煤炭科学技术

作者：孟祥辉,

关键词：钻杆, 疲劳断裂, 寿命预测, 裂纹, 钻探,

目前矿用钻杆在煤矿井下施工疲劳寿命预测困难，无报废标准和报废依据，导致煤矿井下钻杆断裂事故频发，严重影响煤矿井下勘探钻孔、瓦斯抽采钻孔、探放水钻孔的施工安全和施工进度。矿用钻杆的工况条件复杂，基于弹塑性力学无法对钻杆疲劳寿命、断裂失效原因、结构工艺的优化提高进行可靠研究；通过综合钻杆所受到转矩、弯矩、轴向力以及井壁的约束作用力等复合载荷条件建立钻杆约束模型，提出基于断裂力学和损伤力学、运用解析法和有限元分析方法对钻杆的疲劳寿命进行研究，并基于研发的钻杆动态性能试验系统对钻杆的疲劳寿命进行试验，提出矿用钻杆疲劳寿命预测研究方法，为钻探施工和钻杆的设计提供依据。结果表明：按照现有钻杆杆体、螺纹的加工工艺，73型钻杆在转矩4 000 N·m，施工钻孔终孔直径为96 mm时，通过钻杆动态性能试验系统对钻杆的疲劳寿命进行试验，钻杆的疲劳寿命为5.32×105～4.78×105转，疲劳寿命与所建立的钻杆疲劳寿命预测模型一致，钻杆疲劳寿命最小位置在公螺纹处，杆体在受到1 mm以下划痕对钻杆整体疲劳寿命无影响。

来源：2020年第6期

《煤炭科学技术》期刊编辑部

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