钻具外螺纹应力检测装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种钻具外螺纹应力检测装置，该装置包括：锥盘、检测机构和传动机构；其中，所述检测机构包括多个检测器，所述检测器包括沿所述锥盘周向设置的导杆和设置在导杆上的金属磁记忆传感器；所述传动机构与所述导杆连接以驱动所述金属磁记忆传感器沿所述钻具外螺纹的锥面母线运动。本发明专利技术提供的钻具外螺纹应力检测装置，通过设置多个与钻具外螺纹锥面相配合的金属磁记忆传感器沿钻具外螺纹的锥面母线运动，从而获取精确的钻具外螺纹的磁记忆信号，根据金属磁记忆检测原理实现对钻具外螺纹的缺陷和应力集中区进行诊断，为钻具的早期探伤提供准确的依据。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及无损检测技术，尤其涉及一种钻具外螺纹应力检测装置。
技术介绍
钻具是石油开采过程中的一种重要器材，根据多年来钻具损伤经验，钻具最容易损伤的部位为钻杆螺纹接头部分。对于钻具接头外螺纹的断裂裂纹常发生在从台肩起第2个或第3个螺扣的根部，这主要缘于钻具接头外螺纹的几何结构及螺纹根部的应力集中效应，使之在复合交变应力作用下容易萌生疲劳裂纹，并在循环应力和腐蚀介质作用下扩展，直至断裂。钻具接头外螺纹断裂失效，严重降低工作效率，造成巨大的经济损失。所以，对钻杆螺纹进行早期的无损诊断，能够有效减少此类事故的发生。由于螺纹部位几何结构相对复杂，壁厚较大，现有的常规无损检测技术手段在早期诊断钻具接头外螺纹部位应力集中异常和微裂纹方面存在明显不足。实践证明，现有的无损探伤技术(如涡流、超声、X射线等)，对于检测已出现的宏观缺陷较为有效，但无法从疲劳损伤的根源(微观缺陷和应力集中区)上对钻具技术状态做出早期评定，预防钻具的意外损伤。常用的钻具外螺纹检测技术有磁粉检测法、超声波法和局部漏磁场检测法等。磁粉检测法工序繁琐，检测效率低，且难以定量裂纹的大小深度，检测结果受人为因素影响大，容易产生误检或漏检；超声波检测方法检测灵敏度比较低，受人为因素的影响比较大，并且很难对裂纹的深度进行量化评估；漏磁检测需要专门的磁化装置，检测后需要进行退磁处理。可见，现有的钻具外螺纹检测技术工序繁琐，检测效率低，检测结果不精确。磁记忆检测技术为铁磁性金属工件的疲劳和蠕变产生的微裂纹检测提供了解决思路，其基本原理是：铁磁性金属工件由于疲劳和蠕变产生的微裂纹会在缺陷处出现应力集中，由于铁磁性金属工件存在磁记忆效应，其表面上的磁场分布与工件应力载荷有一定的对应关系，可以通过检测工件表面的磁场分布状况间接地对工件的缺陷和应力集中区进行诊断。所谓磁记忆效应，就是铁磁性金属工件在加工和运行时，由于受载荷和地磁场共同作用，在应力和变形集中区域会发生具有磁致伸缩性质的磁畴组织定向和不可逆的重新取向，这种磁状态的不可逆变化在工作载荷消除后不仅会保留，还与最大作用应力有关，铁磁性金属工件表面的这种磁状态“记忆”着微观缺陷或应力集中的位置。当处于地磁场环境中的铁磁性金属工件受到外部载荷作用时，在应力集中区域会产生具有磁致伸缩性质的磁畴组织定向和不可逆的重新取向，该部位会出现磁畴的固定节点，产生磁极，形成退磁场，使此处铁磁性金属工件的磁导率最小，在铁磁性金属工件表面形成漏磁场，该漏磁场强度的切向分量具有最大值，而法向分量符号改变并具有零值。因此，基于铁磁性金属工件的磁记忆效应的基本原理，通过记录垂直于金属构件表面的磁场强度分量沿某一方向的分布情况，可以对构件的应力集中程度以及是否存在微观缺陷进行评价。
技术实现思路
本专利技术提供一种钻具外螺纹应力检测装置，主要用于获取精确的钻具外螺纹表面的磁记忆信号，根据金属磁记忆检测原理实现对钻具外螺纹的缺陷和应力集中区进行诊断，为钻具的早期探伤提供准确的依据。本专利技术提供的钻具外螺纹应力检测装置，包括：锥盘、检测机构和传动机构；其中，所述检测机构包括多个检测器，所述检测器包括沿所述锥盘周向设置的导杆和设置在导杆上的金属磁记忆传感器；所述传动机构与所述导杆连接以驱动所述金属磁记忆传感器沿所述钻具外螺纹的锥面母线运动。进一步的，上述锥盘沿周向均匀设有多个切面，所述切面上设置有直线轴承，所述导杆与所述直线轴承轴连接。进一步的，上述传动机构包括：丝杠电机和拨盘；所述丝杠电机固定在所述锥盘的中心，所述拨盘位于所述锥盘中直径小的端面的正上方，所述丝杠电机的丝杠贯穿所述锥盘与所述拨盘的轴线，所述丝杠电机的丝杠螺母安装于所述丝杠上，所述丝杠螺母与所述拨盘固定连接，所述拨盘沿周向均匀设置多个连接槽，所述多个连接槽分别与所述多个检测器一一对应连接。进一步的，上述检测器还包括：用于放置所述金属磁记忆传感器的金属磁记忆传感器盒，所述金属磁记忆传感器盒由连接部和安装部组成；所述连接部位于远离所述锥盘轴线一侧，用于连接所述导杆；所述安装部的表面具有与钻具外螺纹相配合的弧度，所述安装部的表面开设有多个用于安装所述金属磁记忆传感器的凹槽。进一步的，上述切面上还设置有限位导轨，所述限位导轨与所述金属磁记忆传感器盒滑动连接。进一步的，上述导杆上远离所述金属磁记忆传感器盒一端沿所述导杆长度方向开设有两个通孔，所述导杆与所述连接槽通过穿设于所述通孔中的铆钉及固定销相连接。进一步的，上述锥盘中心开设有沉槽，所述丝杠电机安装于所述沉槽中。进一步的，上述传动机构还包括拨盘导轨，用于安装所述拨盘，所述拨盘导轨一端与所述锥盘固定连接。进一步的，上述装置还包括尾盘，所述尾盘与所述拨盘导轨另一端固定连接。进一步的，上述尾盘上设置有控制按钮，所述控制按钮与所述传动机构连接。基于上述，本专利技术提供的钻具外螺纹应力检测装置，通过设置多个与钻具外螺纹锥面相配合的金属磁记忆传感器沿钻具外螺纹的锥面母线运动，从而获取精确的钻具外螺纹的磁记忆信号，根据金属磁记忆检测原理实现对钻具外螺纹的缺陷和应力集中区进行诊断，为钻具的早期探伤提供准确的依据。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地说明，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的钻具外螺纹应力检测装置结构示意图；图2为图1的剖面结构示意图；图3为本专利技术实施例提供的钻具外螺纹应力检测装置的应用示意图；图4为本专利技术实施例提供的钻具外螺纹应力检测装置中的锥盘结构示意图；图5为一种轴承座结构的结构示意图；图6为本专利技术实施例提供的钻具外螺纹应力检测装置中直线轴承、检测器和传动机构连接示意图；图7为一种传感器盒的结构示意图。附图标记说明：A：检测装置；B：钻杆外螺纹接头；1：锥盘；10：切面；12：直线轴承；14：轴承座；141：固定端；141a：槽形豁口；142：安装端；16：沉槽；18：限位导轨；2：检测机构；20：检测器；201：金属磁记忆传感器；202：导杆；203：传感器盒；2031：连接部；2032：安装部；2032a：滑槽；3：传动机构；30：丝杆电机；301：丝杠；302：丝杠螺母；32：拨盘；321：连接槽；4：拨盘导轨；5：尾盘；50：控制按钮；52、101：固定孔。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。图1为本专利技术实施例提供的钻具外螺纹应力检测装置结构示意图，图2为图1的剖面结构示意图。如图1和图2所示，本实施例提供的钻具外螺纹应力检测装置A包括：锥盘1、检测机构2和传动机构3。具体的，检测机构2可以包括多个检测器20，可以理解的是，检测器20的个数以可以沿锥盘周向均匀紧凑排列为最佳。其中，检测器20包括沿锥盘1周向设置的导杆202和设置在导杆本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钻具外螺纹应力检测装置，其特征在于，包括：锥盘、检测机构和传动机构；其中，所述检测机构包括多个检测器，所述检测器包括沿所述锥盘周向设置的导杆和设置在导杆上的金属磁记忆传感器；所述传动机构与所述导杆连接以驱动所述金属磁记忆传感器沿所述钻具外螺纹的锥面母线运动。

【技术特征摘要】
1.一种钻具外螺纹应力检测装置，其特征在于，包括：锥盘、检测机构和传动机构；其中，所述检测机构包括多个检测器，所述检测器包括沿所述锥盘周向设置的导杆和设置在导杆上的金属磁记忆传感器；所述传动机构与所述导杆连接以驱动所述金属磁记忆传感器沿所述钻具外螺纹的锥面母线运动。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述锥盘沿周向均匀设有多个切面，所述切面上设置有直线轴承，所述导杆与所述直线轴承轴连接。3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述传动机构包括：丝杠电机和拨盘；所述丝杠电机固定在所述锥盘的中心，所述拨盘位于所述锥盘中直径小的端面的正上方，所述丝杠电机的丝杠贯穿所述锥盘与所述拨盘的轴线，所述丝杠电机的丝杠螺母安装于所述丝杠上，所述丝杠螺母与所述拨盘固定连接，所述拨盘沿周向均匀设置多个连接槽，所述多个连接槽分别与所述多个检测器一一对应连接。4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述检测器还包括：用于放置所述金属磁记忆传感器的传感器盒，所述传感器盒由连接部和安装部组成；所述连...

【专利技术属性】
技术研发人员：祖强，樊建春，明传中，陈家磊，武新国，周月超，许文潮，温东，高富民，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11