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《工程钻探与取样技术》中的钻杆柱材质特点及应用

时间:2023-10-13 理论教育 版权反馈
【摘要】:表5-1STM-R780钻杆化学成分和力学性能目前,地质管材钢级和性能一般执行《钻探用无缝钢管》的规定,制作钻杆柱的钢管力学性能如表5-2所列。表5-2钻杆钢管的力学性能一览表*冲击试验方向为纵向,采用全尺寸试样。为了确保钻杆质量,轧制的钢管必须经正火、回火或调质处理。为保证钻杆质量,满足钻探施工要求,并能实现钻杆柱升降作业自动化,对钻杆的几何公差也有严格的要求。

《工程钻探与取样技术》中的钻杆柱材质特点及应用

常规钻杆通常由含不同合金成分的无缝钢管制成,常用合金成分有Mn、MnSi、MnB、Mn-Mo、MnMoVB等,并且严格限制S、P等有害成分的含量。例如,许多钻探生产单位采用的STM-R780钻杆就是由上海宝山钢铁股份有限公司生产的热轧无缝钢管加工而成,其化学成分和力学性能见表5-1。

表5-1 STM-R780钻杆化学成分和力学性能

目前,地质管材钢级和性能一般执行《钻探用无缝钢管》(GB/T 9808—2008)的规定,制作钻杆柱的钢管力学性能如表5-2所列。钻杆的钢级越高,其屈服强度越大。

表5-2 钻杆钢管的力学性能一览表

*冲击试验方向为纵向,采用全尺寸试样(宽度10mm×高度10mm)。

对钻探管材的其他技术要求还包括:

(1)ZT590以下钢级钢材中化学成分磷的含量不得大于0.03%,硫不得大于0.02%;ZT590以上钢级磷的含量不得大于0.02%,硫不得大于0.015%。(www.xing528.com)

(2)管材的内外表面不允许有目视可见的裂纹、折叠、结疤、轧折和离层。

(3)管材应采用涡流检验、漏磁检验或超声波检验中的一种方法进行无损检测。

为了确保钻杆质量,轧制的钢管必须经正火、回火或调质处理。由于钻杆柱在回转过程中经常与孔壁接触,为了强化表面的抗磨能力,钻杆表层必须经高频淬火。但是为了不影响钻杆的抗疲劳性能,淬火加硬的表层深度必须控制在1mm以内。

钻杆连接螺纹是钻杆柱中最薄弱的部位,为了克服该弱点,常须把钻杆端部加热使管壁向外或向内镦厚,成为端部外加厚或内加厚的钻杆。为防止镦厚过程对钻杆造成热损伤,镦厚的钻杆必须进行正火、淬火和高温回火处理。

钻探管材螺纹将承受钻进过程中出现的拉、压、弯、扭等交变应力,既要求它有足够的强度,又要能在经常拧卸中耐磨。所以钻探管材螺纹必须按照国家标准(GB 3423—82)专门设计。螺纹部分还要承受冲洗液流的高压作用,所以其端部应设有专门的端面密封。

为保证钻杆质量,满足钻探施工要求,并能实现钻杆柱升降作业自动化,对钻杆的几何公差也有严格的要求。主要包括直线度、圆度和壁厚不均、通径要求等,其中:公称壁厚15mm以下的管材直线度应不大于1.50mm/m;公称壁厚15mm以上的管材直线度应不大于2.0mm/m,且全长直线度偏差不大于管材总长度的1.0%。对钻探管材的其他技术要求请参阅《地质钻探手册》。

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