TC4钛合金钻杆在腐蚀条件下的力学性能研究

为研究适用于腐蚀环境下的钛合金钻杆材料,参照NACE和GB规范中的腐蚀要求和试验标准,首先对TC4钛合金试件进行腐蚀处理（设置未经腐蚀处理的对照组）,然后进行拉伸、冲击和硬度试验,研究其在腐蚀条件下的综合力学性能. 结果表明:在NaCl、H₂S、CO₂、205 ℃条件下,TC4钛合金的拉伸性能下降不超过10%,冲击性能变化仅为0.33%,硬度下降3.21%,说明TC4钛合金具有出色的耐腐蚀性,在腐蚀条件下能够保持良好的综合力学性能. 以API规范中对钢钻杆材料的力学性能要求为指标,腐蚀处理后TC4钛合金的力学性能表现为屈服强度、拉伸强度及伸长率均不低于X级钢;冲击吸收功高于API对钢钻杆要求的62%（20 ℃）;硬度超过G级钢约37%,接近S级钢;故可将TC4钛合金应用于腐蚀性油气井钻杆中以避免或减轻钻杆腐蚀失效.      

钻杆螺纹部位疲劳损伤的磁记忆检测试验研究

钻杆在使用过程中由于工况恶劣,受力情况复杂,其螺纹部位极易发生疲劳失效,造成重大损失。笔者利用磁记忆检测的基本原理,对不同使用工况的钻杆螺纹部位的疲劳损伤情况进行了现场检测试验,验证了磁记忆检测技术在检测钻杆螺纹疲劳损伤状况方面的可用性,证实了螺纹容易发生疲劳损伤的部位位于密封面端起前三扣位置,同时证实随着使用时间的延长,钻杆螺纹部位疲劳损伤越严重,并且在对大量检测数据进行分析的基础上建立了钻杆螺纹分级推荐标准。     

冲击功对8Mn-2Cr-Si钢磨粒磨损性能的影响

研究了不同冲击功对8Mn-2Cr-Si钢磨粒磨损性能的影响,利用X射线衍射仪分析了试样冲击表面的组织相变过程,并利用扫描电子显微镜对材料磨损表面及亚表层进行分析,探讨其磨损机制.结果表明:8Mn-2Cr-Si钢在冲击磨损过程中,冲击诱发马氏体相变,且冲击功越大,马氏体相变量越多,材料加工硬化效果越好;但随着冲击功的增大,材料磨损失重增多,主要是由于不同冲击功条件下磨损机制不同,并且材料塑性变形阶段使磨粒嵌入基体,成为应力集中源,在循环冲击过程中产生疲劳裂纹,逐渐扩展至材料表面,最终形成大块剥落使材料严重磨损失效.     

轮轴钢LZ50的单轴微动疲劳失效机理

研究了轮轴钢LZ50在单轴微动疲劳条件下的应力-应变滞后回线,微动区的磨损特征及断口和截面形貌;分析讨论了磨屑的形成与演变过程及微动疲劳失效机制.结果表明,LZ50在单轴微动疲劳过程中消耗的塑性不可逆功少,微动损伤机制为粘着磨损、磨粒磨损,并伴有氧化磨损.磨损过程中基体材料脱落、破碎、氧化形成磨屑,其中的硬质氧化物颗粒促进了材料表面的磨粒磨损,加速了疲劳失效过程.微动疲劳裂纹萌生区的宽度大约为100μm,失效断裂面垂直载荷方向.     

钻杆接头螺纹部位疲劳裂纹的超声波检测

钻杆螺纹根部疲劳裂纹是钻杆钻井服役中产生的常见缺陷类型 ,是钻杆螺纹发生断裂的重要根源 .本文介绍了钻杆螺纹疲劳裂纹超声检测原理 ,设计了专用超声检测探头和检测装置 ,给出了检测试验结果 ,证明了钻杆螺纹疲劳裂纹超声检测的可行性和实用性     

滚丝模失效分析与防止

对滚丝模失效的分析可以搞清滚丝模的寿命及磨损等问题，通过扫描电镜等方法的研究，认为失效形式为麻点剥落，是由于材料韧性不足造成的．对Ｃｒ１２ＭｏＶ和ＬＭ１材料在冲击试验机上进行冲击疲劳试验结果表明，新型高强度高韧性模具钢ＬＭ１在不同冲击能量下的多次冲击疲劳寿命明显高于经不同制度热处理的Ｃｒ１２ＭｏＶ钢．     

LZ50单轴微动疲劳特性研究

研究了轮轴钢LZ50在单轴微动疲劳条件下的应力-应变滞后回线,微动区的磨损特征及断口和截面形貌;分析讨论了磨屑的形成与演变过程及微动疲劳失效机制。结果表明,LZ50在单轴微动疲劳过程中消耗的塑性不可逆功少,微动损伤机制为粘着磨损、磨粒磨损,并伴有氧化磨损。磨损过程中基体材料脱落、破碎、氧化形成磨屑,其中的硬质氧化物颗粒促进了材料表面的磨粒磨损,加速了疲劳失效过程。微动疲劳裂纹萌生区的宽度大约为100μm,失效断裂面垂直载荷方向。     

冲击功对低碳高合金钢冲击腐蚀磨损性能的影响

文章通过改变冲击功和试验时间,利用SEM与光学显微镜观察表面形貌和亚表层裂纹,研究了在冲击、腐蚀和磨粒磨损协同作用下冲击功对低碳高合金钢磨损性能的影响,以及不同冲击功下磨损失效机理随时间的变化。试验结果表明,在2.0J和2.7J冲击功下,材料主要表现为磨粒磨损;在3.5J冲击功下,材料表现为冲击磨损。同时,在各个冲击功下,材料的磨损机理在冲击应力的循环作用下随时间发生明显变化。     

钻杆接头螺纹部位疲劳裂纹的超声波检测

钻杆螺纹根部疲劳裂纹是钻杆钻井服役中产生的常见缺陷类型,是钻杆螺纹发生断裂的重要根源。本文介绍了钻杆螺纹疲劳裂纹超声检测原理,设计了专用超声检测探头和检测装置,给出了检测试验结果,证明了钻杆螺纹疲劳裂纹超声检测的可行性和实用性。     

基于Workbench防冲刺短节疲劳寿命分析

在井控作业中,高速、高压流体冲击防冲刺短节,产生脉动循环冲击载荷,易产生冲击疲劳.通过疲劳寿命理论计算得出防冲蚀短节满足疲劳强度要求.然后,根据材料的S-N曲线,通过ANSYS Workbench多物理场耦合分析平台完成对防冲刺短节流固耦合分析,得到作用于防冲刺短节的载荷谱.利用Ncode DsignLife疲劳分析方法对防冲刺短节进行疲劳寿命数值模拟,采用疲劳安全系数作为疲劳强度失效评价标准,得到防冲刺短节关键区域安全系数均大于1,满足其疲劳强度设计要求,且安全系数云图与应力云图分布位置相同,说明数模结果具有一定指导意义.     

中国石油钢管的发展现状分析

指出了石油钢管在石油工业中的地位,不仅表现为用量大、花钱多,更主要的是钢管的质量、性能对石油工业的发展关系重大,并介绍了石油钢管主要包括油井管(钻杆、钻铤、套管、油管等)和油气输送管两大类;还进行了中国石油钢管发展现状的分析,对石油钢管企业的概况以及主要钢管企业的产品类型、生产能力进行了评述,显示了目前中国石油钢管制造行业的勃勃生机。     

调质工艺对V微合金油井管用钢力学性能的影响

为应对复杂苛刻的工作环境,开发出可以达到Q125钢级标准的高抗拉、抗压和抗挤毁性能的油井管用钢,研究了调质工艺对V微合金化试样微观组织和力学性能的影响.结果表明:经调质处理后的实验钢的微观组织主要是回火马氏体和微量贝氏体,碳化物大量析出,使材料具有良好的综合力学性能.较低的回火温度和较长的回火时间可增加碳化物的析出量,从而增强沉淀强化作用.在610℃下回火70min的综合力学性能最佳,屈服强度、抗拉强度及伸长率分别可达954MPa,989MPa及13.5%. 0℃冲击功横向为25J,轧向为46J,满足Q125钢级油井管标准要求.     

内衬空八边形钢管的混凝土组合柱耐撞击性能

为研究内衬空八边形钢管混凝土组合柱的耐撞击性能,利用无导轨落锤式撞击试验机进行内衬八边形钢管混凝土组合柱耐撞击试验研究.试验过程中采用力传感器、高速摄像机记录撞击全过程中构件的撞击力时程曲线和跨中位移时程曲线.试验中观察边界条件、撞击能量、轴压比和圆钢管壁厚等因素对组合柱破坏形态与能量耗散的影响规律.试验结果表明:外包钢筋混凝土可与空八边形钢管和钢管混凝土相互协调,共同工作;在承受撞击荷载时,撞击高度对试件耗能能力的影响最为显著,边界条件次之,轴压比影响较弱,圆钢管壁厚影响最弱.     

冲顶开窗径向水平井转向送进关键技术

为解决传统径向水平井技术套管段铣和大直径扩孔困难等问题,提出在免扩孔条件下一次性实现径向水平井开窗及钻进的技术方案,设计在Φ139.7 mm套管内使用的转向工具,该工具利用液压冲顶方式进行套管开窗,并采用Φ14 mm无缝钢管作为喷射钻进的钻管。数值模拟与室内试验表明,采用纵向冲顶方式可满足套管开窗要求;在45 MPa泵压作用下钻管能够克服转向阻力实现送进;当冲头下倾角度为11°时能有效地实现钻管矫直与长距离送进;采用液压冲顶套管与金属钻管送进相结合的方式可满足超短半径径向水平井作业要求,为下一步联合水力钻头进行高压喷射破岩奠定基础。     

Research and Trial Production of X80 Pipeline Steel with High Toughness Using Acicular Ferrite

Keywords:pipelinesteel;X80;acicularferrite;coil1Introduction Itisaneconomicalwaytotransportoilandgasthrough longdistancebyusingpipelinewithhighpressureandlarge diameter.Inthiscase,isusuallyrequiredthehigh grade,highperformancepipelinesteeltoguaranteeasafeand reliableserviceatsuchhighpressure,aswellastoreduce thecostofconstructionandoperationforapipelineproject.NowX70pipelinesteelhasbecomethemostusedsteelgrade inlongdistancepipelineprojectsovertheworld.SomeX80pipelinetrialprojectshavebeencons…     

T型铸钢节点冲击响应研究

对两端简支 T 型铸钢节点在冲击荷载下的响应进行了非线性有限元分析,得到不同荷载参数下节点的冲击力时程曲线和变形时程曲线. 分析中将铸钢节点的变形分为主管管壁局部凹陷、主管整体弯曲和支管轴向变形三部分,通过计算得到三部分变形随冲击时间变化的规律及其所耗散的能量在节点总耗能中所占的比例. 结果表明:冲击动能相同时,冲击荷载和支管轴向变形的最大值与初始冲击速度有关,节点塑性耗能总量随主管径厚比的增大而增加,随主管长径比及主支管直径比的增大而减小. 当主管长径比较小时,支管变形大于主管变形. 支管与主管的直径接近时,节点的局部凹陷变形可以忽略.     

坠物撞击海底管道损伤的BP神经网络预测模型

为预测坠物撞击饱和黏土海床上海底管道的损伤，建立了坠物撞击下饱和黏土海床与海底管道相互作用的动力有限元模型，结合海底管道实际工作条件的变化范围，分析坠物撞击能量、管道直径、壁厚、钢材等级、内压、海床土不排水抗剪强度6个参数对海底管道损伤的影响规律，将6个参数作为输入层参数，以管道损伤作为输出参数，将数值模拟结果作为训练样本，通过学习和训练构建形成了海底管道损伤预测的BP神经网络模型。研究结果表明：坠物撞击能量越大，管道损伤越大，管道损伤增长速率随坠物撞击能量的增大而趋缓；管道直径、壁厚、内压、管道屈服强度增加，管道损伤减小；饱和黏土海床不排水抗剪强度越大，管道损伤越大。建立的海底管道损伤BP神经网络预测模型，仅需要坠物撞击能量、管道直径、壁厚、钢材等级、内压和海床土不排水抗剪强度6个参数，模型简单、便捷，能够较好地预测饱和黏土海床海底管道受坠物撞击的损伤，数值算例涵盖了常见饱和黏土海床海底管道的工作条件，具有很好的适用性，为海底管道损伤预测提供了新思路。     

钻柱表面裂纹在拉扭作用下的弹塑性断裂性能

在钻井作业过程中,井口附近钻杆受到的拉力和扭矩往往达到整个钻柱的最大值,尤其是在上提钻柱解卡、
震击解卡以及蹩钻、卡钻情况发生时,井口附近钻杆受力更为恶劣。针对井口附近钻杆的断裂问题,以某超深直井的
实际工况载荷为例,将钻杆外表面的缺陷简化为横向半椭圆裂纹,以30CrMo 作为钻杆材料并通过实验拟合得到其
Ramberg–Osgood（R–O）本构模型,研究了拉力和扭矩组合作用下裂纹的弹塑性断裂特性。得到钻进工况下钻柱外表
面裂纹扩展至不同深度的临界形状比以及塑性成分在J 积分中所占的比例;定量分析了拉力波动和扭矩波动对井口
附近钻杆弹塑性断裂性能的影响,发现扭矩波动对裂纹扩展的贡献远大于拉力波动,避免钻柱受到扭转冲击对延长钻
柱寿命有重要意义。