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套管
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套管式电梯断裂原因分析,套管,电梯,断裂,原因,缘由,缘故,分析
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套管式电梯断裂原因分析 罗发谦，卢淑璐，李赫林，秦昌义，周洁，唐吉平 塔里木油田，新疆科尔拉 841000 平，北京 102249 安，陕西 710065 2005年 4月 8日收到 ;于 2006年 3月 12日接受 可在线 2006年 9月 7日 摘要 在套管运行期间，发生了 套管升降机和行走钩的断裂事故。本文对这起事故进行了调查，分析了基于断面检查和材料试验的原因。进行一些模拟试验以验证断裂机理。可以得出结论，套管升降机的断裂是由于表面渗碳引起的淬火裂纹。对套管升降机作用的断裂载荷的计算结果表明，套管式电梯首先爆破，导致钩断裂。 2006 关键词：套管电梯 ;断裂 ;淬火裂缝表面渗碳 井深达 3702 米时， 米的套管正在向下运动。套管重量为 215 吨，外壳长度为 331。下套管升降 机从井筒拆下后，套管升降机的升降载荷达到 170吨，上套管升降机和吊钩断裂，导致套管升降。套管式电梯在左挂耳位置突破，钩子分裂成多块 1。右侧的连杆在斜坡的前方倒下，左连杆（左）悬挂在钩的颈部，直径为 米的钢丝绳。这起事故导致了井竣工延误，并在 管升降机在左悬耳位置断裂，断裂形态如图 1 和图 2 所示。区域 A 显示原始裂缝，深度为 65 总裂缝的 1/3。 图 图 。 表面呈黄灰色外观，并在边缘表现出腐蚀，然后清洁后呈现回火色。有一个明显的辐射带收缩在裂缝发生的裂缝的右下角（图 1）。 生了一些尚未延伸的原始裂缝。区域 C 是区域 A 的延伸，最终的断裂表现出比区域 A 更粗糙的断裂面 之间的角度约为 30。在断裂的下边缘，塑性变形区域的长度为 40度为 10过无损检测在套管升降机的左悬挂耳表面发现许多裂缝（图 3）。裂缝主要集中在骨折右下角的斜角位置。 断裂特征表明， 区为原始裂缝， 成断裂。 图 图。 和 图 的扩展的微观形态。 图 的微观形态 在扫描电子显微镜中， A 区和 C 区（图 4）的微观形态出现了很大的差异。 区域 A 的裂纹起源的微观形态为晶间界面 +裂缝 +次生裂纹，微观形态主要为区域右下角的晶间 远离区域 裂解+次生裂纹（图 5）。 区域 凹坑（图 6）。 现原始裂纹沿晶间界面延伸，裂缝起 点附近存在晶间裂纹。裂纹呈灰色，断裂处裂纹周围的微观结构与其他区域相同（图 7）。根据金相学，大分子学和断层学分析，裂纹特征表现为淬火裂纹。 套管升降机悬耳表面有渗透层 碳层在 900真空炉中处理后非常清楚（图 8）。渗碳层的硬度分布如图 1所示。 裂缝右下角表面的裂纹也沿着晶间界面延伸，裂纹深度与渗碳层的裂纹深度相对应（图10）。 很明显，由于渗碳和淬火，特别是在吊耳边缘，电梯表面产生许多裂纹。裂缝上的原始裂纹实际上是这些淬火裂纹的一部分。 图 7区 400边缘附近的裂纹和微结构。 图 8渗碳层的微结构 125。 图 9渗碳层硬度分布。 图 25。 材料测试 套管电梯的材料为 20 机械性能 机械性能如表 1所示。 L. 工程失效分析 14（ 2007） 60611 表格 1 机械性能 项目屈服强度（ 伸强度（ 长率（）夏比吸收能（ J） 机械性能 1144 1433 1 渗碳层的表面硬度为 于 分硬度为 者比后者高 10 仿真测试 为了验证断裂的性质，在实验室对破碎的套管式电梯的标本进行了一些补充模拟试验。 根据套管升降机的回火特性， 30下进行 5小时的回火试验，发现 套管电梯断裂面 对断裂区 进行断裂俄歇光谱能量计和 描光谱能量计分析，并在 230回火 230回火的 面 0，氧原子浓度 为 53。裂缝 6。 通过 射线电子能谱仪分析，断面 模拟试验结果表明，断面 A 区的氧化物及其结构类似于在 230回火的 样断口的氧化物及其结构。上述结果可以证实，淬火后和回火前产生断裂面积 A. 对事故序列的进一步分析，使我们更加了解这一事故。 在提升过程中，吊钩通过与左右悬挂耳朵连接的两个连杆和直径为 12.5 钢丝绳（图11）承载了套管升 降机和绳子的负载。断裂过程的假设以及可能性如下： 如果在提升过程中钩子耳朵破裂，那么与钩子颈部连接的钢丝绳也会破裂，因为 12.5 丝绳的强度比套管升降耳的强度弱。在这种情况下，套管电梯耳朵没有被连杆张紧。所以它不会破碎因此，这个假设与事实不一致，是不正确的。 如果右钩耳破了第一个，就只有一个环节来加载套管电梯。这种情况会发生在这种情况下的弱势地位。如果左钩耳的强度弱于 图 左侧电梯耳朵的耳朵，左钩耳朵将首先破裂，反之亦然。在这个假设中，他们都不可能同时破裂。事实上，套管式电梯和吊钩实际上在事故中打破了。所以这个假设是不正确的。 左边的耳钩突然发生了 ， 如果左钩耳朵首先破裂，那么左侧套管电梯的耳朵不会因为在这种情况下被挂钩而不会损坏。所以这个假设是不可能的。 侧电梯耳机突破第一 如果左侧电梯的耳朵已经断裂，右侧的单个链路负载将作用在套管电梯上，然后将吊钩分解。当电梯过载时，左侧套管电梯耳朵上的原始裂缝将迅速延伸至断裂。为在左壳体电极耳破裂之后，它没有被过载。 钩子由于其强度而破裂，弱于从右侧单一链节悬挂的右侧电梯吊耳的力量。悬挂右连杆的钢丝绳被拉紧，由于行程块在钩子断开后连续上升，右连杆下降到斜坡前方。这个过程与实际情况很好地匹配。另外，套管升降机骨折的下边缘还有左连杆撞击塑性变形区域。表示当左侧电梯吊耳破裂时，该钩没有断裂。 在这种情况下，套管升降机在起重时负荷高达 170 吨，左右套管电梯吊耳分别承载 85吨负荷。 据总载重 行第331台套管。根据上述情况，作用在左右套管吊耳上的实际断裂载荷应至少超过 ，而不是 85吨，导致断裂。断裂期间套管升降机施加额外的张力或冲击载荷。当套管升起时，由于提升加速度，作用在套管电梯上的负载将增加 2。 套管升降机的位置较弱，在绳索提升过程中，其与耳环连接的耳环边 缘处于较弱的位置，断裂位置恰好在临界区。如果根据套管升降机的强度，如果没有原始裂缝，则 170 左右的左侧电梯吊耳将不会断裂 3。原始裂纹面积约为临界面积的 1/3，但断裂载荷仅为额定载荷的1/2。表明临界区裂缝不仅减小了载荷面积，而且引起严重的应力集中，使其承载能力下降。 火裂纹原因分析 在断裂事故发生之前，套管电梯发生严重的淬火裂纹。淬火裂纹是由于套管升降机的表面层渗碳引起的。渗碳的原因是淬火加热过程中炉内碳势的碳含量过高。套管升降机的表层材料在渗碳后由 碳层 淬火温度应远低于 20管升降机设计用于承载钢丝绳的容量，不允许渗碳。因此根据 20据为 20设计的淬火温度淬火渗碳层必须形成硬度高，脆性好的微观结构，容易产生淬火裂纹。
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