Воскресенье, 11.12.2016, 12:55
Высшее образование
Приветствую Вас Гость | RSS
Поиск по сайту


Главная » Статьи » Техника. Технические науки

Трубы стальные обсадные и насосно-компрессорные для нефтяной и газовой промышленности. Методы испытаний резьбовых соединений. Часть 5

7. Процедуры испытаний

 

7.1. Основные положения

При описанных ниже процедурах испытаний соединение с наихудшей конструкцией подвергают воздействию области испытательных нагрузок и предельных нагрузок для тела трубы или соединения (что меньше).

В таблице 5 приведен перечень испытательных процедур для каждого образца соединения в соответствии с целями испытания по таблице 2 и с учетом натяга по уплотнению, условиями свинчивания-развинчивания, а также испытаний серий A, B или C (термическими циклами) и LL (предельными нагрузками до разрушения). В таблице 5 приведены также более подробные сведения для соединений MTC (соединение с уплотнением металл-металл).

Таблица 5

Описание образца соединения и перечень испытаний упорных соединений с конической резьбой и уплотнением металл-металл

Описание образца соединения

Резьбовая смазка

Момент

Свинчивание-развинчивание. Элемент B

CAL IV

Серия испытаний

CAL III

Серия испытаний

CAL II

Серия испытаний

CAL I

Серия испытаний

Номер Образца соединения

Натяг

Состояние

MU

M/B

FMU

MU

M/B

FMU

Резьба

Уплотнение

Элемент A

Элемент B

Элемент A

Элемент B

CAL II CAL IV

CAL I

A

B

C

LL

A

B

C

LL

B

C

LL

B

LL

1

H

L

Низкий SL

H

-

H

L

-

L

FMU

FMU

-

B

C

LP1

-

B

C

LP1

B

C

LP1

B

LP1

2

L

L

Низкий SL

H

L

H

H

H

H

RRG

FMU

A

-

C

LP2

A

-

C

LP2

B

C

LP6

B

LP6

3

H

H

Высокий SL

H

L

H

H

H

H

RRG

MBG

-

B

C

LP3

-

B

C

LP3

B

C

LP3

B

LP3

4

L

H

Высокий SL

H

L

H

H

H

H

MBG

-

A

-

C

LP4

A

-

C

LP4

B

C

LP5

-

-

5

H

L

Низкий SL

H

L

H

L

H

L

RRG

-

A

-

-

LP5

A

-

-

LP5

-

-

-

-

-

6

H

L

Низкий SL

H

L

H

H

H

H

RRG

-

-

B

-

LP6

-

B

-

LP6

-

-

-

-

-

7

L

H

Высокий SL

H

L

H

L

H

L

MBG

-

A

-

-

LP7

-

-

-

-

-

-

-

-

-

8

L

H

Высокий SL

H

L

H

L

H

L

MBG

-

-

B

-

LP8

-

-

 

-

-

-

-

-

-

Сумма элементов A и B образцов для каждого свинчивания-развинчивания

Свинчивание - элементы A

MU (только)

8

6

4

3

"Круговое" испытание на заедание при свинчивании-развинчивании - элементы B

MBG

3

1

1

1

"Круговое" испытание на заедание при свинчивании-развинчивании - элементы B

RRG

4

4

2

0

Окончательное свинчивание - элементы B

FMU

8

6

4

3

Общее число образцов соединения для каждого класса испытаний

8

6

4

3

MU - свинчивание, см. 7.2.2.

M/B - свинчивание-развинчивание.

MBG - испытание на заедание при свинчивании-развинчивании, см. 7.2.3.

FMU - окончательное свинчивание, см. 7.2.5.

H - максимальное значение, рекомендуемое изготовителем.

L - минимальное значение, рекомендуемое изготовителем.

LL - испытание при предельной нагрузке (до разрушения), см. раздел 7 и таблицу 2.

SL - натяг по уплотнению, зависящий от локального контактного давления или общей контактной нагрузки, т.е. интеграла контактного давления в уплотнении.

RRG - "круговое" испытание на заедание при свинчивании-развинчивании, см. 7.2.4.

Примечание - В нарезанных и свинченных соединениях все элементы A должны иметь такую же конфигурацию, как и описанные выше элементы B, и должны быть свинчены только один раз, см. 7.2.2.

 

Резьба раструбного соединения обозначена как резьба элемента B.

7.2. Испытания на свинчивание-развинчивание

7.2.1 Сущность испытаний

Все первоначальные и промежуточные свинчивания при испытаниях MBG и RRG должны выполняться до максимального момента свинчивания при минимальном количестве резьбовой смазки. Окончательное свинчивание перед испытанием по области испытательных нагрузок выполняется при максимальном количестве смазки, нанесенной на все соединения, а момент свинчивания должен при этом соответствовать данным таблицы 5. При испытании соединений с уплотнением по резьбе (соединения TSC) окончательное свинчивание перед испытанием по области испытательных нагрузок выполняется с минимальным количеством резьбовой смазки и с приложением минимального момента свинчивания.

В окончательный отчет необходимо включить оценку заедания с приложением фотоснимков мест заедания до и после ремонта после первого заедания, отремонтированных поверхностей после следующего развинчивания и после окончательного развинчивания.

По видам соединений, не включенным в таблицу 5, изготовитель должен самостоятельно выбрать количество смазки и величину момента свинчивания в соответствии с целями, установленными таблицей 2. Соединения с уплотнением по резьбе и соединения большого диаметра могут испытываться с использованием соответствующих данных таблицы 5.

Все элементы A свинчивают только один раз (MU), как указано в 7.2.2. Все элементы B окончательно свинчивают (FMU), как указано в 7.2.5, однако некоторые образцы испытывают на свинчивание и развинчивание в соответствии с 7.2.3 (MBG) и 7.2.4 (RRG).

7.2.2 Свинчивание (MU) элементов A

Все элементы A образцов свинчивают, как указано ниже:

a) общие указания по свинчиванию и развинчиванию см. в 5.7, при этом в перечне данных по геометрическим параметрам образца (форма C.3) указывают соответствующие данные;

b) элементы соединения должны быть чистыми и сухими, необходимо зарегистрировать массу нанесенной на них резьбовой смазки;

c) свинчивают соединения в соответствии с данными таблицы 5 с нанесением указанного количества смазки и приложением указанного момента свинчивания (см. примечание);

d) в перечне данных по свинчиванию и развинчиванию (форма C.2) и данных по геометрическим параметрам образца (форма C.3) указывают результаты данного испытания.

Примечание - Раструбные соединения имеют элементы B и не имеют элементов A.

 

7.2.3 Испытание элементов B на заедание при свинчивании-развинчивании (MBG)

Это испытание выполняется следующим образом:

a) общие указания по свинчиванию-развинчиванию см. в 5.7, при этом в перечне данных по геометрическим параметрам образца (форма C.3) указывают соответствующие данные;

b) элементы соединения должны быть чистыми и сухими, необходимо зарегистрировать массу нанесенной на них резьбовой смазки;

c) после каждого развинчивания необходимо очистить, осмотреть и сфотографировать ниппельный и раструбный элементы в соответствии с 5.7. После первого и последнего развинчивания результаты записывают в перечень данных по геометрическим параметрам образца (форма C.3). Результаты испытания записывают также в перечень данных по свинчиванию и развинчиванию (форма C.2);

d) элемент образца 4B соединений CAL II и CAL III и элементы образцов 4B, 7B и 8B образцов CAL IV свинчивают и развинчивают девять раз при испытании соединений насосно-компрессорных труб и два раза при испытании соединений обсадных труб. Элемент 3B образца CAL I свинчивают и развинчивают девять раз при испытании соединений насосно-компрессорных труб и два раза при испытании соединений обсадных труб. Все свинчивания выполняют с тем количеством резьбовой смазки и таким моментом свинчивания, которые указаны в таблице 5. Об окончательном свинчивании см. 7.2.5.

7.2.4 "Круговое" испытание элементов B на заедание при свинчивании-развинчивании

Испытание элементов 2B, 3B, 5B и 6B выполняется следующим образом:

a) общие указания по свинчиванию и развинчиванию см. в 5.7, при этом в перечне данных по геометрическим параметрам образца соединения (форма C.3) указывают соответствующие данные;

b) элементы соединения должны быть чистыми и сухими, необходимо зарегистрировать массу нанесенной на них резьбовой смазки;

c) после каждого развинчивания необходимо очистить, осмотреть и сфотографировать ниппельный и раструбный элементы в соответствии с 5.7. После первого и последнего развинчивания результаты записывают в перечень данных по геометрическим параметрам образца соединения (форма C.3). Результаты испытания записывают также в перечень данных по свинчиванию и развинчиванию (форма C.2);

d) при испытании соединений обсадных и насосно-компрессорных труб на уровни CAL III и CAL IV свинчивают и развинчивают элементы образцов 2B, 3B, 5B и 6B. Свинчивание и развинчивание соединений насосно-компрессорных труб выполняют четыре раза таким образом, чтобы все четыре ниппельных элемента свинчивались со всеми четырьмя раструбными элементами. Свинчивание и развинчивание соединений обсадных труб выполняют два раза, свинчивая вместе элементы 2B и 5B и элементы 3B и 6B. Соединения CAL II насосно-компрессорных труб свинчивают и развинчивают четыре раза, обсадных труб - два раза, свинчивая элементы 2B и 3B. Количество резьбовой смазки и момент свинчивания должны соответствовать данным таблицы 5. Об окончательном свинчивании см. 7.2.5.

7.2.5 Окончательное свинчивание (FMU) элементов B

Это испытание выполняется следующим образом:

a) общие указания по свинчиванию и развинчиванию см. в 5.7, при этом в перечень данных по геометрическим параметрам образца (форма C.3) записывают соответствующие данные;

b) соединения должны быть чистыми и сухими, необходимо зарегистрировать массу нанесенной резьбовой смазки;

c) свинчивают все соединения в соответствии с данными таблицы 5 с нанесением указанного количества резьбовой смазки и приложением указанного момента свинчивания;

d) результаты испытания записывают в перечень данных по свинчиванию и развинчиванию (форма C.2), а также в перечень данных по геометрическим параметрам образца (форма C.3).

7.3. Испытания при комбинированных нагрузках

7.3.1 Расчет области испытательных нагрузок

Для обеспечения несущей способности тела трубы и работоспособности критического сечения соединения испытание образцов по настоящему стандарту проводят при столь высоких нагрузках или комбинациях нагрузок, насколько это практически безопасно. В связи с этим при выборе области испытательных нагрузок и предельной нагрузки для каждого образца используют следующие показатели:

a) Предел текучести.

Используют минимальный фактический предел текучести исходной заготовки для каждого соединения. Однако по согласованию может использоваться более высокое значение предела текучести, например среднее значение для исходной заготовки, а не минимальное значение.

b) Наружный и внутренний диаметр.

Для расчета может использоваться номинальный наружный диаметр или фактический средний наружный диаметр. Внутренний диаметр рассчитывают по минимальной толщине стенки (перечисление c)).

c) Толщина стенки тела трубы и толщина стенки в критических сечениях соединения.

Для расчета используют фактическую минимальную толщину стенки как тела трубы, так в сечениях соединения.

Для испытания соединений, которые должны иметь равную прочность с телом трубы, область испытательных нагрузок для тела трубы должна быть наименьшей из рассчитанных с использованием:

- фактического минимального предела текучести, минимальной толщины стенки (но не более 95% номинальной толщины стенки трубы) и наружного диаметра элемента A;

- фактического минимального предела текучести, минимальной толщины стенки (но не более 95% номинальной толщины стенки трубы) и наружного диаметра элемента B;

- фактического минимального предела текучести материала муфты (95% номинальной толщины стенки трубы и номинального наружного диаметра трубы). Расчет проводится по уравнениям для тела трубы таким образом, как если бы труба имела предел текучести материала муфты.

Для испытания соединений, которые должны быть менее прочными, чем тело трубы, в каком-либо квадранте области испытательных нагрузок, изготовитель должен самостоятельно установить методы определения нагрузок для испытания в данном квадранте. Если соединение должно быть менее прочным, чем тело трубы при сжатии, то испытания должны включать воздействие внутреннего давления (если необходимо, и внешнего давления), достигающее 95% VME (или установленного предела давления).

Следует отметить, что испытания в квадрантах II и III обычно требуют специальных креплений во избежание выпучивания.

7.3.2 Сущность испытания

При испытании при комбинированных нагрузках общее осевое усилие представляет собой сумму осевой нагрузки от нагрузочного устройства и осевой нагрузки от давления (при его наличии). Кроме данных, необходимых в соответствии с настоящим стандартом, изготовитель должен зарегистрировать и указать в отчете другие сведения, которые он сочтет существенными для этого испытания. Для регистрации утечек, возникших в ходе испытания, используют форму C.5 - перечень данных по утечкам соединения.

Отсчет выдержек по таблицам 6, 7 и 8 начинается с момента достижения и стабилизации заданных значений нагрузки, давления и температуры. При появлении утечки выдержка под давлением данного этапа должна продолжаться не менее одного часа, чтобы иметь возможность оценить характеристики утечки. Средний темп утечек регистрируют за каждые последующие 15 мин, а при выдержке в течение 1 ч - за каждые 5 мин.

Перед проведением испытаний серии A и B все образцы, кроме образцов соединений CAL I, подвергают выдержке в течение 12 ч при минимальной температуре согласно данным таблицы 1. Такая процедура:

a) уменьшает выделение газов из резьбовой смазки при дальнейшем испытании, что могло бы быть принято за утечку;

b) создает наихудшие условия для резьбовой смазки.

Испытание может быть прервано в любой момент времени путем снятия всех нагрузок, например на ночь или для ремонта оборудования. После этого испытание должно быть возобновлено на том же этапе приложения нагрузок, на котором оно было прервано. Допускается одновременное испытание сериями из нескольких образцов. Однако при этом должны быть приложены наибольшие нагрузки из требуемых для каждого образца серии.

7.3.3 Испытания серии A - Растяжение/сжатие и внутреннее/внешнее давление (насосно-компрессорные и обсадные трубы)

Образцы соединения (см. таблицу 1) подвергают следующим действиям:

a) определяют осевые нагрузки для выдержки по рисункам 13, 14 и таблице 6;

b) определяют внутреннее давление для точек выдержки под нагрузкой по рисункам 13, 14 и таблице 6;

c) определяют внешнее давление для выдержки под нагрузкой по рисункам 13, 14 и таблице 6;

d) проводят испытание в соответствии с указаниями, приведенными в 5.9, 5.10 и 5.11 и в соответствии с рисунками 13, 14 и таблицей 6;

e) результаты испытания записывают в перечень данных о вытесненном объеме воды (форма C.6) и перечень данных по утечкам соединения (форма C.5).

 

Таблица 6

Этапы нагружения при испытаниях серии A (см. рисунок 13 или 14) - Испытание в квадрантах I, II, III и IV (без изгиба) при комнатной температуре

Этап нагружения

Точка нагружения

Общее осевое усилие <a>, % предела текучести

Внутреннее давление <b>, МПа

Внешнее давление <b>, МПа

Выдержка, мин

1 <c>

1

95

0

0

5

2 <c>

2

95

95

0

60

3 <c>

3

80

95

0

15

4 <c>

4

CEPL

95

0

15

5 <c>

5

0

95

0

15

6 <c>

6

-33

95

0

15

7 <c>

7

-67

95

0

15

8 <c>

8 и 9 <e>, <f>

-95

0

0

5

Переключение с внутреннего давления на внешнее давление

9 <c>

10 <g>, <h>

-95

0

95

15

10 <c>

11 <g>, <h>

-50

0

95

15

11 <c>

12 <g>, <h>

0

0

95

15

12 <c>

13 <g>

33

0

95

15

13 <c>

14 <g>

67

0

95

15

14 <c>

1

95

0

0

5

15 <d>

14

67

0

95

15

16 <d>

13

33

0

95

15

17 <d>

12

0

0

95

15

18 <d>

11

-50

0

95

15

19 <d>

10

-95

0

95

15

Переключение с внешнего давления на внутреннее давление

20 <c>

2

95

95

0

15

21 <c>

3

80

95

0

15

22 <d>

8 и 9 <e>, <f>

-95

0

0

5

23 <d>

7

-67

95

0

15

24 <d>

6

-33

95

0

15

25 <d>

5

0

95

0

15

26 <d>

4

CEPL

95

0

15

27 <d>

3

80

95

0

15

28 <d>

2

95

95

0

15

29 <d>

1

95

0

0

5

30 <c>

2

95

95

0

15

31 <c>

3

80

95

0

15

32 <c>

4

CEPL

95

0

15

33 <c>

5

0

95

0

15

34 <c>

6

-33

95

0

60

35 <c>

7

-67

95

0

15

36 <c>

8 и 9 <e>, <f>

-95

0

0

5

Переключение с внутреннего давления на внешнее давление

37 <c>

10 <g>, <h>

-95

0

95

15

38 <c>

11 <g>, <h>

-50

0

95

60

39 <c>

12 <g>, <h>

0

0

95

15

40 <c>

13 <g>

33

0

95

60

41 <c>

14 <g>

67

0

95

15

Переключение с внешнего давления на внутреннее давление

42 <c>

1

95

0

0

5

43 <c>

2

95

95

0

60

CEPL - напряжение, возникающее под действием внутреннего давления при торцевых заглушках.

--------------------------------

<a> В процентах от области испытательных нагрузок для соединения.

<b> Меньшее из двух значений: 95% от области испытательных нагрузок или 100% нагрузки смятия по ИСО 10400 или API Bull 5C3. Если область испытательных нагрузок равна 100% нагрузки смятия ИСО 10400 или API Bull 5C3, тогда следует использовать 100% нагрузки смятия по ИСО 10400 или API Bull 5C3.

<c> Этапы нагружения против часовой стрелки.

<d> Этапы нагружения по часовой стрелке.

<e> Для соединений, равнопрочных при сжатии с телом трубы, точки 8 и 9 одинаковы и эквивалентны только одной точке нагружения.

<f> Для соединений, менее прочных при сжатии, чем тело трубы, точки 8 и 9 различны (см. рисунок 14).

<g> Точки 10 - 14 обычно определяются смятием тела трубы, а не текучестью материала трубы под напряжением VME.

<h> В точках 10 и 11 не требуется более высокое давление, чем в точке 12.

 

--------------------------------

<a> Точки нагружения обозначены цифрами более мелкого шрифта.

1 - область испытательных нагрузок, соответствующая 100% от предела текучести VME для тела трубы; 2 - область испытательных нагрузок, соответствующая 95% от предела текучести VME для тела трубы; 3 - рекомендуемая промежуточная нагрузка между этапами 1 и 2

Примечание - Этапы нагружения: против хода часовой стрелки, по ходу часовой стрелки и против хода часовой стрелки. Таким образом, осуществляют три механических цикла. Для соединений, равнопрочных при сжатии с телом трубы, точки 8 и 9 одинаковы. В точках 10 и 11 не требуется более высокое давление, чем в точке 12. Точки 10 - 14 обычно определяются смятием тела трубы, а не текучестью материала трубы под напряжением VME.

Рисунок 13 - Этапы нагружения для испытаний серии A соединения с прочностью при сжатии не ниже прочности тела трубы

 

-------------------------------

<a> Точки нагружения обозначены цифрами более мелкого шрифта.

1 - область испытательных нагрузок, соответствующая 100% от предела текучести VME для тела трубы; 2 - область испытательных нагрузок, соответствующая 95% от предела текучести VME для тела трубы; 3 - рекомендуемая промежуточная нагрузка между этапами 1 и 2

Примечание - Этапы нагружения: против хода часовой стрелки, по ходу часовой стрелки и против хода часовой стрелки. Таким образом, осуществляют три механических цикла. В точках 10 и 11 не требуется более высокое давление, чем в точке 12. Точки 10 - 14 обычно определяются смятием тела трубы, а не текучестью материала трубы под напряжением VME.

Рисунок 14 - Этапы нагружения для испытаний серии A соединения с прочностью при сжатии ниже прочности тела трубы

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12   13   14   15   16

Категория: Техника. Технические науки | Добавил: x5443 (03.10.2016)
Просмотров: 27 | Теги: трубы | Рейтинг: 0.0/0
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]
...




Copyright MyCorp © 2016