20CrMo钢短裂纹行为和抽油杆表面允许裂纹深度

研究了抽油杆材料20CrMo钢穿透长、短裂纹和表面长、短裂纹在近门坎区的裂纹扩展行为。结果表明：短裂纹比长裂纹的裂纹扩展速率更快，门坎值更低，表面允许裂纹深度更小。因此，用长裂纹扩展速率和门坎值计算抽油杆剩余寿命，比考虑短裂纹效应的要高，最好使用裂纹扩展速率与有效应力强度因子幅计算抽油杆的剩余寿命。用短裂纹的门坎值重新计算了D级抽油杆各关键部位允许存在的裂纹尺寸。     

D级抽油杆20CrMo钢疲劳裂纹扩展速率及门槛值

通过对D级抽油杆20CrMo钢疲劳断裂的实验研究,得出抽油杆的螺纹段、杆体、过渡段和扳手方段疲劳裂纹的扩展速率及门槛值。同时分析了不同应力比对材料疲劳裂纹扩展速率及门槛值的影响。     

抽油杆表面缺陷及裂纹分析

根据抽油杆锻造表面缺陷检测和实物疲劳试验，分析了抽油杆各部位的表面缺陷形态及表面裂纹形态。为抽油杆锻造质量评定和疲劳寿命预测提供了裂纹模型。指出抽油杆表面缺陷主要是锻造皱褶所引起的微小裂纹，尽快改进锻造成型工艺，减少这种微小裂纹，是抽油杆生产厂应予重视和解决的问题。     

D级抽油杆疲劳裂纹扩展期剩余寿命预测

测定了四种常用Ｄ级抽油杆用钢在空气和３．５％ＮａＣｌ水溶液腐蚀条件下的裂纹扩展速率，计算了当抽油杆存在不同尺寸可扩展裂纹时的剩余寿命。结果表明，当杆体上存在深０．１ｍｍ可扩展裂纹，使用应力为１１７．６～３７２．６ＭＰａ时，尚可工作两个月到两年。裂纹扩展期的扩展规律表明，任何一种能引入表面残余压应力的表面强化方法，都可以提高抽油杆的使用寿命。     

抽油杆表面横向裂纹扩展试验研究

用３５ＣｒＭｏ材料制成符合国标Ｄ级抽油杆机械性能指标的圆棒试件。通过试验研究了带表面横向裂纹试件在拉─拉交变载荷作用下表面横向裂纹的扩展情况。用降载勾线法描述了试件表面横向裂纹前沿的变化过程；根据试验数据的多项式回归，找出了试件表面横向裂纹前沿的变化规律。此试验结果可作为抽油杆表面横向裂纹扩展速率和抽油杆失效分析的依据。     

表面有横向裂纹的抽油杆寿命估算

应用断裂力学理论和实验结果,讨论了表面有横向裂纹的抽油杆寿命估算中的4类典型问题,为正确分析抽油杆断裂事故的发生提供了依据,也为抽油杆合理安全使用,旧杆再利用的可能性分析及其剩余寿命计算和制订抽油杆检测周期等方面提供参考。     

对两种D级抽油杆的可靠性研究

对两种型号的D级抽油杆分别进行两级和三级应力水平的疲劳试验,统计分析出疲劳寿命分布规律,得到P—S—N曲线,并提出现场工作环境下的寿命计算式。     

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。     

D级空心抽油杆疲劳性能试验研究

为考查Ｄ级空心抽油杆不同摩擦焊接工艺性能的可靠性, 采用电测试验应力法测试抽油杆焊接接头的应力集中系数β。在静拉伸条件下进行应变测试, 测得抽油杆焊接接头平均应力集中系数为１－０９１５ , 各应力集中系数分散性较小, 说明摩擦焊接工艺稳定可靠。在ＭＴＳ—８１０材料试验机上做了抽油杆短杆接头的疲劳试验, 采用数理统计方法统计分析Ｄ 级空心抽油杆疲劳性能, 获得Ｄ级杆的Ｐ－ Ｓ－ Ｎ 曲线和疲劳极限图, 求得存活率Ｐ＝ ９９－９ ％ 及对应寿命Ｎ＝ １０７时抽油杆的最大应力水平为２４４－３７ＭＰａ。统计结果表明, 按有关工艺制造的Ｄ级空心抽油杆疲劳强度满足使用要求。     

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。     

D级抽油杆喷丸强化最佳工艺研究

针对我国各抽油杆生产厂在Ｄ级抽油杆喷丸工艺中多注重除锈效果，而较少关注喷丸强化对提高疲劳极限作用的现状，研究了Ｄ级抽油杆喷丸强化的最佳工艺。结果表明，在其他喷丸参数相近时，表下残余压应力的深度主要取决于丸粒大小；在丸粒尺寸相同时，表下最大残余压应力的最大值取决于Ａｌｍｅｎ试片的弧高度。新的喷丸强化工艺可使现有Ｄ级抽油杆杆身的疲劳极限由４３５ＭＰａ提高到５３５－５６５ＭＰａ，大大超过美国Ｄ级抽油杆的疲劳极限４５０ＭＰａ。     

表面感应加热淬火抽油杆残余应力衰减的研究

为提高抽油杆的疲劳极限，研究了经表面感应加热淬火的抽油杆在疲劳极限应力作用下残余应力的衰减规律。结果表明，残余应力的衰减主要取决于心部组织的静屈服强度和循环屈服特性。心部组织静屈服强度高，又具有循环硬化特性的，残余应力衰减量小。反之，衰减量大。但是，残余应力的衰减主要发生在前几百个循环周次内，当循环周次超过１００次，不管心部材料是循环硬化的还是循环软化的，残余应力的衰减量都很小。由此，结合采用喷丸工艺，研制出疲劳极限达到６７０ＭＰａ的超高强度抽油杆，大大超过美国ＥＬ级抽油杆（５５４ＭＰａ）的水平。     

D级抽油杆用20CrMo钢疲劳试验

根据接我国矿场常用抽油机型号和泵挂深度所求得的疲劳应力比，确定了接近正常采油工况条件下的疲劳应力比Ｒ＝０．４，在此应力比下，对Ｄ级抽油杆用２０ＣｒＭｏ钢在ＰＬＧ－１０型高频疲劳试验机上进行了疲劳试验。利用疲劳应用统计学，统计分析出疲劳寿命与疲劳应力幅的关系，获得线性相关表达式为ｌｇＮ＝５７．１１－１９．５１ｌｇＳａ，拉－拉疲劳极限为６８８．２２ＭＰａ。据此，在确定抽油杆工况时，抽油杆的最大疲劳应力应控制在６８８．２２ＭＰａ以下，以确保抽油杆不致疲劳破坏。     

水平井抽油杆载荷计算

按水平井抽油杆柱与油管不同接触状态，给出了在造斜井段、稳斜（斜直）井段抽油杆轴向力和抽油杆柱底端载荷的计算公式。对某井造斜井段的实例计算结果表明，抽油杆与油管间挤压力绝对值随轴向力绝对值增加而增加，上冲程时，造斜井段上部的抽油杆与油管间的磨损最严重。     

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。     

几种连续抽油杆的分析与比较

文章介绍了国内目前推广使用的几种连续抽油杆，对连续抽油杆和普通抽油杆的分析比较表明，连续抽油杆有着普通抽油杆无法比拟的性能。它可克服普通抽油杆在机械采油中难以解决的问题，尽快地学习、掌握和使用连续抽油杆。对于石油工业的发展有着现实意义和深远意义。