Page 78 - 理化检验-化学分册2017第八期

白 强, 等: 钻柱转换接头断裂原因分析

两处凸起区域为剪切唇, 即最后发生断裂的部位.
由图 ２ 还可见, 转换接头内螺纹表面较粗糙, 能明显
地观察到车削痕迹.
１．２ 断口微观分析
对发生断裂失效的转换接头断口进行扫描电镜
图 １ 失效钻柱转换接头结构示意图 分析, 可见断口表面大多数区域被较厚的腐蚀产物
Fi g 敭１ Schematicdia g ramofstructureofthefaileddrillＧstemsub 覆盖, 仅在局部区域可以观察到准解理断裂特征, 断
服役时间为 ２７１h .该井钻压为 ８８．９８~２８９．２kN , 口的裂纹源区和扩展区均能观察到沿晶二次裂纹,
钻 进 转 速 为 ８０ ~ ９０ r min ,排 量 为 如图 ３ 所示.
－１
３ －１
１８６．１４m h , 立压为 １０．９５ MPa , 扭矩为 ５４２０~
１２１９５N m .钻进地层岩性为白云岩, 另 有少量
硬石膏及 页 岩 夹 层. 钻 井 使 用 泥 浆 的 p H 为 １０ .
为了查明该钻柱转换接头断裂失效原因, 笔者对其
进行了理化检验及断裂原因分析.

１ 理化检验

１．１ 宏观分析
失效转换接头的宏观形貌如图 ２ 所示, 可见断
口上有 ２ 个较大的平台区, 断面平坦, 无明显塑性变
形, ２ 个平台区分别位于啮合螺纹的倒数第 １ 扣和
第 ２ 扣, 平台内多处可观察到半圆形弧线, 这些半圆
形弧线为疲劳贝壳纹线, 断口呈现明显的疲劳断裂
特征.裂纹起源于转换接头内螺纹根部, 且具有多
源性 [ １Ｇ３ ] , 裂纹由内向外扩展直至发生断裂, 断口上

图 ３ 裂纹源区及扩展区的沿晶二次裂纹形貌
Fi g 敭３ Mor p holo gy ofinter g ranularsecondar y cracksinthe
a cracksourcere g ionandb crackg rowthre g ion
１．３ 金相检验
采用线切割的方式将失效转换接头断口上的平
台区切割下来, 并沿纵向切取金相试样, 观察其纵向
截面以进一步确定扫描电镜显微分析时观察到的断
口上的二次裂纹的性质.同时从转换接头本体上沿
横向、 纵向切取常规金相试样, 用来评定转换接头的
夹杂物、 晶粒度和显微组织.
转换接头的金相检验结果见表 １ , 其基体显微组
织为回火索氏体 ＋ 贝氏体, 晶粒度为 ８．０ 级, 非金属
夹杂物含量为: A１．０ , B０．５ , C０ , D１．０ ; 断口区域的显
表 １ 失效钻柱转换接头金相检验结果
Tab敭１ Metallo g ra p hicexaminationresultsofthefaileddrillＧstemsub
试样 显微组织 晶粒度 非金属夹杂物含量
图 ２ 转换接头断口宏观形貌
基体 回火索氏体 ＋ 贝氏体 ８．０ 级 A１．０ , B０．５ ,
Fi g 敭２ Macromor p holo gy offractureofthedrillＧstemsub
C０ , D１．０
a fullview b localma g nifiedmor p holo gy
断口区域 回火索氏体 ＋ 贝氏体 － －
５ ８ ６