抽油机油井油管断裂失效性质的判定

油管内壁载荷谱测定进一步明确了油管在工作状态下承受轴向位－拉交变载荷,其象一部在应力集中的齿根处。对油管断口进行也宏观和微以形貌分析。宏观上可明显观察到疲劳断口的裂纹扩展区的瞬断区;微观上的少数油管断口中观察到了典型的疲劳辉纹,在很多断口上观察到了疲劳台阶和二次裂纹。由此可以断定油管断口属疲劳断口,油管的断裂失效性质是疲劳断裂。     

油田管道应力腐蚀断裂成因分析

油田管道发生断裂失效,运用宏观分析、微观分析、裂纹扩展分析、形貌分析、微区成分分析、X射线衍射分析和力学性能分析,进行管道断裂失效分析,明确了管道断裂成因;测试结果表明,断裂裂纹沿环向开裂,管道轴向受力大于环向受力,并且裂纹断裂方向与最大拉应力方向垂直;同时,套管未发生颈缩和腐蚀减薄,而且断口平整,断裂属于脆性断裂。断裂扩展区具有典型的河流花样微观特征,属于准解理穿晶断口;套管裂纹由套管内表面向外部延伸,并且裂纹扩展呈树枝状,其裂纹特征符合硫化物应力腐蚀断裂特征。综上所述,该油管断裂由硫化物应力腐蚀开裂导致,裂纹起裂于油管上的缺陷处,该处的应力集中萌生腐蚀开裂裂纹。     

抽油机井油管的疲劳断裂寿命分析

从现役抽油机井油管上取材 ,依据油管螺纹尺寸特征制备相应的疲劳试件 ,模拟油管工况进行疲劳试验 ,对破断试样断口上的裂纹源区形貌及疲劳辉纹进行分析 ,计算出油管裂纹的扩展寿命。根据油管裂纹的扩展寿命占总寿命的比率 ,可以认为 ,油管的寿命主要取决于裂纹的萌生寿命。因此 ,在分析油管发生疲劳断裂的原因时 ,应主要针对裂纹的萌生原因进行分析 ,并就如何延长油管裂纹的萌生寿命提出相应的预防措施     

焦化原料泵泵轴的断裂失效分析及其应对措施

某焦化原料泵在输送超稠油时出现泵轴断裂事故,本文通过材质、金相检验,断口宏观特征观察及微观形貌分析等方法,对泵轴失效原因进行了分析。结果表明,泵轴材质化学成分和金相组织均符合标准,在键槽侧面中部发现凹坑裂纹源,断口有明显的疲劳辉纹和瞬断区,为疲劳断裂的典型特征,原因是超稠油黏度和阻力较大、泵轴在运行过程中由于启动冲击和载荷波动造成裂纹疲劳扩展直至断裂。为防止类似事故发生,文章提出了有效应对措施。     

海洋平台用钢A537与温度相关的疲劳裂纹扩展

用断裂力学研究了常幅载荷作用下A537钢在238K、273K和303K三个不同温度下的疲劳裂纹扩展特性.发现裂纹的扩展速率与试验温度密切相关,其相关关系满足Yokobori公式.试验结果集中在裂纹扩展图上曲线的交点,作为疲劳裂纹扩展的一个临界值,该点意义重大,本文对此进行了详细分析.对不同温度下疲劳裂纹的断口作了宏观和微观分析,发现宏观断口表面与温度密切相关,而微观形貌表现出相同的微空洞聚结的叠波断裂;说明三个温度下均为延性断裂.     

煤气管网波纹管损伤疲劳失效机理

通过对使用一个周期,受损伤失稳变形的和近乎完好的波纹管疲劳载荷实验,结合交变载荷下的应力分析,以及失效件宏观和微观疲劳断口的显微分析,探讨了波纹管损伤的形成,裂纹的扩展,直至断裂全过程,揭示了管网体系中波纹管的损伤疲劳失效机理.     

TS-90连续油管断裂失效分析

为了分析某井气举作业用TS-90连续油管断裂失效原因,通过宏观分析、无损检测、几何尺寸测量、化学成分分析、力学性能测试、金相检测、扫描电镜（SEM）等手段,对该失效连续油管进行了试验研究。试验结果显示,该失效连续油管的管体壁厚、外径、化学成分、显微硬度、晶粒度均符合API SPEC 5ST—2010要求;油管表面整体布满台阶状横向裂纹,裂纹沿油管周向扩展;原始裂纹断口表面大量腐蚀产物覆盖,且从裂纹源区到裂纹尖端部位,始终存在少量导致应力腐蚀开裂的S元素;原始裂纹萌生于腐蚀坑底,裂纹尖端呈局部沿晶脆性断裂,且断口外表面附近呈解理形貌。综合分析结果表明,该连续油管断裂的根本原因是应力腐蚀开裂,其在井下作业时受腐蚀因素和应力载荷的共同作用,管体外表面萌生应力腐蚀裂纹,裂纹扩展并最终导致管体断裂失效。     

抽油机井油管柱断裂失效特征分析

文章通过现场调查,分析了油管柱发生断裂的特点及油井工况对断裂的影响.油管断裂主要表现为螺纹断裂,断口位置在螺纹尾部.管柱各部位发生断裂的频率极不均衡,且井口第1根油管断裂发生率最高.油管螺纹断口的宏观和微观特征显示了这种断裂属于机械疲劳断裂.油管柱的断裂寿命分布有双峰特点,大量油管在很短的工作期间内发生了非正常断裂.油井的各种工况条件对油管柱的断裂会产生不同的影响.     

钻柱转换接头断裂失效分析

对钻柱转换接头的断口形貌、金相组织、化学成分和力学性能进行了全面的试验分析，并对其受力状态进行了分析计算。推断出转换接头的断裂原因：在使用过程中存在选型不合理，在弯曲、拉压、扭转、冲击、振动等交变载荷的复合作用下，在危险截面产生疲劳裂纹，从而导致转换接头疲劳断裂。     

抽油机井油管载荷及应力应变分析

将自制开发的新型载荷测试仪和模拟油管工况测试台,成功地用于油管载荷及应力应变的实测试验.在此基础上,应用大型有限元分析软件ANSYS,对油管在各种工况下的应力和应变进行了计算.结果表明,抽油机井油管受到的是拉-拉疲劳载荷,处于有阻尼强迫振动状态,是油管产生疲劳断裂的基本条件.最危险点在接头的第一啮合齿的齿根处,最大应力应变值一般均超过屈服极限.在正常工况下,尽管危险点应力应变水平很高,但是仍处于低弹性应变幅循环状态下,所以油管能较长期地在井内服役;当发生非正常工况时,油管内的最大应力应变幅可能达到强化段,在循环载荷作用下会产生较大的塑性应变幅,就会发生油管的疲劳断裂.     

连续油管疲劳寿命模型与试验机的发展概述

随着连续油管应用范围的扩展,以及连续油管制造技术和焊缝热处理技术的改进,不断有更高钢级和更大直径的连续油管投入到三高油气田中应用,但这些新材料疲劳模型的测试数据还不完善。对连续油管弯曲低周疲劳损伤过程进行调研及国内外连续油管疲劳寿命预测模型的发展进行分析,发现国内外逐渐考虑缺陷和现场测量数据影响因素来改进疲劳寿命预测模型。疲劳寿命模型的基础数据来源于疲劳试验机的试验数据,使得连续油管疲劳试验装置得到较快的发展,并对国内外的疲劳试验机发展现状进行归纳。目前,连续油管疲劳试验机已经能模拟钻修井各种实际工况下多种载荷下的疲劳,但缺乏对连续油管进行系统和大量样品的试验。连续油管疲劳寿命预测模型具有一定指导性,但不能准确预测现场剩余寿命,还需要进一步的完善和改进疲劳预测模型。     

连续油管卷曲低周疲劳寿命预测

弯曲和内压作用下产生的疲劳是造成连续油管失效的主要原因,在疲劳曲线上按其破坏的循环数N划分,属于典型的低周疲劳问题。以三参数幂函数能量法(3SE)和梁弯曲理论为基础,结合连续油管的承载状态,考察其疲劳寿命及影响因素。实例分析表明,连续油管循环次数随卷绕半径的增大而增大,但基于材料本身特征,存在一个卷绕半径极限,超过该值时通过增大卷绕半径的方法来提高连续油管循环寿命无太大意义;3SE方法在寿命预测精度上优于传统Manson-Coffin方法,对于连续油管作业过程中涉及的低周疲劳问题及寿命预测具有一定的借鉴作用。     

提高连续油管使用寿命的方法

从采用软件跟踪疲劳寿命 ,截断法 ,变径连续油管 ,反转使用连续油管 ,防止连续油管损伤 ,合理配置设备 6个方面讨论了控制管串疲劳 ,提高连续油管使用寿命的方法 ,并得出结论 :控制管串疲劳的方法中 ,最有效的方法是实际作业截断法。指出要尽量减少连续油管在带内压下工作 ,也要研究开发降阻性能好的工作液 ,以延长连续油管使用寿命、降低作业风险。     

预弯曲连续油管及其疲劳寿命预测

介绍了一种提高连续油管疲劳寿命的新技术--预弯曲连续油管技术,对预弯曲连续油管进行了受力分析和强度校核,分析了现场作业过程中预弯曲连续油管应力循环特征。在对称循环和脉动循环下的疲劳实验数据基础上,用拟合法和插值法建立了任意循环下预弯曲连续油管的疲劳寿命预测模型,简单对比了预弯曲连续油管和直连续油管的疲劳寿命。初步计算表明:预弯曲连续油管技术可以成倍地提高连续油管的疲劳寿命。     

用模糊Bayes方法确定连续油管的疲劳寿命分布

推导出在只有小样本数据的情况下,利用模糊贝叶斯（Ｂａｙｅｓ）理论方法确定连续油管疲劳寿命概率分布模型。根据国内油田使用较多的３１７５ｍｍ连续油管统计失效寿命数据,利用可靠性分析的模糊贝叶斯方法,对分布参数进行了估计,认为疲劳寿命服从两参数的Ｗｅｉｂｕｌ分布,并获得了这种连续油管疲劳寿命分布规律函数和可靠度计算公式。这一结果有待国内有关油田在进一步积累失效数据后加以验证和完善     

抽油机井油管的疲劳强度及其疲劳断裂分析

分析了抽油机井油管的载荷形式、表面加工状态、特别是螺纹齿根结构特点对疲劳强度的影响,估算出了螺纹根部的疲劳强度;模拟油管工况,对符合API规范要求的螺纹根部的局部应力应变进行了计算,揭示了具有无限疲劳寿命时的螺纹根部的疲劳特性;基于螺纹根部的疲劳强度和疲劳特性,采用应力寿命法(Goodman关系)计算出了现用油管螺纹根部所能承受的极限应力幅;依据以上各项研究结果,从量化方面对现用油管的疲劳断裂失效进行了分析和论证。     

连续油管在弯曲和内压共同作用下的疲劳寿命分析

连续油管在工作时除受卷绕弯曲和拉伸载荷作用外，管内常受到内压作用，承受三轴应力。根据疲劳强度理论，对连续油管在三轴应力作用下的疲劳寿命进行分析，结果表明，连续油管在三轴应力下的疲劳失效属于低周疲劳问题，疲劳寿命较短；内压大于一定值后，疲劳寿命急剧下降；改进连续油管作业装置，不用导向架，可大大延长连续油管使用时间。     

连续油管疲劳寿命的预测及模糊优选

连续油管的失效主要是弯曲疲劳失效。疲劳寿命是衡量其可靠性的关键指标。而目前连续油管疲劳寿命预测理论还很不成熟。现文利用等效应力建立了连续油管的疲劳寿命估计模型;并根据理论模型,综合考虑连续油管使用的实际条件和有关因素,对连续油管的疲劳寿命预测模型进行了模糊处理,得到了连续油管的模糊可靠性寿命,并用现场实例进行了验证说明。     

影响连续油管疲劳寿命的因素分析

疲劳寿命是衡量连续油管质量好坏的关键 ,分析影响连续油管疲劳寿命的因素 ,对提高连续油管寿命 ,指导其选择引进和应用管理 ,以及连续油管作业技术的推广应用都具有重要意义。通过对连续油管应力和最终拉伸强度的计算 ,建立了连续油管疲劳寿命预测模型。利用图表法分析得知 ,连续油管的疲劳寿命随内部压力的增加而急剧降低 ;外径尺寸越大的连续油管 ,疲劳寿命越低 ;其疲劳寿命随卷筒直径和导向拱弯曲半径的增大而增大 ;随连续油管材料抗拉强度的提高 ,其疲劳寿命明显增加。并据此提出建议 :( 1 )优先选用抗拉强度高的连续油管材料 ;( 2 )应尽量增大卷筒直径和导向拱的弯曲半径 ;( 3)应尽量增加大直径连续油管的壁厚 ;( 4 )在满足使用要求的前提下 ,应优先选用小直径连续油管。     

连续油管疲劳可靠性分析的新方法

弯曲疲劳寿命是影响连续油管使用范围最突出的问题之一,因此利用疲劳可靠性的理论预测其疲劳寿命是亟待解决的关键课题。预测连续油管疲劳寿命传统方法是将许多试样在不同应力水平的循环载荷作用下进行试验直至失效,从而作出S-N曲线,供工程参考,这样不仅费用高,且模拟实际应力条件也较困难。为此,根据低周疲劳曲线,通过引入复合随机变量X=NS2,对不同材料和应力水平下的连续油管疲劳实验数据进行了归一化处理。这是一种研究连续油管疲劳可靠性的新方法。