Корпус конічної бурильної штанги, плече хвостовика та плече зазнають пошкоджень або зламів під час буріння. Зазвичай втомне руйнування конічної бурильної штанги на відстані 200–400 мм перед буртиком хвостовика називають «нормальним руйнуванням», а поломку або крихке руйнування в інших областях — «ненормальним руйнуванням». Коли сила під впливом зовнішньої сили досягає певного значення, відбувається природне явище, відоме як руйнування, яке призводить до того, що два сусідніх шматка металу роз’єднуються локально або по всій секції. У реальній техніці локалізований руйнування металевого матеріалу називають тріщиною, а повний розрив металевого матеріалу зазвичай називають руйнуванням.
На виробництво конічної бурової штанги та буріння породи впливають різні складні елементи, і руйнування має багато різних причин. Хімічний склад сировини, стан прокатки, виробнича процедура, геометрична структура, якість поверхні, механічні властивості, мікроструктура та відповідні умови буріння породи, а також макроскопічні та мікроскопічні характеристики руйнування часто вимагають ретельного наукового аналізу. Які особливості втомного руйнування конічної бурової штанги?
Макроскопічно: 1. перелом корінця плеча в гомілці
характеристики перелому
Виділяються дві характеристики: перша — це втомний злам із численними джерелами втоми, що оточують його. Джерелом іншого руйнування, яке є крихким, є переважно кут.
Причина
1. Радіус дуги переходу плеча хвостовикаs
Через різку зміну геометричної форми плеча хвостовика в корені концентрація напруги відбувається просто біля дуги переходу.
2. Якість кування
На термін служби плечей хвостовика істотно впливає якість кування. Форма втрачає твердість і відчуває локальну деформацію при нагріванні до певного ступеня.
3. Процес термічної обробки
Індукційний нагрів і нормалізацію слід проводити після кування, щоб закрити «металургійний зазор», залишений куванням плеча хвостовика. Під час нагрівання в корені та передній частині хвостовика утворюється зона з низькою температурою, щоб запобігти перегріву великої частини. Під час такого процесу нормалізації створюється середовище високої температури. Межа текучості та нормальний опір руйнуванню зменшуються із зменшенням твердості, що створює обставини для крихкого нормального руйнування.
4. Якість поворотної втулки перфоратора
Обертова втулка бура - слабке місце. Внутрішній шестикутний отвір гільзи має значний розмір після носіння, особливо після тривалого використання. Однак обертова втулка бурового свердла має внутрішню фаску, яка є прямою, а не круглою, і коли вона неодноразово торкається коріння хвостовика, вона неодноразово розрізає обидві сторони перехідної дуги на гострі вм’ятини. Концентрація напруги посилюється цим поглибленням.
2. Середина гомілки зламана
Характеристика зламу
Зазвичай перелом посередині плеча гомілки є внутрішнім втомним переломом. Злам гладкий.
Причина
1. Раптова зміна внутрішнього діаметра отвору
Під час формування плеча хвостовика спочатку відбувається вільна деформація висадки, а діаметр внутрішнього отвору конічної бурильної штанги збільшується зі збільшенням зовнішнього діаметра плеча хвостовика. Потім, коли металева частина, що висаджується, торкається стінки внутрішньої порожнини прес-форми, потік металу назовні стає перешкодою та змінює напрямок внутрішнього отвору з меншим опором, що призводить до потовщення стінки та зменшення діаметр внутрішнього отвору.
2. Через слабке кріплення внутрішньої труби до основної сталі внутрішній отвір набуває форми труби.
Під час свердління в центрі буртика хвостовика конічної бурильної штанги утворюється отвір, що розширюється, через локальне пошкодження труби вкладиша. «Розширений» водяний отвір дозволяє легко концентрувати сильні напруги, і це разом із шаром знеуглерожування на внутрішній стінці основи призведе до зниження втомної міцності. Джерело втомної тріщини створюється під дією напруги розтягування (стиску), і воно поширюється радіально назовні в матричну сталь.
