钻杆损伤类型及原因

钻杆损伤类型及成因，内容主要分为振动和弯曲磨损、拉伸损伤、疲劳损伤三类，详细介绍如下：

一、 振动与弯曲磨损

当钻柱运转速度达到临界速度时，钻杆会产生振动，进而引发弯曲、过度磨损、快速损伤及疲劳破坏。这类损伤的程度在两种振动叠加时会显著增大。临界速度并非固定值，会受钻杆长度、钻头尺寸、钻柱规格、钻孔孔径等因素影响。

二、 拉伸损伤

拉伸损伤是钻杆使用过程中的常见问题。

当拉伸力超过钻杆材料的屈服强度时，钻杆管壁的薄弱部位或局部区域会出现颈缩变形。

当拉伸力进一步超过材料的极限强度时，钻杆会发生拉断。

这类损伤多发生在钻柱的上部，因为钻柱上段需要承受整个钻柱的压力与自重。

三、 疲劳损伤

疲劳损伤是钻杆失效的重要形式，分为两种基本类型：

纯疲劳损伤钻杆在工作中需承受拉、压、扭、弯的周期性交变应力，其中拉伸应力和弯曲应力是最危险的应力类型。当前钻杆纯疲劳破坏的主要诱因，是钻杆在弯曲井眼内旋转时产生的周期应力。即使钻杆壁厚充足，仍可能出现疲劳损伤，且损伤位置具有不确定性。

钻杆弯曲状态下，每旋转一周，杆体对应位置就会因反复承受拉压交替应力而产生周期载荷。

钻铤上方的钻杆极易发生弯曲 —— 因为钻铤刚性强、无法弯曲，应力集中点便转移至其上方的钻杆。

钻杆的高应力区通常位于加厚段末端，距离接头约 50 厘米处。接头无法弯曲，弯曲变形只能由管壁较薄的杆体承担，该部位相当于弯曲力的支点，类似 “夹紧固定” 的受力状态。

若钻杆能实现全长均匀弯曲，杆体应力会相应降低，发生疲劳破坏所需的应力循环次数也会增加。

缺口疲劳失效无论是机械加工还是冶金加工环节产生的缺陷，都会对钻杆的疲劳极限产生显著影响，影响程度取决于缺陷的位置、方向、形状和数量。若缺口不在钻杆的主要应力承载区域，则其对疲劳损伤的影响会相对较小。