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钻杆接头螺纹部位疲劳裂纹的超声波检测 被引量:17
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作者 巨西民 莫润阳 《西安石油学院学报(自然科学版)》 2000年第5期64-67,共4页
钻杆螺纹根部疲劳裂纹是钻杆钻井服役中产生的常见缺陷类型 ,是钻杆螺纹发生断裂的重要根源 .本文介绍了钻杆螺纹疲劳裂纹超声检测原理 ,设计了专用超声检测探头和检测装置 ,给出了检测试验结果 。
关键词 超声波检测 钻杆 螺纹 疲劳裂纹 接头 合成 缺陷
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煤矿用钻杆螺纹的研究现状及展望 被引量:16
2
作者 田东庄 陈彦宇 +2 位作者 李晴 董萌萌 牟培英 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2020年第4期233-239,共7页
钻杆是煤层瓦斯抽采、探放水和地质勘探等钻孔施工的主要装备之一。由于钻杆受力情况及使用环境复杂,使得因钻杆螺纹失效而导致钻孔孔内事故屡见不鲜。按不同结构分类方式,详细介绍当前煤矿用钻杆螺纹结构特点;总结螺纹应力分布和螺纹... 钻杆是煤层瓦斯抽采、探放水和地质勘探等钻孔施工的主要装备之一。由于钻杆受力情况及使用环境复杂,使得因钻杆螺纹失效而导致钻孔孔内事故屡见不鲜。按不同结构分类方式,详细介绍当前煤矿用钻杆螺纹结构特点;总结螺纹应力分布和螺纹失效原因分析的研究现状,螺纹应力分布的研究方法主要有解析法、有限元法和试验法,螺纹失效主要原因包括疲劳破坏、脆断和粘扣等。同时分析了钻杆螺纹在设计、生产过程中存在的问题,包括基础研究不到位、制造技术滞后和钻探新技术对螺纹结构提出更高需求。并结合石油钻杆API螺纹和特殊螺纹的技术现状,探讨煤矿用钻杆螺纹的发展方向,包括开展大直径钻杆螺纹研究、开发煤矿用特殊螺纹、优化螺纹牙受力分布、研究动态循环复合载荷试验方法评判钻杆螺纹的性能等。 展开更多
关键词 煤矿用钻杆 钻杆螺纹 API螺纹 特殊螺纹 螺纹结构
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工程用钻杆螺纹断裂失效研究 被引量:15
3
作者 管朝晖 杨斌 《机械设计与制造》 北大核心 2009年第12期152-154,共3页
工程用坑道钻机钻杆在孔内受各种载荷作用,包括弯曲、扭转、振动及拉压等,钻进时经常出现钻杆断裂现象,严重影响正常生产。从钻杆接头连接螺纹失效类型分析入手,考虑实际工作载荷对钻杆联结螺纹进行力学分析。基于有限单元法,建立了钻... 工程用坑道钻机钻杆在孔内受各种载荷作用,包括弯曲、扭转、振动及拉压等,钻进时经常出现钻杆断裂现象,严重影响正常生产。从钻杆接头连接螺纹失效类型分析入手,考虑实际工作载荷对钻杆联结螺纹进行力学分析。基于有限单元法,建立了钻杆连接螺纹接触有限元模型,针对Φ42钻杆进行了强度分析,并对钻杆材质进行了断口的形貌、化学成分测量、硬度测量、金相分析,得出钻杆接头螺纹应力偏高,热处理工艺不稳定为钻杆断裂失效的主要原因,研究为进一步优化钻杆结构提供了重要依据,具有重要的理论意义及工程应用价值。 展开更多
关键词 钻杆接头 螺纹 强度 断裂 有限元
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新型抗弯扭钻杆接头螺纹力学性能及仿真分析 被引量:12
4
作者 陈波 林春花 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第1期155-162,共8页
由于API螺纹抗弯扭性能较差,导致接头螺纹的使用寿命会低于其设计寿命。以API NC50钻杆接头螺纹为例,通过改变API螺纹台阶面结构来增强API螺纹的抗扭性能。首先,通过万能材料试验机得到了35CrMo的材料性能参数,建立螺纹材料的本构模型;... 由于API螺纹抗弯扭性能较差,导致接头螺纹的使用寿命会低于其设计寿命。以API NC50钻杆接头螺纹为例,通过改变API螺纹台阶面结构来增强API螺纹的抗扭性能。首先,通过万能材料试验机得到了35CrMo的材料性能参数,建立螺纹材料的本构模型;其次,基于材料本构模型建立了钻杆接头螺纹有限元分析模型,并验证了该分析模型的准确性;最后,分析了钻杆接头螺纹在上扣载荷、上扣+压缩载荷和上扣+压缩+弯曲载荷下的螺纹牙应力场情况。分析结果表明:梯形台阶面结构能够有效改善接头螺纹扭矩的分布,使螺纹牙所承受的扭矩值降低了50%;在上扣+压缩载荷工况下,螺纹牙上最大应力总体变化趋势为随着压缩载荷增加而不断降低,且梯形台阶面螺纹牙上的最大应力低于API螺纹结构;当增加弯曲载荷后,钻杆外螺纹螺纹牙应力均随着井眼曲率的增加而增加,但未超过材料的最大屈服极限,梯形台阶面螺纹牙应力也低于API螺纹。 展开更多
关键词 钻杆螺纹 梯形台阶面 上扣扭矩 井眼曲率 有限元分析
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一种新型钻杆螺纹设计及应力分析 被引量:11
5
作者 焦文鸿 高连新 鲁喜宁 《石油机械》 北大核心 2012年第6期17-21,共5页
针对应力集中导致石油钻杆螺纹产生疲劳裂纹,进而发生断裂失效事故的问题,在API接头的基础上,研究开发了一种新型钻杆螺纹接头。该新型螺纹结构主要改进之处是内螺纹锥度保持1∶6不变,外螺纹锥度变为1∶6.23。有限元分析结果表明,这种... 针对应力集中导致石油钻杆螺纹产生疲劳裂纹,进而发生断裂失效事故的问题,在API接头的基础上,研究开发了一种新型钻杆螺纹接头。该新型螺纹结构主要改进之处是内螺纹锥度保持1∶6不变,外螺纹锥度变为1∶6.23。有限元分析结果表明,这种螺纹形式显著改善了接头受力情况,使得螺纹应力分布更加均匀,并降低了主台肩过渡圆角处的应力集中。对样品的上扣试验结果表明,采用新型螺纹后,外螺纹接头主台肩底部的过渡圆角处应力集中情况也得到明显改善,接头整体受力分布和不同区域应力差更趋平缓,降低了螺纹前几牙及主台肩过渡圆角处的应力集中情况,可大大延长接头使用寿命。 展开更多
关键词 钻杆 螺纹接头 有限元分析 锥度
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提高钻杆接头螺纹强度的有效方法研究 被引量:7
6
作者 苏继军 殷琨 郭同彤 《探矿工程(岩土钻掘工程)》 2005年第8期40-42,共3页
以接触非线性有限元理论为基础,建立了钻杆接头螺纹非线性有限元分析模型。运用大型通用有限元分析软件研究了钻杆接头螺纹外径对其强度的影响规律。研究结果表明,适当增大螺纹外径,可以有效改善接头螺纹内部的应力分布状态,接头螺纹整... 以接触非线性有限元理论为基础,建立了钻杆接头螺纹非线性有限元分析模型。运用大型通用有限元分析软件研究了钻杆接头螺纹外径对其强度的影响规律。研究结果表明,适当增大螺纹外径,可以有效改善接头螺纹内部的应力分布状态,接头螺纹整体强度提高约32%。 展开更多
关键词 绳索取心钻具 钻杆接头 螺纹强度 接触非线性有限元
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煤矿定向钻杆接头螺纹应力集中性研究 被引量:6
7
作者 舒将军 《煤矿机械》 2023年第4期78-80,共3页
煤矿定向钻杆使用载荷在远低于钻杆屈服强度的情况下依然经常发生钻杆断裂事故,经过事后分析发现煤矿定向钻杆螺纹应力集中是主要原因,这不仅影响正常生产而且还难以打捞,造成人力、财力的损失。采用非线性接触单元对螺纹配合面之间的... 煤矿定向钻杆使用载荷在远低于钻杆屈服强度的情况下依然经常发生钻杆断裂事故,经过事后分析发现煤矿定向钻杆螺纹应力集中是主要原因,这不仅影响正常生产而且还难以打捞,造成人力、财力的损失。采用非线性接触单元对螺纹配合面之间的接触建立有限元模型,不同类型的加载由拉压、纯预紧力和它们的组合组成应用于模型,通过分析得出了公接头和母接头的最大应力集中系数。 展开更多
关键词 煤矿定向钻杆 钻杆螺纹 应力分布 应力集中
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金刚石绳索取心钻杆接头螺纹的优化研究 被引量:8
8
作者 苏继军 殷琨 郭同彤 《吉林大学学报(地球科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第5期677-680,共4页
金刚石绳索取心是一种高效优质、快速经济、应用广泛的钻探技术。我国绳索取心钻杆螺纹强度低,使用寿命短,钻杆折断事故时有发生,不能满足深孔钻进的需要。以接触非线性有限元理论为基础,运用大型通用有限元分析软件研究了钻杆接头螺纹... 金刚石绳索取心是一种高效优质、快速经济、应用广泛的钻探技术。我国绳索取心钻杆螺纹强度低,使用寿命短,钻杆折断事故时有发生,不能满足深孔钻进的需要。以接触非线性有限元理论为基础,运用大型通用有限元分析软件研究了钻杆接头螺纹螺距及螺纹长度等参数对螺纹强度的影响规律,并实现了对螺距和螺纹长度等的优化。研究结果表明,适当增大螺距及螺纹总长度,可以有效改善接头螺纹内部的应力分布状态,优化后的接头螺纹整体强度提高约15.4%。 展开更多
关键词 钻杆 螺纹 有限元
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自动钻机主动钻杆可靠性研究 被引量:8
9
作者 张始斋 《煤矿机械》 北大核心 2019年第11期37-39,共3页
针对煤矿井下自动钻机用主动钻杆联接螺纹磨损快、使用周期短的问题,对主动钻杆接扣过程进行分析,发现主动钻杆与被接钻杆间是硬性固定,接扣时在轴线方向没有活动余量,当动力头旋转速度与推进速度不匹配时,就会导致螺纹产生磨损。通过... 针对煤矿井下自动钻机用主动钻杆联接螺纹磨损快、使用周期短的问题,对主动钻杆接扣过程进行分析,发现主动钻杆与被接钻杆间是硬性固定,接扣时在轴线方向没有活动余量,当动力头旋转速度与推进速度不匹配时,就会导致螺纹产生磨损。通过对主动钻杆螺纹部分热处理工艺的优化,提高了螺纹的表面硬度及耐磨性;通过对动力头旋转与推进管路进行改进,用增加旋转及推进溢流的方式减少硬接扣情况的发生。现场应用表明,改进后主动钻杆使用周期延长8倍,可靠性明显提高。 展开更多
关键词 自动钻机 主动钻杆 可靠性 螺纹 接扣
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φ88.9mm×9.35mm G105钻杆内螺纹接头胀扣失效分析 被引量:7
10
作者 赵大伟 赵国仙 +1 位作者 赵映辉 薛艳 《石油矿场机械》 2009年第6期56-60,共5页
针对某油田钻井过程中所使用的φ88.9 mm×9.35 mm G105钻杆内螺纹接头胀大现象进行失效分析。结果表明:钻杆接头的各项性能指标均符合标准规定,失效的主要原因是上扣扭矩不足,钻杆接头在井下无节制旋紧,致使钻杆在井下的自上扣扭... 针对某油田钻井过程中所使用的φ88.9 mm×9.35 mm G105钻杆内螺纹接头胀大现象进行失效分析。结果表明:钻杆接头的各项性能指标均符合标准规定,失效的主要原因是上扣扭矩不足,钻杆接头在井下无节制旋紧,致使钻杆在井下的自上扣扭矩超过了钻杆接头的实际抗扭屈服强度。 展开更多
关键词 钻杆 胀扣 内螺纹接头 预防措施
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国产绳索取心钻杆设计与制造技术的分析 被引量:7
11
作者 满国祥 杨宏伟 《探矿工程(岩土钻掘工程)》 2012年第2期49-52,共4页
介绍了国内外绳索取心钻杆的生产现状,论述了绳索取心钻杆的结构、各种管材的性能、钻杆和接头的选材、螺纹的优化设计和一些特殊工序,最后以89 mm绳索取心钻杆为例,根据不同的设计方案,列出了相应的技术参数供大家参考。
关键词 绳索取心钻杆 钻杆螺纹 材料选择 钻杆技术参数 制造技术
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G105钢级钻杆外螺纹接头裂纹原因分析 被引量:7
12
作者 龚丹梅 余世杰 +1 位作者 袁鹏斌 高连新 《石油矿场机械》 2014年第10期39-44,共6页
某油田在定向钻井作业过程中有多根G105钢级钻杆外螺纹接头出现断裂和裂纹。对该井钻杆使用情况进行调查研究,并对1根螺纹牙底有裂纹的外螺纹接头进行失效分析。失效分析内容主要包括断口观察、钻杆接头材料化学成分分析、力学性能及... 某油田在定向钻井作业过程中有多根G105钢级钻杆外螺纹接头出现断裂和裂纹。对该井钻杆使用情况进行调查研究,并对1根螺纹牙底有裂纹的外螺纹接头进行失效分析。失效分析内容主要包括断口观察、钻杆接头材料化学成分分析、力学性能及金相组织分析,并通过有限元方法模拟分析API标准NC31接头受到复合载荷时的应力分布状态,比较 NC31接头标准外径与增大外径时外螺纹接头螺纹牙受力情况。分析结果表明:接头螺纹牙底裂纹为疲劳裂纹,钻杆接头外螺纹大端第1~3牙为应力集中区域。由于在该定向井造斜点附近井眼全角变化率较大,存在较大的结构弯曲,使接头承受较大的交变复合载荷,最终在接头螺纹应力集中区萌生疲劳裂纹,导致失效。 展开更多
关键词 钻杆 螺纹 疲劳裂纹 失效分析
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基于车削路径实现钻杆内螺纹断屑加工 被引量:6
13
作者 刘欢 田东庄 董萌萌 《制造技术与机床》 北大核心 2019年第2期113-115,共3页
在分析钻杆接头内螺纹加工技术及带状车屑形成机理的基础上,提出了改变车削路径实现钻杆接头内螺纹加工过程中自动断屑的方法。该方法是在车削过程中改变车刀的行进路径,进而改变背吃刀量的大小,当背吃刀量为0时,车屑形成条件不足,发生... 在分析钻杆接头内螺纹加工技术及带状车屑形成机理的基础上,提出了改变车削路径实现钻杆接头内螺纹加工过程中自动断屑的方法。该方法是在车削过程中改变车刀的行进路径,进而改变背吃刀量的大小,当背吃刀量为0时,车屑形成条件不足,发生断离。试验采用外直螺纹断屑研究到外锥螺纹断屑研究,最后对内锥螺纹断屑研究循序渐进的流程。现场试验结果表明,三种螺纹车屑均呈C型或长螺旋状,断屑效果良好,质量检测合格,该方法可以实现钻杆接头内螺纹加工过程中自动断屑。 展开更多
关键词 钻杆接头 内螺纹 车削路径 自动断屑
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Study on mechanical behaviors of double shoulder drill pipe joint thread 被引量:6
14
作者 Liangliang Dong Xiaohua Zhu Desheng Yang 《Petroleum》 CSCD 2019年第1期102-112,共11页
Double shoulder drill pipe joint(DSJ)is a novel thread structure which appears in recent years.Its strength reduced efficiently while the structure design is not appropriately,for the DSJ’s mechanical behaviors weren... Double shoulder drill pipe joint(DSJ)is a novel thread structure which appears in recent years.Its strength reduced efficiently while the structure design is not appropriately,for the DSJ’s mechanical behaviors weren’t well studied.In this paper a 3D whole structure finite element model of DSJ was established based on the Principle of Virtual Work,and validated the model’s computing results by experimental results.The authors analyzed the stress and strain distribution with the 3D whole structure finite element model’s computing results under torque moment,compression force,tension load,and bend moment.And then acquired the DSJ’s mechanical behaviors under each load.The research works of this paper refer accordance to recognize and design the DSJ. 展开更多
关键词 Double shoulder drill pipe joint thread Mechanical behavior
原文传递
煤矿钛合金钻杆螺纹断裂分析 被引量:6
15
作者 龚丹梅 韦习成 +1 位作者 余世杰 袁鹏斌 《热加工工艺》 CSCD 北大核心 2018年第8期256-258,262,共4页
采用扫描电镜、力学测试、金相组织分析和有限元分析,对煤矿用钛合金钻杆螺纹断裂原因进行分析,包括断口宏、微观形貌、材料性能特性、螺纹加工精度、钻杆螺纹抗扭强度及应力分布情况。结果表明:该钛合金钻杆从外螺纹导向面发生断裂,... 采用扫描电镜、力学测试、金相组织分析和有限元分析,对煤矿用钛合金钻杆螺纹断裂原因进行分析,包括断口宏、微观形貌、材料性能特性、螺纹加工精度、钻杆螺纹抗扭强度及应力分布情况。结果表明:该钛合金钻杆从外螺纹导向面发生断裂,主要原因为螺纹加工精度差,牙底存在加工小台阶,导致导向面牙底圆角半径过小,引起严重的应力集中。此外,该钛合金材料强度有余而韧性不足,抵抗裂纹扩展能力较低,断口起裂后迅速发生失稳断裂。 展开更多
关键词 钛合金 钻杆 断裂 螺纹加工
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Φ149.3mm钻杆高强度接头数值分析 被引量:6
16
作者 兰洪波 高德利 张国辉 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第9期67-68,共2页
大位移井、深水井和超深井钻井中Φ149.3mm钻杆旋转台肩接头不能满足API标准高抗扭矩的要求,限制了Φ149.3mm钻杆性能的发挥。为了充分发挥Φ149.3mm钻杆的性能,基于有限单元法理论,根据钻杆接头轴对称的特点,将三维问题简化为二维问题... 大位移井、深水井和超深井钻井中Φ149.3mm钻杆旋转台肩接头不能满足API标准高抗扭矩的要求,限制了Φ149.3mm钻杆性能的发挥。为了充分发挥Φ149.3mm钻杆的性能,基于有限单元法理论,根据钻杆接头轴对称的特点,将三维问题简化为二维问题,设计了一种新型Φ149.3mm钻杆双台肩接头,使用ANSYS软件模拟近似分析接头螺纹在各种情况下的强度,再与Φ139.7mm接头对比,验证其高抗扭矩的性能。通过AN-SYS模拟计算,证明了149.3mm钻杆双台肩接头的高抗扭性能,能够满足现场的应用。 展开更多
关键词 大位移井 超深井 钻杆接头 螺纹连接 数值分析
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S135钻杆接头螺纹三维参数化建模及力学特性分析 被引量:1
17
作者 赵宽 崔强 +1 位作者 李金平 彭腊梅 《西安科技大学学报》 CAS 北大核心 2024年第2期391-399,共9页
S135钢级钻杆在矿井勘探、探放水、瓦斯抽采等钻孔施工中得到了广泛使用。然而,由于钻杆接头螺纹承受轴向拉压、扭转、弯曲及其复合载荷的循环作用,导致接头螺纹的使用寿命远远低于其设计寿命,是整个钻杆结构中最薄弱的环节。因此,通过... S135钢级钻杆在矿井勘探、探放水、瓦斯抽采等钻孔施工中得到了广泛使用。然而,由于钻杆接头螺纹承受轴向拉压、扭转、弯曲及其复合载荷的循环作用,导致接头螺纹的使用寿命远远低于其设计寿命,是整个钻杆结构中最薄弱的环节。因此,通过万能拉伸试验获得钻杆接头材料的力学性能参数,经计算转化得到其本构参数,对钻杆接头进行有限元分析。为了提高有限元分析效率,推导垂直于钻杆接头轴线的螺纹截面轮廓几何表达式,基于旋转、抬升、缩径和连接节点的设计思路,提出了一种考虑钻杆接头锥度和台肩的三维螺纹参数化建模方法,并根据单元和节点之间的关系开发了钻杆接头连接的参数化三维六面体网格建模程序,通过与交互式建模方法计算结果的对比验证了其有效性和可行性。此外,对上扣扭矩、压扭及压弯扭复合载荷作用下接头外螺纹的力学特性进行了分析。结果表明:3种工况下钻杆接头外螺纹上的应力近似呈现“浴盆”形态,第1螺纹牙上的应力最大;随着圈次的增加,螺纹牙上的应力迅速下降,最后一圈螺纹牙上的应力呈现上升趋势;在弯矩的作用下,螺纹牙上的应力具有非对称特征。在接头螺纹设计时,必须考虑井眼曲率的影响并且需要重点关注接头压缩边第1螺纹牙上的应力。 展开更多
关键词 钻杆 接头螺纹 参数化建模 力学特性 井眼曲率
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大螺距异型螺纹牙根的微滚压强化技术 被引量:5
18
作者 张素颖 周智敏 +1 位作者 吴晓苏 管奇峰 《金属热处理》 CAS CSCD 北大核心 2015年第4期135-138,共4页
结合钻杆接头螺纹的服役工况,针对大螺距异型螺纹,利用普通数控车床和专门制作的滚压装置微量滚压螺纹根部。结果表明,合适的滚压工艺参数能够提高牙根表面硬度(57 HV0.5),表面粗糙度数值降低1个等级,显微组织出现了致密纤维层,金属表... 结合钻杆接头螺纹的服役工况,针对大螺距异型螺纹,利用普通数控车床和专门制作的滚压装置微量滚压螺纹根部。结果表明,合适的滚压工艺参数能够提高牙根表面硬度(57 HV0.5),表面粗糙度数值降低1个等级,显微组织出现了致密纤维层,金属表层得到强化,钻杆接头螺纹的疲劳寿命有所提高。 展开更多
关键词 钻杆接头 大螺距 异型螺纹 微量滚压 强化性能
原文传递
主动钻杆公接头加工工艺技术研究 被引量:1
19
作者 蒋开勇 《煤矿机械》 2024年第9期100-102,共3页
主动钻杆是自动钻机的关键零部件之一,在自动钻机钻进过程中起至关重要的作用,而主动钻杆公接头螺纹使用寿命的高低直接决定自动钻机的钻进效率,其质量优劣主要取决于公接头热处理加工工艺。原公接头渗碳、淬火后的防渗部位依然硬度过... 主动钻杆是自动钻机的关键零部件之一,在自动钻机钻进过程中起至关重要的作用,而主动钻杆公接头螺纹使用寿命的高低直接决定自动钻机的钻进效率,其质量优劣主要取决于公接头热处理加工工艺。原公接头渗碳、淬火后的防渗部位依然硬度过高、渗层过深,摩擦焊接端及外螺纹表面被淬透,螺纹表面抗冲击韧性较差,使用过程中主动钻杆摩擦焊缝及公接头螺纹易脆断,进尺较浅。为解决该问题,研究采用了新型的加工工艺方法,提升了主动钻杆公接头螺纹耐磨性及摩擦焊缝接头的综合力学性能,避免渗碳、淬火后涂抹防渗剂的各种弊端及质量问题,其适应性增强,质量可靠,提高了主动钻杆的使用寿命。 展开更多
关键词 主动钻杆 公接头 渗碳淬火 螺纹脆断 耐磨性 质量可靠
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钻杆螺纹涡流探伤方法研究 被引量:5
20
作者 杨理践 张纪 高松巍 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2010年第8期98-100,共3页
为了检测钻杆螺纹根部缺陷,研究了利用涡流探伤原理检测其缺陷的方法,设计了通过监测涡流传感器检测线圈阻抗变化来评价被检工件缺陷的检测系统。系统由激励源、涡流传感器、信号调理电路、增益调整电路、幅相测量电路和数据采集与显示... 为了检测钻杆螺纹根部缺陷,研究了利用涡流探伤原理检测其缺陷的方法,设计了通过监测涡流传感器检测线圈阻抗变化来评价被检工件缺陷的检测系统。系统由激励源、涡流传感器、信号调理电路、增益调整电路、幅相测量电路和数据采集与显示等部分组成。涡流传感器采集微弱的缺陷信号,经过信号调理,利用AD8302提取缺陷信号的幅值和相位信息,用计算机显示测量结果。实验表明采用涡流探伤方法能够检测钻杆螺纹的根部缺陷,检测结果重复性好,性能稳定可靠。 展开更多
关键词 钻杆螺纹 涡流探伤 涡流传感器 幅相测量
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