铝物理性质

铝是一种金属元素，元素符号为Al，是一种银白色轻金属。有延展性。

物理性质

在潮湿空气中能形成一层防止金属腐蚀的氧化膜。用酸处理过的铝粉在空气中加热能猛烈燃烧，并发出眩目的白色火焰。

易溶于稀硫酸、稀硝酸、盐酸、氢氧化钠和氢氧化钾溶液，不溶于水，但可以和热水缓慢地反应生成氢氧化铝，相对密度2.70，弹性模量70Gpa，泊松比0.33。熔点660℃。沸点2327℃。以其轻、良好的导电和导热性能、高反射性和耐氧化而被广泛使用。做日用皿器的铝通常叫“钢精”或“钢种”。Al 在（室温）25℃的热膨胀系数0.0000236mm/℃ 或23.6ppm*k-1。

一、铝对钢的显微组织及热处理的影响

① 铝与氧和氮有很强的亲和力，是炼钢时的脱氧定氮剂。

② 铝强烈地缩小钢中的奥氏体相区。

③ 铝和碳的亲和力小，在钢中一般不出现铝的碳化物。铝强烈促进碳的石墨化，加入铬、钛、钒、铌等强磁化物形成元素可抑制铝的石墨化作用。

④ 铝细化钢的本质晶粒，提高钢晶粒粗化的温度，但当钢中的固溶金属铝含量超过一定值时，奥氏体晶粒反而容易长大粗化。

⑤ 铝提高钢的马氏体的转变温度，减少淬火后的残留奥氏体含量，在这方面的作用与除钴以外的其他合金元素相反。

二、铝对钢的力学性能的影响

① 铝减轻钢对缺口的敏感性，减少或消除钢的时效现象，特别是降低钢的韧脆转变温度，改善钢在低温下的韧性。

② 铝有较大的固溶强化作用，高铝钢具有比强度较高的优点。铁素体型的铁铝系合金，其高温强度和持久强度超过了Cr13钢，但其室温塑性和韧性低，冷变形加工困难。

③ 奥氏体型铁铝锰系钢的综合性能较佳。

三、铝对钢的物理、化学及工艺性能的影响

① 铝加入到铁铬合金中可使其电阻温度系数降低，可作电热合金材料。

电热合金丝

② 铝与硅在减少变压器钢的铁心损耗方面有相近的作用。

③ 铝含量达到一定值时，使钢的表面产生钝化现象，使钢在氧化性酸中具有耐蚀性，并提高对硫化氢的耐蚀性。铝对钢在氯气及氯化物气氛中的耐蚀性不利。

④ 含铝的钢渗氮后表面形成氮化铝层，可提高硬度和疲劳强度，改善耐磨性。

⑤ 铝作为合金元素加入钢中，可显著提高钢的抗氧化性。在钢的表面镀铝或渗铝可提高其抗氧化性和耐蚀性，可用于制造太阳能热水器等。

⑥ 铝对热加工性能、焊接性和切削性有不利影响。

四、铝在钢中的应用

① 铝在一般的钢中主要起脱氧和控制晶粒度的作用。

② 铝作为主要合金元素之一，广泛应用于特殊合金中，包括渗氮钢、不锈耐酸钢、耐热不起皮钢、电热合金、硬磁与软磁合金等。

第一级预算员为“铁级预算员”

第一级预算员为“铁级预算员”，属于初级，分为“生铁级预算员”和“熟铁级预算员”两个档次，这一级预算人员一般工作时间在五年之内。

“生铁级预算员”一般来自于甲方，因为他们属于产业链上游，有着一定的优势，不过单位优势不一定代表员工优秀。他们自己对定额的理解不太透彻，但是又很牛气，经常用自己不太精通的理论去训斥比他强好多的施工单位的预算人员，甚至以错误的和一知半解的预算知识去纠正正确，从来没有觉察到自己的无知，也无平等意识，似乎强势，其实很可笑，所以说这种人很“生”，就是“生铁级预算员”。当然不能一概而论，不是所有在甲方的都是这样，只是比较多见而已，这里并无打击的意思。

“熟铁级预算员”是指有比较好的师傅带领，由于毕业时间短，对定额，对施工理解上还不够深刻，不能很好的把握定额，但是他们见过好的预算员，也见过好的预算，深知自己的不足，知道学习并很虚心地接受各方面的知识。这种人可塑性很强，故称之为“熟铁级预算员”。

第二级预算员为“钢级预算员”

第二级预算员为“钢级预算员”，相当于初中级，分为“冷拔钢”和“热轧钢”两个档次，铁百炼成钢。

“冷拔钢”是指这类预算员对定额已经很熟练了，对于定额的解释、计算规则、包含内容、适用情况等非常熟悉。对于什么东西套用那一项定额很熟练，但是这类预算员纸上谈兵还行，对于现场的了解，对于理论和实际的联系少一点，你一说现场施工他就傻眼了，所以说这种预算员看上去很硬，但是很脆，柔性差一点属于“冷拔钢”。

“热轧钢”就弥补了“冷拔钢”的缺点，因为他们在现场呆的时间长，见过各种施工方法和工艺，对于每项工作的施工过程很熟悉，既可以跟你讲理论的东西，又可以跟你说实际施工的情况，理论联系实际，基础比较扎实，可柔可刚故称之为“热轧钢”。

第三级为“合金级预算员”

第三级为“合金级预算员”，属于中级，分为“铝合金级”和“14锰镍铱钛（不锈钢）级”两个档次。

“铝合金级”这种预算员一般都是从“冷拔钢”成长起来的，只是比“冷拔钢”对定额有更深理解，而且他们熟悉很多定额，各个地方的，各个专业的，翻阅过大量书籍和定额，对定额已经到达了理性的认识，但欠缺的是比较方正，缺少灵活性，而且强度不是太高，在一些事情的处理上达不到一定的高度，只是与定额和书上的教条去较真叫板，忽略了人的因素，这是由人的性格造成。由于方正做事就难免会磕磕碰碰，会卡壳，但是对于上面的压力又无力承受，最后好多事情在自己不情愿的情况下违背了自己，故称之为“铝合金级”。

目前我国合金管消费量占钢材总量的比重仅为发达国家的一半，合金管使用领域扩大为行业发展提供更广阔的空间。根据中国特钢协会合金管分会的研究，未来我国高压合金管长材的需求年均增长可达10-12%。

1. 无缝钢管

因其制造工艺不同，又分为热轧（挤压）无缝钢管和冷拔（轧）无缝钢管两种。冷拔（轧）管又分为圆形管和异形管两种。

a． 工艺流程概述

热轧（挤压无缝钢管）：圆管坯→加热→穿孔→三辊斜轧、连轧或挤压→脱管→定径（或减径）→冷却→坯管→矫直→水压试验（或探伤）→标记→入库。

冷拔（轧）无缝钢管：圆圆管坯→加热→穿孔→打头→退火→酸洗→涂油（镀铜）→多道次冷拔（冷轧）→坯管→热处理→矫直→水压试验（探伤）→标记→入库。

b．无缝钢管，因其用途不同而分为如下若干品种：

GB/T8162-1999（结构用无缝钢管）。主要用于一般结构和机械结构。其代表材质（牌号）：碳素钢20、45号钢；合金钢Q345、20Cr、40Cr、20CrMo、30-35CrMo、42CrMo等。

GB/T8163-1999（输送流体用无缝钢管）。主要用于工程及大型设备上输送流体管道。代表材质（牌号）为20、Q345等。

GB3087-1999（低中压锅炉用无缝钢管）。主要用于工业锅炉及生活锅炉输送低中压流体的管道。代表材质为10、20号钢。

GB5310-1995（高压锅炉用无缝钢管）。主要用于电站及核电站锅炉上耐高温、高压的输送流体集箱及管道。代表材质为20G、12Cr1MoVG、15CrMoG等。

GB5312-1999（船舶用碳钢和碳锰钢无缝钢管）。主要用于船舶锅炉及过热器用I、II级耐压管等。代表材质为360、410、460钢级等。

主要用于化肥设备上输送高温高压流体管道。代表材质为20、16Mn、12CrMo、12Cr2Mo等。

GB9948-1988（石油裂化用无缝钢管）。主要用于石油冶炼厂的锅炉、热交换器及其输送流体管道。其代表材质为20、12CrMo、1Cr5Mo、1Cr19Ni11Nb等。

GB18248-2000（气瓶用无缝钢管）。主要用于制作各种燃气、液压气瓶。其代表材质为37Mn、34Mn2V、35CrMo等。

GB/T17396-1998（液压支柱用热轧无缝钢管）。主要用于制作煤矿液压支架和缸、柱，以及其它液压缸、柱。其代表材质为20、45、27SiMn等。

GB3093-1986（柴油机用高压无缝钢管）。主要用于柴油机喷射系统高压油管。其钢管一般为冷拔管，其代表材质为20A。

GB/T3639-1983（冷拔或冷轧精密无缝钢管）。主要用于机械结构、碳压设备用的、要求尺寸精度高、表面光洁度好的钢管。其代表材质20、45钢等。

GB/T3094-1986（冷拔无缝钢管异形钢管）。主要用于制作各种结构件和零件，其材质为优质碳素结构钢和低合金结构钢。

GB/T8713-1988（液压和气动筒用精密内径无缝钢管）。主要用于制作液压和气动缸筒用的具有精密内径尺寸的冷拔或冷轧无缝钢管。其代表材质为20、45钢等。

GB13296-1991（锅炉、热交换器用不锈钢无缝钢管）。主要用于化工企业的锅炉、过热器、热交换器、冷凝器、催化管等。用的耐高温、高压、耐腐蚀的钢管。其代表材质为0Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti、0Cr18Ni12Mo2Ti等。

GB/T14975-1994（结构用不锈钢无缝钢管）。主要用于一般结构（宾馆、饭店装饰）和化工企业机械结构用的耐大气、酸腐蚀并具有一定强度的钢管。其代表材质为0-3Cr13、0Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti、0Cr18Ni12Mo2Ti等。

GB/T14976-1994（流体输送用不锈钢无缝钢管）。主要用于输送腐蚀性介质的管道。代表材质为0Cr13、0Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti、0Cr17Ni12Mo2、0Cr18Ni12Mo2Ti等。

YB/T5035-1993（汽车半轴套管用无缝钢管）。主要用于制作汽车半轴套管及驱动桥桥壳轴管用的优质碳素结构钢和合金结构钢热轧无缝钢管。其代表材质为45、45Mn2、40Cr、20CrNi3A等。

API SPEC5CT-1999（套管和油管规范），是美国石油学会（American Petreleum Instiute, 简称"API"）编制并发布的在世界各地通用。其中： 套管：由地表面伸进钻井内，作为井壁衬的管子，其管子之间通过接箍连接。主要材质为J55、N80、P110等钢级，以及抗硫化氢腐蚀的C90、T95等钢级。其低钢级（J55、N80）可为焊接钢管。油管：由地表面插入套管内直至油层的管子，其管子之间通过接箍或整体连接。其作用于是抽油机将油层石油经油管输送到地面。主要材质为J55、N80、P110、以及抗硫化氢腐蚀的C90、 美国石油学会编制并发布的，在世界各地通用。

管线管:是把轴出地面的油、气或水，通过管线管输送到石油和天然气工业企业。管线管包括无缝和焊接管两种，其管端有平端、带螺纹端和承口端其连接方式为端头焊接、接箍连接、承插连接等。该管主要材质为B、X42、X56、X65、X70等钢级。

（2） 焊接钢管

焊接钢管采用的坯料是钢板或带钢，因其焊接工艺不同而分为炉焊管、电焊（电阻焊）管和自动电弧焊管。因其焊接形式的不同分为直缝焊管和螺旋焊管两种。因其端部形状又 管）。主要用于输送水、煤气、空气、油和取暖热水或蒸汽等一般较低压力流体和其他用途管。其代表材质Q235A级钢。

GB/T3092-1993（低压流体输送用镀锌焊接钢管）。主要用于输送水、煤气、空气、油和取暖热水或蒸汽等一般较低压力流体和其它用途管。其代表材质为：Q235A级钢。

GB/T14291-1992（矿用流体输送焊接钢管）。主要用于矿山压风、排水、轴放瓦斯用直缝焊接钢管。其代表材质Q235A、B级钢。GB/T14980-1994（低压流体输送用大直径电焊钢管）。主要用于输送水、污水、煤气、空气、采暖蒸汽等低压流体和其它用途。其代表材质Q235A级钢。

GB/T12770-1991（机械结构用不锈钢焊接钢管）。主要用于机械、汽车、自行车、家具、宾馆和饭店装饰及其他机械部件与结构件。其代表材质0Cr13、1Cr17、00Cr19Ni11、1Cr18Ni9、0Cr18Ni11Nb等。

GB/T12771-1991（流体输送用不锈钢焊接钢管）。主要用于输送低压腐蚀性介质。代表材质为0Cr13、0Cr19Ni9、00Cr19Ni11、00Cr17、0Cr18Ni11Nb、0017Cr17Ni14Mo2等。

16MN合金管是：16Mn叫低合金高强度结构钢 低合金高强度结构钢：含碳量为0.1%-0.25%,加入主要合金元素锰、硅、钒、铌和钛等；它的含合金总量<3%。按强度分为300、350、400和450MPa等4个级别。主要有Q295、Q345、Q390、Q420、Q460。：“Q”是屈服的“屈”字的汉语拼音大写字头，其后数字为该牌号最小屈服点（σs）值，其后的符号是按照该钢杂质元素（硫、磷）含量由高到低并伴随碳、锰元素的变化而分为A、B、C、D四等。其中A、B级钢通常称16Mn

铝合金管的分类情况

1XXX 以纯铝为主的合金系列.

2XXX 以铜为主要合金元素的铝合金

3XXX 以锰为主要合金元素的铝合金

钛合金管用途：钛合金管主要用于航空。是一种硬度高，耐高温的航空专用的合金管。

4XXX 以硅为主要合金元素的铝合金

5XXX 以镁为主要合金元素的铝合金

6XXX 以镁和硅为主要合金元素的铝合金

7XXX 以锌为主要合金元素的铝合

合金管与无缝管两者既有关系又有区别，不能混为一谈。

合金管是钢管按照生产用料（也就是材质）来定义的，顾名思义就是合金做的管子；而无缝管是钢管按照生产工艺（有缝无缝）来定义的，区别于无缝管的就是有缝管，包括直缝焊管和螺旋管。

合金管的材质大致有：

16-50Mn、27SiMn、40Cr、12-42CrMo 1Cr5Mo P5 T5

16Mn 12Cr1MoV T91 27SiMn 30CrMo 15CrMo 20G Cr9Mo 10CrMo910 15Mo3 15CrMoV 35CrMoV 45CrMo

合金管用途：合金管具有中空截面，大量用作输送流体的管道，如输送石油、天然气、煤气、水及某些固体物料的管道等。合金钢管与圆钢等实心钢材相比，在抗弯抗扭强度相同时，重量较轻，合金钢管是一种经济截面钢材，广泛用于制造结构件和机械零件，如石油钻杆、汽车传动轴、自行车架以及建筑施工中用的钢脚手架等。用合金钢管制造环形零件，可提高材料利用率，简化制造工序，节约材料和加工工时，如滚动轴承套圈、千斤顶套等，目前已广泛用钢管来制造。合金钢管还是各种常规武器不可缺少的材料，枪管、炮筒等都要钢管来制造。合金钢管按横截面积形状的不同可分为圆管和异型管。由于在周长相等的条件下，圆面积最大，用圆形管可以输送更多的流体。此外，圆环截面在承受内部或外部径向压力时，受力较均匀，因此，绝大多数钢管是圆管。

钢管重量计算公式

[(外径-壁厚)*壁厚]*0.02466=kg/米(每米的重量)合金管尺寸及允许偏差

偏差等级

标准化外径允许偏差

D1

±1.5%，最小±0.75 mm

D2

±1.0%。最小±0.50 mm

D3

±0.75%．最小±0.30 mm

D4

±0.50%。最小±0.10 mm

合金钢材质中各元素及符号含义

钢的牌号简称钢号，是对每一种具体钢产品所取的名称，是人们了解钢的一种共同语言。 我国的刚号表示方法一般采用汉语拼音字母、化学素符号和阿拉伯数字相结合的方法表示。

下面我们具体介绍一下合金钢材质中各元素及符号含义

1、钢号开头的两位数字表示钢的碳含量，以平均碳含量的万分之几表示，如40Cr。

2、钢中主要合金元素，除个别微合金元素外，一般以百分之几表示。 当平均合金含量＜1.5%时，钢号中

一般只标出元素符号，而不标明含量，但在特殊情况下易致混淆者，在元素符号后亦可标以数字“1”，

例如钢号“12CrMoV”和“12Cr1MoV”，前者铬含量为0.4-0.6%，后者为0.9-1.2%，其余成分全部相同

当合金元素平均含量≥1.5%、≥2.5%、≥3.5%……时，在元素符号后面应标明含量，可相应表示为2、3

、4……等。例如18Cr2Ni4WA。

3、钢中的钒V、钛Ti、铝AL、硼B、稀土RE等合金元素，均属微合金元素，虽然含量很低，仍应在钢号中

标出。例如20MnVB钢中钒为0.07-0.12%，硼为0.001-0.005%。

4、高级优质钢应在钢号最后加“A”，以区别于一般优质钢。

5、专门用途的合金结构钢，钢号冠以（或后缀）代表该钢种用途的符号。例如铆螺专用的30CrMnSi钢，

钢号表示为ML30CrMnSi。

6、对专业用低合金高强度钢， 应在钢号最后标明。例如16Mn钢，用于桥梁的专用钢种为“16Mnq”，汽

车大梁的专用钢种为“16MnL”，压力容器的专用钢种为“16MnR”。

通过上面的学习，我们不仅了解了合金钢材质中各种符号的含义，更重要的是让我们了解了不同材质合金钢的内在区别。

合金的性质:1硬度大,合金的硬度一般比组成合金的成分金属的硬度大。由铝或镁制成的轻合金往往比铝或镁的硬度要大得多。有时制成合金后，其硬度增大的程度是惊人的，例如在铜里加入1％的铍制成的铜合金，其硬度要比纯铜大7倍！

2.熔点低,许多合金的熔点比它的成分金属的熔点要低。如铝硅合金（除铝外还含有4.0—13％的硅，0.2—1.5％的镁，0.5—8％的铜，0.1—0.9％的锰）的熔点比各成分金属的熔点都低。又如锡的熔点为231.9℃，铅的熔点为327.5℃，锡和铅按2∶1组成的合金熔点为180℃，比锡或铅的熔点都低，这种合金就是通常用的焊锡。又比如做保险丝材料的“伍德合金”，是锡、铋、镉、铅按1∶4∶1∶2质量比组成的合金，熔点仅67℃，比水的沸点还低。因此，当电路上电流过大、电线发热到70℃左右，保险丝即可熔化，自动切断电路，保证用电安全。现在使用相当广泛的高压锅易熔片，也是一种低熔点合金。当高压锅压力阀通路被堵，锅内压力增加，温度升高到熔片的熔点时，易熔片熔化通路打开，于是锅内减压、降温、从而保证了使用安全。但是组成上述低熔点合金的成分金属的熔点都在二、三百度以上。

另外合金的许多物理和化学性质都比金属单质更优良,其用处也更加广泛.

低合金16mn钢管知识

Q345无缝钢管是一种钢管的材质。Q代表的是这种材质的屈服，后面的345，就是指这种材质的屈服值，在345左右。并会随着材质的厚度的增加而使其屈服值减小。 类同于Q235的命名方法。

Q345无缝钢管是一种钢管的材质。Q代表的是这种材质的屈服，后面的345，就是指这种材质的屈服值，在345左右。并会随着材质的厚度的增加而使其屈服值减小。

钻杆柱是钻探施工中非常关键的一个环节，对于超深井钻进施工更是如此。钻杆柱在钻进中要承受拉伸、扭矩、振动、摩擦引起的附加阻力和温度等多项载荷的复合作用，工作条件十分恶劣。当钻井超过某一深度后，单是钻杆柱的自重就可能使钻杆柱发生破坏。可能用于科学超深井的钻杆柱有两种，即铝合金钻杆柱和钢钻杆柱。

3.4.1 铝合金钻杆柱的性能

如果不考虑温度限制的话，铝合金钻杆柱比钢钻杆柱具有更大的钻深能力。前苏联在施工科学超深井时广泛采用了铝合金钻杆柱，表3.8是几种超深井施工常用的铝合金钻杆材料，它们具有不同的机械性能和耐温能力，施工时可分别用于不同的井段。

表3.8 科拉超深井用铝合金材料

与通常采用的钢质钻柱相比，采用铝合金钻柱钻井有一系列优点，主要优点如下：

1）降低对钻机负荷的要求。反之，当钻机负荷一定时，可达的钻孔深度更大，相当于加大了钻机能力。例如，前苏联用铝合金钻柱施工15000m超深井，采用的钻机大钩负荷为4000～5000kN；而德国设计用钢钻柱施工的12000m超深井时，采用的最大大钩负荷为8000kN。这是因为铝合金材料的密度比钢的密度小得多，用于8.5in（215.9mm）口径的超深井铝合金钻杆（带钢接头）比钢钻柱有更大的钻深能力。铝合金的密度为2.8t/m3，钢的密度为7.8t/m3。即使带钢接头的铝合金钻杆也比钢钻杆轻得多，钻柱中由其自重产生的应力比钢钻柱中的也小得多。所以尽管铝合金的屈服强度比钢的要低，但铝合金钻柱比钢钻柱显示出更强的钻深潜力。目前，世界上大直径和小直径钻孔的深度记录都是铝合金钻柱创造的。前者是深度12262m的科拉超深井，钻孔直径8.5in；后者是深度5422m的南非金矿勘探孔，终孔直径为80mm。

2）可加速起下钻过程。试验结果表明，采用铝合金钻柱比钢钻柱，可节省起钻时间35%、节省下钻时间17%。

3）铝合金钻柱对套管的磨损比钢钻柱轻。

4）铝合金钻柱表面的液体阻力系数比钢钻柱的低15%～20%，因此可减少钻柱部分的流体压力损失。

5）钢质钻柱在含硫化氢的介质中极易受腐蚀损坏。铝合金材料对硫化氢不敏感，在此条件下用铝合金钻柱更为适宜。

然而，铝合金钻杆的使用具有一定的局限性。现有的铝合金钻杆可承受的最高温度是200℃，相当于7000m井深。超过此温度后，铝合金的强度迅速降低。因此现有的铝合金材料不能满足13000m超深井（最高井底温度350℃左右）钻进施工的要求。

3.4.2 钢钻杆柱的性能

德国KTB主孔的设计井深是12000m，实际上以9101m的深度完钻。该井施工采用钢钻杆，钢级为U160，是当时强度最高的钻杆钢级。KTB主孔的钻杆柱设计见表3.9。

表3.9 KTB主孔钻杆柱设计

国内的超深井钻杆柱研发工作的进展如下：宝钢、渤海能克等公司组织相关技术人员克服设备问题和工艺难题，进行了多次的热处理工艺试验后，钻杆性能参数已经达到了 V-150 钢级的要求，钻杆研发获得成功，填补了国内空白。同时，渤海能克公司的U170钻杆项目也处于前期的项目开发阶段；宝钢也研制出BGDS高抗扭接头，其采用双台肩设计，可与API接头互换使用，且强度比API接头提高30%左右，又要用于定向井、水平井、深井、超深井等苛刻井的钻探施工。相关技术参数见表3.10至表3.12。

表3.10 V-150钢级钻杆性能参数

表3.11 U-170钢级钻杆预研指标

表3.12 非标钻杆接头性能指标

3.4.3 13000m超深井钻杆柱方案

由理论计算可知，单一尺寸钻柱的许下深度是有限的，往往不能满足深井和超深井的要求。要使钻柱有更大的许下深度，可对上部和下部钻柱采取不同规格、（上大下小）、不同壁厚（上厚下薄）和不同钢级（上高下低）的措施，形成复合钻柱，以减轻钻柱的总重量。复合钻柱结构比起单一规格尺寸的钻柱来说优点众多，其既能满足强度要求，又能减轻整个钻柱重量，也可在现有钻机负荷能力下钻达更大的井深。作用于钻柱上的力较为复杂，如拉力、压力、弯曲力矩、扭矩等，但其中经常作用且数值较大的力为拉力。因此，在组合钻柱设计中，应以拉伸计算为主，再通过一定的设计安全系数来考虑起下钻时的动载荷以及其他应力的作用。

复合钻柱由数段组成，每段钻柱长度按以下原则确定：

（1）钻铤长度的确定

一般的钻柱是由钻铤柱和上部钻柱两部分组成。在确定各段钻柱长度之前，要先确定钻铤柱的长度，其原则是中和点位于钻铤柱内，可用下式计算：

科学超深井钻探技术方案预研究成果报告

式中：Lc为钻铤的长度，m；Pmax为最大钻压，N；Sn为安全系数；qc为钻铤空气中单位长度的重量，N/m；Kf为浮力系数。

（2）各段钻杆长度的确定

各段钻柱长度应自下而上地进行确定。钻铤上面第一段钻柱的最大长度L1可由下式确定：

科学超深井钻探技术方案预研究成果报告

式中：L1为第一段钻柱的最大长度，m；Pa1为第一段钻柱的最大允许静拉负荷，N；q1为第一段钻杆的每米重量，N/m；α为质量增加系数。

对于复合钻柱，每种钻杆都有其最大设计长度，那么第二段、第三段、第四段的长度可按下式计算：

科学超深井钻探技术方案预研究成果报告

式中：Pa2，Pa3，Pa4分别为第二、三、四段钻柱的最大允许静拉负荷，N；q2，q3，q4分别为第二、三、四段钻柱的每米重量，N/m；α为考虑连接件后钻杆质量增加的系数，对接头连接α=1.05，对接箍α=1.1。

（3）13000m科学超深井复合钻柱的设计

假设最深井段的钻井参数为：井深13000m；钻井液密度1.50g/cm3；钻头尺寸215.9mm；最大钻压200kN；钻柱组合为：Ф158.8mm钻铤+Ф127.0mm（或Ф139.7mm）钢钻杆+Ф152.4mm方钻杆。采用V150钢级时，设计的塔式钻柱组合见表3.13。采用U170钢级时，设计的塔式钻柱组合见表3.14。

表3.13 使用V150材料时的13000m钻柱方案

表3.14 使用U170材料时的13000m钻柱方案