张辉峰
兰州兰石石油装备工程股份有限公司 甘肃兰州 730314
摘要：工业化的发展导致对石油的需求量越来越多，在对石油进行钻采时，其设备在不断地作业中经常出现损坏的情况，设备的老化、堵塞、松脱、开裂等故障使得其无法正常的使用。在设备构件发生开裂的情况时，不仅影响正常的开采进程，同时，设备的损坏导致企业的开采成本不断提升，对于开采企业的经济利益有一定的不良影响，因此，应加强对设备的检查和维修，降低仪器损坏的风险。
关键词：石油；钻采设备；结构件；开裂问题；措施
1层状撕裂的产生
层状撕裂在厚度为3-10cm的大板中较为常见，与其它接头焊接时容易发生。大型板材焊接接头时，内部材料受热影响，产生热膨胀和冷缩。内部结构对周围产生较大的压力，导致金属中产生一定的应力，导致裂纹，这类裂纹与板平行，呈层状撕裂。当发生层状撕裂时，往往难以测量，导致设备在使用中存在很大的安全隐患，对操作过程产生很大的不利影响。同时，层状撕裂断层很难修复，断裂后也很难修复。石油钻采设备在焊接时，其焊接结构对设备性能有不同的影响。如在固井压裂设备和大型钻修井架施工中，设计和安装均采用焊接，且均与焊接接头相连接，造成机械设备断裂后无法使用。在焊接过程中，一般是安全的，很少发生开裂。因此，钻采设备的分层撕裂现象是由于焊接过程中板料过大或不合理现象造成的。第一，材料。钢板材料有分层。分层夹层中含有硫化物等物质，造成大板内部强度不均匀。在实际焊接中，容易造成不良情况和层状撕裂。二是钢板在厚度方向的塑性较低。焊接时，若产生与轧制方向垂直的应力，则在厚度方向产生较大的应力。焊接过程中产生的热量产生的强度使设备容易撕裂。为减少层状撕裂现象，设备选材时应选用无杂质或含量最低的钢板材料，并控制材料中硫化物含量，避免不良开裂的发生。另外，在焊接过程中，应设计接头材料和焊接结构，用塑性较好的材料代替原材料。例如，可以用塑性好的金属填充接头，以减少应力和裂纹的影响。加强焊接角度的调整，采用合理的工艺调整焊缝形状，减小坡口角度，降低应力，同时调整构件结构，降低层状撕裂风险，提高实际施工质量，降低层状撕裂风险。
2设计不足导致开裂现象
石油钻井设备的工作环境比较恶劣，一般是高强度、高压环境。设备的设计对元器件的质量有一定的影响。由于设计原因导致构件失效的原因主要有：一是构件的具体数据不详细。在设计钻采设备时，需要了解设备的真实数据，只有经过准确的数据计算和设计，才能合理地安装和焊接设备的构件。当数据错误时，会导致错误的计算结果。在设计中，需要对材料数据和焊接过程的强度进行计算和设计，从而改变整个焊接过程的应力，对构件的材料产生不同的影响，导致构件的断裂现象。例如：构件的焊接数据测量不正确，会导致焊接过程中焊接力和施力的变化，使构件出现裂纹等不良缺陷，不能达到理想的效果。二是设备结构设计不合理。不同的部件有不同的功能和作用。在实际设计过程中，需要根据钻井生产设备中各部件的作用进行设计。因此，在进行构件的结构设计时，不合理的设计方案会直接影响构件的功能，导致构件不能满足设备的要求。例如，一个部件在设备中承受很大的压力，其结构在设计时不能承受很大的压力。在使用过程中易受力开裂，影响设备的正常使用。第三，设计过程不涉及设备运行环境。石油钻采环境总体严峻。同时，要深入地下或海底作业。室外作业会受到环境和气候的影响，钻采设备会受到很大的温差变化和压力。在设计设备或部件时，如果不了解和分析实际环境，将不使用所设计的设备或部件。如果在设备设计中对温度不了解，在寒冷环境下工作时容易产生冻裂，影响设备的使用，对整个工程产生不利影响。因此，在设备和部件的设计中，要加强数据的测量，了解实际的环境因素，按设备的要求进行设计，减少设计中的风险和隐患，提高设计的成功率。
同时，应加强计算的准确性。重要部位应进行力学计算分析。对于设备的使用过程，有必要加强研究。例如，设备应受到风或天气环境变化的影响，应加强设备的合理设计，以满足环境因素的影响。另外，要加强对结构设计的认识，不同焊接结构和接头的质量直接影响设备的使用。在设计中，应根据各种原因进行合理调整，使钻采设备的质量更好。
3焊接不良导致的开裂
设备焊接安装时，不仅要保证设备的外观，还要加强焊缝质量。在焊接中，常用的焊接材料一般有两种，一种是药芯焊丝。焊接时，焊丝不能伸入焊缝深度，可能导致焊缝内部未焊实的现象，对焊缝强度有一定影响，但焊丝较细，焊后设备美观度较高。第二种是固体电极，具有很强的抗裂性。焊条的使用会提高焊缝的强度，但其美观性无法保证。
另外，在实际焊接过程中，施工人员的技术水平和细心程度也会对焊接质量产生影响，如：在焊接施工过程中，工作人员未对焊接构件表面进行清理，或焊接接口设计不规范，同时，他们对焊接过程中的温度和应力上升没有一定的认识和计划，会严重影响整个构件的质量和强度，导致设备在使用过程中承受不住压力而破裂的现象。在实际焊接施工过程中，首先要加强焊丝或焊条等焊接材料的选择和设计，确保焊接效果符合设备要求。根据设备的实际需要，可以进行焊接试验。对有一定需要的设备，可先使用焊条，避免未焊透。最后，采用药芯焊丝对表面焊缝进行焊接，以提高表面的平整度。其次，在采用标准化焊接操作时，焊前清理接口，合理设计装配和接口匹配，避免因随机匹配导致最终构件无法安装和集成的现象。施工人员应与设计人员进行各项交底工作，对制造和使用过程中可能出现的问题进行澄清，并提前采取相应措施，避免出现不利情况。最后，提高焊接施工人员的技术水平，降低出错的概率，提高设备的实际质量。加强对焊接工艺的研究和分析，根据不同钢材和构件的特点采用相应的焊接工艺，使整个焊接工艺得到全面改进。
4温度原因导致的设备开裂
目前，我国石油开采主要集中在北方地区、新疆地区和海上油田。油田开发区冬季气温很低。当温度较低时，会影响钢材的质量，降低其内部结构的塑性，增加钢结构构件的脆性，从而导致在实际工作过程中，设备压力的增加导致构件的断裂，影响整个设备的正常使用。
在低温作用下，钢结构内部组织发生变化，产生脆性。在力的作用下，裂缝迅速扩展，使整个结构在短时间内发生断裂，从而引起钢结构建筑物或设备的严重故障。因此，为了减少低温对设备的不利影响，一方面，低温冷空气到达后，要加强设备及部件的保温防冻工作。当温度低于零下40度时℃,我们应该调整操作时间，避免在低温下工作，对设备造成更大的损坏。另一方面，要加强设备的维护保养，在环境温度较低时应降低冲击载荷，避免构件脆性增大后受力较大而产生断裂现象。
结论
综上所述，在石油钻采作业中，要加强对设备部件的检查和维护，减少可能出现的风险。相关技术人员应加强构件开裂的探索，提高设备整体构件的材料质量、设计和施工水平，降低潜在风险，提高施工人员的工作技术，进而提高设备整体质量，促进我国石油勘探工作顺利开展。
参考文献：
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