焦炭塔钻杆断裂失效分析及防范措施
钻杆失效分析
三、避免钻杆非正常失效的措施钻杆的基本力学工况钻杆在内外充满钻井液的狭长井眼里工作，通常承受压、弯、扭、液力等载荷。
如果钻杆所受应力小于每平方米206.8牛顿时，钻杆虽经过无数次的弯曲，也不会产生疲劳裂纹。
钻井时钻杆承受弯曲、扭转和拉伸应力组成的复合应力很大，特别是在大位移定向井及水平井中扭矩极大，钻杆在100万次弯曲次数时便产生疲劳微裂纹；微裂纹产生后便不断扩大延伸，此时如果具有腐蚀作用的高压钻井液进入微裂纹中，就会加速裂纹扩展，最终导致钻井液刺穿钻杆的失效事故。
刺穿发展的结果，使钻杆有效断面不断缩小，刺孔加裂纹的总长度超过其临界裂纹尺寸时，即发生断裂。
除旋转向下的运动，同时还有钻杆的各种振动和涡动。
根据钻杆的失效原因分析，钻杆除正常磨损而失效外，钻杆的非正常失效原因可分为为两个方面：工人操作原因和钻杆自身质量原因。
因此，我们可以从提高钻杆质量和规范操作两方面来避免钻杆非正常失效。
1．提高钻杆质量（1）钻杆材料选择：为适应钻杆的受力分析，钻杆杆体应有较高的抗拉强度、较好抗弯性能和较好的冲击韧性。
杆体材料应选择中碳合金结构无缝钢管，合金元素中应含有较多的Cr、Mo等元素以提高材料的抗拉强度和冲击韧性，含有Mn、Si等元素以提高材料的弹性（即抗弯性能）。
有时还含有微量的B、V等元素以提高材料的淬透性。
常用的杆体材料有：36Mn2V、35CrMo、42MnMo7、35CrMnSi、45MnMoB等。
用于杆体的无缝钢管的壁厚均匀度和轧制缺陷也是影响钻杆质量的重要因素。
如轧制的钢管壁厚均匀情况严重，当钻杆较大的扭力作用时，容易在壁厚较薄处纵向裂开。
有的钢管有重皮、气孔等缺陷，钻杆易从此处产生应力集中断裂或刺漏。
钻杆接头受力最为复杂，接头材料须有很高综合机械性能。
钻杆接头多采用35CrMo或42CrMo.30CrMnSiA棒料制造，但经过锻造的接头材料能大大提高其综合机械性能。
（2）加工工艺选择：目前国内钻杆从加工工艺分主要有整体锻造钻杆（简称整体钻杆）、镦粗＋摩擦焊钻杆（简称镦焊钻杆）和单纯摩擦焊钻杆（简称摩擦焊钻杆）。
焦炭塔锥体母材裂纹产生原因分析及预防措施
张玉 福 ，等 ：焦 炭塔 锥体 母 材 裂纹 产 生 原 因分 析及 预 防 措 施
１ ０ ７ ９
存在较大的温差 ， 各自 径 向自由热变形不一致 ，同 时裙座又具有较大的刚度 ， 对筒体将产生一个较大
的刚性约束 ，形成弯 曲拉应力 。沿裙座 的轴 向温差 越大 ，则该应力值也越大。 １ ． ２ 设计结构 （ １ ） 裙座与锥体连接形式 焦炭塔裙 座的连接形式有 ：一般对接 型见 图 ２ （ ａ ） 、搭接型见 图 ２ （ ｂ ） 、堆焊型见图 ２ （ ） 和整体锻焊 珏 ！ Ｊ 田图 ２ （ ｄ ３ ．
图 ３ 裙座与锥体连 接形式图
Ｆｉ ｇ ． ３ Ｊ ｏ ｉ ｎ ｔ ｔ ｙ ｐ ｅ ｓ ｏ ｆ ｓ ｉｒ ｋ ｔ ａ ｎ ｄ ｃ ｏ ｎ ｅ
２ 防 止措 施
（ １ ）焦 炭 塔运 行 时尽 量 避免 急 冷 急热 温差 热
（ 骤 升 温 和
应力。同时在锥体和裙座连接处 内部增设可拆卸的
化
工
２ ０ １ ３年 ８月
保温结构或增加伴热。尽量减小温度梯度 ，使热应 力 减 至最小 。 （ ２ ） 鉴于裙座与锥体的连接形式选用的是设 计 院 的专利 设计 ，堆焊 圆弧过 渡 型 ，裙座 翻边要 求
Ｒ ＝ ２ ３ ｍ ｍ，板材 压制 厂无 法实 现 ，即使实 现价格 十 分 昂贵 。故 裙 座翻边 进场前 必须 进行 严格 的验 收和
急骤降温两个温度骤变阶段 。故在焦炭塔裙座上开 设柔性槽能够减轻裙座刚度影响，降低裙座角焊缝
处应力。 该现场设置的为 ｕ型槽 （ 图１ ） 。 但在柔性 槽开孔处会产生较大的应力集 中。 柔性槽 的设置主 要应仔细考虑柔性槽 的型式 、设置位置 、槽顶与裙 座焊缝的距离 、柔性槽的长度 、柔性槽的宽度 、柔 性槽沿裙座圆周分布的数量等。黍 』 生 槽如果设置不 当 ，反而会增大应力集 中， 加速开裂现象的出现。 此外 ， ４台焦 炭塔 裙座 圆周 １ ８个 ｕ型槽开 孔处 对应的锥体部位全部为锥体 １ ８条对接焊缝处 。由 于锥体对接焊缝的存在 ， 从而进一步加剧了 ｕ型槽 开孔部位锥体母材处 的应力叠加。
钻杆钻具失效与预防
钻杆钻具失效与预防在钻井过程中，钻杆在任何部位失效都会造成严重的后果，甚至使井报废。
我国各油田每年发生钻杆事故约五六百起，经济损失巨大，每年进口各种规格的钻杆就要耗用数亿元人民币的外汇。
随着浅层资源的不断枯竭，今后越来越多的钻深井、超深井，钻杆的安全可靠性就成为一个十分突出的问题。
钻杆失效一般表现为本体断裂和刺漏，钻杆螺纹处失效等。
原因大致是由以下一些因素引起的：钻进时钻杆的基本力学工况，钻具的组合及钻井工艺，井径规则性，偏磨，螺纹密封脂，钻井液，钻杆结构和材料，地层因素，井内腐蚀介质等，以上因素交互作用的结果导致钻杆失效。
钻杆的基本力学工况钻杆在内外充满钻井液的狭长井眼里工作，通常承受压、弯、扭、液力等载荷。
如果钻杆所受应力小于每平方米206.8牛顿时，钻杆虽经过无数次的弯曲，也不会产生疲劳裂纹。
钻井时钻杆承受弯曲、扭转和拉伸应力组成的复合应力很大，特别是在大位移定向井及水平井中扭矩极大，钻杆在远远小于100万次弯曲次数时便产生疲劳微裂纹；微裂纹产生后便不断扩大延伸，此时如果具有腐蚀作用的高压钻井液进入微裂纹中，就会加速裂纹扩展，最终导致钻井液刺穿钻杆的失效事故。
刺穿发展的结果，使钻杆有效断面不断缩小，刺孔加裂纹的总长度超过其临界裂纹尺寸时，即发生断裂。
除旋转向下的运动，同时还有钻杆的各种振动和涡动。
钻具组合及钻井工艺钻杆作为一个旋转的细长弹性杆件，有其固有振动频率，钻具的组合决定了此固有频率。
钻杆旋转时还会产生纵向、横向和扭转3种形式的振动，当它们的频率与固有频率相吻合时则产生共振。
共振的结果会在原来钻杆疲劳应力的基础上附加一个额外的疲劳应力，加速钻杆的失效。
采用长效螺杆钻杆替代转盘钻定向井、水平井的钻井工艺可以减少钻杆的旋转弯曲疲劳程度。
井径不规则影响井径不规则或扩径严重的井段，钻杆的弯曲程度随之相应增大，钻杆旋转时连接螺纹部位受交变弯曲应力加速钻杆疲劳失效，同时螺纹连接受力复杂化，加剧了螺纹疲劳损坏。
煤矿用钻杆断裂原因及解决措施浅析
煤矿用钻杆断裂原因及解决措施浅析煤矿用钻杆断裂原因及解决措施浅析【摘要】安全一直是煤矿井下施工的重中之重，在煤矿井下瓦斯抽采、煤矿探放水钻孔等施工过程中，钻杆是钻孔装备的重要组成部分，钻杆在钻进过程中的受力状态复杂，实际工况要求钻杆具备良好的性能。
在实际的煤矿施工中如果钻杆断裂，必定会对造成安全事故，本文分析了煤矿钻孔用钻杆材质、加工工艺与质量、现场使用时钻进工艺等产生钻杆断裂的原因，并提出了如何提高并稳定钻杆质量、减少防止钻杆施工过程中发生断裂事故的措施。
【关键词】钻杆煤矿坑道钻机钻杆断裂原因分析解决措施在煤矿井下瓦斯抽采、探放水的钻孔施工中，经常使用煤矿坑道钻机，钻杆作为钻机的重要组成部分，在钻孔施工现场大量使用。
实际钻进过程中，钻杆处于孔内复杂的工作状态，通常承受拉、压、弯、剪扭、液力、振动等交变载荷，并伴随着液体的冲刷，钻进时经常出现钻杆断裂现象。
钻杆断裂不仅影响正常生产，而且还因打捞困难使事故恶化，造成人力、财力的损失，给煤矿的施工安全带来很大影响。
因此，正确客观分析钻杆的断裂原因，提前采取有效预防措施，提高控制钻杆质量，降低钻孔事故率，有重要的意义。
1 煤矿勘探用全液压动力头式钻机介绍分体式全液压动力头式煤矿坑道钻机现已成为国内普遍生产的一种矿用回转式钻机。
在煤矿井下钻孔施工中被广泛应用，其结构分主机、泵站、操纵台三大部分，适用于回转和冲击回转给进，主要用于煤矿瓦斯抽采、煤矿井下探放水、探地质构造、探煤层厚度、煤层注浆注水及管棚等各类工程钻孔的施工。
其解体性好，搬迁方便，机械式拧卸钻具，卡盘、夹持器与油缸之间，回转器与夹持器之间可联动操作，自动化程度高，工作效率高，操作简便，工人劳动强度小；采用双泵系统，回转参数与给进参数独立调节，提高了钻机对各种不同钻机工艺的适应能力，用支撑油缸调整机身倾角方便省力，回转器采用通孔结构，钻杆长度不受给进行程的限制，操作台集中操作，人员可远离孔口，有利于人身安全。
钻杆断裂原因分析及预防措施——以陆丰13-1油田LF13-1—10A井钻杆为例
３ 通过对 在 该井 中使 用 的钻具 组合 与井 眼实际 测量 轨迹 模 拟计算 发 现 ，在钻 杆易 发生 疲劳 的 ７ ７ ） ０ ｍ
井段 附 近 。通 过将 普通 钻杆 更换 为 加重 钻杆 ，可 大大 延 长钻 具在 该井 段 的使用 寿命 『 。 ３ ］ ４ 在复杂 井 况条 件下 使用 钻杆 应相 应地 增 加对 钻 杆 检验 的控 制标 准 ，通 过 缩 短 检验 周 期 、增 加 监 ）
［ ］ 李 鹤 林 ．石 油 钻 柱 失 效 分 析 及 预 防 ［ ３ Ｍ］ ．北 京 ：石 油 工 业 出版 社 ，２ ０ ． ０８
［ 辑］ 萧 编
雨
弯 曲 应 力 ，并 长 时 间 承 受 循 环 应 力 而 导 致 钻 杆 发 生 纯 疲 劳 失 效 。
３ 钻杆 在使 用过 程 中 ，由于钻 速 非常低 ，进尺 缓 慢 。 曾遇起 下 钻 遇 阻严 重 ，采取 了划 眼 和倒 划 眼 ） 的方 式通 过 ，顶 驱憋停 次 数较 多 ，这都 使得 钻杆 在 取心 过程 中承 受较 大 的拉伸 和扭 转载 荷 ，长期 遭受 多
７ 建
Байду номын сангаас
议
１ 在该井 造 斜点 之上 同一 位置 附 近连续 发 生钻 杆 断 裂失 效 ，说 明造 斜 点 以下 附近 位 置 井 眼可 能 存 ） 在更 大 的异 常 ，钻杆 在该 处弯 曲可 能 比现有 数 据反 映 的情况 更严 重 。 因此 建议 对造 斜 点上下 位 置进行 更 精确 的测 井 。 ２ 该次 钻杆 断裂 位置 位 于造斜 井段 ， 由于在施 工 过程 中为 利 于早 点 偏 离 老井 眼 侧钻 出去 ，导 致 狗 ） 腿度 超过 设计 值 ，建议 在 施工 中对 于井 眼轨 迹较 复杂 的 井根据 实 际测 量轨 迹进 行钻 柱侧 向力 计算 ，并 做 相关 提示 ，以降低 由于井 眼全 角变 化率 较大 、井 段钻 杆 长期 承受 交变 应力 而导 致 的钻杆 疲劳 失效 事故 的
钻杆接头断裂失效原因分析与预防
石 油 矿 场 机 械
ＯＩ Ｆ ＥＬ Ｌ Ｉ Ｄ ＥＱＵＩ Ｍ Ｅ Ｐ ＮＴ
文 章 编 号 ： Ｏ０１ ４ ２（ ０１ ０ ０ ０ ０ ｌ ３ ８ ２ ２） ８ ０ ４ — ４
钻杆 接 头 断裂 失 效原 因分 析 与预 防
ＫＯＮＧ Ｘｕ — ｕ Ｉ Ｕ ｉ — ａ Ｍ Ａ ｎ ｑ ， ｅ ｙ ｎ， Ｉ Ｊ ｎ ｓ ｎ， Ｒｅ — ｉ ＹＵ ａ — ｉ ＹＵ ａ —ｏ ｇ Ｘｉｏ ｗｅ 。 Ｘｉ ｏ ｌ ｎ
（ ＣＮ（ Ｃ Ｅｎ ｒ Ｙ Ｔｅｈ ｏｏ ｙ ＆ Ｓ ｒ ｉｅ ｐ ｒ ｉｉｎ ＆ Ｔｅｈ ｏｏ ｙ Ｃｏ 。 ａ ｊｎ ３ ０ ５ Ｃ ｉａ） Ｘ） ｅｇ ｃ ｎ ｌｇ ｅｖ ｃｓＳｕ ｅ ｖ ｓｏ ｃ ｎ ｌｇ ． Ｔｉｎ ｉ ０ ４ ２， ｈ ｎ
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｆｒ ｃ ｕ ｅ ｒ ａ ｏｎ ｏｆｔ ｒｌ ｐ ｐ ｕ ｒ ｎａ ｙ ｅ ｙ ｆ ａ ｔ ｅ ｍｏ ｐｈｏ ｏ ｎ ｈ ｍｉａ ｓ ｒ ｃ ： ａ ｔ ｒ ｅ ｓ ｈｅ ｄ ｉｌ ｉ ｅ ｓ ｂ ｗｅ ｅ ａ ｌ ｚ ｄ ｂ ｒ ｃ ｕｒ ｒ ｌ ｇｙ ａ ｄ ｃ ｅ ｃ ｌ
孔学云 ， 金山 ， 刘 马认 琦 ， 于潇 伟 ， 于小 龙
（ 海 油 能 源 发 展监 督监 理技 术公 司 ， 津 ３ ０ ５ ） 中 天 ０ ４ ２
摘 要 ： 杆接 头 断裂形貌 、 材料化 学成 分 、 相组 织 、 钻 原 金 力学性 能和 断 口处 Ｅ Ｓ微 观 能谱 分 析表 明， Ｄ 热 处理 调质 工 艺参 数 不合理使 材料 组 织没有 完全 转 变为 回 火 索氏体 组 织 ， 导致 钻 杆接 头的 强 度偏
措施 。
煤田勘探中钻杆断裂原因分析与预防措施的探讨
减小钻杆 弯曲挠度和弯 曲应力， 增 加半波 长度， 降低钻杆断裂频率 ： （ ４ ）针对不同岩性、 钻孔深度和钻孔直径 的要求， 合理选用钻进 参数， 防止钻 杆过载 ； （ ５ ）钻 杆 要 分 级 使 用 ， 不 能 新 旧混 用 。钻 杆 断 裂 总 是 在 钻 杆 最 薄弱的部位发生。因此， 钻杆连接时要尽量做到等强度， 按钻杆新 旧 程度分级， 统一调配 使用 ， 不能新旧混 用。 （ ６ ）钻杆在 使用时不应猛 敲、猛打，在每 回次时应对钻杆加强 检验，查找有裂 缝等不 良现象的钻杆 ，并用 新钻杆 替换 。 （ ７ ）在遇到溶洞或地层坍 塌时，应及时有效地处理，防止钻杆 弯曲应力增大，增大钻杆折断的系数。 ８ 结 语 在勘探 区其余钻孔 的施 工中，根据地层特 点有 效地 采取 了预防 措施，舍弃 了使用时 间过长 的钻杆 ，新增 了质量 要求合格 的钻 杆， 严格按照 《 岩心钻探规程 》进行施 工，合理选择钻进参数 ，在 遇到 问题时及时有效地处理 ，使得这些钻孔较之前施 工的钻孔减少 了钻 杆断裂的发生 ，从而降低 了钻探成本，钻孔质量得到很 大的提 高。
［ ２ 】 郑林． 钻杆加工工 艺探讨Ⅲ． 机械 工程师 ，２ ０ ０ ９ ． 【 ３ 】 刘鸿文． 材料力 学［ Ｍ］ ． 高等教 育出版社 ，１ ９ ９ ７ ． 作者简介 ： 赵得全 （ １ ９ ６ ６ ． ８ 一 ），男 （ 汉族 ），重庆 人，毕业于陕西煤炭工业 学校 ，煤炭钻探专业 ，高级工程师 ，从事钻探现场技术管理工作 。
能够基本满足客流量相对较大 区段 的需求 ， 而对于客流较小 的区段 ， 做到有 限度 得维持运 营。同时采用该行车组织方法，也可 以现场抢 修人 员有足 够的时间和空间去进去抢修作业 ，从而可 以尽早得处理 完故障，恢 复正常行车 。 ４ 结 语 我国城市轨道交通建设 已经进入 了一个快速 的发展 阶段 ，地铁 作为人们出行交通工具中的一种 ，客流不断增长 的情况下 ，地铁设 备难免发生故障。为 了提高轨道交通运营时正线 出现道岔故障 时的 应急处理效率，对于 出现道岔故障时在行车安全风险可控范 围内， 最大的提升行车组织效率， 把设备故障对运 营服务 的影响 降至最低 。 参考文献 ： …毛 保华．城市轨道 交通运营管理【 Ｍ】 ． 北京 ：人 民交通 出版社， ２ ０ ０ ６ ． 【 ２ 】 何 宗华， 汪松 滋， 何其 光． 城 市轨 道 交通运营组 织【 Ｍ】 ． 北 京： 中国建筑
钻杆及其接头的早期失效分析与措施研究
钻杆及其接头的早期失效分析与措施研究[摘要]钻杆失效表现在三个方面：本体断裂、刺漏、钻杆螺纹处失效。
本文将分析并探讨钻杆及其接头的早期失效类型、失效形式、失效原因，并且根据分析原因去寻找应对的方法以及预防的办法。
通过设计优化的钻杆结构，提升钻杆质量，使钻杆失效事故发生的概率下降。
[关键词]分析原因钻杆失效优化设计预防措施钻具0前言失效分析是分析判断材料的失效模式、性质、原因、研究失效事故处理方法和预防再失效的技术活动与管理活动，是一种科学的分析方法。
本文将对钻杆失效进行分析。
钻杆很容易受到磨损以及腐蚀等问题的影响从而引发失效事故。
而仅仅是在我们国家的油田之中发生的钻杆失效事故就多达数百起，钻杆失效不仅会造成极大的经济财产的损失，并且常常影响到工程的进度，后果十分严重。
失败乃是成功之母，通过研究钻杆失效，推进提高钻杆质量以及加强研究钻杆的使用和管理，尽量避免失效事故。
1失效类型分析在钻进过程中的受力繁杂，不仅仅是拉力，还有各种应力，因此失效的种类十分复杂，环境也很苛刻，井下的介质之中还包含有一些具有腐蚀性质的液体，而钻具运转起来后会促使钻杆与井壁之间产生高频率的撞击以及摩擦。
钻杆失效的类型种类繁多，主要可以概括为三大类型：断裂失效或者是刺穿失效；表面受损以及过量变形。
断裂或者是刺穿失效在失效事故比较常见，疲劳以及腐蚀等因素是罪魁祸首。
而腐蚀也极易造成表面受损，机器磨损也是表面受损。
当所受到的应力超过钻杆能承受的极限的是，则会引起过量变形[1]。
1.1断裂失效①过载断裂：如“鳖钻时的钻柱体断裂”，“钻杆遇卡提升时焊缝热影响区的断裂”。
②氢脆断裂：金属中的氢含量过多时，材料在拉力和应力的作用下很容易产生氢脆。
很多人不知道，由硫化氢和盐酸引起的钻柱应力腐蚀断裂也是由于氢的作用造成的。
③应力腐蚀断裂：如“钻杆接触某些腐蚀介质时的应力腐蚀开裂”，“钻柱在含硫油气井中工作时的硫化物应力腐蚀断裂”。
④低应力脆断：此类失效在钻杆失效中占了很大的比例，是最危险的断裂方式之一。
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文章编号
０ ５ —０ ４ ２ １ ） ３ ３ ７ —３ ２ ４ ６ ９ （ ０ ０ ０ ｄ３ ００
钻 杆是 焦炭 塔 除 焦 设备 的重 要 组 件 ， 杆 在 钻 塔 内垂直 竖立 ， 端部 由卷 扬机 构提 动 ， 直伸 入 其 垂 焦炭塔 中以一定 的速 度上 下运 动 ， 同时缓 慢 自转 。 在正 常生产 过程 中 ， 钻杆 管 中 通入 约 ２ ｂＰ ０ ｌａ的 高
缝 与母 材 的熔 合 线 上 ， 即管 头 的 内坡 口上 管 头 在
焊 接前 开有 Ｖ形坡 口， 图 ３中 Ａ处 ） 焊 材 金 属 （ ， 与 内坡 口已经发 生 了剥 离 ， 说 明管 母 材 与 焊 材 这
钻杆 材料 具有 较 高 的强 度 与 硬 度 ， 对 接 两 但 管 的焊缝 区却 是 力 学性 能 的 薄弱 区 ， 强 度 与 硬 其 度 明显低 于管 材 。在 管头 与焊缝 的交界 处存 在硬 度 的陡 降 ， 应该 是在 拉应 力 的作用 下 ， 这 造成 焊缝 区缩 径变形 和焊缝 材料 与母 材 剥离 的直 接原 因 。
料抗 拉强 度值 。按 标 准 进行 换 算 ， 出管材 平 得
均 抗 拉 强 度 为 ９ ３ ａ 焊 缝 区 抗 拉 强 度 为 ７ ＭＰ ；
７ ５Ｍ Ｐａ。 ０
缝 金属 明显 比母 材 金属腐 蚀 严重 。外 壁焊 缝 的断
裂 点产 生在 焊缝 的 中部 ， 内壁 断裂 点 出现 在 焊 而
压 冷 水 ， 通 过 钻 杆 下 端 的 切 焦 器 孔 向 塔 内 焦 炭 并
高速 喷射 ， 出通 道 ， 打 然后再 匀 速伸入 通道 进行 侧 喷， 对焦炭 进行 高压 水切 割 ， 时钻杆 的使 用环 境 此
温度 不超 过 ２ ０ ， ０ ℃ 其表 面 接触 水 气 和二 氧 化 碳 。
经 过长 时 间运 行 ， 杆 发 生断 裂 ， 部 落入 塔 中。 钻 下 断裂 点是 在距 离下 端钻 头 ９ ６ 的两 管 对接 焊 口 ．ｍ 处 。笔者 分析 了断 裂原 因并提 出了预见性 维修 措
图 １ 断 口全 貌
断 口表 面呈锈 蚀 状 ， 中有 １３区域 为 红 褐 其 ／ 色 ， 明该 区开 裂较 早 ， 余 部分 为 黑 黄色 ， 明 说 其 说 开 裂时 间较 短 。在 早期 断裂 区 中部存 在 多个 明显 的焊接 未 融 合 缝 隙 和气 孔 （ ２中箭 头 所 指 ） 图 。 钻 杆 的内外壁 皆有 锈蚀 ， 内壁 还 存 在严 重 的点 而 蚀 。在 焊接 的焊缝 区存 在一 个宽 度约 为 ３ ｍｍ 的 ０
２ ５ 金 相 检 验 ．
在 内壁 的熔 合不 良 ； 断裂 钻 杆 的焊 缝 断 口上 存 在
严重 的 气孔 、 熔 合裂 纹 、 未 焊缝 与母 材 结合 不 良等 焊接 缺 陷 ， 明焊 口的焊接 质量 存在 问题 ； 说 断裂 钻
杆 的断裂 区存 在 明 显 的 缩径 和 剪 切唇 ， 口上 布 断
可 以看 出 ， 焊缝熔 合 区硬 度最 低 ， 热影 响 区硬 度高 于熔 合 区 ， 材 区硬度 最 高 。 母
由于样 品无 法 直 接 进 行拉 伸 来 测 定 强 度 ， 因
此 采 用硬 度换 算 法间 接计 算钻 杆管 材 和焊缝 区材
将 断 口样 品切 下 一 部 分 进 行 热 酸腐 蚀 检 验 ， 酸蚀后 可见 ， 杆管 材 内外壁 皆有 腐 蚀 ， 别是 焊 钻 特
满颜 色 不 同的锈 蚀 层 ， 明断 裂 前 首 先 发 生 了 塑 说
多次弯 曲 。 ２ 失 效 分 析 ２ １ 宏 观观察 ．
１ ９ ｍ， 厚 为 １ ｍ 而 断 口 处 外 径 为 １ ４ ３ｍ 壁 １ ｍ， ３ ｍｍ，
最 小 壁 厚 仅 为 ５ ｍ。 可 见 在 断 裂 之 前 ， 口处 已 ｍ 焊 经 产 生 了 严 重 的 缩 径 塑 性 变 形 ，之 后 经
历 了裂纹 的生 成 与扩 展 过程 ， 因此 不 是 突然 断裂
图 １ 失效 钻 杆 的 断 口形 貌 。 观察 可见 ， 为 断
裂 发生 在上 下两 管 对 接 焊缝 的 中央 处 ， 始 点 源 起
于 内焊缝与 管 材 的 交接 处 。断 口平 齐 完 整 ， 明 有 显 的缩 径变 形 ， 管外 壁存 在较 完整 的剪 切唇 ， 沿 剪 切 唇 陡峭 ， 高约 ５ ｍ。管 壁 内表 面 无 明显 的剪 切 ａ ｒ 唇 ， 口中央无纤 维 区 ， 断 成撕 裂 的深 沟状 。
３０ ７
化
工 机
械
２１ ０ ０年
焦 炭 塔 钻 杆 断 裂 失 效 分 析 及 防 范 措 施
李发年
（ 州 石化 公 司 ） 锦
摘 要 分 析 了 某公 司 焦炭 塔 除 焦钻 杆 断裂 的原 因 ， 并提 出 了解 决 和 防 护 的措 施 。
关 键 词 焦 炭 塔 钻 杆 断裂 焊 接
图 ２ 断 口 中央 的 气 孔
｝ 李发 年 ， ，９ ４年 １ 生 ， 程 师 。 辽 宁 省 锦 州 市 ，２ ０ １ 男 １７ ０月 工 １ １０ 。
第 ３ ７卷
第 ３期
化 工 机 械
３１ ７
的， 而是属 于韧 性 断裂 ， 扫描 电镜 所观 察 的韧 窝形
貌也证 实 了这一 点 。 ２ ２ 酸 蚀 分 析 ．
明 显 腐 蚀 减 薄 带 。 经 现 场 实 测 ， 杆 外 径 为 钻
施， 该措施 可 以避免 现场 临时 性抢修 。
１ 钻杆 运行 情况
除焦 过程 中钻 杆上 部受 拉伸 ， 下部 受压 弯 曲 ，
在扭 矩作 用下 旋转 运动 。钻 压 的作 用使 下部 钻杆 受 压缩 ， 当压 力达 到钻 杆 的临界压 力 ， 钻杆将 失 去 直 线稳定 状态 而 发 生 弯 曲 ， 压力 较 大 时 可 能发 生