Стаття

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

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