鉆桿是鉆柱的主要組成部分， 其上部連接鉆桿， 下部連接鉆鋌。 鉆桿主要作用是傳遞扭矩，使鉆頭向下鉆進(jìn)， 加深井眼。 鉆桿內(nèi)孔通入高壓水， 用以沖洗鉆頭粉碎的巖屑， 并把巖屑排出井口。 鉆井過(guò)程中， 鉆桿受拉、 壓、 扭、 彎等復(fù)雜靜載和動(dòng)載應(yīng)力， 工作環(huán)境十分惡劣

。

何良諸拎著空槍，退到休息區(qū)內(nèi)，把頭靠在沙發(fā)上，閉住眼睛。租槍按時(shí)間計(jì)費(fèi)，何良諸沒(méi)有交回手槍，持槍在手，心里踏實(shí)，心情也是需要付費(fèi)的。司機(jī)，讓他抓耳撓腮候著去吧。出來(lái)得匆忙，何良諸要貓個(gè)地兒，逮住空兒，想一想。

腐蝕疲勞失效是鉆桿失效的主要形式之一，它是鉆井工程的大敵， 不僅增加鉆具的消耗， 還因停工停產(chǎn)給生產(chǎn)帶來(lái)巨大損失。 因此， 加強(qiáng)鉆桿失效分析工作， 探究腐蝕疲勞失效的原因和規(guī)律， 尋求積極的預(yù)防措施， 對(duì)油氣勘探和開(kāi)發(fā)具有一定的意義

。

1 鉆桿失效概況

2021 年10 月， 某地?zé)峋忙?39.7 mm×11.5 mm S135 鉆桿， 使用兩個(gè)月， 在起鉆深度500～800 m時(shí)發(fā)生斷裂， 斷裂位于鉆桿公扣端， 距管端0.8～1 m 位置， 如圖1 所示A 點(diǎn)位置。 以失效鉆桿為研究對(duì)象， 分別進(jìn)行宏觀檢驗(yàn)、 理化性能檢驗(yàn)及斷口分析， 認(rèn)為該鉆桿為腐蝕疲勞斷裂失效。

2 理化性能測(cè)試

2.1 宏觀檢驗(yàn)

失效鉆桿如圖2 所示， 鉆桿從靠近公扣端的加厚過(guò)渡區(qū)斷裂， 表面有一層厚厚的腐蝕產(chǎn)物，外表面更甚， 內(nèi)外表面均沒(méi)有防腐涂層。 除去表面的腐蝕產(chǎn)物， 試樣呈鐵灰色和棕紅色。 斷口呈臺(tái)階狀， 沒(méi)有明顯的塑性變形。 鉆桿內(nèi)外壁均被腐蝕， 內(nèi)壁腐蝕坑小而淺， 腐蝕不均勻， 殘留的腐蝕產(chǎn)物比較輕薄； 外壁腐蝕嚴(yán)重， 殘留的腐蝕產(chǎn)物比較厚重， 且腐蝕嚴(yán)重區(qū)域沿鉆桿軸向呈帶狀分布。 斷口上有幾處分別從內(nèi)、 外壁起裂的扇形區(qū)， 部分區(qū)域磨損嚴(yán)重。

在失效樣品上截取30 mm×50 mm 的試樣，使用PDA-7000 光譜儀， 依據(jù)ASTM A751 《鋼產(chǎn)品化學(xué)分析用標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法、 作法和術(shù)語(yǔ)》 進(jìn)行化學(xué)成分分析， 檢驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。 結(jié)果表明，該樣品化學(xué)成分滿足API SPEC 5DP 對(duì)S135 材料的要求， P、 S 含量未超標(biāo)。

2.2 化學(xué)分析

2004年6月26日—7月6日，黃河內(nèi)蒙古三湖河口以下河段發(fā)生嚴(yán)重水污染事件，地方政府對(duì)烏梁素海的生態(tài)環(huán)境和周邊污染源采取多項(xiàng)措施進(jìn)行綜合治理，在一定程度上促進(jìn)了烏梁素海水質(zhì)改善。據(jù)有關(guān)部門(mén)監(jiān)測(cè)，2005—2008年，烏梁素海進(jìn)水口水體總氮由6.03 mg/L下降至 1.31 mg/L，COD由54.4mg/L下降至26.9mg/L，總磷基本持平，說(shuō)明水質(zhì)已逐步好轉(zhuǎn)。

為了進(jìn)一步驗(yàn)證交互雙模自適應(yīng)無(wú)跡卡爾曼濾波算法的性能，測(cè)速電機(jī)主軸的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)采用式(19)表示的機(jī)動(dòng)性更強(qiáng)的變速模型M2和恒速模型M1交替的形式，采用蒙特卡洛方法仿真200 ms(其中，41-90 ms以及111-160 ms采用變速模型，變速因子ζ分別為1和-1，其余步采用恒速模型。仿真結(jié)果如圖8至圖10所示。

2.3 金相檢驗(yàn)及硬度檢測(cè)

在失效樣品上截取30 mm×50 mm 金相試樣， 打磨、 拋光后用4%硝酸酒精腐蝕， 采用DMI5000M 型光學(xué)顯微鏡進(jìn)行金相組織分析， 檢驗(yàn)結(jié)果如圖3 所示， 試樣組織為回火索氏體， 組織均勻， 未見(jiàn)異常組織。

采用Durascan-70 全自動(dòng)顯微/維氏硬度試驗(yàn)機(jī)， 依據(jù)ASTM E92-17 《金屬材料維氏及努氏硬度標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法》 進(jìn)行硬度檢測(cè)， 壓痕位置如圖4 所示， 試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。 試樣平均硬度為352HV

， API SPEC 5DP 對(duì) 鉆 桿 硬 度 值 未 做 要求， 此檢驗(yàn)結(jié)果僅作參考。

2.4 拉伸試驗(yàn)

在失效樣品上截取210 mm 長(zhǎng)的拉伸試樣，使用CMT5105 電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)， 依據(jù)ASTM A370 《鋼制品力學(xué)性能試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法和定義》 進(jìn)行拉伸試驗(yàn)， 試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3， 試驗(yàn)結(jié)果滿足API SPEC 5DP 《鉆桿產(chǎn)品規(guī)范》 對(duì)S135材料的要求。

2.5 斷口分析

在圖5 所示失效樣品上截取斷口試樣， 并使用5%檸檬酸對(duì)試樣進(jìn)行清洗。 觀察發(fā)現(xiàn)， 2

位置的內(nèi)壁和4

位置的外壁分別有明顯的起裂特征， 為觀察方便， 將試樣截成5 個(gè)小塊， 主要分析了2

試樣的斷口和內(nèi)壁， 以及4

試樣的斷口和外壁的形貌及成分。

使用日立S－3700N 型掃描電鏡對(duì)試樣進(jìn)行微觀觀察， 結(jié)果如圖6、 圖7 所示， 發(fā)現(xiàn)試樣從內(nèi)、 外壁腐蝕較嚴(yán)重的區(qū)域起裂， 呈半圓形徑向擴(kuò)展， 斷口表面磨損比較嚴(yán)重， 起裂區(qū)有疲勞臺(tái)階， 擴(kuò)展區(qū)可觀察到疲勞弧線， 斷口沒(méi)有明顯的塑性變形， 判斷為疲勞斷裂。

試樣內(nèi)壁腐蝕較輕， 且不均勻， 個(gè)別區(qū)域腐蝕坑較多， 腐蝕坑深寬比＜1∶2， 為吸氧腐蝕； 有些腐蝕坑內(nèi)有針狀孔洞深入材料內(nèi)部， 為小孔腐蝕， 腐蝕嚴(yán)重區(qū)可觀察到與軸向垂直的裂紋。

試樣外壁腐蝕嚴(yán)重， 有大量的腐蝕坑， 個(gè)別地方腐蝕坑已連成與軸向垂直的線性缺陷（比較寬的裂紋）。 腐蝕坑較內(nèi)壁大而深， 深寬比＜1∶2，為吸氧腐蝕； 并有很多針狀孔洞向材料內(nèi)部延伸，為小孔腐蝕。 腐蝕坑底部有穿晶或沿晶裂紋， 裂紋較寬， 有分岔， 且尖端鈍化， 為典型的腐蝕疲勞裂紋。 腐蝕產(chǎn)物較厚， 微觀形貌呈泥狀花樣。

除此之外，現(xiàn)如今聞喜花饃從農(nóng)村走向城市形成一種產(chǎn)業(yè)。聞喜花饃玫瑰紅專業(yè)合作社(現(xiàn)為太原晉聞食品貿(mào)易有限公司)、聞喜縣衛(wèi)嫂食品有限責(zé)任公司等作為代表，甚至淘寶上都有聞喜花饃的身影。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在聞喜縣，2012年成立四家合作社，2013年增加到六個(gè)合作社。2013年年初，聞喜花饃專賣(mài)店首次落戶到山西省省會(huì)太原市。其中4個(gè)專業(yè)機(jī)構(gòu)和3個(gè)食品公司都是由山西省聞喜縣花饃協(xié)會(huì)引導(dǎo)農(nóng)民成立的。

對(duì)內(nèi)外壁及斷口上的腐蝕產(chǎn)物進(jìn)行能譜分析， 分析譜圖及分析結(jié)果見(jiàn)圖8 和表4。 從表4可 以 看 出， 腐 蝕 產(chǎn) 物 中 含 有O、 Cl、 Ca、 Si、Al、 Mg 等元素， 這些元素與鋼鐵的電化學(xué)腐蝕產(chǎn)物、 泥漿及地下礦物質(zhì)成分基本一致。

近年來(lái)，大學(xué)生“考研熱”現(xiàn)象備受各方關(guān)注。2012年全國(guó)研究生報(bào)考人數(shù)達(dá)到165.6萬(wàn)人，創(chuàng)歷史新高，考研熱還在不斷升溫。本科生考研作為一種個(gè)體行為，在宏觀層面上卻反映了當(dāng)前的一種褒貶不一的社會(huì)現(xiàn)象。本文將在微觀層面上探索影響這種個(gè)體行為抉擇的因素，深化對(duì)本科生考研行為的認(rèn)識(shí)，做出更為規(guī)范的分析，以期為高校的教育改革及相關(guān)部門(mén)的決策提供依據(jù)。

分析認(rèn)為， 鉆桿內(nèi)外壁均為吸氧腐蝕、 小孔腐蝕和垢下腐蝕， 腐蝕坑內(nèi)有裂紋萌生， 鉆桿斷裂是交變應(yīng)力和腐蝕介質(zhì)共同作用的結(jié)果， 為腐蝕疲勞斷裂。 失效過(guò)程為： 新鉆桿→腐蝕坑形成→裂紋萌生→裂紋擴(kuò)展→斷裂失效。

3 試驗(yàn)結(jié)果分析

3.1 環(huán)境因素

該鉆桿分別從內(nèi)外壁起裂， 沿壁厚方向擴(kuò)展至斷裂， 內(nèi)外壁的腐蝕坑嚴(yán)重影響了鉆桿的使用壽命。 鉆桿外壁較內(nèi)壁腐蝕嚴(yán)重， 且腐蝕嚴(yán)重區(qū)沿鉆桿軸向呈帶狀分布， 推斷鉆桿曾在露天接觸地面存放很長(zhǎng)時(shí)間， 接觸地面的一側(cè)由于介質(zhì)的長(zhǎng)期作用腐蝕嚴(yán)重。 斷裂位于靠近公扣端0.8～1 m處的加厚過(guò)渡區(qū)終了段， 此處內(nèi)壁為薄厚過(guò)渡區(qū)， 因結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原因， 過(guò)渡不平緩， 井液容易滯留， 并形成渦流， 也易產(chǎn)生腐蝕。 鉆桿內(nèi)外壁腐蝕坑的形成大大縮短了裂紋的萌生時(shí)間， 從而使鉆桿的使用壽命大幅度降低。

入庫(kù)河道中豐富的生物物種，形成了一個(gè)復(fù)雜、動(dòng)態(tài)平衡的生態(tài)系統(tǒng)。多樣的生物物種和適宜的河道環(huán)境（水環(huán)境、地形條件、水文條件等）是河流系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展的基本要素條件。因此，入庫(kù)河道生態(tài)建設(shè)需綜合考慮生物的棲息條件，為生物生長(zhǎng)、發(fā)育、捕食、繁殖等創(chuàng)造適宜條件，保護(hù)和恢復(fù)入庫(kù)河道生態(tài)系統(tǒng)的完整性和多樣性，從而維持河道的可持續(xù)發(fā)展需要。

陽(yáng)極： Fe -2e→Fe

總之， 該鉆桿在含O、 Cl

、 Ca

、 Mg

的介質(zhì)中發(fā)生腐蝕， 腐蝕原理為吸氧腐蝕， Ca

、 Mg

引起垢下縫隙腐蝕， Cl

加速鉆桿表面的局部腐蝕。

總反應(yīng)式： 2Fe+O

+2H

O →2Fe

+4OH

伴隨就業(yè)問(wèn)題的凸顯，大學(xué)生在就業(yè)中的焦慮問(wèn)題越越來(lái)越普遍。就業(yè)焦慮按照在就業(yè)問(wèn)題上的具體表現(xiàn)分為：沖動(dòng)型（高焦慮階段高效能）、無(wú)助型（低焦慮階段、效能低）、穩(wěn)健型（低焦慮階段 高效能）、冷漠型（低焦慮階段、低效能）

FeO(OH)失水后形成紅棕色Fe

O

， Fe

O

繼續(xù)氧化生成Fe

O

（FeFe

O

）， 這些腐蝕產(chǎn)物附著在鉆桿表面， 疏松多孔， 起不到保護(hù)作用。 溶解的氧、 Fe

和H

富集在腐蝕坑內(nèi)， 使坑內(nèi)呈酸性。 為維持電荷平衡， 泥漿中的Cl

通過(guò) “電泳”作用進(jìn)入坑內(nèi)， 由于Cl

半徑較小， 穿透力強(qiáng)，極易穿過(guò)腐蝕產(chǎn)物到達(dá)金屬表面， 破壞鉆桿表面腐蝕產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)， 阻礙腐蝕產(chǎn)物膜形成， 促進(jìn)膜下點(diǎn)蝕向材料內(nèi)部深入， 產(chǎn)生小孔腐蝕。 小孔腐蝕對(duì)材料的破壞遠(yuǎn)比普通的氧腐蝕要大得多， 氯的增加， 會(huì)使腐蝕速率增加

。 該鉆桿多處腐蝕產(chǎn)物能譜分析結(jié)果顯示， Cl

含量高達(dá)3%以上， 大大促進(jìn)了鉆桿表面的局部腐蝕的速率。

F

+水解： 4Fe

+ O

+6 H

O→4FeO（OH）+8H

鉆桿表面發(fā)生如下電化學(xué)腐蝕：

另外， 試樣表面尤其外表面垢層較厚， 能譜分析有大量Ca、 Mg 元素存在， 它們以離子的形式存在于工況中， Ca

、 Mg

在鋼材表面沉積結(jié)垢，構(gòu)成縫隙腐蝕條件， 進(jìn)一步誘發(fā)并加速腐蝕

。

陰極： O

+2H

O+4e →4OH

3.2 應(yīng)力因素

鉆桿在井下受拉、 壓、 扭轉(zhuǎn)、 彎曲等復(fù)雜的交變應(yīng)力作用， 受重力因素和作業(yè)性質(zhì)的影響， 軸向拉應(yīng)力和彎曲應(yīng)力是鉆桿承受的主要應(yīng)力。 鉆桿管壁腐蝕坑形成之后， 坑內(nèi)應(yīng)力集中， 在軸向拉應(yīng)力或彎曲應(yīng)力的作用下， 裂紋在腐蝕坑內(nèi)萌生， 形成多條垂直于鉆桿軸向的裂紋。 隨著應(yīng)力的增加， 裂紋沿管壁擴(kuò)展， 當(dāng)同一平面的兩條裂紋相遇時(shí)， 裂紋匯合并加速擴(kuò)展； 當(dāng)不同平面的兩條裂紋相遇時(shí)， 裂紋從一個(gè)平面跳躍到另一個(gè)平面， 形成前面所述的臺(tái)階狀斷口形貌

。

另外， 該鉆桿斷裂發(fā)生在距公扣管端約為0.8～1 m 位置處， 這里是鉆桿的加厚過(guò)渡區(qū)， 是鉆桿的薄弱環(huán)節(jié)。 由于鉆桿接頭和加厚部分剛性高、 不易彎曲， 鉆桿的薄厚過(guò)渡區(qū)就成了最易彎曲的地方。 當(dāng)鉆桿到達(dá)“狗腿子” 井段時(shí)， 加厚過(guò)渡區(qū)截面突變， 加之過(guò)渡區(qū)腐蝕嚴(yán)重， 在交變應(yīng)力和腐蝕介質(zhì)雙重作用下， 腐蝕坑迅速加深，裂紋萌生并迅速擴(kuò)展。

綜上所述， 該鉆桿斷裂是交變應(yīng)力和腐蝕介質(zhì)共同作用的結(jié)果， 在裂紋萌生和擴(kuò)展初期， 由于應(yīng)力較低， 腐蝕起主導(dǎo)作用； 隨著裂紋擴(kuò)展， 鉆桿受力面減小， 應(yīng)力增加， 應(yīng)力和腐蝕共同作用； 直到剩余壁厚不能承受載荷， 應(yīng)力起主導(dǎo)作用， 鉆桿斷裂失效。 腐蝕坑的提前生成， 大大縮短了鉆桿裂紋的萌生壽命， 從而降低了鉆桿的使用壽命。

4 結(jié)論及建議

（1） 鉆桿理化性能檢測(cè)結(jié)果滿足API SPEC 5DP 《鉆桿產(chǎn)品規(guī)范》 的要求。

（2） 鉆桿失效為交變應(yīng)力和腐蝕介質(zhì)共同作用引起的腐蝕疲勞斷裂。

（3） 建議鉆桿下井使用完后徹底清洗， 并加強(qiáng)鉆桿存儲(chǔ)期間的防護(hù)。

新的個(gè)稅法已經(jīng)明確子女教育、繼續(xù)教育、大病醫(yī)療、普通住房貸款利息、住房租金、贍養(yǎng)老人支出6項(xiàng)專項(xiàng)附加扣除，而扣除的具體范圍和標(biāo)準(zhǔn)還在制定中，向社會(huì)公開(kāi)征求意見(jiàn)后依法于明年1月1日起實(shí)施。

（4） 下井前對(duì)鉆桿進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)， 避免失效事故的發(fā)生。

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