專利名稱：一種套管鉆井用鋼疲勞裂紋擴(kuò)展行為的表征方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及套管鉆井技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種套管鉆井用鋼疲勞裂紋擴(kuò)展行為的表征方法，涉及N80套管鉆井用鋼疲勞裂紋擴(kuò)展的低頻噪聲表征方法，主要用于低頻l/f噪聲對N80套管鉆井鋼疲勞裂紋擴(kuò)展性能的分析，通過對比和分析疲勞裂紋擴(kuò)展前后的低頻噪聲信息，從而得到N80套管鋼的疲勞信息和裂紋擴(kuò)展信息。
背景技術(shù)：
實(shí)際油氣開采作業(yè)中，套管的受力情況非常復(fù)雜。當(dāng)套管服役時(shí)，在周期性交變循環(huán)載荷的不停作用下，疲勞破壞以小幅度開始增加，在經(jīng)過一段時(shí)間損傷后疲勞裂紋開始萌生。一般認(rèn)為，疲勞裂紋的萌生往往發(fā)生在應(yīng)力高度集中的部位。裂紋不斷張開和閉合， 逐漸擴(kuò)展，增大，最后在應(yīng)力小于材料強(qiáng)度的情況下發(fā)生沒有預(yù)兆的突變。這種失效是一種積累式的破壞，具有不可逆轉(zhuǎn)的性質(zhì)。一旦發(fā)生將給油氣田帶來難以估計(jì)的經(jīng)濟(jì)損失。疲勞裂紋擴(kuò)展常規(guī)的表征方法是利用Paris公式。該方法認(rèn)為，在裂紋擴(kuò)展的第二個(gè)階段， 即為穩(wěn)定或線性裂紋擴(kuò)展速率區(qū)，疲勞裂紋擴(kuò)展的速率受控于裂紋尖端的應(yīng)力強(qiáng)度因子幅度，并對疲勞裂紋擴(kuò)展速率和應(yīng)力強(qiáng)度因子之間的指數(shù)關(guān)系進(jìn)行了描述。進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)，C和m為材料常數(shù)，環(huán)境因素如溫度、濕度、介質(zhì)、加載頻率等都隱含在常數(shù)之中，通常由試驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合得到。但在試驗(yàn)很少發(fā)現(xiàn)C和m是常數(shù)的現(xiàn)象，在一些文獻(xiàn)中發(fā)現(xiàn)C隨著應(yīng)力比的增大而增大，m隨著應(yīng)力的增加而減小。另一些文獻(xiàn)中，m 則隨著應(yīng)力比的增加而增加。但大多數(shù)文獻(xiàn)中m的變化是沒有規(guī)律的。材料的微觀組織結(jié)構(gòu)、循環(huán)載荷的頻率和波形、環(huán)境、溫度及載荷比R對C和m都用影響，而且，公式中與材料顯微結(jié)構(gòu)有關(guān)的常數(shù)獲得十分困難，嚴(yán)重地影響了該公式的推廣和應(yīng)用。由于該模型假設(shè)過于簡單，影響因素過多，因此，從該模型中提取參數(shù)的物理意義不甚明確，無法對疲勞裂紋擴(kuò)展的局部信息進(jìn)行分析。一直以來，經(jīng)過不斷修正和改進(jìn)的 Paris公式具有數(shù)十種之多。噪聲，源于漲落。凝聚態(tài)物質(zhì)的物理特性漲落研究作為一個(gè)活躍的研究領(lǐng)域已有數(shù)十年之久，這些研究已經(jīng)引起人們對與漲落有關(guān)的物理現(xiàn)象的重視。一直以來，低頻噪聲中包含了許多重要的信息，常常被人們所忽略。這個(gè)領(lǐng)域里最引人注目研究課題是普遍存在的l/f噪聲的研究。l/f噪聲是低頻噪聲的一種，一般認(rèn)為l/f噪聲的命名起源是由于大量材料的漲落表現(xiàn)為它的功率譜S Cf)與
1//°^成正比，α—般在I附近，l/f噪聲具有廣泛的應(yīng)用性，一方面“過?！钡膌/f噪聲(α
一般在I左右)與系統(tǒng)的某些不完整性有著密切的關(guān)系，因而可以用作檢測電子和材料內(nèi)潛在缺陷；另一方面，“本征”的1/f ( =1)附近噪聲又反映了自然界的完美和和諧，將其用于音樂創(chuàng)作等方面以得到自然而富有美感的效果。最重要的是，低頻l/f噪聲的表征手段，是一種敏感的無損檢測方法。常規(guī)的Pairs表征方法是通過在疲勞試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行破壞性的疲勞試驗(yàn)來測量疲勞裂紋的擴(kuò)展，往往耗時(shí)耗力，并存在許多客觀因素和目測因素的制約。而且，如前文所述，其得到的參數(shù)的物理意義往往不夠明確。利用低頻噪聲來表征套管鉆井用鋼的疲勞裂紋擴(kuò)展能避開以上缺點(diǎn)和不足，因?yàn)樵谄诹鸭y擴(kuò)展的過程中，從裂紋的萌生，擴(kuò)展到裂紋的終止，都伴隨著樣品內(nèi)部缺陷的形成(通過做SEM，AFM等方法)和樣品電參數(shù)的變化，這些變化，都可以通過數(shù)據(jù)采集卡采集出來，經(jīng)過處理轉(zhuǎn)變?yōu)榈皖ll/f
噪聲信息。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供了一種套管鉆井用鋼疲勞裂紋擴(kuò)展行為的表征方法，采用低頻噪聲表征手段，通過對比標(biāo)樣(試樣按ASTM E647標(biāo)準(zhǔn)制成緊湊拉伸(CT)試樣，)在疲勞裂紋擴(kuò)展前后的低頻噪聲(即白噪聲，l/f噪聲幅值以及其中的Y值)，通過對比分析疲勞裂紋擴(kuò)展前后的低頻噪聲信息，能夠準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)對N80套管鋼的疲勞裂紋擴(kuò)展的行為進(jìn)行較為準(zhǔn)確的掌握和表征，有助于減少疲勞試驗(yàn)數(shù)量，降低試驗(yàn)成本，而且不存在安全隱患具有使用方便，成本低廉，便于推廣的特點(diǎn)。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種套管鉆井用鋼疲勞裂紋擴(kuò)展行為的表征方法，利用樣品標(biāo)樣在疲勞裂紋擴(kuò)展前后低頻l/f噪聲的特點(diǎn)，結(jié)合低頻l/f噪聲的起源與樣品內(nèi)在裂紋和缺陷相關(guān)的特點(diǎn)，通過兩次對比分析噪聲參數(shù)的大小，來分析套管鋼的疲勞裂紋擴(kuò)展行為，包括如下步驟
第一，對套管鉆井鋼進(jìn)行取樣，制樣并清洗；
在接箍處(應(yīng)力較為集中)按照長寬高依次為45 rax40 x4.8mm的尺寸在N80鉆井套管鋼的進(jìn)行截取，然后按照ASTM E647標(biāo)準(zhǔn)制作成CT試樣，試樣的長寬高尺寸依次為 37.5 wx30.t〕_x4.8·，試驗(yàn)進(jìn)行之前，首先對CT試樣進(jìn)行預(yù)裂，預(yù)裂長度為2毫米，在摩爾濃度為I. 0% 5. 0%的鹽酸(HCl)溶液除銹，浸泡時(shí)間為I 3分鐘；然后分別用乙醇和去離子水進(jìn)行清洗，浸泡時(shí)間為I 3分鐘，切面磨制拋光后，采用200毫升摩爾濃度為2% 5%的HNO3溶液，進(jìn)行清洗，取出掛起，吹干；
第二，對樣品進(jìn)行疲勞前的低頻噪聲測試；
對樣品進(jìn)行低頻噪聲測試，需要在一定的偏置下進(jìn)行，本發(fā)明參照常規(guī)疲勞試驗(yàn)中的電位參照點(diǎn)，分別在樣品的預(yù)制裂紋兩側(cè)，焊接兩根引線，并連接到噪聲測試平臺(tái)上，調(diào)節(jié)電壓范圍為2. O 3. 0V，等達(dá)到所需要的偏置時(shí)，將樣品連同偏置裝置一起放進(jìn)屏蔽室，并進(jìn)行疲勞前的低頻噪聲測試，整個(gè)低頻l/f噪聲測試是在Cu網(wǎng)屏蔽室中進(jìn)行的，測試前需要進(jìn)行背景噪聲的測試，并采用物理手段盡可能的降低背景噪聲；
第三，對樣品進(jìn)行疲勞試驗(yàn)；
將樣品從低頻噪聲測試系統(tǒng)中取出，放置在型號(hào)為PLD-100的微機(jī)控制電液伺服疲勞試驗(yàn)機(jī)上，當(dāng)指令信號(hào)進(jìn)入放大器，控制來自液壓源的高壓油伺服閥，使液壓缸的活塞運(yùn)動(dòng)，拉伸或壓縮試樣，力傳感器測出負(fù)載力(或變形)將信號(hào)反饋給放大器和指令信號(hào)比較， 形成閉環(huán)回路，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)控制，在加載過程中連續(xù)記錄載荷P與相應(yīng)的裂紋尖端張開位移 V，裂紋尖端張開位移V的變化表示了裂紋尚未起裂、已經(jīng)起裂、穩(wěn)定擴(kuò)展和失穩(wěn)擴(kuò)展的情況，設(shè)定應(yīng)力比為O. I O. 7，直到疲勞循環(huán)I X IO6次裂紋不發(fā)生O. Imm擴(kuò)展為止，對應(yīng)的 Δ K即為對應(yīng)的裂紋擴(kuò)展門檻值，當(dāng)裂紋擴(kuò)展至5 20_時(shí)，停止疲勞試驗(yàn)；
第四，對疲勞后的樣品進(jìn)行低頻噪聲測試，對樣品繼續(xù)進(jìn)行疲勞試驗(yàn)后的低頻噪聲測試，實(shí)驗(yàn)方法和所加的偏置與步驟2中的相同，以保證實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的可對比性；
7第五，根據(jù)疲勞前后低頻l/f噪聲信息，對疲勞試驗(yàn)前后的低頻噪聲數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，提取和處理，對樣品疲勞裂紋擴(kuò)展情況進(jìn)行表征，根據(jù)低頻噪聲理論，在其他噪聲參數(shù)接近的情況下，7值的大小直接與噪聲的起源和樣品內(nèi)部的裂紋、缺陷有關(guān)；
所述的HNO3溶液采用純乙醇作溶劑。本發(fā)明的有益效果是
本發(fā)明由于采用了利用低頻l/f噪聲對N80套管鋼的疲勞裂紋擴(kuò)展行為進(jìn)行無損表征；通過疲勞擴(kuò)展前后兩次低頻l/f噪聲測試，消除了樣品本身背景噪聲的影響，避免了一般表征方法中較為復(fù)雜的公式推導(dǎo)和數(shù)學(xué)計(jì)算；同時(shí)由于本發(fā)明是一種具有統(tǒng)計(jì)意義的方法，對樣品的形狀沒有嚴(yán)格意義上的要求，因而可方便的各種樣品的疲勞裂紋擴(kuò)展行為進(jìn)行抽樣和疲勞壽命的評估，公式簡單，易于實(shí)現(xiàn)，而且誤差較小。


圖I是本發(fā)明實(shí)施例中疲勞試驗(yàn)和低頻噪聲測試樣品的位置取樣圖。圖2是本發(fā)明實(shí)施例中疲勞試驗(yàn)和低頻噪聲測試樣品的CT圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。本發(fā)明的實(shí)施例是在如圖2所示的N80套管鋼緊湊拉伸(CT)上進(jìn)行的疲勞裂紋擴(kuò)展行為的表征。參照圖2，本發(fā)明對圖I所示的N80套管鋼的疲勞裂紋擴(kuò)展行為的低頻l/f 噪聲表征給出以下三個(gè)實(shí)施例。實(shí)施例一
一種套管鉆井用鋼疲勞裂紋擴(kuò)展行為的表征方法，包括如下步驟
第一，對N80套管鋼的CT試樣進(jìn)行除銹，打磨和清洗；
首先對CT試樣進(jìn)行預(yù)裂，預(yù)裂長度為2毫米，用摩爾濃度為I. 0%的鹽酸溶液進(jìn)行除銹，浸泡時(shí)間為I分鐘；然后分別用乙醇和去離子水進(jìn)行清洗，浸泡時(shí)間為2分鐘，切面磨制拋光后，采用200毫升摩爾濃度為2%的HNO3溶液，所述的HNO3溶液采用純乙醇作溶劑， 進(jìn)行清洗，取出掛起，吹干；
第二，對N80套管鋼CT樣品進(jìn)行疲勞前的低頻噪聲測試；
1)對除銹和清潔后N80套管鋼的CT樣品進(jìn)行引線的焊接，本發(fā)明以常規(guī)疲勞試驗(yàn)中疲勞裂紋監(jiān)測點(diǎn)為電位參照點(diǎn)，分別在樣品的預(yù)制裂紋兩側(cè)，焊上兩根引線；
2)對樣品進(jìn)行疲勞前的低頻噪聲測試，將其中的一條引線連接到預(yù)先制作好的偏置電路中，為保險(xiǎn)起見，串聯(lián)一個(gè)50歐姆的繞線電阻，然后調(diào)節(jié)電壓值為2. OV ;另一根引線接噪聲測試平臺(tái)上的低噪聲前置放大器，低頻噪聲信號(hào)放大后接入電腦的采集卡，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和頻譜分析，當(dāng)設(shè)置好所需要的電壓時(shí)，將樣品連同偏置裝置一起放進(jìn)屏蔽室，并進(jìn)行疲勞前的低頻噪聲測試，需要說明的是，整個(gè)低頻l/f噪聲測試是在Cu網(wǎng)屏蔽室中進(jìn)行的，測試前需要進(jìn)行背景噪聲的測試，并采用物理手段盡可能的降低背景噪聲。
B利用l/f噪聲模型
權(quán)利要求
1.一種套管鉆井用鋼疲勞裂紋擴(kuò)展行為的表征方法，其特征在于，包括如下步驟第一，對套管鉆井鋼進(jìn)行取樣，制樣并清洗；在接箍處(應(yīng)力較為集中)按照長寬高依次為 45mmx4Ommx4.2mm的尺寸在N80鉆井套管鋼的進(jìn)行截取，然后按照ASTM E647標(biāo)準(zhǔn)制作成CT試樣,試樣的長寬高尺寸依次為37.5 χ3〔1.0.·χ4.8 # ,試驗(yàn)進(jìn)行之前,首先對CT 試樣進(jìn)行預(yù)裂，預(yù)裂長度為2毫米，在摩爾濃度為1.0% 5.0%的鹽酸(HCl)溶液除銹，浸泡時(shí)間為I 3分鐘；然后分別用乙醇和去離子水進(jìn)行清洗，浸泡時(shí)間為I 3分鐘，切面磨制拋光后，采用200毫升摩爾濃度為2% 5%的HNO3溶液，所述的HNO3溶液采用純乙醇作溶劑，進(jìn)行清洗，取出掛起，吹干；第二，對樣品進(jìn)行疲勞前的低頻噪聲測試；對樣品進(jìn)行低頻噪聲測試，需要在一定的偏置下進(jìn)行，本發(fā)明參照常規(guī)疲勞試驗(yàn)中的電位參照點(diǎn)，分別在樣品的預(yù)制裂紋兩側(cè)，焊接兩根引線，并連接到噪聲測試平臺(tái)上，調(diào)節(jié)電壓范圍為2. O 3. 0V，等達(dá)到所需要的偏置時(shí)，將樣品連同偏置裝置一起放進(jìn)屏蔽室，并進(jìn)行疲勞前的低頻噪聲測試，整個(gè)低頻Ι/f噪聲測試是在Cu網(wǎng)屏蔽室中進(jìn)行的，測試前需要進(jìn)行背景噪聲的測試，并采用物理手段盡可能的降低背景噪聲；第三，對樣品進(jìn)行疲勞試驗(yàn)；將樣品從低頻噪聲測試系統(tǒng)中取出，放置在型號(hào)為PLD-100的微機(jī)控制電液伺服疲勞試驗(yàn)機(jī)上，當(dāng)指令信號(hào)進(jìn)入放大器，控制來自液壓源的高壓油伺服閥，使液壓缸的活塞運(yùn)動(dòng)，拉伸或壓縮試樣，力傳感器測出負(fù)載力(或變形)將信號(hào)反饋給放大器和指令信號(hào)比較， 形成閉環(huán)回路，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)控制，在加載過程中連續(xù)記錄載荷P與相應(yīng)的裂紋尖端張開位移 V，裂紋尖端張開位移V的變化表示了裂紋尚未起裂、已經(jīng)起裂、穩(wěn)定擴(kuò)展和失穩(wěn)擴(kuò)展的情況，設(shè)定應(yīng)力比為O. I O. 7，直到疲勞循環(huán)I X IO6次裂紋不發(fā)生O. Imm擴(kuò)展為止，對應(yīng)的 Δ K即為對應(yīng)的裂紋擴(kuò)展門檻值，當(dāng)裂紋擴(kuò)展至5 20_時(shí)，停止疲勞試驗(yàn)；第四，對疲勞后的樣品進(jìn)行低頻噪聲測試，對樣品繼續(xù)進(jìn)行疲勞試驗(yàn)后的低頻噪聲測試，實(shí)驗(yàn)方法和所加的偏置與步驟2中的相同，以保證實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的可對比性；第五，根據(jù)疲勞前后低頻Ι/f噪聲信息，對疲勞試驗(yàn)前后的低頻噪聲數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，提取和處埋對樣品疲勞裂紋擴(kuò)展情況進(jìn)行表征，根據(jù)低頻噪聲理論，在其他噪聲參數(shù)接近的情況下1值的大小直接與噪聲的起源和樣品內(nèi)部的裂紋、缺陷有關(guān)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種套管鉆井用鋼疲勞裂紋擴(kuò)展行為的表征方法，其特征在于，包括以下步驟第一，對N80套管鋼CT試樣進(jìn)行除銹，打磨和清洗；首先對CT試樣進(jìn)行預(yù)裂，預(yù)裂長度為2毫米，用摩爾濃度為I. 0%的鹽酸溶液進(jìn)行除銹，浸泡時(shí)間為I分鐘；然后分別用乙醇和去離子水進(jìn)行清洗，浸泡時(shí)間為2分鐘，切面磨制拋光后，采用200 毫升摩爾濃度為2%的HNO3溶液，所述的HNO3溶液采用純乙醇作溶劑，進(jìn)行清洗，取出掛起， 吹干；第二，對N80套管鋼CT樣品進(jìn)行疲勞前的低頻噪聲測試；I)對除銹和清潔后N80套管鋼的CT樣品進(jìn)行引線的焊接，本發(fā)明以常規(guī)疲勞試驗(yàn)中疲勞裂紋監(jiān)測點(diǎn)為電位參照點(diǎn)，分別在樣品的預(yù)制裂紋兩側(cè)，焊上兩根引線；2)對樣品進(jìn)行疲勞前的低頻噪聲測試，將其中的一條引線連接到預(yù)先制作好的偏置電路中，為保險(xiǎn)起見，串聯(lián)一個(gè)50歐姆的繞線電阻，然后調(diào)節(jié)電壓值為2. OV ;另一根引線接噪聲測試平臺(tái)上的低噪聲前置放大器，低頻噪聲信號(hào)放大后接入電腦的采集卡，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和頻譜分析，當(dāng)設(shè)置好所需要的電壓時(shí)，將樣品連同偏置裝置一起放進(jìn)屏蔽室，并進(jìn)行疲勞前的低頻噪聲測試，需要說明的是，整個(gè)低頻Ι/f噪聲測試是在Cu網(wǎng)屏蔽室中進(jìn)行的，測試前需要進(jìn)行背景噪聲的測試，并采用物理手段盡可能的降低背景噪聲； 利用l/f噪聲模型
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種套管鉆井用鋼疲勞裂紋擴(kuò)展行為的表征方法，其特征在于，包括以下步驟第一，對N80套管鋼CT試樣進(jìn)行除銹，打磨和清洗；除銹用摩爾濃度為3. 0%的鹽酸(HCl)溶液進(jìn)行，浸泡時(shí)間為2分鐘；然后分別用乙醇和去離子水進(jìn)行清洗，浸泡時(shí)間為2分鐘，切面磨制拋光后，采用200毫升摩爾濃度為4%的 HNO3溶液，所述的HNO3溶液采用純乙醇作溶劑，進(jìn)行清洗，取出掛起，吹干；第二，對樣品進(jìn)行疲勞前的低頻噪聲測試；1)對除銹和清潔后N80套管鋼的CT樣品進(jìn)行引線的焊接，本發(fā)明以常規(guī)疲勞試驗(yàn)中疲勞裂紋監(jiān)測點(diǎn)為電位參照點(diǎn)，分別在樣品的預(yù)制裂紋兩側(cè)，焊上兩根引線；2)對樣品進(jìn)行疲勞前的低頻噪聲測試，將其中的一條引線連接到預(yù)先制作好的偏置電路中，為保險(xiǎn)起見，串聯(lián)一個(gè)50歐姆的繞線電阻，然后調(diào)節(jié)電壓值為2. 5 V ;另一根引線接噪聲測試平臺(tái)上的低噪聲前置放大器，低頻噪聲信號(hào)放大后接入電腦的采集卡，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和頻譜分析，當(dāng)設(shè)置好所需要的電壓時(shí)，將樣品連同偏置裝置一起放進(jìn)屏蔽室，并進(jìn)行疲勞前的低頻噪聲測試，需要說明的是，整個(gè)低頻l/f噪聲測試是在Cu網(wǎng)屏蔽室中進(jìn)行的， 測試前需要進(jìn)行背景噪聲的測試，并采用物理手段盡可能的降低背景噪聲；β利用l/f噪聲模型Sv(f) =羞(OJ其中f為頻率;A為白噪聲的幅值；B為l/f噪聲的幅值； ‘為噪聲指數(shù)因子，對測試數(shù)據(jù)進(jìn)行處理；第三，對樣品進(jìn)行疲勞試驗(yàn)；將樣品從低頻噪聲測試系統(tǒng)中取出，放置在型號(hào)為PLD-100的微機(jī)控制電液伺服疲勞試驗(yàn)機(jī)的夾具上，試驗(yàn)溫度為室溫，頻率為10Hz，加載波形為正弦波型，最大載荷為1.4kN， 固定應(yīng)力比為O. 1，對樣品進(jìn)行交流高周疲勞試驗(yàn)，裂紋長度由微機(jī)輔助電位法監(jiān)測，分級降載百分比保持在5%，同時(shí)保證每級載荷下裂紋擴(kuò)展量是上一級載荷下塑性區(qū)尺寸的4 6倍，直到疲勞循環(huán)I X IO6次裂紋不發(fā)生O. Imm擴(kuò)展為止；在加載過程中連續(xù)記錄載荷P與相應(yīng)的裂紋尖端張開位移V，裂紋尖端張開位移V的變化表示了裂紋尚未起裂、已經(jīng)起裂、穩(wěn)定擴(kuò)展和失穩(wěn)擴(kuò)展的情況；當(dāng)裂紋擴(kuò)展至15_時(shí)，停止疲勞試驗(yàn)；第四，對樣品進(jìn)行疲勞后的低頻噪聲測試；對樣品繼續(xù)進(jìn)行疲勞試驗(yàn)后的低頻噪聲測試，實(shí)驗(yàn)方法和所加的偏置與步驟2中的相同，測量當(dāng)裂紋擴(kuò)展至15mm時(shí)的低頻l/f噪聲，利用l/f噪聲模型(I)對測試數(shù)據(jù)進(jìn)行處理；第五，根據(jù)疲勞前后低頻l/f噪聲信息，對N80套管鋼的疲勞裂紋擴(kuò)展情況進(jìn)行表征， 對比疲勞試驗(yàn)前后，N80套管鋼的低頻l/f噪聲數(shù)據(jù)的處理結(jié)果，根據(jù)低頻噪聲的相關(guān)理論，Y值的大小與材料內(nèi)部的缺陷密切相關(guān)，通過分析Y值的變化，來實(shí)現(xiàn)對樣品疲勞裂紋擴(kuò)展的行為進(jìn)行表征。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種套管鉆井用鋼疲勞裂紋擴(kuò)展行為的表征方法，其特征在于，包括以下步驟第一，如N80套管鋼的CT試樣進(jìn)行除銹，打磨和清洗；除銹可用摩爾濃度為5. 0%的鹽酸(HCl)溶液進(jìn)行，浸泡時(shí)間為3分鐘；然后分別用乙醇和去離子水進(jìn)行清洗，浸泡時(shí)間為2分鐘,切面磨制拋光后,采用200毫升摩爾濃度為5% 的HNO3溶液，所述的HNO3溶液采用純乙醇作溶劑，進(jìn)行清洗，取出掛起，吹干；第二，對樣品進(jìn)行疲勞前的低頻噪聲測試；1)對除銹和清潔后N80套管鋼的CT樣品進(jìn)行引線的焊接，本發(fā)明以常規(guī)疲勞試驗(yàn)中疲勞裂紋監(jiān)測點(diǎn)為電位參照點(diǎn)，分別在樣品的預(yù)制裂紋兩側(cè)，焊上兩根引線；2)對樣品進(jìn)行疲勞前的低頻噪聲測試，將其中的一條引線連接到預(yù)先制作好的偏置電路中，為保險(xiǎn)起見，串聯(lián)一個(gè)50歐姆的繞線電阻，然后調(diào)節(jié)電壓值為3. OV ;另一根引線接噪聲測試平臺(tái)上的低噪聲前置放大器，低頻噪聲信號(hào)放大后接入電腦的采集卡，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和頻譜分析，當(dāng)設(shè)置好所需要的電壓時(shí)，將樣品連同偏置裝置一起放進(jìn)屏蔽室，并進(jìn)行疲勞前的低頻噪聲測試，需要說明的是，整個(gè)低頻l/f噪聲測試是在Cu網(wǎng)屏蔽室中進(jìn)行的，測試前需要進(jìn)行背景噪聲的測試，并采用物理手段盡可能的降低背景噪聲；利用ι/f噪聲模型
全文摘要
一種套管鉆井用鋼疲勞裂紋擴(kuò)展行為的表征方法，其步驟包括第一，對套管鉆井鋼進(jìn)行取樣，制樣并清洗；第二，對樣品進(jìn)行疲勞前的低頻噪聲測試；第三，對樣品進(jìn)行疲勞試驗(yàn)；第四，對疲勞后的樣品進(jìn)行低頻噪聲測試；第五，根據(jù)疲勞前后低頻1/f噪聲信息，對疲勞試驗(yàn)前后的低頻噪聲數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，提取和處理，對樣品疲勞裂紋擴(kuò)展情況進(jìn)行表征，通過疲勞擴(kuò)展前后兩次低頻1/f噪聲測試，消除了樣品本身背景噪聲的影響，避免了一般表征方法中較為復(fù)雜的公式推導(dǎo)和數(shù)學(xué)計(jì)算，對樣品的形狀沒有嚴(yán)格的要求，有助于減少疲勞試驗(yàn)數(shù)量，降低試驗(yàn)成本，可方便對各種樣品的疲勞裂紋擴(kuò)展行為進(jìn)行抽樣和疲勞壽命的評估，具有使用方便，成本低廉，便于推廣的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01N3/08GK102607948SQ201210052750
公開日2012年7月25日 申請日期2012年3月2日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月2日
發(fā)明者王黨會(huì), 許天旱 申請人:西安石油大學(xué)