论文摘要
钻具服役过程中,工作环境恶劣,受交变的冲击载荷,加上结构因素的影响,钻具螺纹成为应力集中区,是钻具最容易失效的部位。钻具螺纹在服役过程中受地磁场和交变外力的耦合影响,产生自磁化,并在裂纹处产生微弱的磁场信号。基于钻具自磁化,通过检测这个微弱的磁场信号对钻具螺纹实施无损检测,而不需要任何外加磁化场。因此,它是一种有别于磁粉、超声和传统漏磁检测的无损检测新方法。对钻具螺纹根部周向裂纹的磁偶极子模型和有限元模型的计算表明,基于钻具自磁化,采用霍尔元件阵列探头周向扫描的方式,检测得到的周向裂纹信号成明显的“帽”状特征,这一理论计算的结果得到了实验验证。此外,通过与磁粉、超声和常规漏磁等多种常规检测方法对比实验和分析,基于钻具自磁化的检测方法适用范围广泛,不仅不受钻具内、外螺纹种类和规格的限制,而且同时适用于钻具螺纹表面和隐藏在内部的周向裂纹检测,并且对纵向裂纹、孔洞以及内壁腐蚀等多种其它不同类型的缺陷也同样适用。而且,在适用对象、缺陷的定量以及受人为因素的影响等方面,较之常规检测方法具有明显的优越性。钻具螺纹的结构复杂、规格多样,根据其结构特点,设计了“车式”、“悬臂式”、“卡盘式”和“夹持式”等多种不同形式的检测装置,研制出相应的基于钻具自磁化的螺纹缺陷检测仪器,并在钻具螺纹检测的生产实践中得到应用。实践表明,该检测仪器检测灵敏度较高,可以检测到小到10 mm (长)×0.2 mm (宽)×0.5 mm(深)的周向裂纹和φ1 .6mm的通孔缺陷,而且结构简单,摆脱了常规漏磁检测中体积庞大、质量笨重的磁化器,操作方便、快捷,检测结果稳定、可靠,具有广泛的应用前景。