ACFM技術(shù)在石油石化行業(yè)的應(yīng)用—石油鉆桿螺紋裂紋檢測(cè)

檢測(cè)現(xiàn)狀:鉆井過(guò)程中,鉆桿除了受到拉力、交替變化的彎曲應(yīng)力外,還要受到振動(dòng)載荷、旋轉(zhuǎn)離心和起下鉆時(shí)附加的動(dòng)載等交變作用,同時(shí)鉆井液、鉆井泥漿中溶解的酸性腐蝕介質(zhì)及地層的氧化物等介質(zhì),使鉆桿內(nèi)表面產(chǎn)生嚴(yán)重的腐蝕。對(duì)于高壓氣體作介質(zhì)的氣體鉆井,鉆頭破碎的巖屑顆粒對(duì)鉆桿外表面也有極大的沖蝕,加上自身結(jié)構(gòu)與材質(zhì)等因素,使得其各部位易產(chǎn)生疲勞裂紋、刺穿空洞、偏磨、腐蝕坑等缺陷。鉆桿螺紋的失效表現(xiàn)為過(guò)載斷裂、低應(yīng)力脆斷、應(yīng)力腐蝕及腐蝕疲勞等,而腐蝕疲勞是其主要的失效形式,且主要發(fā)生在桿螺紋旋合的1~3扣螺紋根部。這是由于鉆桿在復(fù)雜工況下下,鑒于鉆桿螺紋結(jié)構(gòu)的特殊性,螺紋部位受到了各種復(fù)合交變應(yīng)力以及長(zhǎng)期處于化學(xué)腐蝕環(huán)境,導(dǎo)致了螺紋部位容易出現(xiàn)應(yīng)力集中,繼而萌生出疲勞裂紋和應(yīng)力腐蝕裂紋,最終微小裂紋發(fā)生擴(kuò)展導(dǎo)致鉆具斷裂失效。根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明:在鉆桿失效的事故中,僅因?yàn)殂@桿螺紋部位出現(xiàn)裂紋或腐蝕等缺陷,導(dǎo)致鉆桿失效的占比為50%左右。因此對(duì)鉆桿螺紋部位的無(wú)損探傷變得尤為重要,需要定期進(jìn)行缺陷檢測(cè),消除鉆桿可能出現(xiàn)的安全隱患。
目前,應(yīng)用于鉆桿螺紋的無(wú)損檢測(cè)方法有很多種,有代表性的主要有:射線檢測(cè)、磁粉檢測(cè)、滲透檢測(cè)、超聲檢測(cè)法、渦流檢測(cè)、漏磁檢測(cè)等。普通磁粉只能對(duì)表面1-3mm深度的裂紋進(jìn)行檢測(cè),而且需要對(duì)管道表面進(jìn)行打磨,清理后才能進(jìn)行檢測(cè)。超聲檢測(cè)采用一般用于較大的螺紋接頭進(jìn)行檢驗(yàn),且受到螺紋形狀影響,回波雜亂,檢測(cè)靈敏度較低。渦流檢測(cè)法只能檢測(cè)螺紋根部裂紋且受提離影響較大,檢測(cè)靈敏度不高。漏磁檢測(cè)法所使用的整體裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜,操作繁瑣,檢測(cè)完成后還需要對(duì)工件進(jìn)行退磁處理,且缺陷信號(hào)難以提取識(shí)別,不能滿足油田現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)的要求。
檢測(cè)方法:交流電磁場(chǎng)檢測(cè)(簡(jiǎn)稱ACFM)技術(shù)是基于電磁感應(yīng)原理的結(jié)構(gòu)表面或近表面缺陷非接觸式無(wú)損檢測(cè)方法,通過(guò)制作對(duì)應(yīng)螺紋形狀耦合楔塊,完成缺陷檢測(cè)。
技術(shù)優(yōu)勢(shì):
(1)可穿透涂層檢測(cè),無(wú)需清除被檢工件表面涂層,非接觸式檢測(cè),最大允許提離高度可達(dá)10mm;
(2)可檢測(cè)各種磁性以及非磁性金屬工件的缺陷檢測(cè),可檢測(cè)各種導(dǎo)電材料表面、近表面缺陷,可檢測(cè)碳鋼埋藏缺陷,最大深度可達(dá)3mm;不銹鋼埋藏缺陷,最大深度可達(dá)5mm;鋁埋藏缺陷,最大深度可達(dá)10mm;
(3)檢測(cè)無(wú)需任何耗材、介質(zhì)和耦合劑,無(wú)需復(fù)雜的校準(zhǔn)工作;
(4)檢測(cè)無(wú)后效性,無(wú)需退磁、表面清理等;
(5)可進(jìn)行在役檢測(cè)、能適用于水下、輻射、高溫等惡劣環(huán)境下缺陷的檢測(cè)。
(6)具備多種檢測(cè)模式,可進(jìn)行C掃描成像檢測(cè),缺陷識(shí)別更加直觀,操作方便快捷,檢測(cè)效率高。
典型應(yīng)用:
▲石油鉆桿螺紋裂紋檢測(cè)?應(yīng)用






