D-Q型高强度吊钳及其力学性能分析

吊钳是石油矿场用于拧紧或松开钻杆、套管及其接头螺纹的工具。

吊钳存在的主要问题是负荷能力低，使用不安全，并且“傻、大、笨、粗”，劳动强度大。各油田当前仍大量使用的B型吊钳，其额定工作负荷仅5t·m，已不能适应强化钻井工艺的需要。为了提高吊钳的负荷能力，除了从结构上改进外，还必须提高材料的使用强度水平。但吊钳几何形状复杂，应力状态较“硬”，在提高强度的同时，必须兼顾塑性韧性。根据吊钳的失效分析及对失效吊钳的解剖分析，确定吊钳材料的力学性能指标为：σ_b≥100kgf/mm²，σ_0.2≥85kgf/mm²，δ₅≥10%，ψ≥40%，α_k≥5kgf·m/cm²。宝鸡石油机械厂1973年开始用高强度铸钢ZG18CrMnSiMoVA试制D-Q型吊钳，试样和实际产品解剖试验均达到上述力学性能指标。实物负荷能力达到10t·m以上，并且大幅度减轻了重量。表9是各种吊钳材料、力学性能对比，表10是负荷能力及重量对比。

D-Q型吊钳的钳柄、大钳头、小钳头、1号钳爪、2号钳爪、扣合钳头等六个主要零件采用ZG18CrMnSiMoVA。其生产工艺路线为：冶炼、铸造→预先热处理→机加工→最后热处理→装配→负荷试验。

负荷试验用5吨卷扬机带动，用CK30-A型牵引测力计测定负荷。在试制阶段，大部分吊钳都进行了15t·m的超负荷试验。第一批吊钳从1973年底起，在下辽河油田进行了工业性试验和试用，扣合性能良好，负荷高，安全可靠，深受钻进工人们的欢迎。已在宝鸡石油机械厂开始成批生产。

表9 各种吊钳材料、力学性能对比(www.xing528.com)

注：上述力学性能均系实物解剖数据（三根以上试样平均值）。

表10 各种吊钳负荷能力及重量对比

注：美国D-B型吊钳的额定工作负荷和试验负荷系根据上述三种吊钳应力-应变试验时所得数据推测而得。