高钢级钻杆强度塑性试验研究

发布时间：2019-08-29 12:41

【摘要】：钻杆强度级别提高,其塑性性能会发生变化,因此高屈强比成为影响高钢级钻杆推广应用的主要问题。对X95、G105、S135、V150和HL165系列高钢级钻杆进行了室温拉伸试验,利用真应力-真应变曲线分析了高钢级钻杆强度塑性特征参数的变化规律及屈强比对钻杆安全性的影响。试验结果表明:随着钢级提高,钻杆强度不断增加的同时,工程屈强比和真实屈强比都增大,但后者比前者约小5.5%~7.0%;不同钢级钻杆工程屈强比与其伸长率、冲击功、塑性失稳点应变量、均匀形变容量和静力韧度等塑性韧性指标无对应关系;虽然V150、HL165超高强度钻杆屈强比分别达到0.953和0.941,形变硬化能力略有降低,但仍具有高塑性变形能力、高韧度水平和高断裂强度。研究认为,不宜将工程屈强比作为衡量高钢级钻杆质量的一项硬性指标,良好的综合性能是确保钻杆安全使用的关键。
【图文】：

曲线,拉伸试样

系列高钢级钻杆进行了室温拉伸试验和低温冲击试验，根据工程应力－工程应变曲线和真应力－真应变曲线，研究了不同钢级钻杆屈强比、真应力真应变、硬化指数、均匀形变容量、静力韧度、伸长率和冲击韧性等参数的变化规律，分析了屈强比对钻杆安全性的影响，以期为高钢级钻杆的开发应用提供理论支持。１试验材料和方法选取某公司批量生产的Ｘ９５、Ｇ１０５、Ｓ１３５、Ｖ１５０和ＨＬ１６５等５种不同钢级钻杆作为试样，进行拉伸试验和冲击试验。每组试验用４支平行试样，拉伸试样如图１所示，冲击试样如图２所示。拉伸试验按照标准《金属材料拉伸试验第１部分：室温试验方法》（ＧＢ／Ｔ２２８—２０１０）的要求在ＭＴＳ－８０９试验机上进行，试验过程中通过应力传感器和引伸计记录应力、应变数据，获得不同钢级钻杆材料拉伸均匀塑性变形阶段及断裂过程中的强度塑性特征参数；冲击试验按照标准《金属材料夏比摆锤冲击试验方法》（ＧＢ／Ｔ２２９—２００７）的要求在ＪＢＮ－３００摆锤式冲击试验机上进行，试验温度－２０℃，获得不同钢级钻杆材料的低温冲击功值；最后利用Ｏｒｉｇｉｎ数据处理软件对不同钢级钻杆的材料强度、塑性和韧性参数值进行对比分析。图１拉伸试样示意Ｆｉｇ．１Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍｏｆｔｈｅｔｅｎｓｉｌｅｓａｍｐｌｅｓ图２冲击试样示意Ｆｉｇ．２Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍｏｆｔｈｅｉｍｐａｃｔｓａｍｐｌｅｓ２试验结果与分析２．１真应力－真应变行为应力－应变曲线是以试样原始横截面积和原始标距长度来计算的工程应力－工程应变曲线，在实际拉伸变形过程

曲线,冲击试样

温拉伸试验和低温冲击试验，根据工程应力－工程应变曲线和真应力－真应变曲线，研究了不同钢级钻杆屈强比、真应力真应变、硬化指数、均匀形变容量、静力韧度、伸长率和冲击韧性等参数的变化规律，分析了屈强比对钻杆安全性的影响，以期为高钢级钻杆的开发应用提供理论支持。１试验材料和方法选取某公司批量生产的Ｘ９５、Ｇ１０５、Ｓ１３５、Ｖ１５０和ＨＬ１６５等５种不同钢级钻杆作为试样，进行拉伸试验和冲击试验。每组试验用４支平行试样，拉伸试样如图１所示，冲击试样如图２所示。拉伸试验按照标准《金属材料拉伸试验第１部分：室温试验方法》（ＧＢ／Ｔ２２８—２０１０）的要求在ＭＴＳ－８０９试验机上进行，试验过程中通过应力传感器和引伸计记录应力、应变数据，获得不同钢级钻杆材料拉伸均匀塑性变形阶段及断裂过程中的强度塑性特征参数；冲击试验按照标准《金属材料夏比摆锤冲击试验方法》（ＧＢ／Ｔ２２９—２００７）的要求在ＪＢＮ－３００摆锤式冲击试验机上进行，试验温度－２０℃，获得不同钢级钻杆材料的低温冲击功值；最后利用Ｏｒｉｇｉｎ数据处理软件对不同钢级钻杆的材料强度、塑性和韧性参数值进行对比分析。图１拉伸试样示意Ｆｉｇ．１Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍｏｆｔｈｅｔｅｎｓｉｌｅｓａｍｐｌｅｓ图２冲击试样示意Ｆｉｇ．２Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍｏｆｔｈｅｉｍｐａｃｔｓａｍｐｌｅｓ２试验结果与分析２．１真应力－真应变行为应力－应变曲线是以试样原始横截面积和原始标距长度来计算的工程应力－工程应变曲线，在实际拉伸变形过程中，随着试验加载的进行，，
【作者单位】：上海海隆石油管材研究所;
【分类号】：TE921.2

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