鉆桿損傷類型及成因，內(nèi)容主要分為振動和彎曲磨損、拉伸損傷、疲勞損傷三類，詳細(xì)介紹如下：

一、 振動與彎曲磨損

當(dāng)鉆柱運(yùn)轉(zhuǎn)速度達(dá)到臨界速度時(shí)，鉆桿會產(chǎn)生振動，進(jìn)而引發(fā)彎曲、過度磨損、快速損傷及疲勞破壞。這類損傷的程度在兩種振動疊加時(shí)會顯著增大。臨界速度并非固定值，會受鉆桿長度、鉆頭尺寸、鉆柱規(guī)格、鉆孔孔徑等因素影響。

二、 拉伸損傷

拉伸損傷是鉆桿使用過程中的常見問題。

當(dāng)拉伸力超過鉆桿材料的屈服強(qiáng)度時(shí)，鉆桿管壁的薄弱部位或局部區(qū)域會出現(xiàn)頸縮變形。

當(dāng)拉伸力進(jìn)一步超過材料的極限強(qiáng)度時(shí)，鉆桿會發(fā)生拉斷。

這類損傷多發(fā)生在鉆柱的上部，因?yàn)殂@柱上段需要承受整個鉆柱的壓力與自重。

三、 疲勞損傷

疲勞損傷是鉆桿失效的重要形式，分為兩種基本類型：

純疲勞損傷鉆桿在工作中需承受拉、壓、扭、彎的周期性交變應(yīng)力，其中拉伸應(yīng)力和彎曲應(yīng)力是最危險(xiǎn)的應(yīng)力類型。當(dāng)前鉆桿純疲勞破壞的主要誘因，是鉆桿在彎曲井眼內(nèi)旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的周期應(yīng)力。即使鉆桿壁厚充足，仍可能出現(xiàn)疲勞損傷，且損傷位置具有不確定性。

鉆桿彎曲狀態(tài)下，每旋轉(zhuǎn)一周，桿體對應(yīng)位置就會因反復(fù)承受拉壓交替應(yīng)力而產(chǎn)生周期載荷。

鉆鋌上方的鉆桿極易發(fā)生彎曲 —— 因?yàn)殂@鋌剛性強(qiáng)、無法彎曲，應(yīng)力集中點(diǎn)便轉(zhuǎn)移至其上方的鉆桿。

鉆桿的高應(yīng)力區(qū)通常位于加厚段末端，距離接頭約 50 厘米處。接頭無法彎曲，彎曲變形只能由管壁較薄的桿體承擔(dān)，該部位相當(dāng)于彎曲力的支點(diǎn)，類似 “夾緊固定” 的受力狀態(tài)。

若鉆桿能實(shí)現(xiàn)全長均勻彎曲，桿體應(yīng)力會相應(yīng)降低，發(fā)生疲勞破壞所需的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)也會增加。

缺口疲勞失效無論是機(jī)械加工還是冶金加工環(huán)節(jié)產(chǎn)生的缺陷，都會對鉆桿的疲勞極限產(chǎn)生顯著影響，影響程度取決于缺陷的位置、方向、形狀和數(shù)量。若缺口不在鉆桿的主要應(yīng)力承載區(qū)域，則其對疲勞損傷的影響會相對較小。