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抽油桿檢測

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發(fā)布時間：2025-03-28 15:37:32 更新時間：2025-06-09 16:51:35

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作者：中科光析科學(xué)技術(shù)研究所檢測中心

一、檢測目的與標(biāo)準(zhǔn)

抽油桿（Sucker Rod）是石油開采中傳遞動力的關(guān)鍵部件，需驗證其材料性能、疲勞壽命、表面完整性及耐腐蝕性，確保其在高壓、腐蝕和交變載荷下的安全運行。核心依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)：

中國標(biāo)準(zhǔn)：
- SY/T 5029-2020《抽油桿及接箍》
- SY/T 6276-2023《石油天然氣工業(yè) 金屬材料疲勞試驗方法》
- GB/T 5776-2023《金屬和合金的腐蝕鹽霧試驗》
國際標(biāo)準(zhǔn)：
- API Spec 11B-2022《抽油桿規(guī)范》
- ASTM E466-2023《金屬材料軸向疲勞試驗標(biāo)準(zhǔn)》
- ISO 15156-3:2020《石油天然氣工業(yè)抗腐蝕材料》

二、核心檢測項目與方法

1. 材料與力學(xué)性能檢測

檢測項	方法及工具	合格標(biāo)準(zhǔn)
化學(xué)成分（%）	直讀光譜儀（OES）或ICP-OES	符合API 11B（如C≤0.50%，Cr≤1.00%）
抗拉強度（MPa）	萬能材料試驗機(jī)（GB/T 228.1）	D級桿≥793MPa，H級桿≥965MPa（API 11B）
沖擊韌性（J）	夏比沖擊試驗機(jī)（-20℃低溫沖擊）	≥27J（SY/T 5029）

2. 表面與無損檢測

檢測項	方法及工具	合格標(biāo)準(zhǔn)
表面裂紋	磁粉檢測（MT）或超聲波檢測（UT）	無可見裂紋（SY/T 5029）
螺紋精度	螺紋量規(guī)（API 11B標(biāo)準(zhǔn)規(guī)）	緊密距±1.5扣，錐度偏差≤0.05mm
硬度（HRC）	洛氏硬度計（表面及芯部測試）	表面22-35HRC，芯部差異≤3HRC

3. 耐腐蝕與疲勞性能檢測

檢測項	方法及工具	合格標(biāo)準(zhǔn)
鹽霧腐蝕（級）	鹽霧箱（5% NaCl，35℃，720h）	腐蝕速率≤0.1mm/年（ISO 15156）
疲勞壽命（次）	高頻疲勞試驗機(jī)（應(yīng)力比R=-1，頻率50Hz）	≥1×10?次（應(yīng)力幅≤200MPa，API 11B）
硫化物應(yīng)力腐蝕（SSC）	四點彎曲試驗（NACE TM0177）	無裂紋（H?S分壓≥0.001MPa）

三、檢測流程與操作規(guī)范

1. 超聲波探傷（UT）流程

試樣準(zhǔn)備：清潔抽油桿表面（去除油污、氧化皮）。
設(shè)備設(shè)置：
- 探頭頻率2.5MHz，入射角校準(zhǔn)（針對桿體曲率）。
檢測步驟：
- 沿軸向和周向掃查，記錄缺陷位置及當(dāng)量尺寸。
判定：裂紋長度≤1.5mm，深度≤0.5mm（SY/T 5029）。

2. 鹽霧腐蝕試驗（GB/T 5776）

試樣處理：切割抽油桿段（100mm長），表面保留原始狀態(tài)。
試驗條件：連續(xù)噴霧720小時，每24小時觀察腐蝕產(chǎn)物。
結(jié)果分析：稱重法計算腐蝕速率，金相顯微鏡觀察點蝕深度。

四、檢測設(shè)備與工具

設(shè)備/工具	功能要求	示例型號
直讀光譜儀	檢測元素C、Cr、Ni、Mo等，精度±0.01%	ARL 3460、OBLF QSN750
高頻疲勞試驗機(jī)	載荷范圍±500kN，頻率5-200Hz	Instron 8802、Zwick/Roell Amsler 150HFP
超聲波探傷儀	多通道檢測，自動記錄缺陷圖譜	Olympus EPOCH 650、GE USM Go+
金相顯微鏡	放大倍數(shù)50-1000×，配備圖像分析軟件	Leica DM2700M、Olympus GX53

五、常見問題與解決方案

問題	原因分析	解決方案
螺紋磨損嚴(yán)重	上卸扣操作不當(dāng)或材料硬度不足	螺紋表面滲氮處理（硬度≥60HRC）
疲勞斷裂	應(yīng)力集中或材料夾雜物超標(biāo)	優(yōu)化桿體過渡圓角，控制硫含量≤0.015%
腐蝕穿孔	H?S/CO?酸性環(huán)境腐蝕	選用耐蝕材料（如L80-13Cr不銹鋼）
桿體彎曲	井斜過大或抽油機(jī)對中不良	井口安裝扶正器，定期校準(zhǔn)對中度

六、認(rèn)證與維護(hù)建議

合規(guī)認(rèn)證：
- 國內(nèi)：API 11B會標(biāo)認(rèn)證（API Monogram）、SY/T 5029出廠檢驗。
- 國際：NACE MR0175（酸性環(huán)境材料認(rèn)證）、ISO 15156。
使用與維護(hù)：
- 定期檢查：每3個月進(jìn)行UT/MT檢測，重點檢查桿體端部和螺紋。
- 防腐措施：涂覆環(huán)氧樹脂涂層或采用緩蝕劑加注系統(tǒng)。
材料升級：
- 高腐蝕環(huán)境：采用雙相不銹鋼（2205）或鎳基合金（Alloy 718）。
- 高載荷環(huán)境：選用超高強度抽油桿（如EL級，抗拉強度≥1100MPa）。

通過系統(tǒng)性檢測，抽油桿的可靠性、耐久性及安全性可滿足陸上油田、海上平臺及高含硫氣田等復(fù)雜工況需求。建議結(jié)合井下環(huán)境定制檢測方案（如酸性介質(zhì)需SSC測試），并建立全生命周期健康管理數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)預(yù)防性維護(hù)與失效分析。