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钻杆的热处理工艺

    在经济飞速发展的今天,机械行业的发展也是日新月异,钻杆在平日生产活动中扮演着越来越重要的角色,钻杆分为地质钻杆,非地质钻杆等。本文主要研究的是非开挖地质钻杆。非开挖地质钻杆是用于定向钻进施工中传递钻机扭矩与拉力的一种工具,由于它在定向施工中需要承受扭曲、拉力、弯曲、摩擦、振动,所以它的制作过程非常严格。但是由于生产力水平的局限性,在平时生产过程中经常会发现钻杆存在有带状偏析的现象,这严重影响了钻杆的质量及使用寿命。通过对钻杆热处理,解决了该问题,对提高钻杆质量起到重要的作用。 
 
2钻杆失效分析  
钻杆失效形式主要是钻杆的断裂。钻杆在导向、定向钻进过程中一但断裂,将会对工程造成严重影响,不仅是经济上的巨大损失,而且影响工期,失去信誉,后果不堪设想。因此,作为施工个人或企业,一定要学会如何正确地选择和使用钻杆;而作为钻杆生产厂家,要知道各种开挖或非开挖工程对钻杆的特殊要求,生产出高强度、高韧性和高可靠性钻杆。非地质钻杆失效原因我们可从两方面来分析,人为因素和钻杆本身存在的缺陷,钻杆本身的缺陷又分设计缺陷和材料本身存在的缺陷。试验证明,钻杆受交变应力作用而疲劳断裂是钻杆断裂失效的主要原因。下表是钻杆的主要失效形式和失效原因。




3钻杆的组织性能要求  3.1性能要求 
钻杆在使用过程中必须能够承受巨大的内外压,这使得钻杆必须要有足够高的强度、硬度和耐磨性。而在钻头扭曲改变钻探方向时又不能使管体发生弯曲变形、所以钻杆又要有足够高的塑性和韧性。通常情况下钻杆应满足抗拉强度b≥750Mpa,屈服强度s≥ 550Mpa,伸长率≥10%,断面收缩率≥45%,冲击韧度AK≥50J。 3.2金相组织要求  
    对于非开挖地质钻杆来说,既要有足够高的强度,又要有足够高的塑性韧性。通过调质处理得到的回火索氏体可以满足这样的要求。想要获得具有良好的回火索氏体组织,前提是必须得要马氏体,因此调质效果和钢的淬透性有着密切的关系,我们必须保证我们所用材料具有足够的淬透性。 
失效名称   
表现形式 
  失效原因 
操作原因 钻杆自身原因 公扣根部断裂 
 
断口较平整,无塑性变形 
1.曲率半径过小 2.扩孔钻头与正常钻杆间未连接过度杆 1.氮化层太厚 2.无应力减轻槽 3.调质处理硬度太高 断口呈螺旋状,有局部塑性变形 
施加的扭矩过大 1.接头材料强度低 2.调质处理硬度太低 断口处有缩径 施加的拉力过大   
杆体断裂 
断口较平整,无塑性变形 
1.曲率半径过小 2.扩孔钻头与正常钻杆间未连接过度杆 1.杆体材料韧性差 
2.杆体有严重划痕 
  
断口呈螺旋状,有局部塑性变形 施加的扭矩过大 1.接头材料强度低 2.调质处理硬度太低 断口处有缩径 
施加的拉力过大 . 杆体磨损变薄 杆体至接头过渡段断裂 
摩擦焊口处断 
  
1.焊口处未加厚 2.摩擦焊接工艺不对 
杆体弯曲变形 
有不可恢复的弯曲变形 
1.施工导向孔时,钻杆处于自由状态的长度过长 
2.孔内遇较大障碍物 
杆体材料刚性差 
丝扣严重变形 丝扣齿形变形严重,公母扣旋合变松,甚至脱扣 1.所受负荷过大 
2.未使用丝扣油 
丝扣部分调质硬度过低,未做硬化处理 粘扣 
上扣时有冒烟现
象,卸扣扭矩大,扣面有削落现象 
未使用合格丝扣油 1  丝扣硬化处理不合格 
2.扣面光洁度低 
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    回火索氏体是马氏体于回火时形成的,在光学显微镜下放大500~600倍以上才能分辨出来。其为铁素体基体分布的碳化物(包括渗碳体)球粒的复合组织。它也是马氏体的一种回火组织是铁素体与粒状碳化物的混合物。此时的铁素体已基本无碳的过饱和度,碳化物也为稳定型碳化物。常温下是一种平衡组织。
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