【正文】 getting higher and higher to the drill rod quality39。預(yù)防鉆桿失效是提高鉆井速度和保障施工安全的重要措施，歷來(lái)受到石油及相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜液同F(xiàn)場(chǎng)工作人員的重視。石油鉆桿（鐵磁性材料）在外加磁場(chǎng)的作用下被磁化，當(dāng)無(wú)缺陷時(shí)，磁力線絕大部分通過(guò)鐵磁性材料，此時(shí)在材料內(nèi)部磁力線分布均勻；當(dāng)有缺陷時(shí)，由于材料中缺陷的磁導(dǎo)率比鐵磁性材料本身小，致使磁力線發(fā)生彎曲，并具有一部分磁力線泄漏出材料表面，通過(guò)檢測(cè)該泄漏磁場(chǎng)，就能有效地檢測(cè)出缺陷的存在，從而檢測(cè)分析石油鉆桿的疲勞損壞情況。 鉆桿的順利檢測(cè)問(wèn)題鑒于鉆桿是兩頭大中間小的結(jié)構(gòu)，對(duì)于這種特殊結(jié)構(gòu)，為了使檢測(cè)儀器能在鉆桿上順利移動(dòng)檢測(cè)，檢測(cè)儀器機(jī)械部分需要用浮動(dòng)結(jié)構(gòu)來(lái)調(diào)節(jié)。如圖所示，檢測(cè)探頭通過(guò)連接鉸鏈與連接桿連接在裝有浮動(dòng)彈簧的浮動(dòng)連接裝置上,為防止檢測(cè)探頭轉(zhuǎn)動(dòng),把導(dǎo)向連桿桿體部分都設(shè)計(jì)成方形，以實(shí)現(xiàn)探頭的準(zhǔn)確定位保證檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。 國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀我國(guó)從90年代初對(duì)漏磁檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行了研究, 其總體技術(shù)水平落后于歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家。 清華大學(xué)的李路明、黃松齡等研究了管道的漏磁探傷, 鐵鑄件的漏磁探傷方法[7], 采用有限元分析法研究永磁體幾何參數(shù)對(duì)管道磁化效果的影響[8] , 分析漏磁探傷中各種量之間的數(shù)值關(guān)系, 如表面裂紋寬度對(duì)漏磁場(chǎng)Y分量影響的問(wèn)題。對(duì)于缺陷漏磁場(chǎng)的計(jì)算始于1966年, Shcherbin 和 Zatsepin 兩人采用磁偶極子模型計(jì)算表面開(kāi)口的無(wú)限長(zhǎng)裂紋。做好畢業(yè)設(shè)計(jì)，前提必須了解研究目的和主攻方向，要進(jìn)行大量的資料收集以及計(jì)算機(jī)的輔助設(shè)計(jì)，所以需要經(jīng)常去圖書(shū)館和機(jī)房查閱資料。鉆桿被磁化后通過(guò)探頭的對(duì)應(yīng)放傳感器的地方，利用傳感器對(duì)鉆桿情況實(shí)施有效的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)。 四連桿機(jī)構(gòu) 方案一與方案二最大區(qū)別就是檢測(cè)探頭的連接裝置。綜上所述，方案一是最佳方案。兩端分別倒角利于檢測(cè)探頭在鉆桿上自由順利過(guò)渡檢測(cè)。調(diào)整彈簧可以輔助保證探頭計(jì)量平整檢測(cè)，不致偏移太大。1 選材：防腐蝕，耐磨，防止產(chǎn)生電火花，故選用銅合金：硅青銅2 設(shè)計(jì)尺寸：1) 長(zhǎng)度： 因檢測(cè)探頭要保證兩個(gè)永磁體中心線之間的距離為:，永磁體長(zhǎng)度為：設(shè)計(jì)邊界尺寸為： 長(zhǎng)度設(shè)計(jì)為: 2) 寬度： 永磁體寬度為： 設(shè)計(jì)邊界尺寸為： 寬度設(shè)計(jì)為:3) 高度： 永磁體高度為： 設(shè)計(jì)邊界尺寸為： 壓板厚度為： 高度設(shè)計(jì)為： 相關(guān)形狀和尺寸如圖所示： 檢測(cè)探頭 具體設(shè)計(jì)彈簧選擇圓柱螺旋壓縮彈簧[30]，具體設(shè)計(jì)方法和步驟1) 工作時(shí)，彈簧所受最大工作載荷為600N，工作環(huán)境有腐蝕性，故選擇材料為1Cr18Ni9，類彈簧，許用切應(yīng)力，許用彎曲應(yīng)力， 彈性模量 ，切變模量 ，此種材料耐腐蝕，耐高溫，有良好的工藝性，適用于小彈簧。上面設(shè)計(jì)的彈簧僅能檢測(cè)5寸鉆桿的現(xiàn)場(chǎng)使用情況，對(duì)于5寸以下的鉆桿卻無(wú)能為力。 彈簧的有關(guān)參數(shù)如下表： 表32 彈簧參數(shù)表參數(shù)名稱及代號(hào)計(jì)算公式結(jié)果中徑30mm內(nèi)徑25mm外徑35mm旋繞比 6長(zhǎng)細(xì)比 自由長(zhǎng)度 110mm工作長(zhǎng)度 有效圈數(shù) 總?cè)?shù) 節(jié)距 9mm軸向間距 4mm展開(kāi)長(zhǎng)度 螺旋角 176。1） 導(dǎo)向連桿[31]如圖所示：連桿下端連接浮動(dòng)彈簧，上端連接檢測(cè)探頭，彈簧和連桿導(dǎo)向部分外端有套筒起固定導(dǎo)向和防油污作用；連桿下端設(shè)計(jì)還利于對(duì)彈簧的定位；連桿桿體部分采用方形結(jié)構(gòu)，既實(shí)現(xiàn)軸向作用，又可防止探頭在檢測(cè)過(guò)程中發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)；連桿導(dǎo)向部分和套筒內(nèi)壁也采用小間隙配合，既起導(dǎo)向作用又可防止連桿在套筒內(nèi)發(fā)生大的偏轉(zhuǎn)帶動(dòng)檢測(cè)探頭的偏轉(zhuǎn)而影響彈簧最佳工作狀態(tài)（軸向運(yùn)動(dòng)）的保證，影響檢測(cè)探頭的徑向檢測(cè)，最終影響檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。對(duì)套筒有個(gè)很特殊的要求就是內(nèi)壁一定要光滑達(dá)到要求的粗糙度，因?yàn)樘淄矁?nèi)壁直接與連桿的導(dǎo)向部分接觸，連桿要帶動(dòng)探頭順利移動(dòng)，就要求摩擦力盡量減小，內(nèi)壁盡量光滑。 墊板的結(jié)構(gòu)如圖所示，它與儀器內(nèi)壁采用焊接方式連接。 如果將支柱安放在距檢測(cè)最大外徑處相距處，則支柱中心所在圓的一些 參數(shù)如下：直徑為：周長(zhǎng)為：探頭所占長(zhǎng)度為：支柱可占長(zhǎng)度為：每根支柱可占長(zhǎng)度為：顯見(jiàn)：，即實(shí)際空間不夠放下設(shè)計(jì)尺寸的支柱，需要重新設(shè)計(jì)。 種情況，即放在距最大檢測(cè)外徑處，也滿足不了安放空間，故這里計(jì)每處安放3根支柱，即放置情況如圖所示： 支柱3則：每根承重：； Q235的許用壓應(yīng)力： 設(shè)計(jì)計(jì)算： 由公式直接求出支柱必需的橫截面尺寸：即 校核計(jì)算： 設(shè)計(jì)計(jì)算合理。在被連接件上開(kāi)有通孔，插入螺栓后在螺栓的另一端擰上螺母。此處選擇比較合理。3） 壓板與檢測(cè)探頭之間的安裝： 壓板與檢測(cè)探頭之間用螺釘連接，采用型4） 壓板與導(dǎo)向連桿之間的安裝： 壓板與導(dǎo)向連桿之間用兩個(gè)連接螺釘連接，選用型 浮動(dòng)連接裝置的安裝問(wèn)題：1） 浮動(dòng)彈簧的安裝： 浮動(dòng)彈簧兩頭磨平，與導(dǎo)向連桿和墊板之間均采用焊接方式連接。4） 套筒的安裝： 套筒與墊板之間用的緊固螺釘連接，套筒內(nèi)壁和彈簧之間是有間隙的安裝。 其他安裝問(wèn)題1） 儀器頂板與儀器外殼之間的安裝： 儀器頂板與儀器外殼之間用的螺栓配合螺母連接安裝。從漏磁檢測(cè)實(shí)驗(yàn)，證明該方法能方便地用于石油鉆桿的檢測(cè)，并且，該方法具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、信號(hào)處理方便、檢測(cè)能力強(qiáng)、靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)，特別是具有定位性、客觀性和可記錄性，不僅適用于石油鉆桿的檢測(cè)，還適用于粗糙表面的管材、鋼棒等，同時(shí)，對(duì)漏磁檢測(cè)設(shè)備、檢測(cè)探頭和磁化工藝有較高要求，需要進(jìn)一步研究提高，以更好體現(xiàn)漏磁檢測(cè)技術(shù)具有的高靈敏度和優(yōu)良準(zhǔn)確率的優(yōu)越性。再一次向他表示我的敬意！。對(duì)于我遇到的問(wèn)題，揚(yáng)教授都進(jìn)行了詳細(xì)準(zhǔn)確的解答，我遇到的其它困難他也盡力幫我解決。3） 儀器與防噴器之間的安裝：儀器與防噴器之間靠螺栓和螺母連接，儀器底板設(shè)計(jì)有長(zhǎng)的連接空間，利于檢測(cè)儀器與其他部件的配合安裝。6） 套筒支撐的安裝： 支撐裝置的安裝問(wèn)題[34]：1） 支柱的安裝：支柱與固定板之間采用焊接方式連接安裝。2） 導(dǎo)向連桿的安裝： 導(dǎo)向連桿上端與檢測(cè)探頭壓板之間用連接螺釘連接，中間導(dǎo)向部分與套筒內(nèi)壁采用小間隙配合安裝，下端與彈簧之間是設(shè)計(jì)有安裝空間。這個(gè)環(huán)節(jié)至關(guān)重要，整個(gè)檢測(cè)儀器就靠傳感器檢測(cè)通過(guò)轉(zhuǎn)換輸出設(shè)備向外輸出數(shù)據(jù)，顯示結(jié)果，達(dá)到檢測(cè)的目的。2）連接套筒用連接螺栓： 因套筒設(shè)計(jì)原因，為方便制造，上端采用蓋體與下端的連接，如圖代替通體制造的圖 ， 套筒連接螺栓 螺釘 1）探頭壓板與探頭連接用螺釘： 探頭固定螺釘如圖所示，這種連接的特點(diǎn)是螺釘直接擰入被連接件的螺紋孔中，不用螺母，在結(jié)構(gòu)上比雙頭螺柱連接簡(jiǎn)單，緊湊。設(shè)計(jì)合理。 如果將支柱安放在距檢測(cè)最大外徑處相距處，則支柱中心所在圓的一些 參數(shù)如下： 直徑為：周長(zhǎng)為：探頭所占長(zhǎng)度為：支柱可占長(zhǎng)度為：每根支柱可占長(zhǎng)度為： 顯見(jiàn)：，即實(shí)際空間不夠放下設(shè)計(jì)尺寸的支柱，而且可以看出鉆桿安放空間靠位置外移是不行的，必須改變?cè)O(shè)計(jì)策略，這里重新設(shè)計(jì)每個(gè)位置安放兩根支柱，即支柱數(shù)量為，放置情況如圖所示： 支柱2則：每根承重：； Q235的許用壓應(yīng)力： 設(shè)計(jì)計(jì)算： 由公式直接求出支柱必需的橫截面尺寸：即 校核計(jì)算：按公式進(jìn)行校核， 設(shè)計(jì)計(jì)算合理。 直徑計(jì)算圓鋼直徑：由 得這里取 校驗(yàn)合理性如圖所示 支柱分布情況： 支柱1顯見(jiàn)，支柱分布受空間限制，故需進(jìn)行校核，看設(shè)計(jì)是否合理。由于檢測(cè)儀器內(nèi)部空間有限，如果套筒蓋也隨套筒設(shè)計(jì)成圓形或是方形，影響支柱的安放空間。2） 浮動(dòng)彈簧前面有詳細(xì)的計(jì)算說(shuō)明，彈簧為圓柱螺旋彈簧，頂端磨平，與導(dǎo)向連桿接觸端直接套在連桿下端的部分，也起一定的導(dǎo)向和定位作用。而連桿上端的桿體部分則設(shè)計(jì)成方形，其目的是防止檢測(cè)探頭在檢測(cè)過(guò)程中發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，彈簧設(shè)計(jì)在前面已經(jīng)敘述過(guò)了。這里主要是改變浮動(dòng)彈簧的工作變形量，依據(jù)上面的設(shè)計(jì)原則，重新設(shè)計(jì)如下：1）選材：1Cr18Ni9 2）旋繞比：取， 則 3）彈簧中徑：4）彈簧絲直徑： 取5）對(duì)于壓縮彈簧工作圈數(shù)根據(jù)公式 計(jì)算，其中 在實(shí)際工作中正常情況下 這里取 則 取 6）計(jì)算彈簧內(nèi)徑，外徑，節(jié)距，自由長(zhǎng)度：彈簧內(nèi)徑 彈簧外徑 彈簧節(jié)距 彈簧自由長(zhǎng)度 取7）驗(yàn)算穩(wěn)定性：細(xì)長(zhǎng)比 符合兩端固定彈簧的選擇標(biāo)準(zhǔn)，故不需要進(jìn)行穩(wěn)定性驗(yàn)算。