API油套管螺纹检验检测.ppt
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1、API 油套管螺纹检测西安摩尔石油工程实验室有限公司 任师亮目录一、石油用管概况二、API螺纹简介三、API 5B(油、套管螺纹检验)四、API 5CT(油、套管螺纹相关内容)五、API 螺纹失效一、石油用管概况石油管主要包括油井管和石油管主要包括油井管和输送管两大送管两大类。油井管主要包括套管、油管、油井管主要包括套管、油管、钻杆、杆、钻铤、方、方钻杆及其构件(杆及其构件(钻杆接杆接头、转换接接头和短和短节等)。等)。输送管主要包括送管主要包括输送油、气、水、送油、气、水、矿浆等的等的钢管(包括不管(包括不锈钢管)、复管)、复合管、合管、PV管材等。管材等。油井管油井管贯穿穿钻井、完井、采油
2、(气)和井、完井、采油(气)和储运工程的各个运工程的各个环节。油井管(OCTG)油套管钻具 油套管 管线管钻具石油专用管 油井管1、油井管用途油管:油气自井底至井口的采收通道。油管:油气自井底至井口的采收通道。规格范格范围为1.054 1/2,钢级:J55、K55、N80、P110等。等。API 5CT规定:定:规格大于格大于4-1/2但小于但小于10-3/4(代号(代号1)的套管可由)的套管可由购方方规定用作油管定用作油管 套管:防止地套管:防止地层塌陷塌陷,保保护油管、与油管通油管、与油管通过封隔器将油气封隔器将油气层与与环形空形空间隔开。隔开。可分可分为表表层套管、生套管、生产套管(即油
3、套管(即油层套管),技套管),技术套管(异常套管(异常压力用)。范力用)。范围为4 1/220,以,以5 1/2、7、9 5/8LC、STC、BC为多,多,钢级:J55、N80、P110等。等。钻具(具(钻杆、杆、钻铤、方、方钻杆、杆、转换接接头等)等)传递动力力给钻头、破碎岩石、高、破碎岩石、高压泥泥浆进入井底的通道。入井底的通道。钻杆范杆范围2 7/85 1/2,以,以5内外加厚内外加厚为多,多,钢级:E75、G105、S135等。等。2、油气输送管油气输送管:输送油气的通道。油气输送管:无缝钢管 油气输送钢管 直缝埋弧焊管 埋弧焊钢管 螺旋缝埋弧焊管 焊接钢管 电阻焊或高频感应焊管3、A
4、PI 油套管规范API Spec 5CT(第九版,(第九版,2011年年7月)套管和油管月)套管和油管规范范API Spec 5B(第(第15版,版,2008年年4月)套管、油管和管月)套管、油管和管线管螺管螺纹的加工、的加工、测量和量和检验规范范API RP 5C1 套管和油管的套管和油管的维护与使用推荐作法与使用推荐作法API RP 5A3 螺螺纹脂推荐作法脂推荐作法API RP 5B1套管、油管和管套管、油管和管线管螺管螺纹的的测量和量和检验推荐作法推荐作法二、API 螺纹简介API Spec 5B(第(第15版,版,2008年年4月)套管、油管和管月)套管、油管和管线管螺管螺纹的加工、
5、的加工、测量和量和检验规范,其内容包括范,其内容包括对API螺螺纹量量规的尺寸和的尺寸和标记要求,以及用于要求,以及用于检验管管线管、管、圆螺螺纹套管和油管、偏梯形螺套管和油管、偏梯形螺纹套管和直套管和直连型套管的型套管的连接螺接螺纹和量和量规的的仪器和方法。器和方法。API Spec 5B规范适用于按范适用于按API标准生准生产的的产品。螺品。螺纹的的锥度、螺距、牙型高度、螺距、牙型高度、牙型角和牙度、牙型角和牙侧角的角的测量方法适用于每英寸牙数不多于量方法适用于每英寸牙数不多于11-1/2牙的螺牙的螺纹。所列不所列不带公差的螺公差的螺纹尺寸尺寸仅作作为连接接设计的依据,不的依据,不须进行行
6、测量以确定量以确定产品品接收或拒收。接收或拒收。1、API油套管螺纹连接形式接箍接箍连接接无接箍无接箍连接接 (已逐步淘汰)(已逐步淘汰)2、API 螺纹类型螺螺纹类型型图API 螺纹TBGUPTBGLCSGCSGBCSGLP 管线管 螺纹LCSCBCNUEU钻具螺纹数字型正规型内平型贯眼型NCREG IFFH已逐步淘汰特殊螺纹油管螺纹套管螺纹油管不加厚油管外加厚圆螺纹长圆螺纹短圆螺纹直连型偏梯 螺纹XC2、API 5B定义应(shall):用以表示):用以表示规定是定是强制性的制性的宜(宜(should):用以表示):用以表示规定不是定不是强制性的,而是推荐作制性的,而是推荐作为好的方法。好
7、的方法。可(可(may):用以表示):用以表示规定可供定可供选择。缺欠(缺欠(imperfection):按适用):按适用标准所提供的方法准所提供的方法检验出的出的产品上的不品上的不连续处或不或不规则处。缺陷(缺陷(defect):具有足):具有足够大尺寸的缺欠,并且按照适用大尺寸的缺欠,并且按照适用标准的准的规定成定成为产品拒收的依据。品拒收的依据。2、API 5B螺纹术语(一)锥度:度:圆螺螺纹和管和管线管螺管螺纹锥度的定度的定义是螺是螺纹中径的增加量;偏梯形螺中径的增加量;偏梯形螺纹锥度的定度的定义是沿外螺是沿外螺纹小径小径圆锥和内螺和内螺纹大径大径圆锥直径的直径的变化量。所有螺化量。所
8、有螺纹的的锥度公差按度公差按in/in表示,表示,锥度偏差也必度偏差也必须按此确定。按此确定。螺距:螺距的定螺距:螺距的定义是螺是螺纹上某一点至相上某一点至相邻螺螺纹上上对应点之点之间的距离。螺距公的距离。螺距公差的表示方法有差的表示方法有“每英寸每英寸”和和“累累积”两种,螺距两种,螺距误差也必差也必须按此确定。按此确定。对于于测量量间距超距超过1in者,者,测得的偏差得的偏差应以每英寸以每英寸计算。算。牙型高度(牙型高度(齿高):牙型高度的定高):牙型高度的定义是:螺是:螺纹牙牙顶与螺与螺纹牙底之牙底之间垂直于螺垂直于螺纹轴线的距离。的距离。牙型角度:螺牙型角度:螺纹牙型角的定牙型角的定义
9、是:螺是:螺纹牙型上,两牙牙型上,两牙侧面之面之间的的夹角。螺角。螺纹牙牙侧角的定角的定义是螺是螺纹牙型上牙牙型上牙侧与螺与螺纹轴线的垂面的垂面间的的夹角。角。对于于60对称螺称螺纹,其牙,其牙侧角等于牙型角的一半,因此,两牙角等于牙型角的一半,因此,两牙侧角相等。偏梯形螺角相等。偏梯形螺纹的引的引导牙牙侧角角为10,跟随牙,跟随牙侧角角为3。2、API 5B螺纹术语(二)LC:从管端起全:从管端起全顶螺螺纹最小最小长度度 紧密距密距:(:(1)手手紧紧密距密距“A”是两个具有相同是两个具有相同标称称值的部件在没有的部件在没有产生机械生机械过盈盈时的名的名义上上紧位置。位置。(2)手)手紧紧密
10、距密距“A”是基本机是基本机紧上扣的基本留量上扣的基本留量。L4:管端至螺:管端至螺纹消失点消失点总长度度 A1:管端至三角形:管端至三角形标记长度度螺尾:螺螺尾:螺纹消失点消失点处。Q:接箍:接箍镗孔直径孔直径 q:接箍:接箍镗孔深度孔深度 W:接箍外径:接箍外径NL:接箍最小:接箍最小长度度b:接箍承:接箍承载面面宽度度E1:手:手紧面面处中径中径 3、API 5B螺纹牙型(圆螺纹)3、API 5B螺纹牙型(偏梯螺纹)4、API 5B螺纹上扣示意图(圆螺纹)4、API 5B螺纹上扣示意图(偏梯螺纹)5.1、API螺纹参数(NU)5.2、API螺纹参数(EU)5.3、API螺纹参数(STC)
11、5.4、API螺纹参数(LC)5.5、API螺纹参数(BC)5.6、套管长、短圆螺纹量规尺寸三、API 5B(油、套管螺纹检验)API Spec 5B(第(第15版,版,2008年年4月)套管、油管和管月)套管、油管和管线管螺管螺纹的加工、的加工、测量和量和检验规范,范,对螺螺纹的加工、的加工、测量和量和检验有有详细的的规定。定。API RP 5C1 套管和油管的套管和油管的维护与使用推荐作法,与使用推荐作法,对螺螺纹拧接扭矩、接扭矩、现场使用、使用、运运输等有等有详细的要求的要求1、API油套管加工工序API油套管加工工序:外螺纹内螺纹螺纹加工打印标记螺纹加工磁粉探伤表面磷化轧管接箍拧接管端
12、通径喷标刷漆包装挂标热处理探伤水压人检入库2、单位换算公制公制单位位mm,m,1m=1000mm美国美国惯用制用制单位位in,ft,1ft=12 in,1in=8分分公英制公英制单位位换算算 1in=25.4mm,1 ft=304.8mm,1in=0.0254m,1ft=0.3048m3、检验注意事项所有所有仪器器应当在校当在校检有效期限内有效期限内所有的所有的仪器均器均应置于与被置于与被检验产品相同的温度条件下,并保持足品相同的温度条件下,并保持足够时间以以消除温差。消除温差。操作操作时应十分十分谨慎,以保持按本慎,以保持按本规范范进行行检验所要求的高准确度和精度。所要求的高准确度和精度。任
13、何任何仪器若不慎被摔或受器若不慎被摔或受剧烈震烈震动,就,就应进行重新校准或与已知精度的行重新校准或与已知精度的计量基准量基准对比比,重新确定其精度,否重新确定其精度,否则不能用于不能用于检验。检验前,所有螺前,所有螺纹都都应彻底清洗。底清洗。测量位置:第一牙完整螺量位置:第一牙完整螺纹和最后一牙完整螺和最后一牙完整螺纹之之间测量量间距:以距:以1/2in或或1in为间距距进行行螺螺纹的的长度度应平行于螺平行于螺纹轴线测量;量;螺螺纹牙型高度与牙型高度与圆锥直径直径应大致垂直于螺大致垂直于螺纹轴线测量;量;偏梯形内螺偏梯形内螺纹、外螺、外螺纹的螺距的螺距应大致沿中径大致沿中径圆锥平行于螺平行于
14、螺纹轴线测量。量。偏梯形外螺偏梯形外螺纹锥度度应沿小径沿小径圆锥、偏梯形内螺、偏梯形内螺纹锥度沿大径度沿大径圆锥在其直径在其直径上上测量。量。当使用当使用锡或其它塑性涂或其它塑性涂层,其厚度超,其厚度超过0.001in(0.0254mm)时,螺,螺纹的的公差和公差和紧密距要求密距要求仅适用于无涂适用于无涂层螺螺纹。4、检验工具齿高表环规塞规外锥表内锥表螺距表齿高标块螺距标块螺尾规卡尺深度尺5、检验工具溯源螺螺纹单项参数由低到高溯源关系依次参数由低到高溯源关系依次为:一般几何尺寸由低到高溯源关系依次一般几何尺寸由低到高溯源关系依次为:油套管油套管紧密距由低到高溯源关系依次密距由低到高溯源关系依次
15、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6、仪器测头的选取7、螺纹外观检查准则在自管端的完整螺在自管端的完整螺纹最小最小长度(度(Lc)范)范围内,以及从内,以及从镗孔端面到距接箍中心孔端面到距接箍中心J+1牙的牙的平面或者到距整体接平面或者到距整体接头油管内螺油管内螺纹小端小端J+1牙的平面之牙的平面之间的的间隔内,螺隔内,螺纹应无明无明显的的撕裂、刀痕、磨痕、台肩或破坏螺撕裂、刀痕、磨痕、台肩或破坏螺纹连续性的任何其它缺欠。性的任何其它缺欠
16、。对偶然出偶然出现的表面刮痕、的表面刮痕、轻微凹痕和表面不微凹痕和表面不规则,若不影响螺,若不影响螺纹表面的表面的连续性,可性,可以不以不视为有害。有害。由于由于难以确定表面刮痕、以确定表面刮痕、轻微凹痕和表面不微凹痕和表面不规则及其及其对螺螺纹性能的影响程度,因此性能的影响程度,因此也不能把此也不能把此类缺欠作缺欠作为管子判管子判废的依据。作的依据。作为验收准收准则,最关,最关键的考的考虑是要保是要保证螺螺纹上不存在能使接箍螺上不存在能使接箍螺纹保保护涂涂层剥落或剥落或损伤啮合面的明合面的明显凸点。凸点。允允许手工精修螺手工精修螺纹表面。表面。在在Lc长度与螺度与螺纹消失点之消失点之间允允许
17、存在缺欠,只要其深度不延伸到螺存在缺欠,只要其深度不延伸到螺纹的牙底的牙底圆锥以以下;或者不大于下;或者不大于规定壁厚的定壁厚的12.5%(从缺欠延伸(从缺欠延伸处的管子表面的管子表面测量),允量),允许深度取两深度取两者中者中较大的。在此区域内,允大的。在此区域内,允许进行磨削修整以消除缺陷,磨削深度的极限与行磨削修整以消除缺陷,磨削深度的极限与该区区域的缺欠深度相同。域的缺欠深度相同。缺欠缺欠还包括其它不包括其它不连续处,如折叠、凹坑、刀痕、,如折叠、凹坑、刀痕、压痕和搬运痕和搬运损伤等;等;还可能遇到可能遇到微坑和微坑和污渍,但不一定是有害的。由于微坑和,但不一定是有害的。由于微坑和污渍
18、及其及其对螺螺纹性能的影响程度也性能的影响程度也难以确定,因此也不能把此以确定,因此也不能把此类缺欠作缺欠作为管子判管子判废的依据。作的依据。作为验收准收准则,最关,最关键的考的考虑是要去掉螺是要去掉螺纹表面的任何腐表面的任何腐蚀产物而不存留泄漏通道。不允物而不存留泄漏通道。不允许采用磨采用磨锉方法来消方法来消除凹坑。除凹坑。8、内、外倒角管端外倒角(管端外倒角(60)应如如图1、3、5和和8所示,必所示,必须保保证在管端在管端360圆周上完周上完整,倒角直径的整,倒角直径的选择应使螺使螺纹牙底凹槽在倒角面上而不是在管子端面上消失,牙底凹槽在倒角面上而不是在管子端面上消失,并且不能出并且不能出
19、现刀口状的棱刀口状的棱边。88年以前年以前5B对内倒角未作要求,内倒角未作要求,88年以后才有箭年以后才有箭头说明,要求倒角。明,要求倒角。9、锥度测量锥度度测量步量步骤:固定的球形:固定的球形测头应置于末牙完整螺置于末牙完整螺纹的牙槽内,活的牙槽内,活动测杆杆上的球形上的球形测头置于直径置于直径对侧同一螺同一螺纹的牙槽内。固定的牙槽内。固定测头保持不保持不动,活,活动测头作小作小圆弧弧摆动。调节指示表,使零位与最大指示表,使零位与最大读数重合。以同数重合。以同样的方法,的方法,沿同一条沿同一条圆锥母母线在完整螺在完整螺纹全全长范范围内按内按规定的定的间距距进行行连续测量。量。连续测量量值之差
20、之差值即即为该段螺段螺纹的的锥度。度。锥度的表示方法:度的表示方法:单位不同,表示方法不同位不同,表示方法不同 1:16;0.0625;3/4;62.5;in/in;in/ft;mm/mm;mm/m10、螺尾测量(仅用于偏梯型螺纹)螺尾量螺尾量规的指示表的指示表应先先设置零位。置零位。对于于规格不大于格不大于13-3/8者,者,应以平面作以平面作为校正基准。校正基准。对于于规格不小于格不小于16者,者,应以完整螺以完整螺纹牙底作牙底作为校正基准,在校正校正基准,在校正量量规前,前,应检验这些完整螺些完整螺纹牙底的牙底的锥度是否合适。度是否合适。如果最后一螺如果最后一螺纹牙槽不大于从管端至上牙槽
21、不大于从管端至上紧三角形三角形顶点的距离(点的距离(A1+0.375)in,那么此,那么此处螺螺纹必必须是真是真实的螺尾螺的螺尾螺纹。螺。螺纹的螺尾的螺尾应在螺在螺纹终止止处或上或上紧三角形三角形顶点点处测量量(取两者中取两者中较短者短者),测量方法是:将螺尾螺量方法是:将螺尾螺纹规测头置于螺置于螺纹终止之前止之前90或三角形或三角形顶点之前点之前90(沿(沿圆周方向周方向1/4圆周)周)处的牙槽内,然的牙槽内,然后后顺时针方向旋方向旋转该量量规,直至,直至测头离开螺离开螺纹牙槽或者超牙槽或者超过三角形三角形标记的的顶点。如果指示表点。如果指示表读数不大于数不大于+0.005in,则螺尾螺螺尾
22、螺纹视为合格。合格。11、螺距测量使用前,安装和使用前,安装和调整固定整固定测头,使,使测头间距等于待距等于待测螺螺纹的的间距。当用距。当用标准准样板板检查量量规时,应将量将量规指示表指示表调零。当使用螺距量零。当使用螺距量规测偏梯型螺偏梯型螺纹样板板时,必,必须细心操作,保心操作,保证测头接触在牙底和接触在牙底和3牙牙侧面上。面上。量量规的球形的球形测头应置于相置于相应的螺的螺纹槽内,并以固定槽内,并以固定测头为轴心在心在测量量线的两的两侧旋旋转一小一小圆弧。最小的正弧。最小的正读数(数(+)或最大的)或最大的负读数(数(-)就是螺距)就是螺距误差。差。在偏梯形套管螺在偏梯形套管螺纹上,上,
23、应对量量规施加一施加一轻微的力,使固定微的力,使固定测头在在测量量时同同时接触螺接触螺纹的的3牙牙侧面和牙底。施力的方向面和牙底。施力的方向应朝着外螺朝着外螺纹的小端方向或内螺的小端方向或内螺纹的大端。的大端。螺距的表示方法:螺距的表示方法:mm/in,mm/25.4m,in/in 12、牙型高度的测量管管线管和管和圆螺螺纹高度量高度量规测头应呈呈锥形,最大形,最大锥角角50,且不得与螺,且不得与螺纹牙牙侧接接触。偏梯形螺触。偏梯形螺纹牙型高度量牙型高度量规的的测头可以使用可以使用锥形形测头或球形或球形测头,但直径,但直径不能大于不能大于0.092in,且,且测头不得接触螺不得接触螺纹牙牙侧。
24、量量规应根据所根据所测螺螺纹的型式采用相的型式采用相应U型槽校正。量型槽校正。量规测头置入相置入相应槽内槽内时,应将确定牙型高度偏差的指示表将确定牙型高度偏差的指示表调整到零位,将确定牙型整到零位,将确定牙型实际高度的量高度的量规指指示表示示表示值调整到螺整到螺纹牙高牙高对应的数的数值。对于于V型螺型螺纹和和圆螺螺纹,量,量规还应根据根据所所测螺螺纹类型置入相型置入相应的的V型槽内比型槽内比对,量,量规在校在校对块的的V型槽与型槽与U型槽校的型槽校的读数数变动不得超不得超过0.0005in,如果不是,如果不是这样,测头可能已磨可能已磨损,应予以更予以更换。13、牙型高度及校对块槽深14、螺纹牙
25、型角螺螺纹牙型角的定牙型角的定义是:螺是:螺纹牙型上,两牙牙型上,两牙侧面之面之间的的夹角。螺角。螺纹牙牙侧角的定角的定义是螺是螺纹牙型上牙牙型上牙侧与螺与螺纹轴线的垂面的垂面间的的夹角。角。对于于60对称螺称螺纹,其牙,其牙侧角等于牙型角的一半,因此,两牙角等于牙型角的一半,因此,两牙侧角相等。偏梯形螺角相等。偏梯形螺纹的引的引导牙牙侧角角为10,跟随牙,跟随牙侧角角为3。牙型角牙型角应使用角度光学比使用角度光学比对显微微镜或其它更或其它更为精密的精密的仪器装置器装置测量,作量,作为替替代方法,可使用代方法,可使用经过适当校准的、配适当校准的、配备了已知准确度的了已知准确度的标准准轮廓投影廓
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