API SPEC 5CT標準使用中的要點分析

呂 能，閆 凱，韓華剛

中國石油集團石油管工程技術(shù)研究院 （陜西 西安 710077）

API SPEC 5CT標準第9版[1]（以下簡稱標準）內(nèi)容豐富，分類詳細，若無針對性地翻閱該標準時，則無從下手，不得要點。對API SPEC 5CT第9版PSL1的產(chǎn)品要求進行了歸納分類，將標準中一些容易忽視的細節(jié)羅列出來，便于記憶和理解。

1 關(guān)于鋼管鋼級和制造要求

在標準中鋼級分為4組、15個鋼級。標準對此15個鋼級從煉鋼、制造工藝、試驗、管加工到成品發(fā)運等各個方面進行了規(guī)定或指定推薦做法[2]，目前各大鋼管制造公司油管及套管等產(chǎn)品的生產(chǎn)檢驗也都是依據(jù)此標準的指導(dǎo)思想進行。關(guān)于標準中對鋼管產(chǎn)品過程工藝要求的歸納匯總見表1。

2 有關(guān)接箍需要注意的問題

根據(jù)標準相關(guān)規(guī)定，在對標準使用過程中，接箍的生產(chǎn)、驗收需要注意以下5個問題：

1）接箍中沒有M65鋼級的接箍，M65管子采用的是L80-1的接箍。

2）接箍、接箍毛坯和接箍材料應(yīng)采用無縫工藝制造，未經(jīng)適當熱處理的冷拔管材產(chǎn)品是不能接收的。

3）接頭上扣前，應(yīng)在接箍或管子螺紋的整個嚙合表面上涂上螺紋脂，經(jīng)購方和制造廠協(xié)商，可在接箍和管子上同時涂敷。

表1 標準對鋼管產(chǎn)品過程工藝要求匯總

4）接箍承載面的內(nèi)外棱邊應(yīng)為圓角或倒角。

5）所有接箍在最終加工之后，內(nèi)表面或外表面電鍍之前應(yīng)進行內(nèi)、外表面檢驗。應(yīng)采用ISO 13665或ASTM E709的環(huán)向磁場濕熒光磁粉法檢驗表面縱向缺欠，或采用已向購方證明具有相同靈敏度的其他無損檢驗方法進行檢驗[3]。經(jīng)購方和制造廠協(xié)商，H40、J55和K55鋼級接箍可不進行無損檢驗,但應(yīng)在最終加工之后、電鍍之前進行內(nèi)、外表面外觀檢驗，且不應(yīng)有肉眼可見的發(fā)裂、裂紋和氣孔。

3 關(guān)于兩組相似鋼級的區(qū)別與聯(lián)系

在標準的使用過程中，經(jīng)常遇到這樣的問題：J55和K55與N80-1和N80Q這兩組常見的鋼級，它們在生產(chǎn)和制造中的區(qū)別與聯(lián)系不易分清。通過對兩組產(chǎn)品的工序過程及要求進行比對，可清晰地看出兩組產(chǎn)品的區(qū)別與聯(lián)系，詳見表2、表3。API SPEC 5CT的鋼級存在如下兩種情況：鋼級相同而類型不同，強度等級相同而鋼級不同。

表2 N80-1鋼級和N80Q鋼級制造要求的區(qū)別與聯(lián)系

表3 J55鋼級和K55鋼級制造要求的區(qū)別與聯(lián)系

4 關(guān)于沖擊功的要求

在標準中，關(guān)于沖擊功最低值的確定，需要計算和對比，并且在實際的應(yīng)用中，還有很多需要注意的要求[4]。

4.1 沖擊功的單個最小值和平均最小值

計算或查詢出的沖擊功最小值為3個試樣試驗的平均最小值，其中允許1個沖擊試樣的沖擊功低于平均最小值，但是在任何情況下都不得低于吸收能要求的2/3。所以沖擊功的單個最小值應(yīng)該為平均最小值的2/3，但是僅允許有1個。

4.2 臨界壁厚

沖擊功要求是根據(jù)臨界厚度而定的，而臨界厚度的定義與用途相關(guān)。在計算最小沖擊功的過程中，計算公式涉及到壁厚問題，其中既有規(guī)定壁厚，還有臨界壁厚。規(guī)定壁厚很容易理解，臨界壁厚則較為繁瑣，如接箍縱向沖擊功計算公式Cv=YSmax（0.002 36 t+0.025 18）中，YSmax為規(guī)定最大屈服強度，MPa;t為臨界壁厚,mm。臨界壁厚的要求在特殊扣油套管接頭中體現(xiàn)的比較多，各組件部位臨界壁厚的規(guī)定見表4。

表4 標準對各組件臨界壁厚確定的位置

4.3 不需要進行沖擊試驗的情況

當外徑或壁厚不可能加工出1/2尺寸或更大的縱向沖擊試樣時，該產(chǎn)品不需進行試驗。但制造廠應(yīng)采用文件化的，并經(jīng)證明其沖擊吸收能滿足或大于規(guī)定最低要求的化學(xué)成分和工藝。有些時候在實驗室采用1/3尺寸的沖擊試樣只作參考，不做判定。

5 加厚油套管的拉伸試驗問題

在標準使用過程中，經(jīng)常會遇到關(guān)于加厚油套管的拉伸試驗問題，而且問題的焦點主要集中在拉伸試驗試樣的取樣位置問題[5]。標準中是這樣描述的：加厚套管和油管的拉伸性能（加厚端伸長率除外）應(yīng)與管體的要求一致，如有爭議，加厚處的性能（伸長率除外）應(yīng)從加厚部位切取試樣進行拉伸試驗來確定，并應(yīng)向購方提供這些試驗的記錄。當要求對加厚部位進行拉伸試驗時，購方和制造廠應(yīng)對試驗用最具代表性的試樣類型和尺寸達成一致意見。

標準中對加厚部位的拉伸性能要求做出了規(guī)定，使用方經(jīng)常質(zhì)疑工廠未從加厚部位取樣，認為鐓粗部位的拉伸性能不能用管體部位的拉伸性能代替。

一般情況下，若采用的是鐓粗后整管熱處理，不必從加厚部位取樣，從管體上正常取樣即可。若使用方有要求或者加厚部位有爭議，應(yīng)從加厚部位取樣，但是加厚部位的取樣方式需要雙方達成一致。

6 結(jié)束語

API SPEC 5CT標準經(jīng)過多年的更改與完善，目前已經(jīng)成為油套管生產(chǎn)檢驗中的重要標準。通過歸納分類分析，對標準使用過程中容易遺漏、理解易出現(xiàn)偏差的要求重點列出，對使用人員快速、準確把握標準要領(lǐng)提供了幫助。通過歸納分類要點，兼顧前后工序，可以準確整理出某類產(chǎn)品的前后要求，起到提綱挈領(lǐng)的作用。

參考文獻：

[1]American Petroleum Institute:Specification for Casing and Tubing:API Specification 5CT[S].9Th Edition,2011.

[2]American Petroleum Institute:Technical Report on Equations and Calculations for Casing Tubing,and Line Pipe Used as Casing or Tubing;and Performance Properties Tables for Cas?ing and Tubing:API TR 5C3[S].2008

[3]Standard Practice for Eddy-current Examination of Steel Tu?bular Products Using Magnetic Saturation.American Society for Testing and Materials:ASTM E309—11[S].2011

[4]Standard Test Methods for Notched Bar Impact Testing of Metallic Materials:ASTM E23—07a[S].2007

[5]Standard Test Methods and Definitions for Mechanical Test?ing of Steel Products:ASTM A370—10[S].2010.