（全套CAD）钻杆漏磁检测机械部分设计（终稿）

年代初，国家制定了第个漏磁检测标准将漏磁检测纳入了标准检测行列。

近年来，在漏磁探伤和磁粉探伤原理方面，仲维畅采用磁偶极子模型进行了大量计算，给出了偶极子场的图像，解释了磁粉在缺陷处分布特点杨叔子康宜华等人对漏磁检测定量原理与技术方面及其应用方面做出了大量的研究，采用线圈与永磁体磁化，霍尔元件与线圈拾取信号，主动式运动与被动式运动相结合的检测方法，在漏磁检测的电磁源检测磁化方法拾取信号方法，机电体化检测设备与系统方面取得了系列研究成果。

李路明吴先梅何铺云孙永荪等人也对漏磁检测方法与应用作出了些研究，主要在试验验证及基本设备应用上的研究。

基于理论研究的基础之上，产生了系列漏磁检测设备，如美国和公司生产的井口检测系统，用于在采油管提出井口的同时对其进行探伤。

美国的公司研制的两种磁探伤装置和，主要用于石油无缝钢管的探伤。

其中采用直流磁化探头旋转，用于检测轴向缺陷采用线圈磁化，用于检测周向缺陷，能够检测出深度为.的内壁缺陷。

公司的漏磁探伤系统通过漏磁探伤部分来检测管体的横向和纵向缺陷，美国公司的型便携式电磁检测系统圈，德国的检测技术公司开发的种用于连续油管自动检验与监测的实时检测装置。

.论文主要结构第章绪论论述国内外钻杆检测研究概况及漏磁检测方法研究现状。

第二章主要分析了钻杆结构特征方案分析与比较第三章检测机构机械结构设计第章方案分析与比较.钻杆结构特征钻杆从进货到报废或失效，般要经历使用前存放使用存放再使用再存放，直到报废或失效这样个过程。

在役的钻杆般堆放在管子站或井口支撑架上，以便待用或检测维修，堆放现场般为露天。

因而，钻杆的现场检测需在露天进行。

钻杆为不规则的构件。

钻杆，检测，机械，部分，部份，设计，毕业设计，全套，图纸晋中学院机械学院毕业设计论文钻杆漏磁检测机械部分设计所在学院专业班级姓名学号指导老师年月日摘要钻杆是钻井设备中的重要部件，但经常因缺陷而发生失效事故，导致巨大的经济损失，因此，研究现场堆放状态下钻杆的无损检测方法研制钻杆检测装置具有重要的意义。

本文首先分析了钻杆的结构特征缺陷形式及其易发部位，提出了种采用自驱式检测探头配备检测漏磁检测方法，给出了钻杆漏磁检测系统的设计方案，对检测的运动方案工作原理及系统布局的可行性进行了论证。

关键词钻杆检测，机械设计，漏磁检测课题研究意义.钻杆检测研究现状国内研究现状国外研究概况.论文主要结构第章方案分析与比较.钻杆结构特征.钻杆有关参数.方案介绍.方案二介绍.两种方案比较第章主要装置设计计算.概述.检测探头设计.浮动连接装置设计.弹簧的设计计算第章机架的设计.机架的基本尺寸的确定.架子材料的选择确定.主要梁的强度校核参考文献总结与展望致谢第章绪论.课题研究意义钻杆在长期服役过程中要长期受拉扭弯曲等交变应力作用，同时钻井液钻井泥浆中溶解的和等腐蚀介质及地层的氧化物等介质使钻杆产生严重的腐蚀。

受腐蚀后的钻杆在应力作用下易失效，造成钻柱失效事故。

现场调查表明，国外的油气井都不同程度地发生过钻柱井下断裂事故，国内各油田每年也发生钻柱疲劳断裂事故多起，直接经济损失在巨大年全国油气田发生钻柱事故起。

四川川东地区在年年间就发生了次钻具井下断裂事故。

从年至年，中国海上油田在钻井作业中共有根钻杆发生刺漏现象，刺漏部位般位于距钻杆接头端面，基本上处于钻杆“敦粗”过渡带。

年月年月，塔里木有口刺漏失效井，共次钻杆发生了刺漏，造成了严重的经济损失。

其它钻井队也发生的情况。

钻杆使用前不检测，无法掌握其损伤程度，不能保证质量，在钻井过程中可能造成刺穿断裂等事故，给钻井生产带来巨大经济损失。

钻杆无损检测技术是检测钻杆缺陷实际有效的方法，及时地对钻杆但影响弹簧刚度的因素很多，由于与的三次方成反比，即值对的影响很大。

所以，合理地选择值就能控制弹簧的弹力。

另外，还和有关。

在调整弹簧刚度时，应综合考虑这些因素的影响。

四承受静载荷的圆柱螺旋压缩拉伸弹簧的设计弹簧的静载荷是指载荷不随时间变化，或虽有变化但变化平稳，且总的重复次数不超过次的交变载荷或脉动载荷而言。

在这些情况下，弹簧是按静载强度来设计的。

在设计时，通常是根据弹簧的最大载荷最大变形以及结构要求例如安装空间对弹簧尺寸的限制等来决定弹簧丝直径弹簧中径工作圈数弹簧的螺旋升角和长度等。

具体设计方法和步骤如下根据工作情况及具体条件选定材料，并查取其机械性能数据。

选择旋绕比，通常可取极限状态时不小于或超过，并算出补偿系数值。

根据安装空间初设弹簧中径，乃根据值估取弹簧丝直径，并查取弹簧丝的许用应力。

试算弹簧丝直径必须注意，钢丝的许用应力决定于其，而是随着钢丝的直径变化的，又因是按估取的值查得的计算得来的，所以此时试算所得的值，必须与原来估取的值相比较，如果两者相等或很接近，即可按标准圆整为邻近的标准弹簧钢丝直径，并按以求出如果两者相差较大，则应参考计算结果重估值，再查其而计算，代入上式进行试算，直至满意后才能计算.计算出的，值也要按表普通圆柱螺旋弹簧尺寸系列进行圆整。

根据变形条件求出弹簧工作圈数对于有预应力的拉伸弹簧对于压缩弹簧或无预应力的拉伸弹簧求出弹簧的尺寸，并检查其是否符合安装要求等。

如不符合，则应改选有关参数例如值重新设计。

验算稳定性。

对于压缩弹簧，如其长度较大时，则受力后容易失去稳定性如下图利用磁场计算与磁体设计系统，可以方便快捷地对不同形状不同充磁方向不同磁性能的永磁体所产生的空间磁场进行计算与分析。

此外，在对磁体形状空间磁场的分布提出特定要求的情形下，还可利用本系统进行辅助设计，以确定所需采用的永磁体的几何尺寸性能指标及参考磁体牌号，解决永磁体应用中的实际问题。

电磁铁的最优设计，在于合理选择电磁铁的型式。

不同型式的电磁铁有不同的吸力特性，盘式吸力大，适用于起重电磁铁电磁吸盘和电磁离合器拍合式特性比较陡，广泛用于接触器和继电器螺管式，吸力特性比较平坦，用于长行程牵引和和制动电磁铁机床电器如接触器中间继电器电器基本上都是型。

工作持续时间，绕组温升，最低作动电压作动时间释放电压和期限等。

此外还要求重量轻尺寸小，并有良好的工艺性，用材少以及最少资金等要求。

要保证电磁铁可靠动作，在整个工作行程内，吸力均大于反力。

般电磁铁均选择衔铁释放位置为设计点，在该点应保证吸力可以克服反力而使衔铁动作。

有时需根据电磁铁的动作时间来确定电磁铁的类型，对于快速执行要求可达到，如极化继电器。

对于慢速要求的可达。

为了获得慢速要求，可采用带短路环的拍合式和吸入式。

直流电磁铁的吸力式中磁极总面积气隙磁感应强度式中和的单位为和吸力和气隙的关系直流电磁铁的计算电磁铁的原始数据初始吸力公斤衔铁的行程厘米容许温升工作制长期工作制短时工作制重复短时工作制。

重复短时工作制还应给出接通时间或循环时间。

电磁铁的工作电压。

计算按公式计算结构系数根据计算出的结构系数值，按表确定导磁体类型表电磁铁类型为了增加钻杆管体与钻杆接头之间的连接强度，美国石油学会制定了标准钻杆规范对其作出了专门规定，通常将钻杆管体简称为钻杆。

钻杆结构示意图如图.所示。

其结构为两端大接箍，其中端接箍套有外丝扣，另端接箍套有内丝扣，中间为直径较小的杆体，大接箍与中间杆体之间由加厚过渡区衔接起来，以便增强其承受集中应力的能力。

两端粗大的接箍采用摩擦焊与杆体对接，形成加厚过渡区。

整个钻杆由管体和与管体两端分别连接的钻杆接头组成，连接方式通常为摩擦焊。

钻杆管端加厚方式有三种内加厚，即只减小内径，而外径保持不变外加厚，即只增大外径，而内径保持不变内外加厚，即同时减小内径并增大外径。

钻杆及其接箍规定钻杆的规格分别为等，长度般为或。

为了调节钻柱的长度，还有各种短钻杆。

常规钻杆的主要结构参数如表.所示。

表.钻杆主要结构参数.钻杆有关参数杆体参数表杆体参数外径名义质量平端质量壁厚钢级加厚端型式.加厚端尺寸表加厚端尺寸外径内径最小长度最大长度钢级.方案介绍图.浮动漏磁漏磁检测仪探头连接部分采用浮动装置，其基本工作原理在钻杆径向安装浮动弹簧，在钻杆向上或是向下运动过程中，由于钻杆直径的变化需要探头位置也不断的随其相应的变化，径向安放弹簧可以实现此目的。

钻杆检测前要先进行磁化，每个检测探头两端分别设计安装有个永磁体，利用永磁体对钻杆进行磁化。

探头两端均设计安放永磁体可以保证无论钻杆是上提还是下降都可以先磁化后检测，实现漏磁检测必须先磁化的条件。

钻杆被磁化后通过探头的对应放传感器的地方，利用传感器对钻杆情况实施有效的现场检测。

杆腐蚀缺陷进行检测和控制，加强我国油田用井下钻杆的无损检测，可提高下井钻杆使用的可靠性，是降低钻井工程成本，提高经济效益，促进我国石油战略发展的重要途径。

.钻杆检测研究现状国内研究现状对钻杆的检测，国内外使用了多种无损检测方法，主要有漏磁法射线法超声法。

射线法对表面或近表面的细微裂纹检出率较低，检测周期长，工作量大，对环境和人体容易构成伤害，且检测成本高超声法只能点测，不能对管壁实行全面检测，漏磁检测法是目前公认对管状铁磁性材料最可靠的检测方法，其主要特点检测速度快，检测效果好，操作简单，抗干扰及污染能力强，在各种导磁构件的缺陷检测上得到了广泛的应用。

目前，钻杆探伤采用漏磁检测辅以超声检测。

杆体与加厚过渡区分别探伤，杆体以漏磁检测为主，加厚过渡区以超声检测为主。

超声检测设备有等，漏磁检测设备有美国公司公司公司等生产的型等。

大部分的钻杆漏磁检测设备为固定式，如图.所示。

此类设备价格昂贵，体积庞大，不易搬动，需要专门的厂房作为其检测场地，且检测盲区大。