石油钻杆介绍
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石油钻杆
制作： 2009年2月1日
主要内容
一.钻杆的组成和规格 二.钻杆的制造工艺 三.钻杆的质量控制及检验 四.BHNK钻杆新产品新技术 五.钻杆的失效类型、原因和预防措施
一.钻杆的组成及规格
1.钻杆的用途 (1)向下部钻具传递驱动扭矩。 (2)传输钻井液。 (3)处理井下事故时悬挂工具。
2.在钻柱中的位置
直度:用拉钢丝的方法在加厚以外部分找最大炫高，不能大于0.2%， 管端5FT范围内不能大于0.125in，一般用5FT的钢板尺测量。
管端尺寸用游标卡尺和钢板尺测量，最难测量的是内过渡带消失 （Miu）尺寸，用轮廓仪划曲线的方法测量，但也不够准确，尤其要求 的R>300mm，目前没有好的方法测量。
无损检测：标准规定使用几种能够检测缺陷的方法，主要是在生产 过程中使用自动探伤设备检测，到货抽检人工超声波探伤，用N5刻槽校 对仪器，纵向缺陷比较容易发现，横向缺陷工作量太大。
有些用户要求生产非API标准的5-7/8”钻杆。 国内用户定货一般使用米制单位书写钻杆规格
API钻杆规定了3个长度级别 1级 18-22FT 2级 27-30FT 3级 38-45FT
我国油田使用2级长度钻杆
API钻杆同一尺寸还规定了不同的公称重量，壁 厚是不同的，通过接头刻槽来标识。
(4)API钻杆接头尺寸
顶驱钻井时不使用 方钻杆
3.钻杆组成
4.钻杆规格
(1)按钢级分:(最小屈服强度KSi) E75 ——75 X95 ——95 G105 ——105 S135 ——135 V150 ——150（API标准中没有，厂家开发）
(2)按管端加厚形式分:
(3)API钻杆尺寸（管体外径） 2-3/8”、 2-7/8”、 3-1/2”、 4”、 4-1/2”、 5”、 5-1/2”、 6-5/8”
（2）对岗位实行巡检制度，按5%的比例进行抽检，发现不合格立即纠 正。
（3）接头、焊区严格按标准要求的频次进行破坏性试验，定期统计、 分析试验数据，评价产品质量稳定性。
（4）对检测设备和计量仪器定期校准。
3.钻杆检验
(1)管体部分 BHNK与原管厂家签定供货技术协议,规定各钢级和各种尺寸管体
的化学成分、尺寸公差、机械性能指标、非金属夹杂物指标、无损 检测要求以及产品标识，在到货后进行按比例抽检。 A.化学成分、非金属夹杂物、机械性能执行定期抽检，不进行每批 抽检。 B.几何尺寸每批按10%抽检。 C.无损检测按每批5%抽检。
2.BHNK钻杆生产的质量控制
BHNK钻杆生产设备和技术是在1995年从有30多年钻杆生产经验的 日本NKK(现JFE钢铁株式会社)引进的，在世界属于一流。管体全部 从NKK采购，接头大部分采购日本大同特钢和理研锻造公司通过精密 模锻工艺制造的毛坯，在公司生产过程中严格控制各种工艺参数， 保证产品质量。
关键工序质量控制简介： （1）接头热处理 钻杆接头热处理：采用可控气氛保护辊底炉进行，根据工件尺寸 制定热处理制度，自动控制炉膛温度、滞炉时间、淬火回火时间， 保证工件批量性能均匀，不脱、渗碳，变形小。
自动布式硬度机100%检查硬度，电脑自动判定，避免了人为误差
接头热处理炉
(2)接头螺纹加工：使用日立精机生产的钻杆接头专用数控机床，双刀 架加工，生产效率高，使用日本东芝成型刀片，保证螺纹单项参数稳 定。
自动控制升温、加热时间、风冷时 间，自动控制温度，保证了焊区机械 性能和金相组织的稳定。
(5)焊区无损检测：100%进行磁粉和超声波检测，全自动超声波探伤仪 具有自动判定和报警功能，保证不放过一个超标缺陷。
(6)检验和试验制度 公司根据产品特点，制定了如下制度：
（1）对采购的原材料进行按比例抽检，项目包括外观尺寸、探伤检查、 化学元素、机械性能、金相组织以及特殊要求的性能指标。
API要求钻杆接头抗扭强度与管体抗扭强度比不能低于0.8， 接头钢级为120KSi，所以不同钢级和尺寸钻杆所配接头尺寸 不同。
二.钻杆制造工艺
轧管和管端加厚
钻杆接头制造
钻杆摩擦压接过程
三.钻杆质量控制及检验
1.质量控制 (1)API对钻杆钢材的化学成分没有做明确的规定,只是对硫(S)和磷(P)含量 规定不能大于0.030%，其他元素由钢厂决定，炼钢水平、工艺控制和元素配 比直接影响到钢的纯净度和钢的淬透性，最终影响钻杆的综合性能。 (2)管体的轧管、管端加厚和接头的机械加工（主要是螺纹加工）工艺、设 备和质量控制水平决定钻杆的几何尺寸。 (3)管体轧管和管端加厚过程中的加热控制、管体整体热处理、接头热处理 和焊缝热处理控制水平直接影响钻杆成品的综合机械性能，比如冲击韧性、 硬度分布和抗疲劳性能。 (4)管端加厚内过渡带成型控制水平是影响钻杆管体疲劳刺穿的主要因素。
(2)接头部分 接头毛坯日本厂家采用精密模锻制造，国内厂家采用冲压方法制造， 相比之下精锻的方法毛坯金属流线分布合理，提高了接头的抗疲劳性能。 国产接头毛坯质量已经过关，并且产量很大，有很大的出口量。
接头机械性能：通过选用优质的原材料，经过适合的热处理（淬火+ 回火及调制处理）保证。
APISPEC 7中只规定了拉伸性能和硬度检查要求，国内标准增加了 冲击韧性指标，并且开始对母接头的横向冲击功进行要求。
API SPEC 5D重点检测方法介绍： 重量验证 用电子称称量与管体所喷重量对比。 标准规定重量上限 通过公式计算整批和单根重量
WL=（WpeXL）Xew
壁厚：用超声波测厚仪测量，每根管子多测几点，尤其打磨凹坑 部位，不能低于壁厚的87.5%。
API标准用壁厚下限和重量上限来约束轧管水平。 直径：用外径游标卡尺测量。 偏心：用鞍型规测量，要测量180度方向的最大Biblioteka Baidu，不能大于2.36。
100%基准距检查，10%螺距、锥 度、牙高检查，保证产品螺纹连接的 互换性和可靠性。
(3)摩擦压接：连续推进式摩擦压接机， 自动记忆压接参数，经多次优化的压接工艺 参数，保证了焊缝熔接质量。
(4)焊区热处理：使用中频线圈加热，采用NKK独创的焊区热处理窄化技术， 减小热影响宽度，保证了每一道焊缝的质量。
制作： 2009年2月1日
主要内容
一.钻杆的组成和规格 二.钻杆的制造工艺 三.钻杆的质量控制及检验 四.BHNK钻杆新产品新技术 五.钻杆的失效类型、原因和预防措施
一.钻杆的组成及规格
1.钻杆的用途 (1)向下部钻具传递驱动扭矩。 (2)传输钻井液。 (3)处理井下事故时悬挂工具。
2.在钻柱中的位置
直度:用拉钢丝的方法在加厚以外部分找最大炫高，不能大于0.2%， 管端5FT范围内不能大于0.125in，一般用5FT的钢板尺测量。
管端尺寸用游标卡尺和钢板尺测量，最难测量的是内过渡带消失 （Miu）尺寸，用轮廓仪划曲线的方法测量，但也不够准确，尤其要求 的R>300mm，目前没有好的方法测量。
无损检测：标准规定使用几种能够检测缺陷的方法，主要是在生产 过程中使用自动探伤设备检测，到货抽检人工超声波探伤，用N5刻槽校 对仪器，纵向缺陷比较容易发现，横向缺陷工作量太大。
有些用户要求生产非API标准的5-7/8”钻杆。 国内用户定货一般使用米制单位书写钻杆规格
API钻杆规定了3个长度级别 1级 18-22FT 2级 27-30FT 3级 38-45FT
我国油田使用2级长度钻杆
API钻杆同一尺寸还规定了不同的公称重量，壁 厚是不同的，通过接头刻槽来标识。
(4)API钻杆接头尺寸
顶驱钻井时不使用 方钻杆
3.钻杆组成
4.钻杆规格
(1)按钢级分:(最小屈服强度KSi) E75 ——75 X95 ——95 G105 ——105 S135 ——135 V150 ——150（API标准中没有，厂家开发）
(2)按管端加厚形式分:
(3)API钻杆尺寸（管体外径） 2-3/8”、 2-7/8”、 3-1/2”、 4”、 4-1/2”、 5”、 5-1/2”、 6-5/8”
（2）对岗位实行巡检制度，按5%的比例进行抽检，发现不合格立即纠 正。
（3）接头、焊区严格按标准要求的频次进行破坏性试验，定期统计、 分析试验数据，评价产品质量稳定性。
（4）对检测设备和计量仪器定期校准。
3.钻杆检验
(1)管体部分 BHNK与原管厂家签定供货技术协议,规定各钢级和各种尺寸管体
的化学成分、尺寸公差、机械性能指标、非金属夹杂物指标、无损 检测要求以及产品标识，在到货后进行按比例抽检。 A.化学成分、非金属夹杂物、机械性能执行定期抽检，不进行每批 抽检。 B.几何尺寸每批按10%抽检。 C.无损检测按每批5%抽检。
2.BHNK钻杆生产的质量控制
BHNK钻杆生产设备和技术是在1995年从有30多年钻杆生产经验的 日本NKK(现JFE钢铁株式会社)引进的，在世界属于一流。管体全部 从NKK采购，接头大部分采购日本大同特钢和理研锻造公司通过精密 模锻工艺制造的毛坯，在公司生产过程中严格控制各种工艺参数， 保证产品质量。
关键工序质量控制简介： （1）接头热处理 钻杆接头热处理：采用可控气氛保护辊底炉进行，根据工件尺寸 制定热处理制度，自动控制炉膛温度、滞炉时间、淬火回火时间， 保证工件批量性能均匀，不脱、渗碳，变形小。
自动布式硬度机100%检查硬度，电脑自动判定，避免了人为误差
接头热处理炉
(2)接头螺纹加工：使用日立精机生产的钻杆接头专用数控机床，双刀 架加工，生产效率高，使用日本东芝成型刀片，保证螺纹单项参数稳 定。
自动控制升温、加热时间、风冷时 间，自动控制温度，保证了焊区机械 性能和金相组织的稳定。
(5)焊区无损检测：100%进行磁粉和超声波检测，全自动超声波探伤仪 具有自动判定和报警功能，保证不放过一个超标缺陷。
(6)检验和试验制度 公司根据产品特点，制定了如下制度：
（1）对采购的原材料进行按比例抽检，项目包括外观尺寸、探伤检查、 化学元素、机械性能、金相组织以及特殊要求的性能指标。
API要求钻杆接头抗扭强度与管体抗扭强度比不能低于0.8， 接头钢级为120KSi，所以不同钢级和尺寸钻杆所配接头尺寸 不同。
二.钻杆制造工艺
轧管和管端加厚
钻杆接头制造
钻杆摩擦压接过程
三.钻杆质量控制及检验
1.质量控制 (1)API对钻杆钢材的化学成分没有做明确的规定,只是对硫(S)和磷(P)含量 规定不能大于0.030%，其他元素由钢厂决定，炼钢水平、工艺控制和元素配 比直接影响到钢的纯净度和钢的淬透性，最终影响钻杆的综合性能。 (2)管体的轧管、管端加厚和接头的机械加工（主要是螺纹加工）工艺、设 备和质量控制水平决定钻杆的几何尺寸。 (3)管体轧管和管端加厚过程中的加热控制、管体整体热处理、接头热处理 和焊缝热处理控制水平直接影响钻杆成品的综合机械性能，比如冲击韧性、 硬度分布和抗疲劳性能。 (4)管端加厚内过渡带成型控制水平是影响钻杆管体疲劳刺穿的主要因素。
(2)接头部分 接头毛坯日本厂家采用精密模锻制造，国内厂家采用冲压方法制造， 相比之下精锻的方法毛坯金属流线分布合理，提高了接头的抗疲劳性能。 国产接头毛坯质量已经过关，并且产量很大，有很大的出口量。
接头机械性能：通过选用优质的原材料，经过适合的热处理（淬火+ 回火及调制处理）保证。
APISPEC 7中只规定了拉伸性能和硬度检查要求，国内标准增加了 冲击韧性指标，并且开始对母接头的横向冲击功进行要求。
API SPEC 5D重点检测方法介绍： 重量验证 用电子称称量与管体所喷重量对比。 标准规定重量上限 通过公式计算整批和单根重量
WL=（WpeXL）Xew
壁厚：用超声波测厚仪测量，每根管子多测几点，尤其打磨凹坑 部位，不能低于壁厚的87.5%。
API标准用壁厚下限和重量上限来约束轧管水平。 直径：用外径游标卡尺测量。 偏心：用鞍型规测量，要测量180度方向的最大Biblioteka Baidu，不能大于2.36。
100%基准距检查，10%螺距、锥 度、牙高检查，保证产品螺纹连接的 互换性和可靠性。
(3)摩擦压接：连续推进式摩擦压接机， 自动记忆压接参数，经多次优化的压接工艺 参数，保证了焊缝熔接质量。
(4)焊区热处理：使用中频线圈加热，采用NKK独创的焊区热处理窄化技术， 减小热影响宽度，保证了每一道焊缝的质量。