工程钻探与取样技术：钻杆柱疲劳破坏分析

国内外大量现场资料证明，疲劳破坏是钻杆柱破坏最常见的形式。疲劳破坏分3种基本类型：纯疲劳破坏、伤痕疲劳破坏和腐蚀疲劳破坏。

1）纯疲劳破坏

纯疲劳破坏事先没有任何明显的原因。材料在动载情况下比在静载情况下显得更脆弱。当钢材承受的交变应力超过一定值和循环次数后被破坏，即为疲劳破坏。疲劳破坏是逐渐发展而形成的。开始时钢晶体中的原子沿着晶体的滑移面发生微屈服，在应力的交替作用下产生热能，使组分间的结合强度降低，形成微裂纹。裂纹在交变应力作用下不断张开和闭合，不断扩大，最后在应力小于材料强度的情况下也会发生破坏。

2）伤痕疲劳破坏

伤痕疲劳破坏是钻杆表面各种缺陷引起的破坏，是微小裂纹逐展蔓延的结果。钻杆在弯曲状态下自转时受到交替拉伸和压缩。如果钻杆表面有一个缺陷就将不断地开启和关闭。每开启一次都促使缺陷扩展。当缺陷底部的应力达到一定程度时，缺陷将逐渐扩大，直到最后剩下的实体材料不足以承受整个负荷而发生破坏。因此，无论是由于机械原因还是由于冶炼原因出现的表面缺陷，都将大大影响钻杆的疲劳极限，其影响程度取决于缺陷的位置、方向、形状和大小。如果伤痕位于离接头50cm以内产生最大弯曲力矩处，沿圆周方向，且底部呈尖锐形状，将加剧钻杆的疲劳破坏，直至无法工作。(www.xing528.com)

3）腐蚀疲劳破坏

在腐蚀环境中造成的疲劳破坏称为腐蚀疲劳破坏。化学腐蚀和电化学腐蚀是造成钻杆早期破坏最常见的原因之一。由于腐蚀使钻杆截面积减小或由于腐蚀坑造成应力集中，都会使疲劳强度大为降低。

为减少钻杆柱的疲劳破坏，应尽可能降低钻杆柱承受交变应力的水平；控制泥浆对钻杆的腐蚀性；防止拧卸钻杆时造成伤痕；储存、运输钻杆时，应清除各种盐类和腐蚀物质并用防锈脂涂抹丝扣。