无磁钻具螺纹的超声波检测

　　随着油田钻井高新技术的不断推广应用,所使用的钻井工具种类越来越多,在特定的钻井条件下,一些常规钻具(钻杆、钻铤和方钻杆等)已不能满足钻井需求,特别是近几年来新发现的油田区块,地质构造十分复杂,需要打一些技术难度大的探井、深井(如水平井、定向井等),设计井深有的超过5km,因此常将一些非常规钻具如无磁钻铤、无磁加重钻杆等用于钻井工程中。这些钻具在井下作业后必须对其应力较集中的内外螺纹进行无损检测。

　　1　检测方法的选择

　　无磁钻具的磁均匀性为沿孔任意相距100mm的磁感应强度之差ΔB≤0.05μT。也就是说无磁钻具的材质决定了它不易采用荧光磁粉对其螺纹进行检测。采用渗透探伤方法,因内外螺纹表面结构不易清洗,操作极为不便,易造成漏检或误判。经过近5a(年)的探伤实践,笔者认为应采用超声波探伤法。

　　2　实施

　　2.1　探伤准备

　　用CTS-26型超声波探伤仪,5P8-D型直探头,晶片尺寸为~8mm,频率5MHz。

　　2.2　对比试样的制作

　　因被检工件为无磁钻具,选用对比试样须与被检工件材料相同,最好将带有明显疲劳裂纹的无磁钻铤外螺纹截下,截下的外螺纹疲劳裂纹位置在大端第3~6扣之间,疲劳裂纹长度>20mm,每次探测先用该试样调试仪器灵敏度。若找不到存在疲劳裂纹的无磁钻铤外螺纹,可将一支178mm的无磁钻铤螺纹截下作对比试样,具体方法如下:截下外螺纹的总长度为150mm,其中台肩面至管体为36mm,螺纹长度为114mm。在截下的螺纹大端第六扣根部锯一深0.50mm,宽1mm,长25mm的人工缺陷,此时人工槽的位置从螺纹的小端端面至人工槽的间距是70mm,如图1所示。

　　2.3　调试仪器

　　时基线按1∶1或1∶2定位,将探头置于涂好机油的试件小端端面(图1),缓慢移动,略向外圆,用力适中。若按1∶1定位,将缺陷反射波信号调在示波屏7的位置,波高调为满幅度80%(图2),记下衰减器dB值,对旧螺纹还应作灵敏度补偿。仪器灵敏度调整后锁住水平位移、微调深度旋钮,进行实际图3探伤。若按1∶2定位,应先在厚100mm的大平底试样上调试仪器,将探头置于试样中心部位(图3)。示波屏上出现二次反射波信号,使第一次反射波B ₁出现在5的位置,第二次反射波B ₂出现在10的位置(图4)。B ₁波高调为满幅度80%,B2波高则为满幅度40%,记下衰减器dB值。灵敏度确定后,锁住深度微调和水平位移两旋钮,即可进行实际探伤.