摘要：文章着重介绍无磁钻具的非常规缺陷-纵向缺陷的检测方法。
关键词：无磁钻铤, 纵向缺陷, DPT-5渗透剂,超声波探伤仪,电子工业内窥镜 K1.5 斜探头
石油钻井中，由于所有磁性测量仪器在测量井眼的方向时，感应的是井眼的大地磁场，因而测量仪器必须是一个无磁环境。然而在钻井过程中，钻具往往具有磁性，具有磁场，影响磁性测量仪器，不能得到正确的井眼轨迹测量信息数据，而无磁钻具可以在一定范围内为磁性测量仪器实施无磁工作环境，同时具有钻井中钻铤的特性，应用较为普遍。
常规状态下，我们所理解的无磁钻铤的工作缺陷都是圆周方向的，即和轴线相交且垂直，但是随着钻井新工艺的应用，钻井的快速钻进，相应给无磁钻具带来更加复杂的应力集中和疲劳，近几年陆续在螺纹及管体上发现了与轴向平行的纵向裂纹。
（1）无磁钻铤主要由低碳高鉻锰合金钢制造，磁导率≦1.010强度样度≦0.05。
（2）无磁钻具的作用原理及示意图：
无磁钻铤作用原理及示意图
①地磁场线②磁性测量仪③钢钻铤④干扰磁场线⑤钻头接头⑥无磁钻铤
（3）无磁钻铤种类多，选材比较复杂，失效模式多种多样，失效频率高，检测难度大情况，我们着重介绍一下和轴线平行的失效方式的检测方法：渗透检测(溶剂去除型渗透剂)和超声检测相结合的交叉探伤，来解决无磁钻铤螺纹的纵向裂纹及腐蚀坑。
1渗透检测
渗透检测的定义：简单的就是利用毛细管现象使渗透液渗入表面开口缺陷,经清洗使表面上多余渗透剂去除,而使缺陷中的渗透剂保留,再利用显像剂的毛细管作用吸附出缺陷中的余留渗透剂,而达到检验缺陷的目的。
2渗透探伤的优点
a、缺陷显示直观，灵敏度高。
b、检验不受工件几何形状和缺陷方向的影响；
c、不用水电，特别适用于现场检验。
3渗透探伤的灵敏度测试和探伤步骤：
a、现将灵敏度试片用丙酮液清洗干净，再用清洗剂进行二次清理。
b、灵敏度试片干燥后，喷涂渗透剂，渗透10－15分钟。
c、再用清洗剂将表面多余渗透剂清除，喷洒显像剂。5分钟后观察灵敏度试片。
渗透剂灵敏的的测试
渗透步骤及显像的过程
d、有缺陷时毛细现象的观察：由于渗透探伤的观察要求高，尤其的内螺纹
我们采取三种方法结合的观察：
①正常的肉眼观察。
②利用凸镜片的放大作用来观察螺纹底部。
③光线不好时用电子工业内窥镜观察。确保缺陷不被漏检。
工业用冷光源
利用化学能、电能激发的光源。的发光原理是在电场作用下，产生电子碰撞激发荧光材料产生发光现象。具有十分优良的光学变闪特性。将信号传递给像头，再将摄像头和监视器连接，就可以准确无误的观察到内螺纹内表面。
众所周知，每种检测方法都有自己的优点和短板，而渗透检测适用于任何非多空性材料工件表面开口缺陷的检测，包括裂纹、白点、疏松、针孔及夹杂物。但是，它只能检测到表面开口缺陷，对于近表面的疲劳破坏就不能发现。
利用超声波能量高，穿透力强,具有反射，折射等特点，采用横波探头沿无磁钻铤外壁扫查內螺纹的纵向缺陷。
超声波横波的原理
超声波对奥氏体钢的检测需要很多注意事项：
(1)对比试样的制作：
a、具有代表性的试样
b、试样的材质，尺寸 表面状况 热处理工艺要和被检管材相同或相似。
c、试样上除人工缺陷外，不应有其它自然缺陷。
d、标准试样的测量：千分表测量 光切法显微镜 电镀复制法。
(2)探头的选择:
a、探头曲面的磨制 接触法探伤要求探头之间为了实现良好的声耦合，探头要与管材的规格磨制成圆弧形，使探头和探测面完全吻合，而且管材表面涂有耦合剂。
b、入射角的选择 为了使声束中心的入射角与探头的标称角度相符，圆弧顶点应该位于声束中心轴线上，如下图：A电应该在BC上，圆弧半径与管材半径曲率相同，高H尽量大一些，使探头表面和管材有理想的接触面。
c、探头频率的选择 频率过低检测区域就会小，仅能发现声束轴线附近的缺陷。频率高虽然发射能量高，发现缺陷能力提高但会造成近场区长度增加，对检测不利。经全面分析考虑各方面因素合理选择频率。一般粗晶材料选取较低的探头频率，常用0.5-2.5MHz的探头。
d、入射角选择的原则是横波折射角为45度左右。由于探头修磨为与检测件曲率半径相同的曲面，需要重新测试入射点和折射角。
曲面探头
探头的入射点
折射角测定
(3)探伤仪及探头综合性能的测试，探伤仪在校队试块上面的灵敏度调节。
a、测试仪器的始波偏移，校正波速 探头前沿等参数。
b、将耦合剂均匀涂抹在对比试块的外表，移动探头找到外表面N5和内表面N15的人工缺陷，移动探头使2个波同时出现在屏幕上。
c、调节增益，增加6db 使人工缺陷波高增加50%作为扫查灵敏度,用磨好的探头进行锯齿形扫查，每次有15%重叠，速度不超过100mm/s.
d、发现可疑伤波后，把增益降6db前后移动探头，观察屏幕上的伤波有无跟随探头的移动做运动，做好标记，从另外一端再扫查一遍，证实两个波形是否一样，如果两边都出现，就证实为伤波。
f、进行定位和定量 做好标记。
g、探头的扫查方式 探头沿圆周做螺旋线扫查，扫查螺距不能太大，保证超声波声束在管壁内做锯齿形传播，对被检管材进行100%扫查，并有不小于15%的覆盖。探头和扫查面保持良性接触，若有咬痕或线状划痕，处理正常后再进行检测。
h、发现缺陷时，将仪器调回基准灵敏度，若缺陷分贝值大于基准分贝值，则判定为不合格，不合格产品允许在公差范围内处理，再进行复检。
采用交叉方法检测后，大大提高了检测准确率，减少了缺陷的漏检和误判，为钻具正常安全的使用提供了保障，为非铁磁性材料的纵向检测提供了新思路，开辟了新方法。
参考文献
[1]《渗透探伤》.胡学知主编.
[2]《超声检测》.郭伟.主编.
[3]《SY/T6508-2000》.非铁磁性螺纹渗透探伤.
论文作者:王军,张春胜,成洪军,崔海龙
论文发表刊物:《基层建设》2019年第22期
论文发表时间:2019/11/12
标签：缺陷论文; 渗透剂论文; 灵敏度论文; 纵向论文; 表面论文; 试样论文; 管材论文; 《基层建设》2019年第22期论文;