Стаття

Особливості фретинг-корозійних пошкоджень талевих канатів вантажопідйомних механізмів мобільних бурових установок

Ярослав Гриджук, Василь Попович*, Орест Слабий, Андрій Михайлів, Тетяна Войцехівська, Андрій Когут

vasyl.popovych@nung.edu.ua

Анотація

Глибинне бурове, експлуатаційне та ремонтне обладнання спускається, підіймається та утримується у свердловині за допомогою талевої системи, основним виконавчим елементом якої є талевий канат. В процесі тривалої експлуатації талеві канати зазнають фретинг-корозійних пошкоджень, механізми впливу та розвитку яких вимагають додаткових досліджень. Метою даної статті було проаналізувати процеси деградації шляхом оцінки особливостей фретинг-зношування та фретинг-корозії дротин, сталок та осердь талевих канатів вантажопідйомних механізмів бурових установок та їх вплив на виникнення та розвиток пошкоджень. Проведено аналіз публікацій за обраною тематикою в циклі досліджень, постановку проблеми, збір первинних даних візуального та неруйнівного контролю канатів із літературних джерел і даних експертизи для оцінки їх технічного стану та вивчення впливу фретинг-корозійних пошкоджень. Методологія досліджень талевих канатів охоплює комплекс теоретичних та практичних підходів, спрямованих на вивчення їхніх характеристик, оцінку технічного стану, прогнозування довговічності та забезпечення безпеки експлуатації. Вона сформована з врахуванням актуальності та практичної необхідності на основі даних літературних джерел, що характеризуються високою цитованістю, вимогам міжнародних стандартів щодо дослідження пошкоджуваності канатів в умовах корозійного та зношувального впливу. Виявлено окремі особливості абразивного впливу оксидів на стан дротин, сталок та осердь талевих канатів. Проаналізовано залишковий напружено-деформований стан спряжених поверхонь у канатах, обумовлений особливостями кінематики багатошарового намотування канатів на барабан. Проведено аналіз зовнішнього та внутрішнього фретинг-зношування та фретинг-корозії пошкоджень для талевих канатів вантажопідйомних механізмів мобільної бурової установки УПА-60Х. Встановлено передумови виникнення критичного стану поверхонь елементів талевих канатів внаслідок фретинг-корозійних пошкоджень. З урахуванням особливостей та потенційних небезпек пошкодження та руйнування елементів талевих канатів внаслідок фретинг-корозійних явищ для подальшої експлуатації надано практичні рекомендації щодо застосовування канатів з осердями покритими полімером. Застосування зазначених канатів у нафтогазовій галузі дасть можливість: запобігти попаданню води, пилу на осердя, зменшити сили тертя сталок до осердя та внутрішні напруження, покращити стабільність форми каната; поглинати коливання динамічних навантажень

Завантажити статтю

Отримано 15.12.2025

Доопрацьовано 17.04.2026

Прийнято 29.05.2026

Опубліковано 29.06.2026

https://doi.org/10.63341/pdogf/1.2026.30
Сторінки 30-40

ЦИТУВАТИ

Hrydzhuk, Ya., Popovych, V., Slabyi, O., Mykhailiv, A., Voitsehivska, T., & Kohut, A. (2026). Features of fretting corrosion damage drilling lines of hoisting mechanisms of mobile drilling rigs. Prospecting and Development of Oil and Gas Fields, 26(1), 30-40. https://doi.org/10.63341/pdogf/1.2026.30

Використані джерела

  1. Borysevych, B.D., Smaha, B.I., Senchishak, V.M., & Popovych, V.Ya. (2004). Fundamentals of theory and calculation of means of mechanization of cargo movement. Ivano-Frankivsk: Ivano-Frankivsk National Technical University of Oil and Gas.
  2. Chang, X., Chen, X., Dong, Y., Lu, H., Tang, W., Zhang, Q., & Huang, K. (2022). Friction and wear behavior between crane wire rope and pulley under different contact loads. Lubricants, 10(12), article number 337. doi: 10.3390/lubricants10120337.
  3. Chang, X., Peng, Y., Zhu, Z., Lu, H., Tang, W., & Zhang, X. (2022). Sliding friction and wear characteristics of wire rope contact with sheave under long-distance transmission conditions. Materials, 15(20), article number 7092. doi: 10.3390/ma15207092.
  4. Chang, X., Shi, F., Chen, X., Peng, Y., Tang, Y., Xiao, W., & Hu, R. (2025). Mechanical property degradation of transmission wire rope caused by different wear evolution. Lubricants, 13(2), article number 59. doi: 10.3390/lubricants13020059.
  5. Chi, J., Ma, H.-J., Lee, G.-S., Park, J.-H., & Kim, D.-E. (2024). Effect of speed and number of sliding cycles on the film formation behavior of fluorine-based grease. Lubricants, 12(1), article number 26. doi: 10.3390/lubricants12010026.
  6. Chunming, X., & Peng, Y., & Zhu, Z.С., & Tang, W. (2020). Fretting behaviors of steel wires with tensile-torsional coupling force under different wire diameters and crossing angles. Tribology Letters, 68(3), article number 91. doi: 10.1007/s11249-020-01331-8.
  7. Debeleac, C., Nastac, S., & Anghelache, G.D.M. (2020). Experimental investigations regarding the structural damage monitoring of strands wire rope within mechanical systems. Materials, 13(15), article number 3439. doi: 10.3390/ma13153439.
  8. Dmytrakh, I.M., Syrotyuk, A.M., & Hrabovs’kyi, R.S. (2003). Surface cracking of steels in the process of cyclic deformation in aqueous media. Materials Science, 39(4), 455-461. doi: 10.1023/B:MASC.0000010930.41747.e0.
  9. Guerra-Fuentes, L., Torres-López, M., Hernandez-Rodriguez, M.A.L., & Garcia-Sanchez, E. (2020). Failure analysis of steel wire rope used in overhead crane system. Engineering Failure Analysis, 118, article number 104893. doi: 10.1016/j.engfailanal.2020.104893.
  10. Heldin, M., Heinrichs, J., & Jacobson, S. (2021). On the critical roles of initial plastic deformation and material transfer on the sliding friction between metals. Wear, 477, article number 203853. doi: 10.1016/j.wear.2021.203853.
  11. Huang, K., Li, G., Chang, X., Zhou, Z., Peng, Y., & Deng, R. (2025). Fretting friction and wear characteristics of the internal spiral contact steel wires in the hoisting wire rope under different service conditions. Lubricants, 13(10), article number 453. doi: 10.3390/lubricants13100453.
  12. Ivashchenko, V.T., Liakh, M.M., Zhuravlov, D.Yu., & Mykhailiv, V.V. (2017). Factors influencing the failure of drilling rig drilling ropes. Prykarpatsky Bulletin of the National Taras Shevchenko Society, 2, 292-300.
  13. Karasu, H., & Demirsoy, M. (2024). Corrosion cracking resistance of hoisting ropes. Materials Testing, 66(3), 347-358. doi: 10.1515/mt-2023-0219.
  14. Kryzhanivskyi, Ye.I., Borysevych, B.D., & Smaga, B.I. (2007). Hoisting machines and continuous transport machines (fundamentals of theory and calculation). Ivano-Frankivsk: Ivano-Frankivsk National Technical University of Oil and Gas.
  15. Kryzhanivskyi, Ye.I., Mironov, Yu.V., & Romanyshyn, L.I. (2003). Mobile units for drilling, repairing, and servicing wells: Overview analysis of designs, structural-compositional, and kinematic schemes: Parameter studies: Design recommendations. Ivano-Frankivsk: Ivano-Frankivsk National Technical University of Oil and Gas.
  16. Kubiś, B., Szade, P., & Tytko, A. (2023). Fatigue life of compacted wire ropes for applications in deep mining. Management Systems in Production Engineering, 31(1), 95-101. doi: 10.2478/mspe-2023-0012.
  17. Kuhn, E. (2024). Energy dissipation in tribological stressed greases. Processes, 12(1), article number 17. doi: 10.3390/pr12010017.
  18. Liu, H., Zhang, D., Cao, S., Shen, Y., Hou, X., & Xu, L. (2011). Fretting corrosion wear behaviors of steel wires in hoisting ropes in alkaline condition. Applied Mechanics and Materials, 99-100, 1014-1017. doi: 10.4028/www.scientific.net/AMM.99-100.1014.
  19. Liu, Y., Dong, J., Ye, X., Mao, R., & Wang, J. (2025). Comparative analysis of dynamic characteristics between magnetorheological grease and graphite magnetorheological grease. Materials Today Communications, 42, article number 111322. doi: 10.1016/j.mtcomm.2024.111322.
  20. Lomakin, A.O. (2024). Theoretical and experimental approaches to the study of additional stresses in steel rope elements when running onto sheaves and drums. Engineering, 33, 30-37.
  21. Lu, C., Jiang, X., Chen, X., & Mo, J. (2022). Experimental study on the evolution of friction and wear behaviours of railway friction block during temperature rise under extreme braking conditions. Engineering Failure Analysis, 141, article number 106621. doi: 10.1016/j.engfailanal.2022.106621.
  22. Mohamed, A., Hamdy, M., Bayoumi, M., & Osman, T. (2019). Synthesis and tribological properties of nanogrease. Industrial Lubrication and Tribology, 70(3), 512-518. doi: 10.1108/ILT-08-2017-0228.
  23. Mouradi, H., El Barkany, A., & El Biyaali, A. (2018). Steel wire ropes failure analysis: Experimental study. Engineering Failure Analysis, 91, 234-242. doi: 10.1016/j.engfailanal.2018.04.019.
  24. O’Halloran, S.M., Harte, A.M., Shipway, P.H., & Leen, S.B. (2018). An experimental study on the key fretting variables for flexible marine risers. Tribology International, 117, 87-97. doi: 10.1016/j.triboint.2017.08.019.
  25. Oleksіieva, L.A., & Ilenko, Ye.Yu. (2022). On the issue of wear resistance of rope wire. Scientific Works of Kharkiv National Air Force University, 4(74), 36-39. doi: 10.30748/zhups.2022.74.15.
  26. Patent No. 85078. (2008). Wire rope. Retrieved from https://iprop-ua.com/inv/aaua0sa2/.
  27. Peng, H., Zhao, D., Shangguan, L., Li, S., Cheng, R., & Li, Y. (2024). The optimization study of rheological characteristics of wind power grease based on gel-state. Gels, 10(4), article number 253. doi: 10.3390/gels10040253.
  28. Ren, Z., Lu, Z., Yu, Q., & Jiang, Y. (2018). Failure analysis and safety protection of a certain type of wire ropes under high-speed impact loads. MATEC Web of Conferences, 142, article number 03001. doi: 10.1051/matecconf/201814203001.
  29. Senyk, S., Gocman, K., Wachowski, M., & Kałdoński, T. (2025). Role of base grease type on the lubrication performance of hexagonal boron nitride nanoparticles and microparticles. Materials, 18(10), article number 2196. doi: 10.3390/ma18102196.
  30. Shen, Y., Wang, Y., Lin, J., Zhang, P., Gao, X., & Wang, Z. (2023). Study on anti-wear and friction-reducing compounding additives in lithium greases. Industrial Lubrication and Tribology, 75(5), 546-553. doi: 10.1108/ILT-07-2022-0350.
  31. Stalkanat. (2024). Steel ropes. Odesa: Private Joint-Stock Company “Stalkanat”.
  32. Ta, T., Horng, J., Huang, M.-W., Torskaya, E.V., & Kuo, C.-W. (2024). Tribological characteristics and vibration response of grease lubricated contacts under environmental particles and water impact. Wear, 550-551, article number 205403. doi: 10.1016/j.wear.2024.205403.
  33. Transport Department of PJSC “Ukrnafta”. (2023). Expert report based on the results of the expert inspection of equipment No. 0203-EO-0309-23-IF. Retrieved from https://www.ukrnafta.com/.
  34. Ventsel, Ye.S., Lysikov, Ye.M., & Yevtushenko, A.V. (2007). Fundamentals of tribology and chemotology. Kharkiv: UkrDAZT.
  35. Wang, D., et al. (2025) Bending tribo-fatigue behaviors between steel wire rope and rope groove material of offshore rig winch drum. Tribology International, 204, article number 110477. doi: 10.1016/j.triboint.2024.110477.
  36. Wang, Z., Chetwynd, D.G., & Mao, K. (2018). Friction characterics tics of polymers applicable to small-scale devices. Tribology International, 119, 698-706. doi: 10.1016/j.triboint.2017.11.036.
  37. Wokem, C., Joseph, T., & Curley, M. (2018). Fatigue life prediction for cables in cyclic tension. Journal of Strain Analysis for Engineering Design, 53(3), 141-155. doi: 10.1177/0309324717753211.
  38. Zakalov, O.V., & Zakalov, I.O. (2011). Fundamentals of friction and wear in machines. Ternopil: Ivan Puluj Ternopil National Technical University.
  39. Zhang, Y., Zhang, Q., Wang, C., Chang, X., & Chen, G. (2021). Preparation and tribological properties of lanthanum stearate modified lubricating oil for wire rope in a mine hoist. Materials, 14(19), article number 5821. doi: 10.3390/ma14195821.
  40. Zhou, P., Zhou, G., Li, Y., He, Z., & Liu, Y. (2020) A hybrid data-driven method for wire rope surface defect detection. IEEE Sensors Journal, 20(15), 8297-8306. doi: 10.1109/jsen.2020.2970070.