应力比对K55套管钻井钢疲劳裂纹扩展性能的影响.pdf

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1、第43卷第6期材料工程Vo1．43No．62015年6月第79—84页JournalofMaterialsEngineeringJun．2015PP．79——84应力比对K55套管钻井钢疲劳裂纹扩展性能的影响InfluenceofStressRatioontheFatigueCrackPropagationBehaviorofK55Casing—drillingSteel许天旱，王荣，冯耀荣。，雒设计，王党会，杨宝(1西安石油大学材料科学与工程学院，西安710065；2中国石油集团石油管工程技术研究院，西安710065)XUTian-han，WANGRong，FE

2、NGYao-rong。，LUOShe—ji，WANGDang—hui，YANGBao(1CollegeofMaterialsScienceandEngineering，Xi’anShiyouUniversity，Xi’an710065，China；2TubularGoodsResearchCentreofCNPC。Xi’an710065。China)摘要：利用电液伺服疲劳实验机及SEM研究了应力比对K55套管钻井钢疲劳裂纹扩展行为的影响。结果表明：应力比对裂纹失稳区起始点对应的应力强度因子范围AK值具有显著的影响。随着应力比的增加，裂纹扩展失稳区起始点对应的裂纹扩

3、展速率具有显著的降低，疲劳裂纹扩展门槛值也呈现显著的降低趋势。当疲劳裂纹逐渐由Paris区过渡到失稳扩展区，平均载荷逐渐取代应力强度因子幅度AK作为裂纹扩展的主导驱动力。当裂纹扩展至拉伸过载区，断口表面则呈现明显的冲击断裂特征。关键词：K55套管钻井钢；应力比R；疲劳裂纹扩展性能；应力强度因子范围AK；断口形貌doi：10．11868／j．issn．1001—4381．2015．06．013中图分类号：TG142．i。‘2；TGIi5．5。‘7文献标识码：A文章编号：1001-4381(2015)06—0079—06Abstract：Theinfluenceofs

4、tressratioonthefatiguecrackgrowth(FCG)behaviourofK55casing—drillingsteelwasinvestigatedbymeansofscanningelectronmicroscopy(SEM)andfatiguetests．TheresultsshowthatstressratiopossessesaremarkableinfluenceonAKrespondingtostartingpointofcrackunstablezone．TheFCGratesrespondingtostartingpoin

5、tofcrackunstablezoneexhibitasig—nificantdecreasewiththeincreaseofstressratios，andtheFCGthresholdvaluepossessesasignificantdecrease．Theaverageload，whichisgraduallyinsteadofAK，turnsintothedominantdriveforceoftheFCGwhenthefatiguecrackpropagatesintotheunstablezonefromParisregionbitbybit．T

6、hefa—tiguefracturesurfaceexhibitsobviouslyimpactfacturecharacterization，whenthecrackpropagatesin—tooverloadtensilezone．Keywords：K55casing—drillingsteel；stressratioR；fatiguecrackgrowthproperty；stressintensityfac—torrangeAK；fracturemorphology套管钻井作为一种新技术，主要用于解决钻井过了成本。因为在APISpec5CT套管和油管规范

7、中，程的稳定性及降低钻井成本问题[1]。随着套管钻井虽然对于套管材料的屈服强度、抗拉强度及伸长率给技术的发展，套管所面临的环境越来越苛刻[5]。由于予了明确规定，但对套管材料的疲劳裂纹扩展性能并套管除了固井同时兼有钻井的作用，导致套管及其接没有给出强制性规定，这主要是因为套管过去仅仅用箍被置于一种复杂的动载工况下，套管疲劳失效等问于固井，一般不考虑动态载荷和疲劳裂纹扩展。而现题变得Et益突出。目前，套管钻井技术方面的研究主在，随着套管钻井技术的出现，套管由(准)静态载荷转要集中于钻井技术和相关的装备方面，如解决套管的变为包括冲击、振动和疲劳载荷等的动态载荷。例如：

8、丝扣、密封