API油套管螺紋檢驗檢測

1、API 油套管螺紋檢測,西安摩爾石油工程實驗室有限公司 任師亮,目錄,一、石油用管概況 二、API螺紋簡介 三、API 5B（油、套管螺紋檢驗） 四、API 5CT（油、套管螺紋相關(guān)內(nèi)容） 五、API 螺紋失效,一、石油用管概況,石油管主要包括油井管和輸送管兩大類。 油井管主要包括套管、油管、鉆桿、鉆鋌、方鉆桿及其構(gòu)件（鉆桿接頭、轉(zhuǎn)換接頭和短節(jié)等）。 輸送管主要包括輸送油、氣、水、礦漿等的鋼管（包括不銹鋼管）、復(fù)合管、PV管材等。 油井管貫穿鉆井、完井、采油（氣）和儲運工程的各個環(huán)節(jié)。,油井管（ OCTG ）,油套管,鉆具,油套管,管線管,鉆具,石油專用管,油井管,1、油井管用途,油管：油氣自

2、井底至井口的采收通道。規(guī)格范圍為1.054 1/2,鋼級：J55、K55、N80、P110等。API 5CT規(guī)定：規(guī)格大于4-1/2但小于10-3/4（代號1）的套管可由購方規(guī)定用作油管 套管：防止地層塌陷,保護油管、與油管通過封隔器將油氣層與環(huán)形空間隔開。可分為表層套管、生產(chǎn)套管（即油層套管），技術(shù)套管（異常壓力用）。范圍為4 1/220，以5 1/2、7、9 5/8LC、STC、BC為多，鋼級：J55、N80、P110等。 鉆具（鉆桿、鉆鋌、方鉆桿、轉(zhuǎn)換接頭等）傳遞動力給鉆頭、破碎巖石、高壓泥漿進(jìn)入井底的通道。鉆桿范圍2 7/85 1/2，以5內(nèi)外加厚為多，鋼級：E75、G105、S135

3、等。,2、油氣輸送管,油氣輸送管：輸送油氣的通道。 油氣輸送管：,3、API 油套管規(guī)范,API Spec 5CT（第九版，2011年7月）套管和油管規(guī)范 API Spec 5B （第15版，2008年4月）套管、油管和管線管螺紋的加工、測量和檢驗規(guī)范 API RP 5C1 套管和油管的維護與使用推薦作法 API RP 5A3 螺紋脂推薦作法 API RP 5B1套管、油管和管線管螺紋的測量和檢驗推薦作法,二、API 螺紋簡介,API Spec 5B （第15版，2008年4月）套管、油管和管線管螺紋的加工、測量和檢驗規(guī)范，其內(nèi)容包括對API螺紋量規(guī)的尺寸和標(biāo)記要求，以及用于檢驗管線管、圓螺紋

4、套管和油管、偏梯形螺紋套管和直連型套管的連接螺紋和量規(guī)的儀器和方法。 API Spec 5B規(guī)范適用于按API標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的產(chǎn)品。螺紋的錐度、螺距、牙型高度、牙型角和牙側(cè)角的測量方法適用于每英寸牙數(shù)不多于11-1/2牙的螺紋。所列不帶公差的螺紋尺寸僅作為連接設(shè)計的依據(jù)，不須進(jìn)行測量以確定產(chǎn)品接收或拒收。,1、API油套管螺紋連接形式,接箍連接 無接箍連接 （已逐步淘汰）,2、API 螺紋類型,螺紋類型圖,API 螺紋,TBG,UPTBG,LCSG,CSG,BCSG,LP,管線管 螺紋,LC,SC,BC,NU,EU,鉆具螺紋,數(shù)字型,正規(guī)型,內(nèi)平型,貫眼型,NC,REG,IF,FH,已逐步淘汰,特殊

5、螺紋,油管螺紋,套管螺紋,油管 不加厚,油管 外加厚,圓螺紋,長圓 螺紋,短圓 螺紋,直連型,偏梯 螺紋,XC,2、API 5B定義,應(yīng)（shall）：用以表示規(guī)定是強制性的 宜（should）：用以表示規(guī)定不是強制性的，而是推薦作為好的方法。 可（may）：用以表示規(guī)定可供選擇。 缺欠（imperfection）：按適用標(biāo)準(zhǔn)所提供的方法檢驗出的產(chǎn)品上的不連續(xù)處或不規(guī)則處。 缺陷（defect）：具有足夠大尺寸的缺欠，并且按照適用標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定成為產(chǎn)品拒收的依據(jù)。,2、API 5B螺紋術(shù)語（一）,錐度：圓螺紋和管線管螺紋錐度的定義是螺紋中徑的增加量；偏梯形螺紋錐度的定義是沿外螺紋小徑圓錐和內(nèi)螺紋大

6、徑圓錐直徑的變化量。所有螺紋的錐度公差按in/in表示，錐度偏差也必須按此確定。 螺距：螺距的定義是螺紋上某一點至相鄰螺紋上對應(yīng)點之間的距離。螺距公差的表示方法有“每英寸”和“累積”兩種，螺距誤差也必須按此確定。對于測量間距超過1in者，測得的偏差應(yīng)以每英寸計算。 牙型高度（齒高）：牙型高度的定義是：螺紋牙頂與螺紋牙底之間垂直于螺紋軸線的距離。 牙型角度：螺紋牙型角的定義是：螺紋牙型上，兩牙側(cè)面之間的夾角。螺紋牙側(cè)角的定義是螺紋牙型上牙側(cè)與螺紋軸線的垂面間的夾角。對于60對稱螺紋，其牙側(cè)角等于牙型角的一半，因此，兩牙側(cè)角相等。偏梯形螺紋的引導(dǎo)牙側(cè)角為10，跟隨牙側(cè)角為3。,2、API 5B螺紋

7、術(shù)語（二）,LC：從管端起全頂螺紋最小長度 緊密距：（1）手緊緊密距“A”是兩個具有相同標(biāo)稱值的部件在沒有產(chǎn)生機械過盈時的名義上緊位置。 （2）手緊緊密距“A”是基本機緊上扣的基本留量 。 L4 ：管端至螺紋消失點總長度 A1 ：管端至三角形標(biāo)記長度 螺尾：螺紋消失點處。 Q ：接箍鏜孔直徑 q ：接箍鏜孔深度 W ：接箍外徑 NL：接箍最小長度 b ：接箍承載面寬度 E1 ：手緊面處中徑,3、API 5B螺紋牙型（圓螺紋）,3、API 5B螺紋牙型（偏梯螺紋）,4、 API 5B螺紋上扣示意圖（圓螺紋）,4、 API 5B螺紋上扣示意圖（偏梯螺紋）,5.1、 API螺紋參數(shù)（NU）,5.2、

8、 API螺紋參數(shù)（EU）,5.3、 API螺紋參數(shù)（STC）,5.4、 API螺紋參數(shù)（LC）,5.5、 API螺紋參數(shù)（BC）,5.6、套管長、短圓螺紋量規(guī)尺寸,三、API 5B（油、套管螺紋檢驗）,API Spec 5B （第15版，2008年4月）套管、油管和管線管螺紋的加工、測量和檢驗規(guī)范，對螺紋的加工、測量和檢驗有詳細(xì)的規(guī)定。 API RP 5C1 套管和油管的維護與使用推薦作法，對螺紋擰接扭矩、現(xiàn)場使用、運輸?shù)扔性敿?xì)的要求,1、API油套管加工工序,API油套管加工工序：,外螺紋,內(nèi)螺紋,螺紋加工,打印標(biāo)記,螺紋加工,磁粉探傷,表面磷化,軋管,接箍擰接,管端通徑,噴標(biāo)刷漆,包裝掛標(biāo)

9、,熱處理,探傷,水壓,人檢,入庫,2、單位換算,公制單位mm，m，1m=1000mm 美國慣用制單位in，ft，1ft =12 in，1in=8分 公英制單位換算 1in=25.4mm，1 ft=304.8mm， 1in=0.0254m， 1ft=0.3048m,3、檢驗注意事項,所有儀器應(yīng)當(dāng)在校檢有效期限內(nèi) 所有的儀器均應(yīng)置于與被檢驗產(chǎn)品相同的溫度條件下，并保持足夠時間以消除溫差。 操作時應(yīng)十分謹(jǐn)慎，以保持按本規(guī)范進(jìn)行檢驗所要求的高準(zhǔn)確度和精度。任何儀器若不慎被摔或受劇烈震動，就應(yīng)進(jìn)行重新校準(zhǔn)或與已知精度的計量基準(zhǔn)對比,重新確定其精度，否則不能用于檢驗。 檢驗前，所有螺紋都應(yīng)徹底清洗。 測量

10、位置：第一牙完整螺紋和最后一牙完整螺紋之間 測量間距：以1/2in或1in為間距進(jìn)行 螺紋的長度應(yīng)平行于螺紋軸線測量； 螺紋牙型高度與圓錐直徑應(yīng)大致垂直于螺紋軸線測量； 偏梯形內(nèi)螺紋、外螺紋的螺距應(yīng)大致沿中徑圓錐平行于螺紋軸線測量。 偏梯形外螺紋錐度應(yīng)沿小徑圓錐、偏梯形內(nèi)螺紋錐度沿大徑圓錐在其直徑上測量。 當(dāng)使用錫或其它塑性涂層，其厚度超過0.001in（0.0254mm）時，螺紋的公差和緊密距要求僅適用于無涂層螺紋。,4、檢驗工具,齒高表,環(huán)規(guī),塞規(guī),外錐表,內(nèi)錐表,螺距表,齒高標(biāo)塊,螺距標(biāo)塊,螺尾規(guī),卡尺,深度尺,5、檢驗工具溯源,螺紋單項參數(shù)由低到高溯源關(guān)系依次為: 一般幾何尺寸由低到高

11、溯源關(guān)系依次為: 油套管緊密距由低到高溯源關(guān)系依次為:,6、儀器測頭的選取,7、螺紋外觀檢查準(zhǔn)則,在自管端的完整螺紋最小長度（Lc）范圍內(nèi)，以及從鏜孔端面到距接箍中心J+1牙的平面或者到距整體接頭油管內(nèi)螺紋小端J+1牙的平面之間的間隔內(nèi)，螺紋應(yīng)無明顯的撕裂、刀痕、磨痕、臺肩或破壞螺紋連續(xù)性的任何其它缺欠。 對偶然出現(xiàn)的表面刮痕、輕微凹痕和表面不規(guī)則，若不影響螺紋表面的連續(xù)性，可以不視為有害。 由于難以確定表面刮痕、輕微凹痕和表面不規(guī)則及其對螺紋性能的影響程度，因此也不能把此類缺欠作為管子判廢的依據(jù)。作為驗收準(zhǔn)則，最關(guān)鍵的考慮是要保證螺紋上不存在能使接箍螺紋保護涂層剝落或損傷嚙合面的明顯凸點。

12、允許手工精修螺紋表面。 在Lc長度與螺紋消失點之間允許存在缺欠，只要其深度不延伸到螺紋的牙底圓錐以下；或者不大于規(guī)定壁厚的12.5%（從缺欠延伸處的管子表面測量），允許深度取兩者中較大的。在此區(qū)域內(nèi)，允許進(jìn)行磨削修整以消除缺陷，磨削深度的極限與該區(qū)域的缺欠深度相同。 缺欠還包括其它不連續(xù)處，如折疊、凹坑、刀痕、壓痕和搬運損傷等；還可能遇到微坑和污漬，但不一定是有害的。由于微坑和污漬及其對螺紋性能的影響程度也難以確定，因此也不能把此類缺欠作為管子判廢的依據(jù)。作為驗收準(zhǔn)則，最關(guān)鍵的考慮是要去掉螺紋表面的任何腐蝕產(chǎn)物而不存留泄漏通道。不允許采用磨銼方法來消除凹坑。,8、內(nèi)、外倒角,管端外倒角（60）

13、應(yīng)如圖1、3、5和8所示，必須保證在管端360圓周上完整，倒角直徑的選擇應(yīng)使螺紋牙底凹槽在倒角面上而不是在管子端面上消失，并且不能出現(xiàn)刀口狀的棱邊。 88年以前5B對內(nèi)倒角未作要求，88年以后才有箭頭說明，要求倒角。,9、錐度測量,錐度測量步驟：固定的球形測頭應(yīng)置于末牙完整螺紋的牙槽內(nèi)，活動測桿上的球形測頭置于直徑對側(cè)同一螺紋的牙槽內(nèi)。固定測頭保持不動，活動測頭作小圓弧擺動。調(diào)節(jié)指示表，使零位與最大讀數(shù)重合。以同樣的方法，沿同一條圓錐母線在完整螺紋全長范圍內(nèi)按規(guī)定的間距進(jìn)行連續(xù)測量。連續(xù)測量值之差值即為該段螺紋的錐度。 錐度的表示方法： 單位不同，表示方法不同 1：16； 0.0625； 3/

14、4；62.5； in/in; in/ft; mm/mm;mm/m,10、螺尾測量（僅用于偏梯型螺紋）,螺尾量規(guī)的指示表應(yīng)先設(shè)置零位。對于規(guī)格不大于13-3/8者，應(yīng)以平面作為校正基準(zhǔn)。對于規(guī)格不小于16者，應(yīng)以完整螺紋牙底作為校正基準(zhǔn)，在校正量規(guī)前，應(yīng)檢驗這些完整螺紋牙底的錐度是否合適。 如果最后一螺紋牙槽不大于從管端至上緊三角形頂點的距離（A1+0.375）in，那么此處螺紋必須是真實的螺尾螺紋。螺紋的螺尾應(yīng)在螺紋終止處或上緊三角形頂點處測量(取兩者中較短者)，測量方法是：將螺尾螺紋規(guī)測頭置于螺紋終止之前90或三角形頂點之前90（沿圓周方向1/4圓周）處的牙槽內(nèi)，然后順時針方向旋轉(zhuǎn)該量規(guī)，直

15、至測頭離開螺紋牙槽或者超過三角形標(biāo)記的頂點。如果指示表讀數(shù)不大于+0.005in，則螺尾螺紋視為合格。,11、螺距測量,使用前，安裝和調(diào)整固定測頭，使測頭間距等于待測螺紋的間距。當(dāng)用標(biāo)準(zhǔn)樣板檢查量規(guī)時，應(yīng)將量規(guī)指示表調(diào)零。當(dāng)使用螺距量規(guī)測偏梯型螺紋樣板時，必須細(xì)心操作，保證測頭接觸在牙底和3牙側(cè)面上。 量規(guī)的球形測頭應(yīng)置于相應(yīng)的螺紋槽內(nèi)，并以固定測頭為軸心在測量線的兩側(cè)旋轉(zhuǎn)一小圓弧。最小的正讀數(shù)（+）或最大的負(fù)讀數(shù)（-）就是螺距誤差。在偏梯形套管螺紋上，應(yīng)對量規(guī)施加一輕微的力，使固定測頭在測量時同時接觸螺紋的3牙側(cè)面和牙底。施力的方向應(yīng)朝著外螺紋的小端方向或內(nèi)螺紋的大端。 螺距的表示方法： m

16、m/in， mm/25.4m，in/in,12、牙型高度的測量,管線管和圓螺紋高度量規(guī)測頭應(yīng)呈錐形，最大錐角50，且不得與螺紋牙側(cè)接觸。偏梯形螺紋牙型高度量規(guī)的測頭可以使用錐形測頭或球形測頭，但直徑不能大于0.092in，且測頭不得接觸螺紋牙側(cè)。 量規(guī)應(yīng)根據(jù)所測螺紋的型式采用相應(yīng)U型槽校正。量規(guī)測頭置入相應(yīng)槽內(nèi)時，應(yīng)將確定牙型高度偏差的指示表調(diào)整到零位，將確定牙型實際高度的量規(guī)指示表示值調(diào)整到螺紋牙高對應(yīng)的數(shù)值。對于V型螺紋和圓螺紋，量規(guī)還應(yīng)根據(jù)所測螺紋類型置入相應(yīng)的V型槽內(nèi)比對，量規(guī)在校對塊的V型槽與U型槽校的讀數(shù)變動不得超過0.0005in，如果不是這樣，測頭可能已磨損，應(yīng)予以更換。,13

17、、牙型高度及校對塊槽深,14、螺紋牙型角,螺紋牙型角的定義是：螺紋牙型上，兩牙側(cè)面之間的夾角。螺紋牙側(cè)角的定義是螺紋牙型上牙側(cè)與螺紋軸線的垂面間的夾角。對于60對稱螺紋，其牙側(cè)角等于牙型角的一半，因此，兩牙側(cè)角相等。偏梯形螺紋的引導(dǎo)牙側(cè)角為10，跟隨牙側(cè)角為3。 牙型角應(yīng)使用角度光學(xué)比對顯微鏡或其它更為精密的儀器裝置測量，作為替代方法，可使用經(jīng)過適當(dāng)校準(zhǔn)的、配備了已知準(zhǔn)確度的標(biāo)準(zhǔn)輪廓投影紙和記錄曲線圖的精密螺紋輪廓測量儀進(jìn)行測量。,15、螺紋綜合檢驗（緊密距）,任何一家制造廠，只要其產(chǎn)品使用API 5B規(guī)范規(guī)定的任何一種螺紋，就應(yīng)擁有相應(yīng)規(guī)格和類型的螺紋校對量規(guī)。檢查產(chǎn)品螺紋時，應(yīng)盡量少用校對

18、量規(guī)。用校對量規(guī)檢查產(chǎn)品螺紋，應(yīng)該僅限于用其復(fù)驗工作量規(guī)后仍不能解決爭議的情況下。在產(chǎn)品螺紋上直接使用校對量規(guī)時需十分謹(jǐn)慎小心。 產(chǎn)品螺紋的制造廠還應(yīng)具備符合要求的用于測量產(chǎn)品螺紋的工作量規(guī)，并應(yīng)將所有的工作量規(guī)保持在這樣的狀態(tài)，即確保按要求測量合格的產(chǎn)品螺紋符合本規(guī)范。制造廠應(yīng)制定一整套用于測量API螺紋生產(chǎn)的每件工作環(huán)規(guī)和塞規(guī)磨損（工作量規(guī)與校對量規(guī)互換緊密距）的程序。這套程序應(yīng)包括詳細(xì)的操作過程、磨損的測量頻度以及工作環(huán)規(guī)和塞規(guī)不能再作任何進(jìn)一步使用的報廢準(zhǔn)則。工作環(huán)規(guī)和塞規(guī)每項要求的測量結(jié)果都須記錄。每一量規(guī)在最末一次使用后，操作過程和測量結(jié)果記錄至少須保存3年。根據(jù)制造過程的控制，制

19、造廠還必須制定用工作量規(guī)測量產(chǎn)品螺紋的頻率。,16、緊密距公差,17、緊密距計算（圓螺紋）,API 5B推薦公式：凸出量=（L1長- L1短）- P11P（長圓螺紋） 4-1/2標(biāo)稱4.5lb/ft以外的短圓螺紋套管，當(dāng)用短環(huán)規(guī)檢驗該種短套管外螺紋接頭時，管子端面也會伸出環(huán)規(guī)端面一個基本尺寸。 5 標(biāo)稱5.0lb/ft；7 標(biāo)稱質(zhì)量7.0lb/ft；8-5/8 標(biāo)稱8.62lb/ft；10-3/4 標(biāo)稱10.7lb/ft四種特殊規(guī)格的短圓螺紋套管，當(dāng)用短環(huán)規(guī)檢驗這四種規(guī)格短套管外螺紋接頭時，管子端面也會凹入環(huán)規(guī)端面一個基本尺寸 。 因此建議使用以下公式來計算圓螺紋緊密距 H凸=(L4長（短）-

20、L4量規(guī))-P1 （長圓螺紋和比量規(guī)長的短圓螺紋） H凹=(L4量規(guī)-L4短)+P1 （比量規(guī)短的短圓螺紋）,18、緊密距圖示,19、Lc、L4,圓螺紋及油管螺紋Lc長度須符合API 5B標(biāo)準(zhǔn)要求長度，且Lc范圍內(nèi)，不允許出現(xiàn)黑皮扣。 L4長度須符合API 5B標(biāo)準(zhǔn)要求長度，公差為1p，一般走負(fù)偏差，避免接箍擰接后出現(xiàn)外漏扣。 偏梯形螺紋Lc長度須符合API 5B標(biāo)準(zhǔn)要求長度，在Lc長度范圍內(nèi)允許出現(xiàn)2牙黑頂螺紋，但黑頂螺紋其長度總和不超過管子螺紋一個圓周的1/4認(rèn)為合格。 偏梯形螺紋L4，API 5B標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定外螺紋全長L4：由于螺紋類型原因，公差無規(guī)定，而標(biāo)準(zhǔn)開篇1.1范圍內(nèi)容中明確要求：

21、所列不帶公差的螺紋尺寸僅作為連接設(shè)計的依據(jù)，不須進(jìn)行測量以確定產(chǎn)品接收或拒收。 偏梯型螺紋 L4的長度，可以反映一個生產(chǎn)廠的油套管生產(chǎn)水平，包括鋼管的外徑均勻度、橢圓度、直度，機床精度，加工技術(shù)水平等。,20、三角形標(biāo)記,偏梯型套管位于管子上距離管子端部A1長度處的打一個高為3/8in的等邊三角形標(biāo)記，有助于達(dá)到手緊緊密距“A”所規(guī)定的機緊狀態(tài)。 對于鋼級為H、J、K，規(guī)格為16、18-5/8和20的套管，應(yīng)在距離每一端面（L4+1/16）in處打上一個高為3/8in的等邊三角形沖模標(biāo)記。,21、螺紋的處理,所有規(guī)格的套管和油管接箍螺紋都應(yīng)進(jìn)行鍍鋅、鍍錫或磷化處理，以便減少磨損并提高接頭的抗泄

22、漏性能。 當(dāng)使用錫或其它塑性涂層，其厚度超過0.001in時，螺紋的公差和緊密距要求僅適用于無涂層螺紋。在某些情況下，仍然會采用厚度超過0.001in的涂層，此時，精確的測量是不現(xiàn)實的。 鍍錫涂層的最大厚度不得超過0.006in。機緊上扣可能會影響錐度、緊密距和外徑尺寸。機緊后，這些尺寸可能會偏離規(guī)定的公差值。 PSL-2等級要求所有鋼級,22、上卸扣試驗,螺紋加工應(yīng)具有一定的牙型、尺寸精度及粗糙度，以便在采用高級螺紋脂機緊后，能做到緊密連接。套管和油管用螺紋脂應(yīng)滿足或高于API RP 5A3的性能要求。 油管的連接應(yīng)能經(jīng)受四次機緊和卸開操作而不發(fā)生螺紋粘扣損傷。 不能期望機緊后螺紋接頭檢驗結(jié)

23、果非常理想，因此，與規(guī)定的公差間存在微小差異可以接受。油管使用后的再檢驗，應(yīng)按API RP 5C1套管和油管的維護與使用推薦作法（與螺紋相關(guān)的部分）進(jìn)行。 在API RP 5C5油套管螺紋連結(jié)性能評價方法中，要求套管接頭能經(jīng)過3次上、卸扣而不發(fā)生粘扣，油管接頭能經(jīng)過10次上、卸扣不發(fā)生粘扣。,23、機緊上扣及管端通徑,確保擰接設(shè)備正常，并在有效校檢期限內(nèi)，將接箍手緊至擰不動為止（大約手緊面位置），上扣速度不應(yīng)超過25r/min，圓螺紋及油管擰接扭矩須符合API 5C1標(biāo)準(zhǔn)要求，擰接曲線正常，無異常情況，J值或偏梯型螺紋擰接后接箍端面與三角形標(biāo)記位置須符合API 5B要求。擰接合格后，應(yīng)將接箍外

24、漏扣及后邊多余的螺紋脂清除掉。 擰接后，用相應(yīng)的通徑規(guī)進(jìn)行管端通徑檢驗，通徑棒尺寸須符合標(biāo)準(zhǔn)要求或客戶特殊要求。,24、靜水壓試驗,標(biāo)準(zhǔn)靜水壓試驗壓力是根據(jù)下列公式計算的，其數(shù)值圓整到最接近的0.5MPa（100psi），其最大值限于69.0MPa（10 000psi）。 p=（2fYSmint）/D 式中： p靜水壓試驗壓力，MPa（lb/in2）； f系數(shù)，規(guī)格（代號1）大于9-5/8的H40、J55和K55鋼級為0.6（0.6），其它鋼級和規(guī)格為0.8（0.8）； YSmin管體規(guī)定最低屈服強度，MPa（lb/in2）； D規(guī)定外徑，mm（in）； t規(guī)定壁厚，mm（in）。 例如5-1

25、/2，20lb/ft ，N80-1，2*0.8*552*9.17/139.7=57.9758MP（平端鋼管） 帶螺紋和接箍管子的靜水壓試驗壓力按上式計算，但為避免因接箍強度或管子與接箍螺紋之間接觸壓力不足造成泄漏而要求較低壓力者除外。 帶螺紋和接箍管子的較低壓力應(yīng)根據(jù)ISO 10400或API Bul 5C3所給公式計算。（計算公式比較復(fù)雜，錫鋼目前對帶螺紋鋼管要求全部按照平端水壓值進(jìn)行靜水壓試驗）,25、螺紋脂,套管和油管用螺紋脂應(yīng)滿足或高于API RP 5A3的性能要求。 外觀、稠化劑類型、滴點、逸氣量、防水性、流體類型、蒸發(fā)量、分油量、密度等。 摩擦性能/摩擦系數(shù)，抗粘著性能、密封性能、

26、涂敷/粘附性能、防腐蝕性能、螺紋脂穩(wěn)定性等。,26、螺紋保護器,完全完成加工的螺紋應(yīng)裝上外蜾紋和內(nèi)螺紋保護器。螺紋保護器的設(shè)計、材料和機械強度應(yīng)能保護螺紋和管端避免在正常裝卸和運輸中受損。 外螺紋保護器應(yīng)覆蓋管子螺紋全長，內(nèi)螺紋保護器應(yīng)覆蓋等于螺紋總長度的內(nèi)螺紋。 在運輸與正常的庫存期間，螺紋保護器的設(shè)計和材料應(yīng)能保證在正常裝卸和運輸中使螺紋隔絕臟物和水。正常的庫存時間應(yīng)約為一年。 螺紋保護器的螺紋形狀應(yīng)不損傷產(chǎn)品的螺紋。對于短節(jié)和附件，若其包裝能保護螺紋，則不要求使用螺紋保護器。 除以上要求外，對保護器的設(shè)計，須經(jīng)過幾何尺寸穩(wěn)定性試驗 、扭矩和驗證試驗 、軸向沖擊試驗 、傾斜沖擊試驗 、腐蝕

27、試驗 、脫開試驗（僅對外螺紋端護帽） 、可鉤掛（可提升）試驗 。（API 5CT附錄I有明確規(guī)定）,27、鋼管涂層和保護,除訂單上另有規(guī)定外，管子和接箍應(yīng)有外涂層，以防止運輸過程中生銹。宜采取措施使涂層光滑、致密，并盡可能不脫落。涂層的等級應(yīng)具保護管子至少3個月的能力。除訂單上另有規(guī)定外，所供應(yīng)的接箍毛坯可以無外涂層（裸露），在模印標(biāo)記上可能使用的保護涂層除外。 如果要求裸管或特殊涂層時，宜在訂單上注明。對要求特殊涂層的，訂單上宜進(jìn)一步注明：管子全長涂層還是距管端一定距離內(nèi)不涂層。除另有規(guī)定外，未涂層的管端通常涂上一層油，以防止運輸中生銹。 經(jīng)購方與制造廠協(xié)商，對長期貯存、尤其在海洋環(huán)境中貯存

28、的管子可要求內(nèi)、外保護涂層，以防止腐蝕。 下列各項應(yīng)適用： a）在購方和制造廠商定的長期貯存海洋環(huán)境中，涂層的防腐蝕保護應(yīng)是有效的；長期貯存海洋環(huán)境中，較小的表面褪色應(yīng)是可接受的； b）在管子下井之前，不必將保護涂層去掉； c）正確地涂覆涂層很重要，應(yīng)對下列參數(shù)進(jìn)行評價： 管子的干燥度；管子的清潔度； 涂覆溫度； 涂膜厚度。,四、API 5CT（油、套管螺紋相關(guān)內(nèi)容）,API Spec 5CT（第九版，2011年7月）套管和油管規(guī)范，主要規(guī)定了套管和油管的軋制、熱處理、無損探傷、水壓、通徑、理化試驗、尺寸檢驗、交貨長度、噴標(biāo)等內(nèi)容。 API Spec 5B主要規(guī)定了螺紋加工和檢驗，其余未涉及鋼

29、管制造及包裝標(biāo)識等的均在API Spec 5CT中予以規(guī)定，兩者相輔相成，因此對于油套管加工來說， 細(xì)致的了解API Spec 5CT，必不可少。,1、API 油套管產(chǎn)品規(guī)范等級,API 5CT定了鋼管（套管、油管、平端套管襯管和短節(jié)）、接箍毛坯及附件的交貨技術(shù)條件，并建立了三個產(chǎn)品規(guī)范等級（PSL-1、PSL-2、PSL-3）的要求。PSL-1的要求是本國際標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)。 PSL-2和PSL-3的要求是對PSL-l要求的補充，PSL-1要求是API 5CT際標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)。除了PSL-3要求所表示的其他要求外，PSL-3的所有要求是對PSL-2要求的補充。因此這個國際標(biāo)準(zhǔn)的主體上，給出附加的PSL

30、-3要求的條款和分條款僅以PSL-3加以識別。給出附加的PSL-2要求的條款和分條款則同時以PSL-2和PSL-3加以識別的。,2、API 油套管產(chǎn)品適用接頭,API 5CT標(biāo)準(zhǔn)適用于符合API Spec 5B的下列接頭： 短圓螺紋套管（SC）； 長圓螺紋套管（LC）； 偏梯形螺紋套管（BC）； 直連型套管（XC）； 不加厚油管（NU）； 外加厚油管（EU）； 整體接頭油管（IJ）。,3、API 油套管產(chǎn)品鋼級,API 5CT標(biāo)準(zhǔn)適用的4組產(chǎn)品包括下列鋼級管子： 第1組：H、J、K、N、R鋼級的所有套管和油管；（H40，J55，K55，N80-1，N80Q、R95） 第2組：C、L、M、T鋼級

31、的所有套管和油管；（C90，L80-1，L80-9Cr，L80-13Cr，M65，T95） 第3組：P鋼級的所有套管和油管；（P110） 第4組：Q鋼級的所有套管。（ Q125）,4、計量和記錄,用于驗收或拒收的所有測量設(shè)備的精度每班至少應(yīng)校驗一次，螺紋環(huán)規(guī)、塞規(guī)和稱重器具除外。 對于諸如卡規(guī)和通徑棒等測量器具精度的校驗，應(yīng)包括磨損檢驗和規(guī)定尺寸的符合性檢驗。直尺、長度測量卷尺和其它不能調(diào)校的測量器具精度的核查應(yīng)包括標(biāo)記清晰度的外觀檢查和固定校準(zhǔn)點的普通磨損檢查。對制造廠使用的可調(diào)校和不可調(diào)校的測量器具的名稱應(yīng)作書面記錄。 螺紋工作環(huán)規(guī)和塞規(guī)的驗證程序應(yīng)有文件規(guī)定。所有稱重器具的精度應(yīng)按國家標(biāo)

32、準(zhǔn)和技術(shù)學(xué)會（NIST）標(biāo)準(zhǔn)或按本國際標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)產(chǎn)品的制造廠所在國的等效規(guī)程規(guī)定，在不超過制造廠文件程序所要求的周期進(jìn)行檢定。 試驗機應(yīng)配備保證滿足規(guī)定的試驗壓力和時間間隔要求的裝置。試驗壓力測量裝置應(yīng)在每次試驗前4個月內(nèi)，用固定靜載壓力試驗機或等效設(shè)備進(jìn)行校準(zhǔn)。校準(zhǔn)和驗證記錄應(yīng)按13.5規(guī)定保存。 標(biāo)準(zhǔn)要求理化性能試驗和水壓試驗及曲線、各種校驗記錄等，應(yīng)由制造廠負(fù)責(zé)保存，并且從購買之日起三年內(nèi)，購方若有要求從制造廠應(yīng)能獲取這些記錄。,5、記錄保存,6、可追溯性,對于要求按爐批號和/或批號進(jìn)行試驗并證實其符合規(guī)范要求驗收時，制造廠應(yīng)制定并遵循一套保持爐批號和/或批號識別系統(tǒng)的程序。 C90、T9

33、5和Q125鋼級系列 ，每根管子編號應(yīng)是唯一的，以使試驗數(shù)據(jù)可與每根管對應(yīng)起來。每根接箍毛坯、接箍、短節(jié)或附件材料編號應(yīng)是唯一的，以使試驗數(shù)據(jù)可與每根管對應(yīng)起來。當(dāng)它們?nèi)∽匀L熱處理的材料時，應(yīng)按全長熱處理的管子序號標(biāo)記。當(dāng)它們是按接箍半成品或單件熱處理時，每個熱處理批次編號應(yīng)是唯一的。另外，當(dāng)接箍、短節(jié)或附件材料按接箍半成品或單件在一套設(shè)備上連續(xù)熱處理時，一個批次內(nèi)的各個管件應(yīng)按其熱處理的順序編號。 爐批控制試驗記錄購方應(yīng)能獲取。根據(jù)購方要求，制造廠應(yīng)向購方提供一份合格證書，說明材料按本國際標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行制造、取樣、試驗和檢驗，并且證實符合這些要求。,7、尺寸、重量及數(shù)據(jù),在API 5CT標(biāo)準(zhǔn)

34、的尺寸表中，管子是用代號和規(guī)格（外徑）命名的。外加厚管子的外徑規(guī)格是指管體外徑，而不是加厚部分外徑。 在API 5CT標(biāo)準(zhǔn)中數(shù)據(jù)是以國際單位制（SI）和美國慣用單位制（USC）兩種單位制表示的。對于某一特定的訂貨項目，只要使用一種單位制，不需給出用其它單位制表示的數(shù)據(jù)。 采用國際單位制時，直徑的測量，對于規(guī)格（代號1）大于6-5/8應(yīng)精確至一位小數(shù)。本國際標(biāo)準(zhǔn)采用兩位小數(shù)是出于確?；Q性的設(shè)計目的。采用美國慣用單位制時，直徑應(yīng)被圓整至三位小數(shù)。 每根成品管的長度應(yīng)測量以確定其滿足長度要求。長度測量值應(yīng)以米表示并精確至百分之一米（以英尺表示并精確至十分之一英尺）。 對于長度小于30m（100ft

35、）的管子，其長度測量器具的精度應(yīng)為0.03m（0.1ft）。 在對最小直徑要求有爭議時，應(yīng)采用千分尺進(jìn)行測量。在對最大直徑有爭議時，應(yīng)采用卷尺（皮尺）進(jìn)行測量。當(dāng)采用千分尺測量時，在不符合要求的部位應(yīng)測量3次，并取其平均值。這3個讀數(shù)的平均值應(yīng)被用于確定直徑是否符合要求。 有爭議時，壁厚應(yīng)采用機械式測徑儀測量。 規(guī)格（代號1）為1.660和更大規(guī)格的每根套管和每根油管應(yīng)單獨稱重。規(guī)格（代號1）小于1.660的油管應(yīng)逐根稱重或以合適的捆稱重。,8、通徑及標(biāo)準(zhǔn)通徑棒尺寸,每根成品或半成品套管和油管都應(yīng)進(jìn)行全長通徑試驗。 由非管子制造廠進(jìn)行螺紋加工的套管和油管，應(yīng)在距套管裝接箍端0.6m（24in）

36、范圍內(nèi)及距油管裝接箍端1.1m（42in）范圍內(nèi)進(jìn)行通徑檢驗。通徑棒尺寸（長度和直徑）應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)要求。 當(dāng)購方規(guī)定替代性通徑管子時，應(yīng)用替代性通徑規(guī)檢驗，并按要求標(biāo)識。,9、螺紋加工,管端不允許用錘子錘圓來滿足螺紋加工要求。 所有管子端部的內(nèi)外棱邊都不應(yīng)有毛刺。 所有外露螺紋都應(yīng)涂上螺紋脂。螺紋表面都應(yīng)清潔而無水分和切削液。 不應(yīng)用擴徑的方法使接箍達(dá)到對API螺紋接箍要求的錐度。 所有成品接箍內(nèi)表面不應(yīng)有破壞螺紋連續(xù)性的各種缺欠。 所有接箍在最終加工之后、內(nèi)或外表面電鍍之前應(yīng)進(jìn)行內(nèi)、外表面檢查。應(yīng)采用ISO 13665或ASTM E709的環(huán)向磁場濕熒光磁粉法檢查表面縱向缺欠，或采用已向購方證

37、明具有相同靈敏度的其它無損檢驗方法進(jìn)行檢查。記錄應(yīng)按規(guī)定予以保存。 接箍承載面的內(nèi)外棱邊應(yīng)是圓角或倒角，但不能過分減小承載面的寬度（尺寸b），以保證有足夠的厚度，能安全地支撐吊卡下的管子重量。接箍的兩端面應(yīng)與軸線嚴(yán)格垂直。,10、接箍種類,標(biāo)準(zhǔn)接箍,特殊間隙接箍,特殊倒角油管接箍,組合接箍,縮頸接箍,帶密封環(huán)接箍,同規(guī)不同螺紋類型,異徑接箍（不同或相同螺紋）,11、接箍替換性鋼級或替換性熱處理,若訂單上未規(guī)定熱處理，則H40鋼級管子應(yīng)用軋制態(tài)的、或經(jīng)正火或正火加回火、或淬火加回火的H40、J55或K55鋼級接箍供應(yīng)。 若訂單上未規(guī)定熱處理，則J55鋼級管子應(yīng)用軋制態(tài)的、或經(jīng)正火或正火加回火、或

38、淬火加回火的J55或K55鋼級接箍供應(yīng)。 若訂單上未規(guī)定熱處理，則K55鋼級管子應(yīng)用軋制態(tài)的、或經(jīng)正火或正火加回火、或淬火加回火的K55鋼級接箍供應(yīng)。 當(dāng)訂單上有規(guī)定時，則J55鋼級外加厚油管應(yīng)用L80鋼級1類特殊間隙接箍供應(yīng)。 當(dāng)訂單上有規(guī)定時，則J55和K55鋼級偏梯形螺紋套管應(yīng)用L80鋼級1類接箍供應(yīng)。 M65鋼級產(chǎn)品應(yīng)用L80鋼級1類接箍供應(yīng)。 經(jīng)正火的N80鋼級1類管子應(yīng)以N80鋼級1類或N80Q鋼級接箍供應(yīng)。 經(jīng)正火加回火的N80鋼級1類管子應(yīng)用經(jīng)正火加回火的N80鋼級1類接或N80Q鋼級接箍供應(yīng)。 若訂單上有規(guī)定，則N80鋼級1類和N80Q外加厚油管應(yīng)用P110鋼級特殊間隙接箍供

39、應(yīng)。 若訂單上有規(guī)定，則N80鋼級1類和N80Q偏梯形螺紋套管應(yīng)用P110鋼級接箍供應(yīng)。 若訂單上有規(guī)定，則P110鋼級偏梯形螺紋套管應(yīng)用Q125鋼級接箍供應(yīng)。,12、接箍尺寸,13、接箍外表面缺欠允許深度,14、鋼級色標(biāo),對8m（6ft）或更長的產(chǎn)品應(yīng)使用下列一種或多種方法： a）對于螺紋管、短節(jié)和附件：在距接箍或內(nèi)螺紋端不大于0.6m（24in）的距離，環(huán)繞產(chǎn)品涂一條漆印色帶。 b）對于平端管或“外螺紋外螺紋”管產(chǎn)品：在距任一端不大于0.6m（24in）的距離，環(huán)繞產(chǎn)品涂一條漆印色帶； c）接箍：在接箍的整個外表面上涂漆，包括相應(yīng)的接箍色帶； d）若管子與特殊間隙接箍一起供貨或管子與接箍鋼

40、級不同（除9.2.1允許使用的H40、J55和K55鋼級外），應(yīng)按上述a）、b）和c）規(guī)定對管子和接箍涂漆。,15、標(biāo)記及順序,由制造廠選擇，產(chǎn)品應(yīng)采用模印標(biāo)記，或同時采用模印和錘壓印標(biāo)記。但下列兩種情況除外： 經(jīng)購方與制造廠協(xié)議，錘壓印標(biāo)記能夠要求，在此情況下，錘壓印和模印標(biāo)記應(yīng)同時采用； 由制造廠選擇，可用管子和接箍上的熱滾壓印或熱錘壓印標(biāo)記代替模壓印標(biāo)記，并允許沿管子全長間隔標(biāo)記。,16、成品長度,五、油套管螺紋失效（粘扣、泄露、滑脫）,管柱是由單個管子依靠螺紋連接而成，在井下要承受復(fù)雜的外載和環(huán)境的考驗； 管柱可以看成柱狀“壓力容器”，所以螺紋連接要保證結(jié)構(gòu)完整性和密封完整性； 螺紋連

41、接處往往成為管柱的薄弱環(huán)節(jié)，經(jīng)常發(fā)生粘扣、泄漏、滑脫、斷裂等失效事故； 油、套管的螺紋加工質(zhì)量對油、套管的性能影響非常大。,粘扣,腐蝕,開裂,沖蝕,1、粘扣,影響螺紋粘扣主要因素有方面：生產(chǎn)質(zhì)量和現(xiàn)場操作，每一方面又涉及多種因素。 粘扣的機理：（1）摩擦磨損觀點：內(nèi)、外螺紋配合面金屬由于摩擦干涉，表面溫度急劇上升達(dá)到了焊接相變溫度，使內(nèi)、外螺紋表面發(fā)生粘結(jié)。由于上卸扣過程中內(nèi)、外螺紋有相對位移，粘扣常伴有金屬遷移。粘扣通常表現(xiàn)為粘著磨損，但是如果有沙粒、鐵屑夾在內(nèi)外螺紋之間，也會形成磨料磨損。（2）接觸應(yīng)力觀點：即認(rèn)為接觸應(yīng)力過大是引起螺紋粘扣的根本原因。油、套管在上卸扣過程中,上扣扭矩和幾何

42、約束過盈的聯(lián)合作用使得管螺紋局部點的接觸應(yīng)力過大,進(jìn)而造成螺紋接觸界面的摩擦力增大,產(chǎn)生宏觀粘扣現(xiàn)象。,1.1、螺紋參數(shù)的影響,螺紋之間合理的匹配可以減少粘扣現(xiàn)象的發(fā)生； 螺距、錐度、中徑、緊密距等參數(shù)的不匹配，造成粘扣； 表面粗糙度高對粘扣有促進(jìn)作用；,1.2、鍍層的類型及厚度的影響,不同鍍層的抗粘扣的性能不同，電鍍層比磷化層的抗粘扣性能要好，從鍍層工藝解決粘扣是一種比較容易實現(xiàn)的途徑； 鍍層的厚度、耐高溫性、耐摩擦性能影響螺紋的抗粘扣性能；,1.3、螺紋脂影響,螺紋脂作為在上扣前涂抹到油田管子連接螺紋上的一種物質(zhì)，它可以在上卸扣時起潤滑作用，并且在服役時可對高內(nèi)、外壓力起密封作用，也有防銹

43、功能； 從螺紋脂的產(chǎn)品特性來看，它在上扣中的主要作用有兩點：一是利用其潤滑作用降低摩擦系數(shù)，防止螺紋粘結(jié)；二是利用螺紋脂中的固體含量（如石墨、鉛粉、鋅、銅鱗片等）來堵塞存在于螺紋嚙合間的通道，提高密封性。,1.4、上扣控制的影響,上扣設(shè)備和操作過程本身也有許多不確定性： 上扣設(shè)備：上、卸扣的主要設(shè)備有：貓頭繩、B型大鉗、套管液壓大鉗甚至鉆桿液壓大鉗 上扣控制方法：現(xiàn)場上扣一般采用位置控制的上扣方法，要求沒有外露扣（ 沒有按扭矩上扣）。由于螺紋脂、螺紋配合不同，這種上扣條件常會出扭矩過大，上扣扭矩變化也比較大。常會引起套管螺紋粘扣。 上扣速度：上扣時，一般先采用高速機緊，上扣速度太快，而導(dǎo)致的套

44、管螺紋粘扣。 上扣過程：許多油田在送到井臺的套管以發(fā)生了螺紋碰傷、表面有沙石、不清潔等，下套管操作條件也比較刻苛，有時遇到大風(fēng)，會引起錯扣。 單純控制扭矩或位置均不科學(xué)，必須扭矩和位置同時控制；,2、泄露,一般地，流體（包括液體和氣體）的泄漏，需要一個泄漏通道及存在壓力差。對于油、套管螺紋而言，在一定的扭矩作用下，內(nèi)、外螺紋嚙合的“緊密程度”決定了螺紋的密封性能。 而事實上螺紋完全緊密嚙合是不可能的，總存在一定的縫隙，即絕對密封一點兒都不泄漏是不可能的，密封僅僅是相對某種泄漏速率而言，目前所謂“密封”在試驗室條件下的要求有以下幾種： 15分鐘內(nèi)沒有可見的水滴 3分鐘內(nèi)沒有可見的氮氣泡 氦氣在一

45、個大氣壓下泄露速率低于10-5cm3/s API螺紋密封機理：采用錐度螺紋密封，依靠螺紋過盈嚙合產(chǎn)生的接觸壓力來獲得，嚙合螺紋螺紋間存在泄漏通道，借助螺紋脂加強密封。,2.1、螺紋公差的影響,API螺紋公差對螺紋密封性產(chǎn)生影響： 不同螺紋公差配合對螺紋配合過盈量有一定的影響，從而影響螺紋的接觸壓力； 其次齒高、牙形角和錐度、中徑公差的變化可導(dǎo)致螺紋間隙的增大，從而增大了泄漏通道。從這點也不難看出，API 螺紋規(guī)范并不能保證每個螺紋具有相同的密封性能。,2.2、上扣控制的影響,螺紋配合的最佳過盈量能否實現(xiàn)，接觸壓力能否達(dá)到最佳，主要取決于上扣控制，尤其是當(dāng)螺紋處于松配合時，將嚴(yán)重影響螺紋的密封性

46、。 從密封性而言，上扣上得越緊，對密封性越好，但過緊得上扣，有可能導(dǎo)致螺紋發(fā)生粘扣，反到影響螺紋得密封性。 目前，上扣控制有許多方法，如采用余扣數(shù)、標(biāo)記、扭矩、扭矩圈數(shù)及扭矩位置等方法。其控制的參數(shù)主要有兩個：扭矩和位置(機緊圈數(shù))。 無論單獨采用扭矩控制,還是采用位置控制,其可靠性均不高,都不能保證螺紋的最佳嚙合,只有同時控制扭矩和位置，才能保證螺紋連接的可靠性。所以扭矩圈數(shù)和扭矩-位置是目前世界上較先進(jìn)的方法，尤其是后者是EXXON公司專為提高螺紋密封性而發(fā)明的一種上扣方法。,2.3、螺紋脂的影響,螺紋脂作為螺紋連接中的一種必不可少的物質(zhì)，其主要作用不僅可提供潤滑性，防止螺紋粘結(jié)的發(fā)生，更重要是用來提高螺紋的密封性。 通常使用的API螺紋脂,這種螺紋脂除含有一定的油基脂外，還含有占總重量64%的固體填料,如銅、鉛、鋅和石墨等，這些固體填料中的軟金屬在螺紋接觸壓力的擠壓下，形成固體填料顆粒的聚結(jié)，并堵塞了存在于嚙合螺紋間的泄漏通道而形成密封。 API螺紋脂