease in the mechanical properties of the wire strands and the rope as a whole.

Данное изобретение было испытано в качестве каната для глубоководного бурения на буровых установках и в результате работы показало увеличение технического ресурса по сравнению с известными канатами по ГОСТ 16853.This invention was tested as a rope for deep-water drilling on drilling rigs and, as a result of the work, showed an increase in technical resource in comparison with the known ropes according to GOST 16853.

Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет повысить технический ресурс каната, увеличить стойкость каната к динамическим и вибрационным нагрузкам при эксплуатации, увеличить гибкость и антикоррозионную защиту. Канат с металлоорганическим сердечником обладает наибольшим сопротивлением к поперечным деформациям.Thus, the proposed invention allows to increase the technical resource of the rope, increase the resistance of the rope to dynamic and vibration loads during operation, increase flexibility and corrosion protection. Rope with an organometallic core has the highest resistance to lateral deformation.

Claims

1. A steel double lay rope, consisting of strands with linear tangency of wires, characterized in that the core of the rope is made of alternating strands of steel wires and fibrous material, and the ratio of the diameters of steel strands D1 to fibrous strands D2 is D2 = (0.66 ÷ 0.69) * D1, while the strands of fibrous material are impregnated with a maintenance lubricant.

2. A rope according to claim 1, characterized in that the strands of the rope are plastically deformed with a degree of compression of the cross-sectional area of 13-20%.