第1章 绪论 1
1.1 引言 1
1.2 断裂力学研究进展 4
1.2.1 断裂力学的发展 4
1.2.2 裂纹扩展的判据 6
1.2.3 影响断裂韧性的因素 7
1.2.4 Ⅰ／Ⅲ复合型断裂韧性的研究 8
1.2.5 断裂韧性的定量公式 9
1.3 疲劳性能的发展和研究 11
1.3.1 疲劳裂纹的扩展过程 11
1.3.2 疲劳裂纹扩展速率的研究及应用 13
1.4 环境对材料力学性能的影响 14
1.4.1 应力腐蚀的影响 14
1.4.2 腐蚀介质对疲劳裂纹扩展性能的影响 15
1.4.3 氢对材料性能的影响 15
1.5 断裂韧性及疲劳裂纹扩展性能的试验方法 16
1.5.1 断裂韧性的试验方法 16
1.5.2 疲劳裂纹扩展性能的试验方法 16
1.5.3 疲劳裂纹扩展数据的处理方法 17
1.6 套管钻井钢存的在问题及分析思路 18
1.7 主要研究进展 20
第2章 三种套管钻井钢的拉伸和冲击性能 22
2.1 引言 22
2.2 试验材料与方法 22
2.3 试验结果与分析 23
2.3.1 三种套管钻井钢显微组织及硬度 23
2.3.2 三种套管钻井钢的拉伸性能和冲击性能 26
2.3.3 套管钻井钢的硬化指数 31
2.4 小结 40
第3章 三种套管钻井钢的Ⅰ／Ⅲ复合型断裂韧性 41
3.1 引言 41
3.2 Ⅰ／Ⅲ复合断裂韧性的研究进展和方法 41
3.2.1 断裂韧性的研究进展及理论基础 41
3.2.2 断裂韧性的研究方法 46
3.3 测量Ⅰ／Ⅲ复合型断裂韧性试验中横向位移分量的测试装置 49
3.4 试验材料与方法 50
3.5 试验结果与分析 53
3.5.1 三种套管钻井钢的Ⅰ／Ⅲ复合型断裂韧性及机制 53
3.5.2 氢对三种套管钻井钢Ⅰ／Ⅲ复合型断裂韧性的影响 61
3.5.3 Ⅲ型载荷分量对P110钢断裂韧性断口表面的影响 67
3.6 小结 69
第4章 三种套管钻井钢的疲劳裂纹扩展性能 70
4.1 引言 70
4.2 套管钻井技术中套管钻井钢疲劳性能的研究 70
4.2.1 套管钻井钢疲劳性能研究的目的和意义 70
4.2.2 套管受力分析和疲劳失效的控制 71
4.2.3 疲劳的分类及特点 72
4.2.4 疲劳断裂过程 73
4.2.5 疲劳裂纹研究的进展 73
4.2.6 疲劳裂纹扩展的一般规律及机理 74
4.3 试验材料与方法 75
4.4 试验结果与分析 75
4.4.1 应力比对三种套管钻井钢疲劳裂纹扩展性能的影响 75
4.4.2 三种套管钻井钢疲劳裂纹扩展性能和拉伸性能的定量关系 84
4.4.3 应力比与裂纹失稳区起始点对应的△K值之间的关系 86
4.4.4 决定裂纹疲劳裂纹扩展性能的本质参量 89
4.4.5 应力比对门槛区裂纹扩展速率及断裂机制的影响 93
4.5 小结 96
第5章 三种套管钻井钢断裂机制的比较 98
5.1 引言 98
5.2 试验材料与方法 98
5.3 试验结果与分析 98
5.3.1 三种套管钻井钢的断裂机制 98
5.3.2 不同加载方式下断裂机制的比较 107
5.4 小结 112
第6章 不同钢级套管钻井钢力学性能的综合比较 113
6.1 引言 113
6.2 钻井套管钢性能要求 113
6.2.1 成分分析 113
6.2.2 强度及伸长率分析 113
6.2.3 冲击韧性分析 114
6.2.4 疲劳裂纹扩展性能分析 115
6.2.5 断裂韧性分析 115
6.3 小结 115
附录 117
附录Ⅰ：套管钻井钢化学成分、性能要求及检测方法 117
附录Ⅱ：专利 128
参考文献 147