Page 91 - 理化检验-物理分册2024年第十一期

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质量控制与失效分析 DOI:10.11973/lhjy-wl240119

连续油管配套 42CrMo 钢挠性连接器断裂原因

张生武，王 刚，乔凌云，芦 琳，田小江，茹 翔，周 云
（1.中油国家石油天然气管材工程技术研究中心有限公司，西安 710018；

2.中国石油集团宝石管业有限公司， 宝鸡 721008）

摘 要：某油田连续油管配套挠性连接器出现断裂现象。采用宏观观察、化学成分分析、扫描电
镜分析、金相检验、硬度测试等方法对挠性连接器断裂原因进行分析。结果表明：挠性连接器的断
裂性质为疲劳断裂，挠性连接器结构中过渡圆角半径设计偏小、车削加工切削参数设置不合理、母
材中存在形状不一的微孔洞缺陷，使材料产生应力集中；挠性连接器热处理工艺参数设计不合理，
导致其硬度偏大，塑性变形能力较小，促进了疲劳裂纹的扩展；在低周疲劳载荷及交变载荷的作用
下，应力集中处萌生微裂纹，裂纹不断扩展，最终导致挠性连接器断裂。
关键词： 连续油管；挠性连接器；疲劳断裂；过渡圆角；应力集中
中图分类号：TB31；TG115.2 文献标志码：B 文章编号：1001-4012(2024)11-0075-04

Reasons for fracture of matching 42CrMo steel flexible connector for
continuous oil pipe

ZHANG Shengwu, WANG Gang, QIAO Lingyun, LU Lin, TIAN Xiaojiang, RU Xiang, ZHOU Yun

(1. Chinese National Engineering Research Center for Petroleum and Natural Gas Tubular Goods Co., Ltd., Xi’an 710018, China;
2. CNPC Baoji Petroleum Pipe Industry Co., Ltd., Baoji 721008, China)
Abstract: The flexible connector of the continuous oil pipe in a certain oilfield fractured. The reasons for the fracture of
flexible connectors were analyzed using macroscopic observation, chemical composition analysis, scanning electron microscopy
analysis, metallographic examination and hardness testing. The results show that the fracture property of the flexible connector
was fatigue fracture. The design of the transition fillet radius in the flexible connector structure was too small, the cutting
parameters for turning were not reasonable, and there were micro hole defects with different shapes in the base material,
which caused stress concentration in the material. The unreasonable design of heat treatment process parameters for flexible
connectors led to excessive hardness and low plastic deformation capacity, which promoted the propagation of fatigue cracks.
Under the action of low cycle fatigue load and alternating load, microcracks initiated at the stress concentration point, and the
cracks continued to propagate, ultimately led to the fracture of the flexible connector.
Keywords: continuous tubing; flexible connector; fatigue fracture; transition fillet; stress concentration

连续油管具有作业多样性、快捷性和可靠性等 等复合载荷的作用 。挠性连接器产品质量对油气
[1]
优点，被称作“万能作业机”，广泛应用于油田修井、 田勘探开发过程中各环节的作业人员安全具有重要
钻井、完井、测井等作业中。挠性连接器是连续油管 影响。某公司提供了一批用于连接连续油管的挠性
之间及连续油管与井下作业工具之间的重要连接工 连接器，在下井使用前随机抽样模拟使用检验，试样
具，在作业中承受反复弯曲载荷以及拉、压、扭、弯 经历几次低周疲劳循环就出现断裂漏水观象。经查
验，挠性连接器材料为强度、塑性及韧性等力学性能
收稿日期：2024-04-28 较好的42CrMo钢，制造工艺流程为：热轧无缝管坯
基金项目：中国石油天然气集团有限公司科学研究与技术开发
→普车→调质处理→数控精车。笔者采用一系列理
项目（2023DQ0715）
作者简介：张生武（1992-） ，男，硕士，工程师，主要从事油气装 化检验方法对挠性连接器断裂的原因进行分析，并
提出结构设计、热处理及车削加工工艺参数的优化
备及工具技术研究工作，BSGZSW@cnpc.com.cn
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