Fatigue Testing of 5-1/2 FHMOD Pin-Box Drill Collar Tubular Connections with In-Plane Resonant Test Tig

The present paper shows a fatigue series on Drill Collar connections 5-1/2" Pin-Box conical thread, performed on a specific test rig based on the resonance principle. The dynamic loading allows high testing frequency, and relatively lighter supporting structure than required with a quasi-static approach. The crack initiation was detected as the discrepancy onset between two strain gage signals being monitored during the whole test. A through crack was then evident, finally propagating until the complete fracture of the connection. However, a leakage based definition of crack limit was introduced, still being detected from the strain gage history. The load applied to the connection is finally analysed with a finite element axisimmetric plane model, showing how the correct detection of the crack initiation is significantly related to the actual contact thread distribution.

Il presente lavoro riporta una serie di prove di fatica su connessioni Drill Collar 5-1/2" Pin-Box a filettatura conica, eseguite su uno specifico banco prova basato sul principio della risonanza. La sollecitazione dinamica permette di avere un'elevata frequenza di lavoro, oltre ad una struttura di supporto relativamente più leggera rispetto a quanto necessario con un approccio quasi-statico. La nucleazione della fessura a fatica è stata determinata come l'insorgere di una discrepanza fra due segnali estensimetrici monitorati durante l'esecuzione della prova. Successivamente, si osserva una fessura passante che porta progressivamente alla frattura completa in corrispondenza della connessione. Tuttavia si definisce una dimensione di fessura limite per la tenuta, di nuovo riconducibile alle misure estensimetriche. Infine, i risultati delle prove sono stati elaborati con un modello elementi finiti assialsimmetrico piano, e la corretta previsione del punto d'innesco ha richiesto una valutazione dell'effettiva distribuzione dei filetti in presa.