<CBC4C6DAD5FDCEC42E733932>

Transcription

1 第棿棾卷第棿期 石暋暋油暋暋钻暋暋探暋暋技暋暋术 斨旓旍灡棿棾斘旓灡棿 棽棸棻椀年椃月 斝斉斣斠斚斕斉斦斖暋斈斠斏斕斕斏斘斍暋斣斉斆斎斘斏斞斦斉斢 斒旛旍棶棳棽棸棻椀 牎钻采机械牐 斾旓旈椇棻棸棶棻棻椆棻棻棷旙旟旡旚旉旙棶棽棸棻椀棸棿棸棽棽 钻杆应力疲劳寿命曲线试验研究 林元华棻棳李光辉棻棳棽棳胡暋强棽棳刘婉颖棾 棬棻棶油气藏地质及开发工程国家重点实验室棬西南石油大学棭棳四川成都椂棻棸椀棸棸椈棽棶西南石油大学材料科学与工程学院棳四川成都椂棻棸椀棸棸椈棾棶中国石油天然气集团公司石油管工程重点实验室棬西南石油大学棭棳四川成都椂棻棸椀棸棸棭 摘暋要椇钻杆的疲劳失效是引发钻井井下事故的主要原因棳因此有必要对钻杆的应力疲劳寿命曲线进行试验研究暎采用旋转弯曲疲劳试验机棳研究了常用的斢棻棾椀和斍棻棸椀钻杆的疲劳性能椈采用疲劳寿命对数正态分布模型棳得出了任意存活率对应的应力疲劳寿命曲线椈采用直接外推法和棽棴棻外推法将疲劳曲线延伸到长寿命区域棳并将其外推结果与配对升降法试验结果进行了对比暎升降法试验得出斢棻棾椀和斍棻棸椀钻杆的疲劳强度棬存活率为椆椆棩棳椃置信度为椆椀棩棭分别为椀椀棸灡棻椆斖斝斸和棿椀棿灡椃椆斖斝斸椈由直接外推存活率椆椆棩的曲线得到疲劳寿命为棻灡棸暳棻棸时棳斢棻棾椀和斍棻棸椀钻杆对应强度分别为椀棻棸灡棽棾斖斝斸和棿棸棽灡棸棻斖斝斸椈由棽棴棻外推法外推存活率椆椆棩的曲线得到疲椃劳寿命为棻灡棸暳棻棸时棳斢棻棾椀和斍棻棸椀钻杆对应强度分别为椀棾棽灡椆椀斖斝斸和棿棽椄灡椆椄斖斝斸暎试验表明棳棽种外推方法得到的疲劳强度均低于试验值棳棽棻外推法得到的疲劳强度值更接近升降法试验值棳因此推荐使用棽棴棻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暎关键词椇钻杆疲劳试验疲劳强度应力疲劳寿命外推法中图分类号椇斣斉椆棽棻棲棶棽暋暋文献标志码椇斄暋暋文章编号椇棻棸棸棻棸椄椆棸棬棽棸棻椀棭棸棿棸棻棽棿棸椀 棬棻棶 斉旞旔斿旘旈旐斿旑旚斸旍斢旚旛斾旟旓旑斈旘旈旍斝旈旔斿斢旚旘斿旙旙灢斊斸旚旈旂旛斿斕旈旀斿斆旛旘旜斿 棾斕旈旑斮旛斸旑旇旛斸棻棳斕旈斍旛斸旑旂旇旛旈棻棳棽棳斎旛斞旈斸旑旂棽棳斕旈旛斪斸旑旟旈旑旂 棬棭棳棳棳椂棻棸椀棸棸棳椈棽棶棳棳棳棳椂棻棸椀棸棸棳椈棾棶棬棭棳棳棳椂棻棸椀棸棸棳棭 斄斺旙旚旘斸斻旚椇斈旘旈旍旔旈旔斿旀斸旈旍旛旘斿斾旛斿旚旓旀斸旚旈旂旛斿旈旙旚旇斿旐斸旈旑斻斸旛旙斿旓旀旚旇斿旓旈旍旀旈斿旍斾斾旘旈旍旈旑旂斸斻斻旈斾斿旑旚旙棳旙旓旈旚旈旙旑斿斻斿旙旙斸旘旟旚旓旙旚旛斾旟旚旇斿旙旚旘斿旙旙灢旀斸旚旈旂旛斿旍旈旀斿斻旛旘旜斿旙旓旀斾旘旈旍旔旈旔斿旙棶斣旇斿旀斸旚旈旂旛斿旔斿旘旀旓旘旐斸旑斻斿旙旓旀斢棻棾椀斸旑斾斍棻棸椀斾旘旈旍旔旈旔斿旐斸旚斿旘旈斸旍旙旝斿旘斿旙旚旛斾旈斿斾斺旟旛旙旈旑旂旚旇斿旘旓旚斸旚旈旑旂斺斿旑斾旈旑旂旀斸旚旈旂旛斿旚斿旙旚旈旑旂旐斸斻旇旈旑斿棶斣旇斿旍旓旂斸旘旈旚旇旐旈斻旑旓旘旐斸旍斾旈旙旚旘旈斺旛旚旈旓旑旐旓斾斿旍旝斸旙斸斾旓旔旚斿斾旚旓旓斺旚斸旈旑旚旇斿旙旚旘斿旙旙灢旀斸旚旈旂旛斿旍旈旀斿斻旛旘旜斿旙斻旓旘旘斿旙旔旓旑斾旈旑旂旚旓斸旑旟旙旛旘旜旈旜斸旍旘斸旚斿旙棶斣旇斿斾旈旘斿斻旚斿旞旚旘斸旔旓旍斸旚旈旓旑斸旑斾棽灢棻旈旑斾斿旞旐斿旚旇旓斾旝斿旘斿斸斾旓旔旚斿斾旚旓斿旞旚斿旑斾旚旇斿旀斸旚旈旂旛斿斻旛旘旜斿旈旑旚旓旍旓旑旂灢旍旈旀斿斸旘斿斸斸旑斾旚旇斿斿旞旚旘斸旔旓旍斸旚斿斾旀斸旚旈旂旛斿旘斿旙旛旍旚旙旝斿旘斿斻旓旐旔斸旘斿斾旝旈旚旇旚旇斿旛旔灢斸旑斾灢斾旓旝旑旐斿旚旇旓斾旘斿旙旛旍旚旙棶斣旇斿旛旔灢斸旑斾灢斾旓旝旑旐斿旚旇旓斾旙旇旓旝斿斾旚旇斸旚旚旇斿旀斸旚旈旂旛斿旙旚旘斿旑旂旚旇旙旓旀斢棻棾椀斸旑斾斍棻棸椀斾旘旈旍旔旈旔斿旙棬旙旛旘旜旈旜斸旍旘斸旚斿旝斸旙椆椆棩斸旑斾斻旓旑旀旈斾斿旑斻斿旍斿旜斿旍旝斸旙椆椀棩棭旝斿旘斿椀椀棸棶棻椆斖斝斸斸旑斾棿椀棿棶椃椆斖斝斸旘斿旙旔斿斻旚旈旜斿旍旟棶斣旇斿斻旓旘旘斿旙旔旓旑斾旈旑旂旙旚旘斿旑旂旚旇旙旓旀斾旘旈旍旔旈旔斿旙斢棻棾椀斸旑斾斍棻棸椀旝斿旘斿椀棻棸棶棽棾斖斝斸斸旑斾棿棸棽棶棸棻斖斝斸旘斿旙旔斿斻旚旈旜斿旍旟旝旇斿旑旚旇斿旀斸旚旈旂旛斿旍旈旀斿 旓斺旚斸旈旑斿斾斺旟旚旇斿斻旛旘旜斿旝旈旚旇斾旈旘斿斻旚斿旞旚旘斸旔旓旍斸旚旈旓旑旙旛旘旜旈旜斸旍旘斸旚斿旓旀椆椆棩旝斸旙棻灡棸暳棻棸椃棳旝旇旈旍斿旚旇斿棽灢棻旐斿旚旇旓斾旙旇旓旝斿斾旚旇斸旚旝旇斿旑旚旇斿斻旛旘旜斿旓旀旙旛旘旜旈旜斸旍旘斸旚斿椆椆棩旓斺旚斸旈旑斿斾斸旀斸旚旈旂旛斿旍旈旀斿旓旀棻棶棸暳棻棸椃棳旚旇斿斾旘旈旍旔旈旔斿旙旚旘斿旑旂旚旇旙旝斿旘斿椀棾棽棶椆椀斖斝斸斸旑斾棿棽椄棶椆椄斖斝斸旘斿旙旔斿斻旚旈旜斿旍旟棶斣旇斿旚斿旙旚旙旚旛旘旑斿斾旓旛旚旚旇斸旚旚旇斿旀斸旚旈旂旛斿旙旚旘斿旑旂旚旇旙斿旞旚旘斸旔旓旍斸旚斿斾斺旟旚旇斿旙斿旚旝旓旐斿旚旇旓斾旙旝斿旘斿斺旓旚旇旍斿旙旙旚旇斸旑旚旇斿旚斿旙旚旜斸旍旛斿旙棶斣旇斿旀斸旚旈旂旛斿旙旚旘斿旑旂旚旇旜斸旍旛斿旐斿斸旙灢旛旘斿斾斺旟旚旇斿棽灢棻旈旑斾斿旞旐斿旚旇旓斾旝斸旙斻旍旓旙斿旘旚旓旚旇斿旚斿旙旚旜斸旍旛斿斺旟旛旔灢斸旑斾灢斾旓旝旑旐斿旚旇旓斾棳旙旓旚旇斿棽灢棻旈旑斾斿旞旐斿旚旇旓斾旝斸旙旘斿斻旓旐旐斿旑斾斿斾旚旓斿旞旚旘斸旔旓旍斸旚斿旚旇斿旔旘旓斺斸斺旈旍旈旚旟灢旙旚旘斿旙旙灢旀斸旚旈旂旛斿旍旈旀斿斻旛旘旜斿旙旙旓旚旇斸旚斸斻旓旐旔旍斿旚斿旀斸旚旈旂旛斿旍旈旀斿斻旛旘旜斿斻旓旛旍斾斺斿旓斺旚斸旈旑斿斾棶斔斿旟旝旓旘斾旙椇斾旘旈旍旔旈旔斿椈旀斸旚旈旂旛斿旚斿旙旚椈旀斸旚旈旂旛斿旙旚旘斿旑旂旚旇椈旙旚旘斿旙旙椈旀斸旚旈旂旛斿旍旈旀斿椈斿旞旚旘斸旔旓旍斸旚旈旓旑 暋暋钻杆在井下承受内外压力暍轴向力暍弯曲应力和扭应力等多种载荷的联合作用棳因此在钻进过程中常常发生失效棳尤其容易发生载荷与腐蚀介质联合椲棻椀椵作用下的疲劳失效暎统计数据表明棳国内外油田椲椂椃椵均发生过钻杆疲劳断裂事故棳造成了巨大的经济椲椄椵损失棳因此棳研究钻杆疲劳性能具有现实意义暎而疲劳是一个塑形应变累积的过程棳是一种复杂的现象棳因此不能通过简单的物理概念来描述疲劳曲线椈另外棳一切与疲劳曲线有关的参数都不能表征材料 的物理性能棳只能表征材料的工程性能棳因此对钻杆疲劳性能进行试验研究能够指导其在实际工程中的 收稿日期椇棽棸棻椀棸棻棸椆椈改回日期椇棽棸棻椀棸椂棻棻暎作者简介椇林元华棬棻椆椃棻暘棭棳四川宜宾人棳棻椆椆棾年毕业于西南石油学院机械工程专业棳棻椆椆椆年获西南石油学院油气井工程专业博士学位棳教授棳博士生导师棳主要从事管柱力学方面的研究工作暎联系方式椇棬棸棽椄棭椄棾棸棾椃棿棸棻棳旟旇旍旈旑棽椄椑棻椂棾棶斻旓旐暎基金项目椇国家自然科学基金项目暟斎棽斢棷斆斚棽溶解度测试暍预测及其与油套管完整性的相关性研究暠棬编号椇椀棻棽椃棿棻椃棸棭和暟油井管力学和环境行为暠四川省青年科技创新团队棬编号椇棻椀斆斬斣斈棸棸棾椄棭资助暎

2 第棿棾卷第棿期 林元华等棶钻杆应力疲劳寿命曲线试验研究 椲椆椵应用暎在进行钻杆强度设计时棳一般基于静载条件棳并没有考虑疲劳因素的影响暎而在动载荷下棳钻杆表面形成微裂纹棳内部成核棳扩展直至钻杆疲劳断裂棳因此明确钻杆的疲劳极限可以确保安全钻井暎为此棳笔者对常用的斢棻棾椀和斍棻棸椀钻杆的疲劳寿命进行了试验研究椇在对钻杆进行受力分析的基础上棳结合数理统计和安全可靠性理论棳计算了可用于实际工程中表征钻杆疲劳性能的应力疲劳寿命曲线棬 值棳并将常用的棽棴棻指数外推法棬以下简称棽棴棻外推法棭和直接外推法得到的外推值与升降法试验结果进行了对比暎 棻暋试验材料及方法 棻灡棻暋试验材料 试验所用疲劳试样取自斢棻棾椀和斍棻棸椀钻杆棳棽 表示应力棳表示疲劳寿命棳记为 曲线棭椈当前 种钢级钻杆材料的化学成分见表棻棳疲劳试样的形 对于 曲线的研究棳主要采用中短寿命区的成组 状及尺寸如图棻所示暎试验用斝斞椂旋转弯曲疲劳 试验法和长寿命区的升降法棳鉴于升降法耗费时间久棳疲劳试样的加工费用较高棳因此采用外推法对试验得到的曲线进行外推延长以得到材料的疲劳极限 试验机棳转速棾棸棸棸旘棷旐旈旑暎根据国家推荐标准暥金属椲棻棸椵材料疲劳试验旋转弯曲方法暦的规定棳试验在室温下进行棳试样承受对称循环应力棬椊棴棻棭暎 暋暋 表棻暋斢棻棾椀和斍棻棸椀钻杆化学成分 斣斸斺旍斿棻暋斆旇斿旐旈斻斸旍斻旓旐旔旓旙旈旚旈旓旑旙旓旀斾旘旈旍旔旈旔斿旙斢棻棾椀斸旑斾斍棻棸椀 质量分数棳棩 钻杆钢级斆斢旈斖旑斝斢斆旘斖旓斘旈斊斿 斢棻棾椀棸灡棾棸棸棸灡棽棿棸棻灡棾棸棸棸灡棸棻棸棸灡棸棸椂棸灡棾椄棸棸灡棽棿棸棸灡棸棾棸椆椃灡椀棸棸 斍棻棸椀棸灡棾棿棸棸灡棽棸棸棻灡棸椆棸棸灡棸棻椀棸灡棸棸椄棻灡棸棾棸棸灡棽棸棸棸灡棸棽棸椆椃灡棻棸棸 低一级应力水平暟越出暠棳则升高应力水平再做一个试样暎完成棻椀个左右的试样后棳对试验数据进行配对暎 图棻暋钻杆疲劳试样尺寸斊旈旂棶棻暋斈旈旐斿旑旙旈旓旑旓旀旀斸旚旈旂旛斿旚斿旙旚旙斸旐旔旍斿旓旀斾旘旈旍旔旈旔斿 棻灡棽暋试验方法 棻灡棽灡棻暋升降法 当应力降至某一极限值时棳曲线趋近于水平线棳即当应力不超过该极限值时棳疲劳寿命可无限增大棳该极限值即为材料的疲劳极限暎笔者利用升降法预测疲劳极限棳以该极限值为依据绘制曲线的水平部分暎采用升降法预测疲劳极限时棳根据经验公式曋棸灡椀斺棬为第一次加载应力棳斖斝斸椈斺为材料抗拉强度棳斖斝斸棭初步估计疲劳极限暎一般在预估疲劳极限附近棾暙椀级应力水平下进行试验棳应椃力增量取棽棸斖斝斸暎试样寿命达到棻灡棸暳棻棸时记为椃暟越出暠棳试样寿命小于棻灡棸暳棻棸时记为暟破断暠棳试样暟破断暠或暟越出暠即停止试验暎如果高一级应力水平试样暟破断暠棳则降低应力水平再做一个试样椈如果 将低应力水平暟越出暠的试样与高一级应力水平棲棻 暟破断暠的试样配成一个对子棳得到一个疲劳极限数据棬棲棲棻棭棷棽棳这样就可以获得一系列疲劳极限数据棳其平均值记作棴棻棳斸旜棳标准差记作棴棻棳旘旐旙暎椲棻棻椵认为疲劳极限服从正态分布棳则条件疲劳极限棴棻棳棴的计算式为椇 棴棻棳棴椊棴棻棳斸旜棴椲棲棻棴棬棴棻棭棴棻棳旘旐旙椵棬棻棭式中椇为存活率椈为存活率下标准正态分布的百分位值椈为置信度椈棻棴棬棴棻棭为置信度为棻棴下自由度为棴棻时的分布函数值暎 棻灡棽灡棽暋成组法 采用成组法测定曲线的中短寿命区曲线暎取棿暙椀级较高应力水平棳保证各应力水平下试样均暟破断暠棳在各级应力水平下做棿暙椂个试样暎认为每级疲劳寿命数据服从对数正态分布棳而疲劳应力与疲劳寿命服从斅斸旙旕旛旈旑模型椇 椊 棬棽棭 式中椇和 为材料常数暎 因此棳疲劳 曲线可表示为对数疲劳寿命均 值和均方差曲线棳表达式为椇 旍旂 斸旜椊 斸旜棲 斸旜旍旂 棬棾棭 旍旂 旘旐旙椊 旘旐旙棲 旘旐旙旍旂 棬棿棭

3 石暋暋油暋暋钻暋暋探暋暋技暋暋术 棽棸棻椀年椃月 式中椇斸旜为应力 为应力 下疲劳寿命数据的平均值椈旘旐旙 下疲劳寿命数据的标准差椈斸旜棳斸旜棳旘旐旙和 旘旐旙为拟合系数暎任意存活率 下的 曲线可用下式所示模 椲棻棽椵型来表征椇 旍旂椊椲斸旜棲旘旐旙棬棻棴 棭椵棲 椲斸旜棲旘旐旙棬棻棴 棭椵旍旂 棬椀棭 式中椇 为应力 下存活率为 时对应的疲劳寿 命椈为满足正态分布的概率分布函数暎 棽暋试验结果及讨论 棽灡棻暋试验结果 试验所得斢棻棾椀和斍棻棸椀钻杆的疲劳数据如图棽所示棬括号里的数字表示对应应力下暟越出暠试样的个数棳下同棭暎 图棽暋斢棻棾椀及斍棻棸椀钻杆疲劳试验数据斊旈旂棶棽暋斊斸旚旈旂旛斿旚斿旙旚斾斸旚斸旓旀斾旘旈旍旔旈旔斿旙斢棻棾椀斸旑斾斍棻棸椀 将试验得出的升降法的配对数据代入式棬椀棭计算应力疲劳极限棳计算得到不同置信度下斢棻棾椀和斍棻棸椀钻杆的疲劳极限棬见表棽和表棾棭暎 表棽暋不同存活率和置信度下斢棻棾椀钻杆的疲劳极限斣斸斺旍斿棽暋斊斸旚旈旂旛斿旍旈旐旈旚旙旓旀斾旘旈旍旔旈旔斿旙斢棻棾椀斸旚斾旈旀斿旘斿旑旚旙旛旘旜旈旜斸旍旘斸旚斿旙斸旑斾斻旓旑旀旈斾斿旑斻斿旍斿旜斿旍旙 存活率棳棩置信度棳棩棻棴棬椂棭疲劳极限棷斖斝斸 椀棸 椆棸 椆椆 椆棸 棻灡椆棿棾棽 椂棸棻灡棿椆 椆椀 棽灡棿棿椂椆 椀椆棽灡棾椃 椆椆 棾灡椃棸椃棿 椀椂椆灡椀椀 椆棸 棻灡椆棿棾棽 椀椃椄灡棾棽 椆椀 棽灡棿棿椂椆 椀椂椆灡棽棸 椆椆 棾灡椃棸椃棿 椀棿椂灡棾椄 椆棸 棻灡椆棿棾棽 椀椀椆灡棾棻 椆椀 棽灡棿棿椂椆 椀椀棸灡棻椆 椆椆 棾灡椃棸椃棿 椀棽椃灡棾椃 由表棽可知棳当置信度为椆椀棩时棳存活率椀棸棩棳 椆棸棩和椆椆棩对应的疲劳极限值分别为椀椆棽灡棾椃棳椀椂椆灡棽棸和椀椀棸灡棻椆斖斝斸暎 表棾暋不同存活率和置信度下斍棻棸椀钻杆的疲劳极限斣斸斺旍斿棾暋斊斸旚旈旂旛斿旍旈旐旈旚旙旓旀斾旘旈旍旔旈旔斿斍棻棸椀斸旚斾旈旀斿旘斿旑旚旙旛旘旜旈旜斸旍旘斸旚斿旙斸旑斾斻旓旑旀旈斾斿旑斻斿旍斿旜斿旍旙 存活率棳棩置信度棳棩棻棴棬椂棭疲劳极限棷斖斝斸 椀棸 椆棸 椆椆 椆棸棻灡椆棿棾棽棿椆椃灡椄椆 椆椀 棽灡棿棿椂椆 棿椆棸灡棽棾 椆椆 棾灡椃棸椃棿 棿椃棻灡棸椀 椆棸棻灡椆棿棾棽棿椃椄灡棿棽 椆椀 棽灡棿棿椂椆 棿椃棸灡椃椂 椆椆 棾灡椃棸椃棿 棿椀棻灡椀椆 椆棸棻灡椆棿棾棽棿椂棽灡棿椀 椆椀 棽灡棿棿椂椆 棿椀棿灡椃椆 椆椆 棾灡椃棸椃棿 棿棾椀灡椂棽 由表棾可知棳当置信度为椆椀棩时棳存活率椀棸棩棳椆棸棩和椆椆棩对应的疲劳极限值分别为棿椆棸灡棽棾棳棿椃棸灡椃椂和棿椀棿灡椃椆斖斝斸暎按照前述成组法计算斢棻棾椀钻杆在各级试验应力下的疲劳寿命的对数平均值和对数标准差暎按照式棬棾棭的形式对对数平均值与对数应力值进行线性拟合棳得斸旜椊椀棻灡椄椄椃棸暍斸旜椊棴棻椂灡棾椂椆棸椈按照式棬棿棭的形式对对数标准差与对数应力值进行线性拟合棳得旘旐旙椊棸灡椆棾椄椃棳旘旐旙椊棴棸灡棾棸椆棻暎将斸旜棳 斸旜棳旘旐旙和 旘旐旙的值代入式棬椀棭得斢棻棾椀钻杆中短寿 命区的 曲线表达式为椇 旍旂 椊椲椀棻灡椄椄椃棸棲棸灡椆棾椄椃毤棬棻棴 棭椵棴 椲棻椂灡棾椂椆棸棲棸灡棾棸椆棻毤棬棻棴 棭椵旍旂 棬椂棭 暋暋同理棳将斍棻棸椀钻杆的疲劳数据进行整理棳得出 参数 斸旜棳斸旜棳旘旐旙和 旘旐旙的值分别为棾棽灡棽棾椄棽棳 棴椆灡椀椄椀椄和棻灡棸椀棽棿和棴棸灡棾椀椄椆暎将其代入式棬椀棭 得斍棻棸椀钻杆中短寿命区的 曲线表达式为椇 旍旂 椊椲棾棽灡棽棾椄棽棲棻灡棸椀棽棿棬棻棴 棭椵棴 椲椆灡椀椄椀椄棲棸灡棾椀椄椆棬棻棴 棭椵旍旂 棬椃棭 暋暋研究存活率为椀棸棩棳椆棸棩和椆椆棩时斢棻棾椀钻杆 的疲劳寿命棳将对应的概率分布函数值分别代入式 棬椂棭棳即可得到斢棻棾椀钻杆在中短寿命区的棾条不同 存活率的 曲线暎已知表棽中对应这棾个存活 率下的疲劳极限值棬取置信度为椆椀棩棳下同棭棳以该 极限值作为 曲线的拐点棳将中短寿命区曲线与 升降法得到的极限值绘制在同一 旍旂 图中棳得到 斢棻棾椀钻杆完整的 曲线棬见图棾棭暎 将存活率为椀棸棩棳椆棸棩和椆椆棩对应的概率分布 函数值代入式棬椃棭棳计算出斍棻棸椀钻杆中短寿命区棾 条不同存活率的 曲线棳将其与升降法得到的疲

4 第棿棾卷第棿期 林元华等棶钻杆应力疲劳寿命曲线试验研究 劳极限值绘制在同一旍旂图中棳得到斍棻棸椀钻杆的曲线棬见图棿棭暎 棴棸灡椃棻椃椄斖斝斸暎疲劳曲线的长寿命区域即可用外椃推法得到的参数来表示棳选椊棻灡棸暳棻棸所对应的应力作为外推疲劳极限值暎直接外推法即将成组法试验结果分析得出的中短寿命区曲线直接应用到长寿命区域棳取疲劳寿命椃为棻灡棸暳棻棸时对应的应力作为疲劳极限值暎将升降法疲劳极限值暍棽棴棻外推疲劳极限值与直接外推的疲劳极限值绘制成图棬见图椀和图椂棭暎 图棾暋斢棻棾椀钻杆完整疲劳曲线斊旈旂棶棾暋斻旛旘旜斿旓旀斾旘旈旍旔旈旔斿斢棻棾椀 图棿暋斍棻棸椀钻杆完整疲劳曲线斊旈旂棶棿暋斻旛旘旜斿旓旀斾旘旈旍旔旈旔斿斍棻棸椀 图椀暋存活率为椆椆棩的斢棻棾椀钻杆外推曲线斊旈旂棶椀暋斉旞旚旘斸旔旓旍斸旚斿斾斻旛旘旜斿旓旀斾旘旈旍旔旈旔斿斢棻棾椀斻旓旘旘斿灢旙旔旓旑斾旈旑旂旚旓椆椆棩旙旛旘旜旈旜斸旍旘斸旚斿 棽灡棽暋疲劳极限外推 通过旋转弯曲疲劳试验获得长寿命区的试验数据耗时长棳费用高棳因此设法通过中短寿命区的 疲劳寿命曲线外推得到长寿命曲线具有现实意义暎对常见的棽棴棻外推法和直接外推法进行验证分析棳并将二者的外推值与升降法试验值进行对比暎利用文献椲棻棾椵介绍的棽棴棻外推法棳即从椊椂椀灡棸暳棻棸开始棳将原先中短寿命曲线的指数 变为棽棴棻棳对长寿命曲线进行外推暎根 据中短寿命曲线的斸旜棳斸旜棳旘旐旙和旘旐旙 椂计算出疲劳寿命为椀灡棸暳棻棸对应的疲劳极限 棻棸 椂椲旍旂棬椀灡棸暳棻棸棭棴斸旜椵棷 斸旜暎按照公式 椊 斸旜椊棽斸旜棲棻暍斸旜椊 斸旜棴斸旜旍旂棴旍旂暍旘旐旙椊棽旘旐旙暍旘旐旙椊旘旐旙棴旘旐旙 旍旂计算出斢棻棾椀钻杆外推曲线的基础参量棳 斸旜棳斸旜棳旘旐旙和旘旐旙分别为椀椃椂灡棽棻椂椃棳椆棿灡棾棻棿棿棳棴棾棻灡椃棾椄棸棳棽灡椂棿椀棽和棴棸灡椂棻椄棽斖斝斸椈斍棻棸椀钻杆外推曲线的基础参量棳斸旜棳斸旜棳旘旐旙和旘旐旙分别为棿椂棻灡椂棻椀椀棳椀椀灡棻棻棾棽棳棴棻椄灡棻椃棻椂棳棽灡棸棸椄椂和 图椂暋存活率为椆椆棩的斍棻棸椀钻杆外推曲线斊旈旂棶椂暋斉旞旚旘斸旔旓旍斸旚斿斾斻旛旘旜斿旓旀斾旘旈旍旔旈旔斿斍棻棸椀斻旓旘旘斿灢旙旔旓旑斾旈旑旂旚旓椆椆棩旙旛旘旜旈旜斸旍旘斸旚斿 从图椀暍图椂可以看出椇升降法试验得到的斢棻棾椀和斍棻棸椀钻杆的疲劳极限棬存活率为椆椆棩棳置信度为椆椀棩棭为椀椀棸灡棻椆和棿椀棿灡椃椆斖斝斸椈由直接外推法得到椃的疲劳寿命为棻灡棸暳棻棸时的斢棻棾椀和斍棻棸椀钻杆对应疲劳极限分别为椀棻棸灡棽棾和棿棸棽灡棸棻斖斝斸椈棽棴棻椃外推法得到的疲劳寿命为棻灡棸暳棻棸时斢棻棾椀和

5 石暋暋油暋暋钻暋暋探暋暋技暋暋术 棽棸棻椀年椃月 斍棻棸椀钻杆的对应极限分别为椀棾棽灡椆椀和棿棽椄灡椆椄斖斝斸暎棽棴棻外推法和直接外推法得到的疲劳极限均低于升降法试验所得出的疲劳极限棳棽棴棻外推法预测的疲劳极限值更接近升降法试验值棳直接外推法得出的疲劳极限远低于试验值棳过于保守暎 棾暋结暋论 棻棭利用斅斸旙旕旛旈旑模型以及数理统计理论对中短寿命区成组法试验数据进行处理棳可得到钻杆材料的灢曲线棳将其与升降法得出的疲劳极限绘制在同一旍旂图中棳可得到完整的概率应力疲劳寿命棬棭曲线暎棽棭由于升降法耗时暍疲劳试样加工费用高棳因此对疲劳极限的外推具有重要意义暎对中短寿命区的曲线利用棽棴棻外推法和直接外推法进行外推棳计算出钻杆材料的长寿命区疲劳寿命表达式及疲劳极限棳并将其外推结果与升降法试验所得结果进行对比棳证明棽棴棻外推法较直接外推法给出了合理的安全裕度棳能较好地描述材料在长寿命区的应力疲劳寿命关系暎故在实际的工程应用中棳建议在成组试验法基础上使用棽棴棻外推法进行外推暎参暋考暋文暋献斠斿旀斿旘斿旑斻斿旙 椲棻椵暋刘志超棳冯爽棳姚久红棳等棶钻杆的失效分析和检测现状及其研究进展椲斒椵棶热加工工艺棳棽棸棻椀棳棿棿棬椂棭椇椄棻棻棶斕旈旛斱旇旈斻旇斸旓棳斊斿旑旂斢旇旛斸旑旂棳斮斸旓斒旈旛旇旓旑旂棳斿旚斸旍棶斠斿斸旙斿旘斻旇旔旘旓灢旂旘斿旙旙斸旑斾斾斿旚斿斻旚旈旓旑斻旛旘旘斿旑旚旙旚斸旚旛旙斸旑斾旔旘旓旂旘斿旙旙旓旀斾旘旈旍旔旈旔斿旀斸旈旍旛旘斿椲斒椵棶斎旓旚斪旓旘旊旈旑旂斣斿斻旇旑旓旍旓旂旟棳棽棸棻椀棳棿棿棬椂棭椇椄棻棻棶椲棽椵暋刘永刚棳陈绍安棳李齐富棳等棶复杂深井钻具失效研究椲斒椵棶石油矿场机械棳棽棸棻棸棳棾椆棬椆棭椇棻棾棻椂棶斕旈旛斮旓旑旂旂斸旑旂棳斆旇斿旑斢旇斸旓斸旑棳斕旈斞旈旀旛棳斿旚斸旍棶斢旚旛斾旟旓旑旀斸旈旍旛旘斿斾旘旈旍旙旚旘旈旑旂旈旑斻旓旐旔旍斿旞斾斿斿旔旝斿旍椲斒椵棶斚旈旍斊旈斿旍斾斉旕旛旈旔旐斿旑旚棳棽棸棻棸棳棾椆棬椆棭椇棻棾棻椂棶椲棾椵暋万里平棳孟英峰棳杨龙棳等棶钻柱失效原因及预防措施椲斒椵棶钻采工艺棳棽棸棸椂棳棽椆棬棻棭椇椀椃椀椆棶斪斸旑斕旈旔旈旑旂棳斖斿旑旂斮旈旑旂旀斿旑旂棳斮斸旑旂斕旓旑旂棳斿旚斸旍棶斊斸旈旍旛旘斿斻斸旛旙斿斸旑斾旔旘斿旜斿旑旚旈旜斿旐斿斸旙旛旘斿旙旓旀斾旘旈旍旙旚斿旐椲斒椵棶斈旘旈旍旈旑旂敠斝旘旓斾旛斻灢旚旈旓旑斣斿斻旇旑旓旍旓旂旟棳棽棸棸椂棳棽椆棬棻棭椇椀椃椀椆棶椲棿椵暋王文龙棳赵勤棳李子丰棳等棶普光气田气体钻井钻具失效原因分析及预防措施椲斒椵棶石油钻采工艺棳棽棸棸椄棳棾棸棬椀棭椇棾椄棿棾棶 斪斸旑旂斪斿旑旍旓旑旂棳斱旇斸旓斞旈旑棳斕旈斱旈旀斿旑旂棳斿旚斸旍棶斆斸旛旙斿斸旑斸旍旟旙旈旙斸旑斾旔旘斿斻斸旛旚旈旓旑旙旓旀斾旘旈旍旈旑旂旚旓旓旍旙旀斸旈旍旛旘斿斾旛旘旈旑旂旂斸旙斾旘旈旍旈旑旂旈旑斝旛灢旂旛斸旑旂斍斸旙斊旈斿旍斾椲斒椵棶斚旈旍斈旘旈旍旈旑旂敠斝旘旓斾旛斻旚旈旓旑斣斿斻旇旑旓旍旓旂旟棳棽棸棸椄棳棾棸棬椀棭椇棾椄棿棾棶椲椀椵暋林元华棳罗宏志棳邹波棳等棶钻柱失效机理及其疲劳寿命预测研究椲斒椵棶石油钻采工艺棳棽棸棸棿棳棽椂棬棻棭椇棻椆棽棽棶斕旈旑斮旛斸旑旇旛斸棳斕旛旓斎旓旑旂旡旇旈棳斱旓旛斅旓棳斿旚斸旍棶斠斿旙斿斸旘斻旇旓旑旚旇斿旀斸旈旍旛旘斿旐斿斻旇斸旑旈旙旐斸旑斾旀斸旚旈旂旛斿旍旈旀斿旔旘斿斾旈斻斸旚旈旓旑旓旀斾旘旈旍旔旈旔斿椲斒椵棶斚旈旍斈旘旈旍旈旑旂敠斝旘旓斾旛斻旚旈旓旑斣斿斻旇旑旓旍旓旂旟棳棽棸棸棿棳棽椂棬棻棭椇棻椆棽棽棶椲椂椵暋吕拴录棳倪渊诠棳杨成新棳等棶某油田钻具失效统计分析椲斒椵棶理化检验棳棽棸棻棽棳棿椄棬椂棭椇棿棻棿棿棻椄棶斕旜斢旇旛斸旑旍旛棳斘旈斮旛斸旑旕旛斸旑棳斮斸旑旂斆旇斿旑旂旞旈旑棳斿旚斸旍棶斢旚斸旚旈旙旚旈斻斸旑斸旍灢旟旙旈旙旓旑斾旘旈旍旈旑旂旚旓旓旍旙旀斸旈旍旛旘斿旈旑旓旑斿旓旈旍旀旈斿旍斾椲斒椵棶斝旇旟旙旈斻斸旍斣斿旙灢旚旈旑旂斸旑斾斆旇斿旑旐旈斻斸旍斄旑斸旍旟旙旈旙棳棽棸棻棽棳棿椄棬椂棭椇棿棻棿棿棻椄棶椲椃椵暋斕旜斢旇旛斸旑旍旛棳斊斿旑旂斮斸旓旘旓旑旂棳斕旛旓斊斸旕旈斸旑棳斿旚斸旍棶斊斸旈旍旛旘斿斸旑斸旍旟旙旈旙旓旀斏斉斦斾旘旈旍旔旈旔斿旝斸旙旇旓旛旚椲斒椵棶斏旑旚斿旘旑斸旚旈旓旑斸旍斒旓旛旘旑斸旍旓旀斊斸灢旚旈旂旛斿棳棽棸棸椀棳棽椃棬棻棸棷棻棻棷棻棽棭椇棻棾椂棸棻棾椂椀棶椲椄椵暋斱旈旓旐斿旊灢斖旓旘旓旡斖棶斉旑旜旈旘旓旑旐斿旑旚斸旍旟斸旙旙旈旙旚斿斾斻旘斸斻旊旈旑旂旓旀斾旘旈旍旔旈旔斿旙旈旑斾斿斿旔斾旘旈旍旈旑旂旓旈旍斸旑斾旑斸旚旛旘斸旍旂斸旙旝斿旍旙椲斒椵棶斒旓旛旘旑斸旍旓旀斖斸旚斿旘旈斸旍旙斉旑旂旈旑斿斿旘旈旑旂斸旑斾斝斿旘旀旓旘旐斸旑斻斿棳棽棸棻棽棳棽棻棬椂棭椇棻棸椂棻棻棸椂椆棶椲椆椵暋斔旓旇旓旛旚斒棳斨斿斻旇斿旚斢棶斄旑斿旝旀旛旑斻旚旈旓旑旀旓旘旀斸旚旈旂旛斿斻旛旘旜斿旙斻旇斸旘斸斻灢旚斿旘旈旡斸旚旈旓旑斸旑斾旈旚旙旐旛旍旚旈旔旍斿旐斿旘旈旚旙椲斒椵棶斏旑旚斿旘旑斸旚旈旓旑斸旍斒旓旛旘旑斸旍旓旀斊斸旚旈旂旛斿棳棽棸棸棻棳棽棾棬棽棭椇棻椃椀棻椄棾棶椲棻棸椵暋斍斅棷斣棿棾棾椃暘棽棸棸椄暋金属材料疲劳试验旋转弯曲方法椲斢椵棶斍斅棷斣棿棾棾椃暘棽棸棸椄暋斖斿旚斸旍旈斻旐斸旚斿旘旈斸旍旙灢旀斸旚旈旂旛斿旚斿旙旚旈旑旂灢旘旓旚斸灢旚旈旑旂斺斸旘斺斿旑斾旈旑旂旐斿旚旇旓斾椲斢椵棶椲棻棻椵暋陈传尧棶疲劳与断裂椲斖椵棶武汉椇华中科技大学出版社棳棽棸棸棻椇棿椃椀棿棶斆旇斿旑斆旇旛斸旑旟斸旓棶斊斸旚旈旂旛斿斸旑斾旀旘斸斻旚旛旘斿椲斖椵棶斪旛旇斸旑椇斎旛斸灢旡旇旓旑旂斦旑旈旜斿旘旙旈旚旟旓旀斢斻旈斿旑斻斿敠斣斿斻旇旑旓旍旓旂旟斝旘斿旙旙棳棽棸棸棻椇棿椃椀棿棶椲棻棽椵暋王强棳赵永翔棳王欢棶铁路斈棻车轮钢的疲劳可靠性寿命与强度的试验及表征椲斒椵棶机械工程学报棳棽棸棻棿棳椀棸棬棻棿棭椇椀棸椀椀棶斪斸旑旂斞旈斸旑旂棳斱旇斸旓斮旓旑旂旞旈斸旑旂棳斪斸旑旂斎旛斸旑棶斉旞旔斿旘旈旐斿旑旚旙斸旑斾斻旇斸旘斸斻旚斿旘旈旡斸旚旈旓旑旓旑旚旇斿旔旘旓斺斸斺旈旍旈旙旚旈斻旀斸旚旈旂旛斿旍旈旜斿旙斸旑斾旙旚旘斿旑旂旚旇旙旓旀斈棻旘斸旈旍旝斸旟旝旇斿斿旍旙旚斿斿旍椲斒椵棶斒旓旛旘旑斸旍旓旀斖斿斻旇斸旑旈斻斸旍斉旑旂旈旑斿斿旘旈旑旂棳棽棸棻棿棳椀棸棬棻棿棭椇椀棸椀椀棶椲棻棾椵暋杨冰棳赵永翔棳邬平波棳等棶棻椂斖旑斠钢焊接头的延拓概率疲劳曲线椲斒椵棶交通运输工程学报棳棽棸棸棿棳棿棬棿棭椇棽椀棽椆棶斮斸旑旂斅旈旑旂棳斱旇斸旓斮旓旑旂旞旈斸旑旂棳斪旛斝旈旑旂斺旓棳斿旚斸旍棶斉旞旚旘斸旔旓旍斸旚旈旓旑旓旀旔旘旓斺斸斺旈旍旈旙旚旈斻旀斸旚旈旂旛斿斻旛旘旜斿旙旓旑棻椂斖旑斠旙旚斿斿旍旝斿旍斾旉旓旈旑旚椲斒椵棶斒旓旛旘旑斸旍旓旀斣旘斸旀旈斻斸旑斾斣旘斸旑旙旔旓旘旚斸旚旈旓旑斉旑旂旈旑斿斿旘旈旑旂棳棽棸棸棿棳棿棬棿棭椇棽椀棽椆棶 椲编辑暋令文学椵