工程用钻杆螺纹断裂失效研究

工程用坑道钻机钻杆在孔内受各种载荷作用,包括弯曲、扭转、振动及拉压等,钻进时经常出现钻杆断裂现象,严重影响正常生产.从钻杆接头连接螺纹失效类型分析入手,考虑实际工作载荷对钻杆联结螺纹进行力学分析.基于有限单元法,建立了钻杆连接螺纹接触有限元模型,针对Φ42钻杆进行了强度分析,并对钻杆材质进行了断口的形貌、化学成分测量、硬度测量、金相分析,得出钻杆接头螺纹应力偏高,热处理工艺不稳定为钻杆断裂失效的主要原因,研究为进一步优化钻杆结构提供了重要依据,具有重要的理论意义及工程应用价值.     

139.7mm加重钻杆外螺纹接头断裂原因分析

为查明某井139.7 mm加重钻杆外螺纹接头的断裂原因,对断口进行了宏观和微观分析,对材料进行了化学成分分析、力学性能试验和金相分析,并进行了有限元分析等。结果表明:加重钻杆断裂属于腐蚀疲劳断裂;断裂主要原因是加重钻杆接头内径大于标准规定值,降低了加重钻杆外螺纹接头断裂扭矩和抗拉载荷,在疲劳载荷与腐蚀介质作用下,腐蚀疲劳裂纹首先在加重钻杆外螺纹接头危险截面部位螺纹牙底萌生,随后在载荷作用下裂纹不断扩展,进一步降低了接头的强度,最终发生了断裂事故。     

钻杆接头内螺纹加工自动化试验研究

根据我国煤矿坑道钻杆接头内螺纹加工过程中不断屑现状,影响钻杆生产自动化进程,进行了钻杆接头内螺纹加工自动化试验研究。试验通过对固定式断屑器、改变车削路径、旋风铣削以及高压冷却4种断屑方法进行调研与试验研究,并根据试验断屑效果、加工效率、质量达标率以及工业应用等情况,进行了对比优选,最终选择了旋风铣削加工钻杆接头内螺纹。试验研究解决了目前钻杆接头内螺纹加工断屑的问题,并为钻杆加工实现自动化打下了基础。     

全尺寸石油套管冲击滑动复合磨损试验机的研制

介绍了一种新型石油套管磨损试验机的工作原理和检测方法,该试验机能模拟存在钻井液介质润滑条件时钻杆接头外壁与套管内壁之间以恒定加载、脉动加载或冲击加载工况下的套管磨损状况。试验前钻杆接头试件被固定在一个可上下直线运动的滑动平台上,固定不动的套管试件有间隙地套住钻杆接头试件。试验时利用变频调速电机驱动钻杆接头试件旋转,同时由液压伺服系统推动滑动平台下行带动钻杆接头试件外壁挤压套管试件内壁实现恒定或脉动加载,或者由偏心轮机构驱动滑动平台先上行后下落来带动钻杆接头试件对套管内壁进行冲击。在数据采集方面该试验机综合利用多种传感检测技术、数据采集和软件处理方法实现了对试件的线性磨损量、接触载荷、摩擦因数和近摩擦表面温度等摩擦学参数的在线测试。初步试验结果表明可利用该试验机对套管磨损问题进行系统的试验研究,从而为深入研究套管磨损机制提供技术支持。     

铝板无铆钉自冲铆接质量及强度的试验研究

由于具有传统点焊连接无法替代的优势,无铆钉自冲铆接技术在汽车、家电等行业中得到了较广泛的应用.铆接接头的质量及强度是人们关注的热点问题,而铆接工艺参数和模具结构参数是影响接头质量和强度的主要因素.通过对同种铝板件L5在不同的压边力及模具结构参数下的无铆钉自冲铆接的试验研究,分析这些参数对铆接接头的失效形式、断面质量和剪切强度的影响规律.研究结果表明:接头剪切时的主要失效形式是剪断;合理的铆接工艺参数及模具结构参数可以得到比较理想的接头断面质量及较高的接头剪切强度.     

方钻杆内螺纹接头刺漏原因分析

通过宏观观察、显微组织观察、化学成分分析、力学性能试验和断口分析等方法,对方钻杆内螺纹接头的刺漏原因进行了分析.结果表明:方钻杆内螺纹接头发生了疲劳失效,疲劳裂纹不断扩展至穿透壁厚,造成其发生刺漏.钻具振动及水龙头转动过程中发生的甩动引起与之连接的方钻杆上产生的交变弯曲应力,是导致方钻杆内螺纹接头最末几扣螺纹根部应力集中严重处发生疲劳失效的主要原因.     

液压钻机钻杆连接方式研究

为了提高钻杆拆卸速度和改善转矩传递方式,文中根据液压管快速接头的工作原理对ZDY1900型钻机使用的63.5 mm钻杆接头进行改进和优化,研究设计了一种新型的钻杆连接方式。建立三维模型,导入ANSYS有限元软件进行静力学分析,并根据结果对接头结构进行进一步优化。改进后的快速接头改正了螺纹接头只能单向旋转的缺点,能够实现正反转动,并且装卸快速方便,更利于机械装卸和矿用钻机自动化发展。     

钻杆接头纵向裂纹原因分析

对某油田发生的钻杆接头纵向开裂事故进行了系统调查,对钻杆接头裂纹宏观形貌和微观形貌进行了分析,对开裂钻杆接头和未开裂的钻杆接头材质进行了对比。结果表明：钻杆接头纵向开裂原因是摩擦裂纹引起的,摩擦裂纹的原因主要与井眼全角变化率偏大有关。     

胶焊连接力学性能的影响因素研究

通过试验研究了胶层和母材强度对胶焊连接头力学性能的影响,并对接头性能的影响因素进行了分析。试验表明:胶焊中的胶层可增加焊核直径,即得到同一直径大小的焊核,胶焊比点焊所需电流更小,故胶焊能耗较点焊更低;胶焊中焊点的剪切强度相比单纯点焊有所提升,并且随着母材强度的减小,胶焊中焊点剪切强度的提升更为明显;母材强度越高,胶焊连接的剪切强度越高,高强度结构胶的力学性能越能实现最大化;胶焊接头的强度随着母材强度的提高而提升,但是当外力超过接头强度极限后,其破坏速率也同步增加,相对母材强度低的接头失效更快,因此要根据车身不同位置的受力情况以及接头强度需求,合理设计胶焊接头的板件强度组合。     

极限工况下钻杆接头疲劳分析

近年来,超深井、大位移井的数量持续增加,钻进时钻杆失效问题也越来越多。针对钻杆失效问题,进行了极限工况下的钻杆接头疲劳分析。分析结果表明:超深井及大位移井钻探时,采用高抗扭结构钻杆,相比常规钻杆,整体寿命延长86%,最大应力减小8.3%;采用高抗弯结构钻杆,相比常规钻杆,整体寿命延长652%,最大应力减小8.6%。通过合理调整转速和钻压,可以延长钻杆的疲劳周期,提高安全因数。     

自冲铆接、无铆钉铆接与电阻点焊强度对比试验研究

采用Q195钢板和5A05-O铝板对自冲铆接、无铆钉铆接和电阻点焊3种连接工艺进行了试验,对各种连接接头进行了拉伸测试,并且分析其失效形式。试验结果表明:对于钢板与钢板的连接,电阻点焊接头静强度大于自冲铆接和无铆钉铆接接头静强度;对于铝板与铝板的连接,自冲铆接接头静强度大于电阻点焊和无铆钉铆接接头静强度。对于不同连接工艺,钢板与钢板之间的连接强度约是铝板与铝板之间的连接强度的2到4倍。     

基于面向对象的智能化焊接接头CAD系统的开发

提出了一个焊接接头智能化CAD系统。该系统运用专家系统技术对焊接工艺文件中焊接接头的设计及制图过程进行了智能化处理 ,实现了OLE功能 ,并对各种焊接接头的静载强度进行了校核。基于面向对象的智能化焊接接头CAD系统已得到成功的应用     

铝-铜合金异质材料复合搭接自冲铆性能研究

通过试验方法研究不同刺穿方向下铝合金和铜合金(简称Al-Cu)组合的自冲铆(SPR)接头的力学性能,并进行材料性能测试。对Cu-Cu的SPR接头进行铆接试验和有限元模拟以分析其可成形性。对不同刺穿方向下Al和Cu组合的SPR接头进行力学性能测试,获得其载荷-位移曲线。结果表明:SPR接头抗拉伸剪切强度高于抗剥离强度;Cu-Cu接头强度最高,Cu-Al次之,Al-Cu最小。拉伸剪切条件下,内锁结构决定接头力学性能,失效模式均为铆钉从下板中被拉出;剥离条件下,内锁结构和板材特性决定接头力学性能,上板强度较小时,铆钉从上板铆孔处脱离;下板强度较小时,铆钉脱离下板;上、下板强度较高且接近时,铆钉脱离下板。     

40Cr钻杆接头的断裂失效及预防

1.问题的提出 在地质勘探中,钻机通过钻杆和各种管接头将扭矩和轴向压力传到钻头,从而对岩层不断地进行破碎。因此钻杆管接头除了外表面不断与孔壁岩层发生摩擦外,还承受巨大的弯曲扭转及冲击力的作用,而且管接头的丝扣处还容易产生磨损变形。根据钻具的工作条件,要求钻杆的接头必须具备强度高、韧性好、表面耐磨性高、     

切削热对双台肩螺纹加工精度与连接强度影响研究

双台肩螺纹以其高抗扭能力,在钻井作业过程中得到广泛应用。然而双台肩螺纹加工精度要求高,致使国内很多厂家生产的双台肩钻杆螺纹接头达不到设计要求。切削热是影响双台肩螺纹接头加工精度的主要因素之一。为研究切削热对双台肩螺纹加工精度和连接强度的影响,建立了一种基于CAE协同仿真的方法:通过建立双台肩螺纹车削加工的有限元模型,分析其在加工过程中的温度场分布情况;然后建立双台肩螺纹接头的温度-变形模型,研究温度场对螺纹变形的影响,即加工精度影响;通过建立三维的螺纹接头有限元计算模型,评价切削热所引起的加工误差对双台肩钻杆螺纹接头连接强度的影响。通过研究得出,切削热引起的螺纹牙单侧面轴向变形约0.014 8 mm,该变形量将导致接头抗扭和抗拉性能下降30%,且大幅度降低了压缩载荷或弯曲载荷作用时的使用寿命。因此加工应考虑切削热的影响,提出了相应的改进措施,并计算了多种常用切削用量下的变形量。     

尾管悬挂固井中钻杆接头伸长量计算模型建立

尾管悬挂固井作业过程中,钻杆受到多种载荷联合作用产生轴向变形;若注水泥施工步骤前的钻杆上提距离过短,会导致钻杆和尾管悬挂器在后续作业时重新扣合,使得起钻时悬挂器无法顺利脱手造成卡钻。通过对直井尾管固井施工过程中钻杆受载情况的分析,并基于钻杆接头与钻杆本体存在结构差异这一特点,提出了一种综合考虑结构场、温度场、压力场等因素的钻杆接头最大伸长量工程计算模型。运用该模型可以对尾管固井过程中钻杆的伸长量进行更加准确的分析计算,尽量减少卡钻事故。通过分析得知,静止状态下钻杆的轴向伸长量是最大的;对钻杆接头伸长量影响最大的因素是温度场,影响最小的因素是压力场,且温度对钻杆接头的影响要比对同尺寸的管柱的影响略小。     

基于面向对象的智能化焊接接头CAD系统的开发

提出了一个焊接接头智能化ＣＡＤ系统，该系统运用专家系统技术对焊接工艺文件中焊接接头的设计及制图过程进行了智能化处理，实现了ＯＬＥ功能，并对各种焊接接头的静载强度进行了校核。基于面向对象的智能化焊接接头ＣＡＤ系统已得到成功的应用。     

φ127 mm钻杆外螺纹接头及焊区部位缩颈失效分析

结合钻杆服役工况,通过失效试样宏观形貌分析、磁粉检测分析、理化性能分析,对钻井过程中φ127×9.65 mm钻杆外螺纹接头及焊区部位缩颈失效的原因行了分析。结果表明：钻井过程中岩屑在外螺纹接头35°台肩面附近堆积,随着堆积的岩屑增多,直接堵塞钻井液循环通道。钻井过程中在拉伸和扭转的复合加载下,钻杆外螺纹接头及焊区部位与岩屑之间发生剧烈摩擦,生成的大量摩擦热使得接头及焊区部位温度迅速升高,处于高温部位的材质发生塑性拉长形变,接头外径、内径迅速减小,从而导致钻杆接头及焊区部位出现缩颈失效。     

增强胶带接头强度的接头处理方法

胶带是带式输送机的重要组成部分。由于重量和体积的限制,普通胶带每卷一般做成100m左右。当输送机所用胶带的圆周长度超过100m时,就需要做接头连接,另外胶带磨损、特别是胶带局部损伤后其损坏的部分需要更换,也需要连接。因此胶带的连接工作在实际检修中经常遇到。带式输送机的输送能力与胶带的强度、特别是接头强度有很大关系（接头强度低于胶带强度）,接头质量好,其承载能力就大,因此对胶带接头的处理十分重要。     

一种钢丝输送带接头硫化工艺改进

传统的钢丝输送带接头硫化工艺是将钢丝输送带接头两侧钢丝搭接,通过胶糊胶料加压加热粘合在一起,其强度明显低于原输送带中整条钢丝的强度,所以存在缺陷.文中通过一种新的改进工艺,使钢丝输送带的强度大大提高,延长了钢丝输送带使用寿命.