钻机、修井机与井下工具的升级改进

这类零部件服役条件恶劣，应力状态复杂。在工作过程中，它们承受的是变动应力幅的低频随机疲劳载荷。在起下钻，特别是处理事故的过程中，由于猛提猛刹，其主要零件承受巨大的冲击载荷。这种载荷往往引起瞬时超载，在一定条件下可能会使部分零件造成过载损伤。寒冷地区油田冬季作业，钢的冷脆倾向也是一个突出问题。此外，这部分零件处于要害部位，如果发生断裂事故，则可能导致井毁人亡的恶果。因此，各国对钻机、修井机提升设备和井下工具用钢十分重视。

API Spec 8A《钻采提升设备规范》（第12版）把材料单独列为一章，规定铸钢件应符合ASTM A781《一般工业用碳钢及合金钢铸件通用要求规范》；锻件应符合ASTM A688《一般工业用碳钢及合金钢锻件规范》及ASTM A788《锻钢件通用要求规范》，并规定了低温夏比冲击功的要求。但API Spec 8A对钻采提升设备关键零部件的钢种没有具体规定。而美国一些制造钻机提升设备的公司对此则有严格规定。例如，Armco公司的H-500型大钩的主要零件，分别采用3种不同的Ni-Cr-Mo钢和1种Cr-Mo钢，其中提环、提环座和钩身采用含碳量较低（0.19%～0.25%）的Ni-Cr-Mo钢，钩杆采用含镍3%的Ni-Cr-Mo钢，筒体和钩杆螺母则采用中碳Ni-Cr-Mo钢，安全销为AISI4140钢。虽然大钩承载件仅几个，但该公司竟采用4种不同牌号的高级合金调质钢，而且多是非标准钢种。我们解剖的美国和日本的吊环、吊卡、公锥、母锥、打捞筒、打捞矛、震击器等钻井和打捞工具，其主要零件大都采用AISI 4340、9840、8640、4320、8720及SNCM21H等较高级的Ni-Cr-Mo钢，较次要的零件采用AISI 4140钢。(www.xing528.com)

海洋石油的开发对钻采提升设备的安全可靠性提出了更高的要求。一些国家的政府管理机构和大公司认为，API Spec 8A是不充分的，于是委托其代理机构制定了更严格的规范。例如，挪威船级社1982年提出的TNB105《钻井提升设备规范》，对材料的要求相当严格，除要求常规拉伸性能和低温夏比冲击功外，还要求材料厚度方向（Z向）的断面收缩率至少达到20%以上。