采用喷丸强化工艺提高抽油杆的疲劳寿命

在对20CrMoD级抽油杆的小试样和实物试样进行喷丸强化及疲劳试验的基础上,分析了影响喷丸强化效果的因素,提出了适合于抽油杆喷丸的工艺参数。试验表明,喷丸强化可使抽油杆的腐蚀疲劳寿命提高1倍以上。     

影响沥青混凝土低温低频疲劳性能因素的试验研究

本试验研究主要结合工程的实际运用条件，初步探讨了若干因素对沥青混凝土低温低频疲劳性能的影响。试验结果表明，单向弯曲的疲劳寿命比双向弯曲瘦寿命长，不同的静置期条件对疲劳均有良好的恢复性能，而保载期长则降低疲劳寿命。掺加适当掺料的改性沥青混凝土疲劳寿命较长。     

海洋立管全尺寸疲劳试验方法研究及标准化应用

为了定量评价海洋立管产品的疲劳寿命,对海洋立管共振弯曲疲劳试验的力学模型进行理论研究,得到该模型的应力幅和固有频率,为海洋立管全尺寸疲劳试验标准化提供理论依据。同时开发了共振弯曲疲劳试验平台,制订了SY/T 7605—2020《海洋立管全尺寸疲劳试验方法》等2项标准,进一步阐述了该标准的主要技术内容,规范了海洋立管全尺寸疲劳试验装置、试样设计与制备、试验结果处理等方面的具体技术要求。根据标准完成了20多组疲劳寿命测试,结果表明,立管系统的疲劳试验方法及焊接工艺较为合理,有助于提升海洋立管产品的质量。     

连续油管寿命影响因素及对策探讨

针对?66.675 mm QT900连续油管施工全过程寿命的破漏损伤特征,采取在倒换连续油管过程中进行在线检测和分段取样方法,对样品进行测量、爆破、弯曲、压扁和抗拉等系列试验检测工作,对该连续油管施工寿命情况和检测试验结果进行综合分析,发现影响连续油管寿命因素多,但弯曲是导致连续油管疲劳损伤影响其寿命的主要因素,根据寿命影响因素特征分析结果,提出了平均化弯曲次数、倒换连续油管、强化工艺设计等降低连续油管疲劳和损伤的系列对策,为提高连连续油管使用寿命提供了科学指导。     

连续油管在酸性环境下的弯曲疲劳寿命研究

为了准确评价连续油管在酸性环境下的腐蚀疲劳寿命,对CT80钢级Φ38.1 mm×3.18 mm的连续油管管段在不同条件下进行了弯曲腐蚀疲劳试验。结果显示:经过酸性腐蚀环境的浸泡后,连续油管的弯曲疲劳寿命显著下降,约为大气环境下弯曲疲劳寿命的34.6%~45.2%,其平均值约为39.7%;对于未出现HIC的连续油管,在酸性腐蚀环境下起下不同井次后,连续油管的总疲劳寿命相近。连续油管经腐蚀浸泡取出在大气环境中放置24 h后,氢原子从连续油管管体溢出,塑性部分回升,约为大气环境下弯曲疲劳寿命的68.9%。     

提高抽油机减速箱中间轴疲劳寿命的试验研究

针对抽油机减速箱中间轴断轴失效特点,进行模拟实物对比试验。试验分析表明,增大中间轴轴肩圆角半径,对轴肩圆角实施滚压强化和喷丸强化处理,可改善应力分布状态,大大提高中间轴的疲劳寿命。     

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。     

压裂泵阀箱强度及寿命分析

对阀箱进行有限元强度和寿命计算,找到危险截面和应力分布状态,对于阀箱可靠性评估、改进设计和正确使用具有重要意义。采用与Pro/E无缝结合的有限元分析工具Pro/Mechanica对某70MPa压裂泵阀箱进行了有限元强度和疲劳寿命分析。通过对应力图动态查询可知,最大应力为694.7MPa,位于缸腔与柱塞腔相贯部位拐角处,内腔平均应力为347.6MPa。整体上阀箱的疲劳寿命为1×1020次,阀箱整体强度足够,但薄弱环节的最低疲劳寿命仅为1×104.803次。为此设计时应加大关键部位的圆角半径,以减小应力集中。为了延长泵头的工作寿命,可采用自增强、复合强化、喷丸处理等工艺措施。     

连续油管卷绕弯曲寿命分析

连续油管工作寿命是短是影响连续油管作业成本的主要因素之一,以疲劳强度理论和塑性力学为基础,探讨连续油管在反复卷绕弯曲条件下的疲劳寿命问题,给出连续油管卷绕弯曲疲劳寿命计算方法,并讨论卷绕滚筒半径和油管尺寸对连续油管寿命的影响,分析表明,连续油管卷绕曲疲劳属于低周疲劳问题,疲劳寿命较短;改进边疆油管作业装置的结构,不同导向架是延长连续油管使用时间的有效途径。     

高韧性螺旋焊缝钢管疲劳寿命预测

采用小尺寸弯曲试样进行裂纹扩展速率（da/dN）试验,测定了某特定规格和使用工况的X70钢螺旋焊缝钢管母材和焊缝区的疲劳裂纹扩展速率。试验表明,该螺旋焊缝钢管母材区和焊缝区的裂纹扩展速率不同,焊缝区疲劳裂纹扩展速率快于母材区。通过测得的螺旋焊缝钢管疲劳裂纹扩展数据,对该钢管进行了服役寿命预测和评估。预测结果表明,该螺旋焊缝钢管焊缝区疲劳寿命明显低于母材区,其母材区疲劳寿命可超过30 a。     

20CrMo超高强度抽油杆的疲劳可靠性分析

为了提高抽油杆的产品质量,必须保证给定疲劳寿命的可靠性。为此,需要进行疲劳寿命试验,并分析其可靠性。石油大学（北京）与东北输油管理局铁岭机械厂合作,对２０ＣｒＭｏ超高强度抽油杆进行了疲劳寿命试验及可靠性分析。现文介绍了疲劳试验的方法、试件及条件;给出了疲劳寿命的概率分布;得出了２０ＣｒＭｏ抽油杆的Ｐ—Ｓ—Ｎ曲线;提出了保证２０ＣｒＭｏ超高强度抽油杆疲劳可靠性的工艺措施。     

连续油管低周疲劳分析

介绍了连续油管井下作业的弯曲循环方式及典型失效形式,并对连续油管作业进行了受力分析,同时采用外径38.1 mm,壁厚3.18 mm的CT80级进口连续油管进行不同内压下的疲劳试验。疲劳试验结果和失效试样的断口分析表明,内压作用下的弯曲疲劳是连续油管失效的主要原因,连续油管的疲劳失效属于典型的低周疲劳问题,疲劳裂纹都在连续油管外表面开始产生。因此,低周疲劳是连续油管工作寿命的主要影响因素。     

往复式高压注水泵泵头复合强化工艺

决定往复式高压注水泵工作可靠性的关键因素是泵头（阀箱）的工作寿命。运用断裂力学、金属学、疲劳损伤、金属强化、有限元分析和机械制造工艺等理论和方法，提出了泵头复合强化工艺，即首先对泵头内腔表面实施薄壳硬化自增强处理，使该内表面具有压应力场；随后对此内表面进行强力喷丸，使之最终获得最佳残余压应力场，从而大大提高泵头的疲劳断裂抗力和应力腐蚀（含氢脆）断裂抗力。研究表明，由强力喷丸引入薄壳硬化层的残余压应力场和塑变引起的γ－α相变，是提高泵头疲劳强度的两个重要因素。     

气体碳氮硼三元共渗接触疲劳强度试验研究

本试验对18CrMnTi钢分别进行了碳氮硼三元共渗与碳氮共渗处理,在ZYS-6型双面对滚式接触疲劳试验机上进行了接触疲劳的对比性试验,并在T322单对齿轮接触疲劳试验机上进行了齿轮台架试验。两种试验结果表明,三元共渗比二元共渗的接触疲劳寿命有成倍的提高。作者认为在渗层的最大切应力区的塑变抗力不足是疲劳裂纹产生的主要原因,通过径迹显微照相技术,分析了二元和三元共渗渗层的硼分布。认为在三元共渗时渗剂中硼的渗入对渗层起到强化作用,从而提高了钢的接触疲劳强度,这可能就是三元比二元共渗接触疲劳性能优越的原因之一。     

优化制造工艺提高抽油杆疲劳强度问题的研究

选择了目前我国抽油杆生产厂在热处理及冷加工方面比较重要的三种工艺,对生产厂采用不同制造工艺的试件,进行了疲劳寿命试验。文中具体介绍了三种工艺的试件的型式、尺寸以及疲劳寿命试验过程;给出了试验数据处理方法及试验结果的分析对比。根据疲劳寿命的对比,给出了最优的制造工艺的建议,用以指导生产厂进行技术改造、提高产品质量、提高经济效益;用以指导油田合理选择使用抽油杆,提高经济效益及社会效益。通过对以两种热处理加工工艺为例的效益分析,采用中频感应加热热处理工艺不仅可保证疲劳强度,而且可节约一次性投资和电耗,其经济效益显著。     

链条滚子的冲击试验

本文介绍了对石油钻机用链条的滚子做小能量多次冲击疲劳试验和大能量落锤冲击试验的机理、方法、使用设备、选用参数及试验结果。对试验结果的分析说明,用传统的冷冲成型工艺生产的滚子,随冲击能量的增加,断裂机理从疲劳向脆断转化,因而寿命不长,而用低碳马氏体成型工艺生产的滚子始终保持疲劳断裂,其寿命较长。     

基于直径参数的连续油管低周疲劳寿命研究

为了明确连续油管在弯曲和内压条件下的低周疲劳寿命与直径参数的关系,使用连续油管全尺寸疲劳试验机,在34.47 MPa内压、弯模半径2 286 mm下对国产高强度CT90连续油管进行了疲劳寿命试验。试验结果表明,高强度大直径国产CT90连续油管失效时管径胀大率可达15.2%;研究了连续油管失效位置分布规律,揭示了连续油管直径随循环次数增加的胀大规律,并建立了一个基于直径参数的疲劳寿命预测模型,可以较好地计算连续油管工作寿命,为预判连续油管的疲劳损伤程度及断裂失效位置提供理论指导。     

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。     

钻杆应力-疲劳寿命曲线试验研究

钻杆的疲劳失效是引发钻井井下事故的主要原因,因此有必要对钻杆的应力-疲劳寿命曲线进行试验研究。采用旋转弯曲疲劳试验机,研究了常用的S135和G105钻杆的疲劳性能;采用疲劳寿命对数正态分布模型,得出了任意存活率对应的应力-疲劳寿命曲线;采用直接外推法和2m-1外推法将疲劳曲线延伸到长寿命区域,并将其外推结果与配对升降法试验结果进行了对比。升降法试验得出S135和G105钻杆的疲劳强度(存活率为99%,置信度为95%)分别为550.19 MPa和454.79 MPa;由直接外推存活率99%的曲线得到疲劳寿命为1.0×107时,S135和G105钻杆对应强度分别为510.23 MPa和402.01 MPa;由2m-1外推法外推存活率99%的曲线得到疲劳寿命为1.0×107时,S135和G105钻杆对应强度分别为532.95 MPa和428.98 MPa。试验表明,2种外推方法得到的疲劳强度均低于试验值,2m-1 外推法得到的疲劳强度值更接近升降法试验值,因此推荐使用2m-1外推法对概率-应力-疲劳寿命曲线进行外推来得到完整的疲劳寿命曲线。      

渗碳淬火齿轮接触疲劳强度可靠性试验

采用成组试验法对４０副１６ＮＣＤ１３钢（法国材料）渗碳淬火齿轮的接触疲劳强度进行了试验，在４个应力水平上获得了达到失效判据的寿命样本。利用数理统计方法对疲劳寿命进行了分布检验，拟合出置信度为９５％的反映齿轮可靠度Ｒ、齿面接触疲劳强度Ｓ和寿命Ｎ的Ｒ—Ｓ—Ｎ曲线，并求得置信及为９５％、可靠度为９９％的齿面接触疲劳极限应力值。