弯曲载荷下钻具接头试样的磁记忆信号特征.pdf

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1、石油机械CHINAPETROLEUMMACHINERY2013年第41卷第2期钻井技术与装备弯曲载荷下钻具接头试样的磁记忆信号特征张仁庆樊建春苏雪梅王中胜葛保胜(1．中国石油大学(北京)机械与储运工程学院2．塔里木油田工程技术部)摘要：为了探究如何利用磁记忆信号检测钻具接头产生疲劳损伤的位置，在分析钻具接头承受弯曲载荷的基础上，设计了悬臂梁弯曲疲劳试验机。采用巨磁阻磁记忆检测探头对加载一段时间的试样进行扫描检测，由PLC装置来控制巨磁阻探头的扫描路径和速度，由DATAQ数据采集器将采集到的磁场分

2、布状态转化为电压信号。分析结果表明，梯度值作为磁记忆信号的特征参量可以很好地描述试样承载过程的疲劳强度，磁记忆信号的切向分量梯度最大值与试样的刻伤深度无关；试样在弹性阶段磁信号的切向分量梯度最大值波动范围很小，基本稳定在0．04V／ram。关键词：钻具接头；螺纹；弯曲载荷；磁记忆信号；梯度值；疲劳试验；应力集中中图分类号：TE921文献标识码：Adoi：10．3969／j．issn．1001—4578．2013．02．006MMSFeaturesofDrillingToolJointSample

3、inBendingLoadZhangRenqingFanJianchunSuXuemeiWangZhongshengGeBaosheng(1．CollegeofMechanical，StorageandTransportationEngineering，ChinaUniversityofPetroleum，Beijing2．PetroChinaTar-mDeCompany)Abstract：Toinvestigatehowtousemagneticmemorysignal(MMS)todetec

4、tthepositionoffatiguedamagecausedbythedrillingtooljoint，thecantileverbendingfatiguetesterwasdesignedonthebasisofanalyzingthebendingloadthedrillingtooljointbears．ThegiantmagnetoresistanceMMprobewasadoptedtoscanthesamplewhichhadbeenloadedforaperiodofti

5、me．ThePLCdevicewasusedtocontrolthescanningrouteandvelocityoftheprobe．TheDATAQdatacollectorconve~edthemagneticfielddistributionintothevoltagesigna1．Theanalysisshowsthatasthecharacteristicparameterthegradientvaluecandesirablydescribethefatiguestrengtho

6、fthesam—pleintheloadingprocess．ThemaximumgradientvalueofMMStangentialcomponenthasnothingtodowiththecarveddepthofthesample．Thefluctuationofthevalueofthesampleattheelasticstageisslightandthevalueisbasicallykeptat0．04V／ram．Keywords：drillingtooljoint；thr

7、ead；bendingload；MMS；gradientvalue；fatiguetest；stressconcen—tration主要原因是：钻具在旋转工作时承受自重产生的轴0引言向拉伸载荷或钻压产生的压缩载荷，以及弯矩和扭矩等多种复合载荷，在复合交变应力循环作用下，近年来，在钻井作业中钻具失效事故频繁发首先在易产生应力集中的螺纹根部萌生裂纹，在进生，严重影响了钻井工程进度，且造成了巨大经济一步的应力循环作用下裂纹扩展进而引发钻具断裂损失。大量统计数据表明，钻具接头部位的疲劳断事故⋯。因此，如

8、果能早期发现螺纹部位的应力裂是钻具失效的主要形式，疲劳断裂往往发生在接集中或出现的微裂纹，在裂纹扩展之前及时采取措头螺纹的根部。导致钻具接头螺纹产生疲劳断裂的施，对有效预防钻具接头部位的疲劳断裂事故具有基金项目：中国石油天然气股份有限公司塔里木油田分公司科研项目“钻具螺纹应力状况检测技术研究”(201010100145)。石油机械2013年第41卷第2期突出，证明在有预制刻伤的第3个牙根部位出现了齿根部位承载的拉应力使磁导率下降导致测试参数严重的应力集中现象。在预制切口处，试样的磁记变小，然后呈