避免钻杆接头失效应采取措施及方法

2020-06-08 14:48:36 admin 311

根据钻杆的失效原因进行分析,钻杆除正常磨损而失效外,钻杆的非正常失效原因可分为为两个方面:工人操作原因和钻杆自身质量原因。其中钻杆自身的缺陷又分设计缺陷和材料本身存在的缺陷。

对于工人操作的原因我们可以通过规范操作来解决,而解决钻杆自身的原因需要提高钻杆质量,一般从以下几方面进行改进。

材料选择

为适应钻杆的受力,钻杆杆体应有较高的抗拉强度、抗弯性能和较好的冲击韧性。杆体材料应选择中碳合金结构无缝钢管,合金元素中应含有较多的 Cr、Mo 等元素以提高材料的抗拉强度和冲击韧性,含有 Mn、Si 等元素以提高材料的抗弯性能。常用的杆体材料有:36Mn2V、35CrMo、42MnMo7、35CrMnSi 等。

钻杆接头的受力最为复杂,接头材料须有很高的综合机械性能。钻杆接头多采用

35CrMo、42CrMo 或 30CrMnSiA 棒料制造,并经过调质处理大大提高其综合机械性能。

 

加工工艺选择

目前国内钻杆从加工工艺分主要有整体锻造钻杆(简称整体钻杆)、镦粗+摩擦焊钻杆(简称镦焊钻杆)和单纯摩擦焊钻杆(简称摩擦焊钻杆)。三种钻杆的优缺点比较如表2.2。


2.2 常见钻杆加工工艺对比

 摩擦焊钻整体钻镦焊钻杆

丝扣耐磨性

接头强度

接头加工精度

保定尺长度

焊缝强度

——

整体性能

差(易断)

较好

很好

价格

性价比

钻杆接头结构型式

为提高钻杆的抗弯及抗扭能力,最常用的方式是采用应力分散槽或采用“双顶”结构。在钻杆公接头根部设计应力分散槽可有效地减小该处应力集中,从而提高其抗弯能力。“双顶”结构提供两个抗扭台肩,其台肩总接触面积远大于普通钻杆,因而承受的扭矩也远大于普通钻杆,并且“双顶”钻杆在接头磨损严重后内台肩仍有效地起作用, 钻杆仍能继续使用。

接头螺纹表面处理

接头螺纹表面氮化处理能有效地防止粘扣,还能提高螺纹的耐磨性,从而提高其使用寿命。氮化层厚度一般在 0.2~0.3mm,厚度过大容易产生碎性裂纹,厚度过小则抗粘扣效果差。整体钻杆无法进行氮化处理,取而代之的是层厚小得多的磷化处理。

接头螺纹加工精度

接头螺纹应在数控车床上用成形螺纹车刀加工,应尽量提高螺纹的表面质量,降低其表面粗糙度值(Ra≤1.6μm),提高光洁度,减少应力集中且保证钻杆的互换性。接头螺纹紧密距应控制在合理的范围之内,保证丝扣啮合良好。


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