抽油杆杆体表面裂纹应力强度因子近似式研究

本文以拉伸无限体中椭圆片裂纹应力强度因子的精确解析解为基础,引入抽油杆杆体自由表面边界影响系数M,并将抽油杆杆体局部表面缺陷简化为部份椭圆表面裂纹,于是就将有局部表面缺陷的抽油杆杆体问题简化为有部份椭圆表面裂纹的拉伸圆杆问题。在假设拉伸圆杆部份椭圆表面裂纹的变形为“部份椭球”的条件下,得到了M与该表面裂纹嘴中心张开位移Δ₀之间的关系,简称M-Δ₀公式,用变载勾线法勾画不同裂纹形状,用实验测定相应Δ₀,用M-Δ₀公式计算相应的M值,将不同裂纹形状下的M数据进行数学回归,得到了系数M(a/r,a/c)函数,从而得到了抽油杆杆体局部表面裂纹应力强度因子近似式。将对应的表面裂纹形状最深点的数值与文献的结果进行了比较,比较表明,二者大体一致。     

抽油杆杆体表面裂纹门槛尺寸的可靠性分析

在实测抽油杆材料疲劳裂纹扩展门槛值的基础上，采用Monte-Carlo数值模拟方法，获得了20CrMo钢D级抽油杆杆体表面裂纹在一定可靠度下的门槛尺寸ath。它为油田对抽油杆杆体表面裂纹进行评定提供了依据。     

抽油杆杆体表面裂纹应力强度因子的研究

根据断裂力学中的应力强度因子来研究抽油杆杆体部位表面裂纹的变化，从而对抽油杆杆体部位表面裂纹缺陷进行定量评定，并用疲劳裂纹扩展法求应力强度因子，其优点是可以在接近真实裂纹构件的情况下，用试验分析方法研究应力强度因子问题。     

光弹性法研究受内压薄壁球形容器内表面裂纹应力强度因子KⅠ

本文提出了一种新的球形容器内表面裂纹的定义方法.用光弹性法对壁率为W/R₁=0.100,0.078,0.067的球形容器内表面裂纹进行了较大量的实验研究;得到了应力强度修正因子M_沿裂纹前沿及随裂纹深度a/W,形状a/c和壁率W/R₁的变化规律;研究了曲率对M_n的影响;提出了一个曲率修正系数的经验计算式.     

抽油杆扳手方段存在表面缺陷时的剩余寿命

以抽油杆材料疲劳裂纹扩展速率为依据，对抽油杆扳手方段存在半椭圆表面裂纹、角裂纹和直边裂纹时的剩余寿命进行了分析、推导计算，得到了便于工程应用的剩余寿命图线，为抽油杆缺陷评定提供了依据。     

裂纹型缺陷对套管承载能力影响研究

套管裂纹缺陷中最危险的是表面裂纹，可分解成表面周向裂纹和表面轴向裂纹问题。采用能量差率方法，将裂纹的三维问题转化为二维问题，获得了关于裂纹张开位移的伯努利方程的简化封闭解，导出了空心圆管内、外表面的周向半椭圆表面裂纹在轴向拉伸载荷作用下的应力强度因子的封闭解，并在实例中用双边界元法证明了封闭解的正确性；对轴向裂纹的应力强度因子，比较了经验公式求解与双边界元计算的结果；分析了工程实例中裂纹缺陷对套管安全的影响。     

抽油杆剩余寿命与初始表面裂纹形状关系研究

在简要介绍了能量差率法求解抽油杆表面半椭圆裂纹应力强度因子的基础上,对抽油杆剩余寿命与初始表面裂纹的关系做了进一步的研究。结果表明,抽油杆表面裂纹的初始裂纹面积与抽油杆的剩余寿命是对应的关系,利用试验手段确定抽油杆表面裂纹的初始裂纹面积,就可以确定其寿命。此结论对于工程实际中应用无损探伤技术预测抽油杆剩余寿命有重要价值,可大幅度缩减抽油杆剩余寿命预测的时间及工序。     

抽油杆表面椭圆裂纹应力强度因子有限元分析

运用三维有限元法求解抽油杆杆体及接头不同部位表面椭圆裂纹在拉伸载荷下的应力强度因子。采用Ｉｎｇｒａｆｆｅａ方程由裂端２０节点奇异单元位移场可精确、连续地给出应力强度因子沿裂纹线的变化，实验验证表明，运用三维有限元分析所得到的应力强度因子有较高的工程精度。应用此结果，可对抽油杆不同部位的裂纹问题作断裂与疲劳分析。     

抽油杆螺纹段表面裂纹应力强度因子实验研究

使用James-Anderson方法,通过实验得到了抽油杆杆头螺纹段带预紧力情况下螺纹根部部分椭圆表面裂纹最深点和表面点的应力强度因子表达式。实验过程中,把20CrMo钢5/8英寸抽油杆杆头螺纹段带预紧力的试件,用应变片控制施加的预紧力使之满足工程实际,然后用降载勾线技术描绘出了螺纹根部横截面上缺陷源的疲劳扩展线,由此取得了一系列疲劳裂纹扩展速率数据,并结合疲劳断裂力学标准试样测定的材料性能,得出试件螺纹段螺纹根部部分椭圆表面裂纹最深点和表面点的应力强度因子幅值。再引入这二点应力强度因子正则系数Ya、Ys,又得出一系列相对于顿裂纹形状a/c,和相对深度a/r的Ya、Ys数据。再用拟合法得到函数Ya(a/r,a/c),于是得出应力强度因子表达式。将表达式用于估算试件的疲劳寿命,估算表明,与实验结果符合。证明表达式的正确性,可以在工程上实用。     

波浪载荷作用下海洋平台用钢焊接接头的疲劳寿命预测

采用有限元建模分析初始裂纹形状对表面裂纹疲劳扩展过程中形状演化的影响,并基于BS 7910中FAD图的评定方法,预测了DH36焊接接头不同形状的初始裂纹在波浪载荷作用下的疲劳寿命。结果表明:c₀ /a ₀ 比值大的裂纹在扩展开始阶段均沿深度方向扩展,而长度方向上扩展极慢;而对于c0 /a0比值小的裂纹,在扩展过程中近似保持与初始相似的形状扩展。在波浪载荷的作用下,DH36焊接接头结构件能承受105 252个循环。     

旧玻璃钢抽油杆检测

为了提高玻璃钢抽油杆的应用技术水平 ,对旧玻璃钢抽油杆检测工艺技术进行了研究 ,提出了旧玻璃钢抽油杆的检测工艺流程 ,工艺流程包括清洗液热浸泡、高压清洗、杆体微波NDT (声波 )无损探伤、外螺纹检修及杆体拉伸等工序。阐述了各主要工序的具体操作 ,并首次将微波NDT技术引入到检测玻璃钢抽油杆领域 ,可检测深度 0 3mm、裂开宽度 0 2mm的裂纹 ,能有效地检测10～ 50mm的杆体 ,一般可达到 3m/min的检测速度。     

抽油杆杆体表面缺陷临界尺寸的确定

应用应力强度因子表达式,在线弹性断裂力学K_I=K_(IC)判据的基础上,提出了25.40mm、22.23mm、19.05mm、15.88mm等4种规格的20CrMo钢D级抽油杆杆体存在局部表面缺陷时确定缺陷临界尺寸的8张图线,并举例说明了工程中使用这些图线的具体方法。对抽油杆杆体实际表面缺陷的简化也提出了原则性的处理意见。     

水压试验对管线内腐蚀的影响

为获得水压试验对管线内腐蚀的影响规律、做好腐蚀防护措施、提高水压试验安全性，对水压试验稳压失效的管材采用扫描电镜和XRD分析手段，分析研究了水压试验泄漏点附近管材表面显微组织、腐蚀产物以及局部腐蚀截面特点。结果表明：管材表面存在较严重局部腐蚀和管线轴向裂纹是造成水压试验稳压失效的双重原因；水压试验管道内壁腐蚀产物主要是较稳定的γ-Fe₂O₃、α-Fe(OH)₂,同时还存在少量不稳定的腐蚀中间产物γ-Fe(OH)₂,因其保护性差，导致管道底部仍处于活性腐蚀阶段；水压试验管道内壁腐蚀产物膜存在内层、中间、外层结构，外层组织松散、不稳定、保护性差，中间层多为较稳定的α-Fe(OH)₂,内层氧含量较高，与金属基体之间结合较紧密，多为非常稳定的γ-Fe₂O₃;外层、中间和内层之间存在缝隙，易产生缝隙腐蚀导致严重的局部腐蚀。     

D级抽油杆表面允许裂纹深度的估算

介绍了国内外七种Ｄ级抽油杆用钢的疲劳门坎值的测定。结合对抽油杆各特征部位半椭圆裂纹应力强度因子Ｋ的有限元计算，用断裂力学方法估算了各特征部位允许存在的裂纹尺寸。结果表明，允许裂纹深度α与使用应力σ之间存在有α＝Ａ／σ的关系。当抽油杆的抗拉强度符合ＡＰＩ规范１１Ｂ规定的σｂ＝７９３～９６５ＭＰａ时，七种材料的门坎值基本相同。当使用应力在疲劳极限附近处为３７２．６ＭＰａ时，抽油杆杆体表面存在有深度为０．１３～０．２７ｍｍ的裂纹，杆头锻方处存在有深度为０．６０～１．０２ｍｍ的裂纹，这些裂纹均不会扩展。     

水下微小位移的散斑测试方法

一种水下微小位移的激光散斑照相测试方法.标定恒温时水下微小位移的精度可以达到3%.在水面上1m高处以每秒0.2滴水的滴定速率的扰动下,从每次曝光1～10秒,能得到微小位移的双曝光散斑图.测量了16MnR板试件表面裂纹中心张开位移,结合SCOD法计算了相应的表面裂纹应力强度因子K₁.把板试件的测值与通常情况下的测值和Newman-Raju解的计算值作了比较,三者符合得很好.把内充油球形容器内表面裂纹应力强度因子K₁的测值和球形容器外表面裂纹应力强度因子K₁的测值,分别与Schmitt-Keim式的结果作了对比,结果符合得很好.径比接近1的工业球罐表面裂纹应力强度因子K₁的计算,可以不考虑曲率的影响而选择合理的平板解.     

中国南方海相烃源岩生烃动力学研究

利用Rock-Eval 6热解仪和Optkin动力学软件对中国南方海相烃源岩4种有机质类型样品进行了动力学分析,研究得出在相近演化阶段样品平均活化能是Ⅲ型>Ⅱ₂型>Ⅱ₁型>Ⅰ型,生烃能力是Ⅰ型>Ⅱ₁型>Ⅱ₂型>Ⅲ型,有效生烃期间(干酪根生烃转化率10%~90%)活化能跨度ΔE_Ⅰ<15kJ/mol,15kJ/mol<ΔE_Ⅱ1<20kJ/mol,20kJ/mol<ΔE_Ⅱ2<30kJ/mol,ΔE_Ⅲ>30kJ/mol,有效生烃温度跨度ΔT_Ⅰ≤65℃,65℃≤ΔT_Ⅱ1≤75℃,75℃≤ΔT_Ⅱ2≤85℃,ΔT_Ⅲ≥110℃.达到干酪根10%转化率的时间顺序是Ⅲ型最早,Ⅱ₂型早于Ⅱ₁型,Ⅰ型最晚.而完成90%干酪根转化率时间则是Ⅰ型早于Ⅱ₁型,Ⅱ₂型次之,Ⅲ型最晚.干酪根有机大分子结构特征和元素组成决定了其生烃活化能的频率分布特征,海相优质烃源岩具有快速生烃的特质.      

石油钻杆接头表面裂纹应力强度因子三维有限元分析Ⅱ.母螺纹齿根带半椭圆表面裂纹

采用三维有限元位移法,求解不同型号石油钻杆接头母螺纹齿根部所具有的不同形态半椭圆表面裂纹在内压、拉伸、弯曲、扭转载荷下的应力强度因子.在大量有限元数值分析基础上,给出了包含接头母螺纹结构参数及裂纹形态参数在内的应力强度因子的近似公式.应用本文结果,可对带半椭圆表面裂纹的接头母螺纹作断裂与疲劳分析.     

HL级35CrMoA抽油杆杆体失效分析

为了研究分析某厂HL级35CrMoA抽油杆杆体失效原因,对失效抽油杆进行了宏观形貌观察和化学成分分析,并对其显微组织和断口形貌进行了分析和有限元计算。结果表明,该抽油杆的失效模式为典型的腐蚀疲劳断裂,显微组织主要为回火索氏体+铁素体;疲劳裂纹源于杆体表面腐蚀坑处,疲劳裂纹沿针状组织扩展;在拉伸载荷下,凸缘与杆体截面突变处应力水平相对较高,最终导致腐蚀疲劳失效。最后,提出了预防抽油杆失效的措施,为油田减少同类失效的发生提供重要的理论依据。     

石油钻杆公接头螺纹牙根部表面裂纹有限元计算

基于管螺纹连接的简化模型,采用三维有限元位移法,求解不同型号石油钻杆公接头螺纹牙根部具有不同形态的半椭圆表面裂纹在内压、弯曲、拉伸及扭转载荷下的应力强度因子。在大量有限元数值计算基础上,给出了包含接头螺纹结构参数及裂纹形态参数在内的应力强度因子的近似计算公式。     

用Paris公式处理含表面裂纹抽油杆疲劳断裂问题的研究

对使用公式处理含表面裂纹圆柱杆时（△K）的关系特征进行了分析，证明此式用于该类构件是合适的，并提出了相应材料常数C、m的一种确定方法。对不同应力强度因子系数在该方面的差异进行了讨论。为抽油杆柱疲劳断裂寿命分析的工程应用提供了依据。