用涡流屏蔽式探头检测油田钻具接头疲劳裂纹

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%实践经验、 “9““一用涡流屏蔽式探头检测油田钻具 接头疲劳裂纹 孙金立.陈新波,袁英民 (海军航空工程学院青岛分院,山东青岛 266041) 袁海跃 (海鹰机械厂,上海200436) DETECTION OF THE FATIGUE CRACKS IN OIL DRILL SET CONNECTOR WITH SCREENED EDDY CURRENT PROBE sI州Jin-li,CHEN Xin-bo,YUAN Ying-min (Qingdao Branch.Naval Aeronautical Engineering YUAN lla},ue (Haiying Academy,Qhlgdao 266041,China) Machinery Plant,Shanghai 200436,China) 中圈分类号:TGIl5.28 文献标识码:H 文章编号:1000 6656(2002)12 0542 02 钻具是油H|钻井用的关键部件,长期工作于高 应力状态,承受很大的拉伸和扭转应力,同时还要受 到泥石流的磨蚀和冲击,工作环境极其恶劣。

特别 是钻铤,两端螺纹的几何形状与管体相比截然不同, 应力集中相当明显,它在复合交变应力作用下容易 产生疲劳裂纹。

每起钻具失效事故造成的直接经济 损失约八万元,若钻具断裂造成埋井,其经济损失可 达数百万元『1],因此,对钻具接头的检测至关重要。

有关钻具接头检测的方法国内外多采用磁粉检测 法,有的也采用超声检测法L2,sJ。

由于大多数情况 下是在野外作业,受现场条件的限制,磁粉检测法缺 少磁化电源,接头上带有泥水,检查内螺纹观察困难 等问题难以解决;用超声检测要受螺纹本身的于扰, 给波形判别造成困难。

受油田有关单位的委托,我 们对试件进行多次实验,研究出适合检测钻具接头 裂纹的涡流检测方法。

线圈感应检出螺纹槽内涡流的变化就能判断出螺纹 槽内裂纹的有无。

2遇到的问题及原因分析 2.1遇到的问题 实验中发现,采用绝对式非屏蔽放置探头对接 头进行检测,平衡点随探头的移动而发生变化,使检 测无法进行。

2.2原因分析 钻具(尤其是钻铤)两端接头的螺纹形状与管体 不同,呈锥形,锥度以1:4和1:6为多见【4j,一端 为外螺纹接头、一端为内螺纹接头(图1)。

用非屏 蔽探头检测时探头放在螺纹槽内,两边螺纹对探头 的干扰随探头的移动而变化。

非屏敞探头电磁场分 布见图2,可以看出,磁力线进入了螺纹槽壁,因槽 壁高度是变化的,因此,检测的平衡点也随之变化。

1涡流检测原理 当载有交变电流的涡流检测线圈置于钻具接头 螺纹槽内,在载流线圈感应的交变磁场的作用下接 头螺纹槽金属体内会感生涡流,涡流的大小、相位及 流动形式会随材料的性能改变而变化,变化的涡流 又会改变涡流检测线圈的电性能。

因此,通过检测 收稿日期:2001 ?542? 12—30 3解决方法 3.1采用屏蔽式探头 屏蔽式探头的磁场分布如图3所示口],磁力线 进入了螺纹槽的底部,检测中不受槽壁影响,探头只 感应槽底电性能的变化,在靠近槽壁处,由于探头敏 感区近似等于探头直径加上四倍穿透深度[6】.因此 整个底部疲劳裂纹都可检测到。

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