石油管螺纹检测(讲义)11.10_图文

1、 石油管螺纹检测及相关问题释疑卫尊义技术监督中心2008.11.11 一、概述二、石油管螺纹检测三、相关问题释疑 一、概述1、石油管螺纹特点石油管螺纹:带有一定锥度的螺纹,如1:4、1:6、1:8、1:12、1:16等,螺距也比较大,如6.35mm、5.08mm、3.175mm、2.54mm等。具有上卸扣速度快,连接强度高,密封性能好等优点。主要用于钻具(钻杆、钻铤、方钻杆等、油管及套管、管线管等石油管螺纹连接。 2、石油管螺纹特性螺纹连接部位是最薄弱的环节,失效事故80%以上发生在螺纹连接处。因此,螺纹主要应具备两个特性:结构完整性:就是螺纹啮合后应具备足够的连接强度,不致于在外力作用下使结

2、构受到破坏。密封完整性:就是要能够保证含有数以百计螺纹连接接头的管柱在各种不同受力状态下承受内外压差(一般为几百个大气压的长期作用而不泄漏。螺纹连接强度和密封性能是油井管极为重要的两个技术指标。 3、检测的意义螺纹检测的目的就是要把存在螺纹质量问题的管子检查出来,防止不合格管出厂或下井,最大限度避免或减少油井管失效事故的发生。生产厂要经过工序检验、巡检、入库前抽检(成品库抽检等多道工序把关;各油田还要进行到货后商检(验收或派人赴工厂监造或在出厂前、装船(车前检验,有的油田则委托第三方检验机构驻厂监造。油田除螺纹参数、外观按比例抽检外,有的单位还对螺纹接头进行静水压密封性能试验。油井管下井前,作

3、业人员还需对螺纹进行外观检查(有无损伤、变形、锈蚀等,对管体还要进行通径试验。 二、石油管螺纹检测1、检测项目u螺纹外观(缺欠、缺陷u螺纹参数及几何尺寸(单项参数、紧密距等 u螺纹密封(静水压u螺纹机紧(扭矩、圈数、位置、J值等 2、螺纹型式及代号2.1 油管u平式油管(不加厚 NU(旧:TBG或NUE u外加厚油管EU(旧:UP TBG或EUEu整体接头油管IJ(旧:IJ TBG2.2 套管u长圆螺纹套管LC(旧:LCSG或LTC u短圆螺纹套管STC(旧:CSG或STC u偏梯形螺纹套管BC(旧:BCSG或BTC u直连形螺纹套管XC(旧:XCJG 2.3 钻具u数字型接头NC(NC23-

4、NC77u正规型接头REG(2 3/8REG-8 5/8REG u内平型接头IF (2 3/8IF-5 1/2IFu贯眼型接头FH(3 1/2FH-6 5/8FH注:p内平型、贯眼型逐步在淘汰;p4FH-NC40互换;p 2 3/8IF-NC26互换;p 2 7/8IF-NC31互换;p 3 1/2IF-NC38互换;p4IF-NC46互换;p 4 1/2-NC50互换。 2.3 钻具u互换只是基面中径相同,不影响旋合配对,但牙型不同,使用性能也大不一样,所以不能等同。油田在标识接头螺纹型式时经常标错,在NC50扣上注411或410等。u螺纹有左右旋之分。左旋用LH表示。方钻杆以上螺纹连接用左

5、旋,打捞处理事故钻具也用左旋。旧式代号:p 4 1/2IF:410 (母,411 (公;p4IF:4A10(母,4A11(公;p 4 1/2FH :420 (母,421 (公;p 4 1/2REG:430 (母,431 (公。生产厂基本不用这些旧代号,油田管子站还延用旧的习惯。 3、检测依据主要标准u API SPEC 5B(GB/T 9253.2 u API RP 5B1 (GB/T 18052 u API RP 5A5(SY/T 6474u API SPEC 7 (SY/T 6407u API SPEC 5CT (GB/T 19830 u API SPEC 5Du API RP 5C1 (

6、GB/T 17745 5、检测用量具、工具卷尺、通径规、测厚仪(超声波、机械式、游标卡尺(长爪、普通、深度、钢板尺、卡钳、深度千分尺、内径杠杆表、座架规(鞍形规、全套螺纹单项仪及附件、全套螺纹工作量规、锉刀、沙纸、油石等。单项仪主要有:螺距规及样板、齿高规及样板、内外锥度规、缺陷规、同轴度规、螺尾规、三表量规、单表量规及轮廓显微镜等。特殊螺纹还需用中径规及标准块、密封直径量规及标准块和其它专用量具。 4、检测项目表4.1 油、套管外观、几何尺寸、螺纹参数等详见附表1.doc。注:J值未列入,SY/T 5987-94对圆螺纹套管要求为J±6.35mm,API RP 5A5提出所有规格如

7、超出J±6.35mm要通知货主,但不一定判不合格。(5A5新版规定±2牙,旧版±3牙。4.2 钻具(主要是钻杆外观、几何尺寸、螺纹参数等,详见附表2.doc。 5、检测量值溯源关系5.1 螺纹单项参数由低到高溯源关系依次为:5.2 一般几何尺寸由低到高溯源关系依次为:单项仪检验仪各省市计量测试所国家长度基准常规量具(卡尺、卷尺、千分尺等工厂、所、中心(局检测中心各省市计量测试所国家长度基准 5.3 油套管紧密距由低到高溯源关系依次为:5.4 钻具紧密距由低到高溯源关系依次为:工作规校对规三坐标、轮廓仪、高度仪等省计量测试所国家长度基准工作规校对规地区规原始规三坐标

8、、轮廓仪、高度仪等省计量测试所国家长度基准美国国家长度基准 6、检测前准备(1螺纹清洗,在检测记录上登记好规格、钢级、管号等。(2量具的选取。触头直径、样板(齿高、螺距、单项仪的型式,螺纹量规、卡尺等。(3测量范围的定位。钻具螺纹为第一完整扣至最后一完整扣,圆螺纹套管外螺纹为第一完整扣至L4-12.7处,内螺纹为第一完整扣至J+1P处;油管外螺纹为第一完整扣至L4-g处,g=12.7,其实与圆螺纹套管相同;偏梯形套管外螺纹为第一完整扣至L7处,内螺纹同圆螺纹套管。 (4测量间距的确定。u牙型高度:测量范围大于25.4mm的产品,以25.4mm的间距进行;测量范围在12.7-25.4mm之间,以

9、12.7mm间距进行。对于11 1/2牙/吋的产品,以4牙螺纹间距进行。u螺距/锥度:普通螺距间距同牙型高度。任何时候除偏梯形螺纹外,锥度,牙形高度和螺距的测量接触点都不得超出最后一牙完整螺纹位置。偏梯形螺纹锥度还应在不完整螺纹区域检测。累积螺距间距,测量内外螺纹累积螺距应在第一牙完整螺纹和最后一牙完整螺纹间某一间距内进行,对于每对牙数为偶数的,该间距等于12.7mm的最大倍数,对于每寸牙数为奇数的,该间距等于25.4mm的最大倍数。 7、检测(1外观检查。是否有变形、螺纹缺陷等,有毛刺、轻微损伤的螺纹修磨后再旋合量规,严重变形,损伤的没必要旋合。(2几何尺寸检测。(3螺纹单项参数的检测。5B

10、标准里写的比较详细。掌握要领,仪表读数找最大转折点,锥度测量在同一轴截面上(对钻具测量影响较大,螺距和齿高沿母线方向。(4紧密距检测。量规旋合时平稳旋合,不施加惯性,以一个人的臂力至上不动为止。旋合前加适量润滑油。日本JFE公司研究表明,不同人的旋紧力差值约为40N·m。 8、注意事项(1所有量具(特别是量规与被检产品等温足够时间,消除温差和防抱死。(2量表回程误差注意消除。(3锥度测量应注意回零是否正确,否则重新测量。在完整螺纹区间测量间距必须全部履盖该区间,即测量间距必要时可重叠。(4根据工作量规与校对规校准紧密距值S1、S2、P1及校对规的自配紧密距S,确定内外螺纹紧密距范围。

11、(5单项仪属精密量表,操作时应十分谨慎,轻拿轻放,防止震动或滑落,以免使量表精度受损。 9、检测结果(1单位:几何尺寸:均为mm,根据标准要求保留有效数字位数,如总长、壁厚、外径、内径等。螺距偏差:mm,保留3位或2位小数。国产量规分度值0.01mm; 进口量规分度值0.0005或0.001。齿高偏差:mm,同螺距规。紧密距:mm,保留2位小数。锥度:mm/m。保留1位小数。(2公差范围:见附件1、附件2,或查相应的产品标准。(3判定:对判定不合格的参数要慎重,要进行反复测量并由他人复核、确认。 三、相关问题释疑1、紧密距:(1定义:GB/T 9253.1-1999定义比较合理,即在规定条件下

12、旋合的内外锥螺纹其规定测量点或面之间的轴向距离。引自美国H28手册。既适合量规之间,也适合产品之间,同时也适合量规和产品之间。(2正负号的确定。钻具内螺纹检验时,塞规大端面凸出台肩面为正号,反之为负号,详见附图1;油套管外螺纹检验时,管子小端凸出环规小端面为负号,反之为正号,详见附图2、3.doc。(3以前对P1值正负争执比较激烈,现在基本统一(有三种观点。 (4凸出量、凹入量与紧密距不相同,是对紧密距的间接测量,但可以判定紧密距是否合格。用短环规检验长圆螺纹套管时管端有凸出量。短圆环规检验特殊规格的短圆螺纹套管,管端既有凸出量,也有凹入量。详见附图4。(5凸出量名义值-凸出量实测值=紧密距;

13、凹入量实测值-凹入量名义值=紧密距(6建议用推荐公式:H凸=(L4长(短-L4量规-P1来确定长、短圆螺纹套管的凸出量,实测凸出量如在(L4长(短-L4量规-P1±1P范围即判定紧密距合格。 (7建议用推荐公式:H凹=(L4量规-L4短+P1 来确定短圆螺纹套管的凹入量,实测凹入量在(L4量规-L4短+P1±1P范围即判定紧密距合格。(8紧密距出现分歧,用合格的校对规仲裁。 2、偏梯形套管三角形上扣标记(1目前对最小扭矩的控制位置仍不统一,有三种观点,即分别将接箍端面上至三角形底边内一螺距、外一螺距和底边平齐,持第三种观点人数最多。(2API 5B、5B1、5A5、5CT、

14、5C1等标准都涉及到三角形上扣标记。国内等同采用5B的标准、中译本对最小扭矩的控制位置与API标准原意出现不一致。原文本要表达的是距底边还差一个螺距,译文则译为进入底边后一个螺距。(3API几个标准是一致的,5A5、5B1有关章节对扭矩验收的规定已很明确详见附图5。现在主要是国家标准GB/T 9253.2-1999和各种版本的5B中译本对原文的表述不正确。 3 、几个螺纹术语的讨论完整螺纹:是指齿顶、齿底均具有完全形状的螺纹。要求在第一完整螺纹至最后一完整螺纹(牙槽之间测量齿高、螺距、锥度。全顶螺纹:是齿顶指具有完全形状的螺纹。5B标准LC原文指最小全顶螺纹长度,也就是平常所指的黑皮扣,但GB

15、/T 9253.2-1999将LC译为完整螺纹最小长度。容易混淆。有效螺纹:对油套管指外螺纹根部牙底消失锥角起始点以前的螺纹,L2即为有效螺纹长度;钻具内螺纹有效螺纹长度为LBtmin,是指台肩面至最后一个完整螺纹深度非承载牙侧与牙顶交点测得的距离。 4、累积螺距偏差与每英寸螺距偏差钻具及油、套管均要求测量累积螺距偏差和每英寸螺距偏差。当每英寸螺距偏差比较小,完整螺纹区间又较短(小于2寸可以预测累积螺距偏差也不会超差,一般可不进行测量。5、紧密距与单项参数的关系单项参数包括中径、螺距、齿高、锥度、牙侧角(牙型角,是螺纹的基本要素。紧密距是一个综合参数,主要间接反映了螺纹作用中径的大小,当单项参

16、数加工偏差较小、椭圆度较小,表面粗糙度较小,比时紧密距更能精确反映螺纹作用中径的大小,也更近似于单一中径。螺纹接头只检验紧密距是不够的,必须同时将其它单项参数也进行控制。否则反映不了螺纹真实的连接啮合质量。管子站修复螺纹只检验紧密距是一个较大的缺陷,存在严重的质量隐患。紧密距可以通过车削台肩面来保证测量值在一定范围,合格其实是一种假像。6、螺纹量规与光滑锥度量规 在API标准里并没有规定螺纹检验可以借助于光滑锥度 量规。光滑锥度量规是根据我国六、七十年代螺纹加工的 水平，配套、辅助螺纹量规进行加工、检验的。当时加工 条件比较简陋，没有数控车床，没有成型刀具、没有单项 仪。现在一些钻具加工厂、油套管生产厂都使用数控车床、 成型刀具、单项仪，锥度规已很少使用。 有些加工厂想用光滑锥度规取代螺纹量规。 管子站修复螺纹用光滑锥度规主要控