GB T 19190-2003 石油天然气工业钻井和采油提升设备.pdf
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1、GB/T 19190-2003/ISO 13535:2000 前言本标准等同采用ISO13535:2000(在APISpec 8C第三版1997的基础上制定)1)in. (51114) mm).) ASTM E 280 壁厚(114mm305 mm)铸钢件射线照相参考底片(StandardRelerence Radio graphs lor Heavy-Walled(4)112)in. (114305) mm).) ASTM E 428 超声检测用钢质参考试块的制作与质量控制方法(StandardPractice for Fabrica tion and Control if Steel Re
2、ference Blocks U sed in Ultrasonic Inspection. ) ASTM E 446 壁厚51mm以下铸钢件射线照相参考底片(StandardReference Radiographs for Steel Castings U p to 2 in. (51 mm) in Thickness. ) ASTM E 709 磁粉检测实施方法(StandardGuide lor Magnetic Particle Examination. ) ASNT-TC-IA 无损检测人员的资格鉴定推荐作法4448(500) 2.25 a 原ISO13535标准中额定载荷为R气b
3、 式中P_.单位为kN。设计安全系数只是作为设计要求,不应在任何情况下解释为允许设备上的载荷超过额定载荷。4.8 剪切强度为了进行涉及剪力的设计计算,剪切屈服强度与抗拉屈服强度之比应为0.58.4.9 特定设备关于所有附加设备的具体设计要求,参见第9章。4.10 设计文件设计文件应包括方法、假设、计算和设计要求。设计要求应包括但不限于规格、试验与操作压力、材料、环境与规范要求等判据以及设计所依据的其它有关要求。这些要求应适用于变更设计文件。5 设计验证试验5.1 概述为了确保设备设计的完善性,应按如下所述进行设计验证试验。设备的设计验证应由与该设计任务无关的部门或组织执行和/或发证.由于几何形
4、状简单,仅通过计算即可进行精确的应力分析的设备可不进行设计验证试验。5.2 试验产晶的抽样为了鉴定对某一类具有相同设计结构但规格和额定值不同的产品所进行的设计计算,可选用下列抽样方法:一一该设计中至少三台产品应进行设计验证试验。试验产品应从规格/额定值范围的上下端和中间选择。一所需试验产品的数量根据每一产品试验的同时也鉴定其上一和下一规格或额定值的产品这一原则来确定注z第二种方法适用于产品规格和或额定值范围有限的场合。5.3 试验程序5.3.1 功能试验试验产品应加载到设计载荷。在此载荷被卸除后,应检查产品的设计功能。所有设备零件的设计功能均不得因此项加载而受到损害。5.3.2 设计验证试验若
5、产品的结构形状许可,应将应变片贴到试验产品所有预期会产生高应力的部位上。建议采用有限元分析法、模型法和脆化漆法等,以进一步确定应变片的适当位置。在关键区域,建议采用三元应变片,以便能够测定其剪应力和避免要求应变片准确定向。施加到试验产品上的设计验证试验载荷应按如下公式确定gP , 0 8XPm.Xn, ( 3 ) 式中:GB/T 19190-2003/150 13535: 2000 P,一一设计验证试验载荷(但不小于2P.);P=. 额定载荷,kN,n,一一设计完全系数(见3.1.3和4.7)。产品应加载到设计验证试验载荷。试验载荷宜小心施加,以便读出应变仪数值和观察其屈服情况。试验产品根据需
6、要可加载多次以便获得足够数据。根据应变仪读数得到的应力值不得超过根据设计计算(以设计验证试验载荷为基础)求得的数值。如不能满足此项要求或任一试验产品过早地失效都应对该设计进行全面的重新评定,随后再以与原来所要求的相同试验产品台数(其中包括与失效的一台规格和额定值相同的试验产品)进行附加试验。设计验证试验完成后,应将该产品拆开,检查每个零件的外形尺寸有无屈服现象。产品中的个别零件,当其工装模拟的载荷条件符合组装后该零件的情况时,也可单独进行试验。5.4 额定载荷的确定额定载荷应根据第4章所要求的设计验证试验结果和/或设计与应力分布汁算值来进行确定。在该额定值下的应力不得超过4.3允许的数值。在接
7、触区允许有局部屈服。对已进行过设计验证试验的产品,用应变片或其它适用手段测定的临界永久变形,除接触区外,不得超过0.2%。若该应力超过允许值,则受影响的一个或几个零件应重新设计以获得所需的额定值。只有分析结果证明应力分布计算值是在第5章规定的设计验证试验所验证的可接受的工程允许值内,它才可用来确定设备的额定载荷。5.5 设计验证试验程序和额定值确定的另一种方法若已经确定了设备所用材料的精确的屈服强度值与抗拉强度值,则对试验产品可以采用破坏性试验。这可通过对被试验零件的实际材料取拉伸试验试样,确定其屈服强度与极限强度之比来完成。然后,用此比值按下列公式确定设备的额定载荷z式中gn, 设计安全系数
8、(见4.7); a, 最小屈服强度;h一一实际极限抗拉强度;Lh一一破坏载荷;Pm,-额定载荷。P.二LhX一车一ba Xns ( 4 ) 因为这一设计验证方法不是来自应力计算值,所以验证结果只限于具体模型、尺寸和额定值。5.6 设计验证试验装置用来模拟试验产品上工作载荷的加载装置应按照ASTME 4进行校准以保证获得规定的试验载荷。对于载荷超过3358 kN (400 short ton)者,其载荷试验装置可以用相当于A级、不确定度小于2.5%的校准仪进行校验。试验工装应以与实际操作基本相同的方式和在载荷支承面上具有基本相同的接触面积,对产品(或零部件)进行加载。所有用来对产品(或零部件)进
9、行加载的设备均应对其完成该试验的能力进行验证。5.7 设计修改当设计或制造有所修改,改变了额定载荷时,应按照第5章进行辅助性的设计验证试验。制造厂应对所有的设计修改进行评定,以确定额定载荷是否受到影响。此项评定应形成文件。5.8 记录所有设计验证记录和证明数据,均应按11.2中对设计文件所作的规定进行管理。6 材料要求6.1 概述所有材料均应适合于预定的用途。除另有规定者外,第6章对主承载件和承压件的材料合格试验、性能和加工等的各项要求作出GB/T 19190-2003/180 13535 ,2000 规定。6.2 书面规范材料应按书面的材料规范进行生产。包括但不限于下列各项参数和限制=一一一
10、力学性能要求p材料合格试验g加工要求(包括许可的熔炼、加工和热处理方法l,化学成分和允差;补焊要求。加工方法的说明应包括锻造比。6.3 力学性能材料应符合制造厂的材料规范中规定的性能要求。冲击韧性值应由三次试验的平均值确定,使用构件允许的足尺试样。如需要采用非足尺冲击试样时,其验收标准应乘以表3中列出的适当的校正系数。不应采用宽度小于5mm的非足尺试样。规定的最小屈服强度大于或等于310MPa(45 ksil的材料,其在一20C时的平均冲击韧性值应至少是42J(31 ft-1bl,且其中任一值不低于32J(24 ft-1bl。规定的最小屈服强度低于310MPa(45 ksil的材料,其在一20
11、C的平均韧性值应为27J(20 ft-1bl , 且其中任一值不低于20J05 ft-1bl。对于设计温度低于20C者(例如在北极地区使用l,应提出补充的冲击韧性要求,见附录A,SR2.凡设计要求穿厚性能者,材料应按照ASTMA770沿厚度方向进行断面收缩率试验。其最小收缩率应为25%。PSL2构件应用符合表2中规定的适当延展性要求的材料制作。屈服强度,MPa 758 a 这里L,=标距,d主直径.6.4 材料鉴定试样尺寸/mm10.0X7.5 10. OX 5. 00 表2延伸率要求(PSL2l(k,j) L, 4d (45) 23 (45-75) 20 (75-110) 17 (110)
12、14 表3非足尺冲击试样的校正系数最小延伸率8/%校正革数0.833 0.667 L, 5d 20 18 15 12 力学性能试验应在能代表制造该构件所采用的炉次和热处理批次的鉴定试验试样上进行.试验应按照ASTMA 370的要求或等效的标准,用处于最终热处理状态的材料进行。为了达到材料验证的目的,焊后热处理(PWHTl不作为热处理,焊后热处理温度应低于改变母材热处理条件的温度。用于某一零件的鉴定试验试样尺寸应用等效圆法确定。图4和图5所示是确定简单的实心和空心零件等效圆的基本模型。所示形状均可用于试验试样。图7是更为复杂形状截面的等效圆确定方法。零件等效圆的确定应由其热处理条件下的实际尺寸来
13、确定。除不要求等效窗超出125mm(5 inl外,验证试验用试棒的等效圆应等于或大于被验收零件的等效圆尺寸。图6和图8为ASTMA 370基尔试块要求尺寸的确定程序。10 GB/T 19190-2003/ISO 13535,20 鉴定试验试样可以是与其代表的构件一体的或同该构件分离的,也可以是一个解剖的产品零件。在所有情况下,试样应与鉴定的构件出自同一炉,经过相同的工序,并且应和该构件一起进行热处理。试棒应从整体式或单独式鉴定试验试样上切取。切取时,对于实心试样,试棒的纵轴线一概位于半径为四分之一厚度框的中心圆内;对于空心试样,则位于最厚截面中心厚3mm(1月in范围内。拉伸试棒上标距或冲击试
14、棒上缺口,距试样两端的距离应至少为四分之一厚度框。从解剖的产品零件上切取的试棒,就从该零件最厚截面处半径为四分之一厚度的中心圆内取祥。532 E啤日2睛EsrERT ERl.lT ER1.25T ER1.5T U 圆形b) 正六边形c) 正方形d)长方形或平板注:当L63.5mm(2. 5 i时,ER3.5T. 注,T用最大厚度计算。的两端开口b) 端或两端封口表5筹效圆模型一一直售(任何截面)同目 注:阴影A为半径1/4T的取样区。A R ER2. 3 R 图6等效圆模型一一基尔试块11 GB/T 19190-2003/ISO 13535 ,2000 HR=38 曰白LFSER=75 a)简
15、单截面b)等效值c)在交叉点处确定等效圆确定复杂截面的等效圆采用下列步骤对于简单截面,减小组成构件,如叫。将所有简单截面转化为如b)所示等效圆.图c)交叉点处等效圆的值应为虚线圆的对角线。最大等效圆的值,不管是一个简单部件或交叉构件,都按复杂截面处理。回7等效圆模型一一复杂形状改进后的基尔试块ER=115mm a 由图3,ER2.3R,!ild RER/2. 350 mm. b 基尔试块的构成如图6所示。c 直径D.留8改进后的基尔试块尺寸6.5 制造制造工艺应保证生产符合本标准的所有要求构件的重复性。所有锻造材料应采用可在整个构件上生产锻造结构的工艺进行加工。所有热处理工序均应利用符合制造厂
16、或加工厂规定要求的合格的设备进行。往热处理炉内装料时应使同一炉内任何一个零件的存在不致对任一其它零件的热处理效果有不利的影响。热处理周期的温度和时间要求应按照制造厂或加工厂的书面规范确定。对实际的热处理温度和时间应进行记录g有关构件的热处理记录应可追溯得到。注z附录C对热处理设备的鉴定试验提出了建议囚对于PSL2,制造厂应对所有构件的熔炼、精炼、铸造和加工工艺加以规定。规定的工艺应记录在所要求的书面材料规范内。12 GB/T 19190-2003/150 13535:2000 6.6 化学成分对每一炉的材料成分均应分析制造厂书面规范中规定的所有各元素。对于PSL2,最大含硫和含磷量均为0.02
17、5%。7 焊接要求7.1 概述本章规定了主承载件和承压件在制造和修补过程中的焊接要求以及连接焊缝的要求。7.2 焊接鉴定构件的所有焊接均应按照下列规范规定的焊接工艺进行2PSLl : ASME B3 1. 3, ASME IX , A WS 0 1. , EN 288和(或)ASTMA 488或等效标准。PSL2 : ASME IX或等效标准。这种焊接只能由按上述标准或EN287鉴定合格的焊工或焊接操作人员进行。未列入上述标准的母材焊接工艺应个别地或按可焊性、抗拉强度或成分分组进行鉴定。如果母材延展性不能满足ASMEIX中的弯曲试验,弯曲试验应按下列方式进行g相应标准中热处理后有延展性和强度要
18、求的弯曲试棒,应进行弯曲直至破坏。侧弯曲试样的弯曲误差应在规定角度的50之内。7.3 书面文件焊接应按根据适用标准编写并经过鉴定的焊接工艺规程进行。焊接工艺规程应说明适用标准中列.举的所有重要变量、非重要变量和需要时的附加变量。工艺鉴定记录应对所采用焊接工艺的所有重要变量和需要时的附加变量进行记录。焊接工艺规程和工艺鉴定记录均应按照第11章的要求作为档案保存。7.4 焊接材料的管理焊接材料应符合焊接材料制造厂的规范。制造厂应具有书面的焊接材料存放与管理的规程。低氢型焊接材料应按焊接材料制造厂的建议存放和使用,以保持其原有的低氢性能。7.5 焊缝性能工艺鉴定所确定的焊缝的机械性能至少应符合设计所
19、要求的最低规定力学性能。需要对母材进行冲击试验时,则该试验也应是工艺鉴定的一项要求。焊缝及热影响区100mm(4 in)者为质量等级3。不论铸件厚度如何,距铸件表面50mm(2 in)以内均应符合质量等级10不能有深度变化为25mm(l in)或一半厚度(以其中较小者为准)的不连续性。8.4.9 焊缝的无损检测8.4.9.1 概述如有检验要求时,在焊接过程中应对基本焊接参数和设备进行监测,而对全部能接近的焊缝(至少包括13mm(1/2 in)的周围母材)则按照8.4.9的方法及验收准则进行检验。8.4.9所要求的无损检测应在最终热处理后进行。8.4.9.2 焊接制造8.4.9.2.1 目检所有
20、制造焊缝均应按照ASMEV1998 , A分卷.第9章的规定进行目检。咬边不得使影响区的厚度减小到设计厚度以下,并应打磨到与周围的材料平滑接合。密封面上或其周围3mm(l/8 in)以内不能有表面气孔和夹渣。8.4.9.2.2 表面无损检测所有承受主载荷和承压的焊缝和与主承载件及承压件的连接焊缝均应按照8.4.7.2的规定进行检查。应遵守下列验收准则.无相关的线性指示(见3.1.7); 焊缝厚度小于或等于17mm(5/8 in) ,无大于4mm(1/8 i川的圆形指示;焊缝厚度大于17mm(5/8 i川,无大于5mm(3/l6 in)的圆形指示;17 GB/T 19190-2003/180 1
21、3535 ,2000 在一条线上,边距小于2mmC1 /16 i旧的相关指示不超过3个。8.4.9.2.3 体积无损检测承受主载荷和承压的焊缝应分别按照ASMEV1998 , A分卷,第5章和第2章的规定用超声波法或射线法进行检验。对于PSLl,本规定仅适用于全熔透焊缝。对于PSL2,本规定适用于所有焊缝。验收准则根据适用情况应符合ASMElIll Div . 1, UW-51和附录12的要求。8.4.9.3 补焊8.4.9.3.1 焊接坡口补焊坡口均应用磁粉法和8.4.7规定的验收准则进行检验。8.4.9.3.2 铸件的补焊铸件的所有补焊焊缝均应按照8.4.7.2所述进行检验。检验准则和制造
22、焊缝一致(见8.4.9.2)。对于PSL2,如果补焊厚度超过原壁厚的25%或等于25.4mm(以其中较小者为准),则该补焊应归入大型补焊一类,同样应用射线法或超声波法进行检验。检验方法和验收准则应按照8.4.9.2中对关键部位所作的规定处理。8.4.9.3.3 焊缝的补焊对焊缝缺陷进行补焊的无损检测要求同对原焊缝的要求一致(见8.4.9.2)。8.5 尺寸检查尺寸检查应按照制造厂规定和提供的方法在抽样的基础上进行.所有承受主载荷和以压力进行密封的螺纹均应按照相关的螺纹规范进行检验。对于PSL2,外部界面尺寸的检查应在每个构件和/或相关的部件上进行。8.6 载荷验证试验8.6.1 范围下述设备的
23、每台产品均应按照8.6.2的要求进行载荷验证试验za) 吊卡;b) 吊环;c) 卡盘(可用作吊卡时),d) 安全卡瓦(用作提升设备时)。未列出的设备如定单中规定有SR.1补充要求则应进行载荷验证试验(见附录A),8.6.2 程序设备应安装在基本上能与实际操作相同的方式对设备进行加载且承载表面具有本质上相同的接触面积的试验装置上。施加的试验载荷应等于1.5倍的额JE载荷且保持时间不得少于5mino 载荷试验后,如果可行,应检验设备的设计功能。设备的固有功能不得因载荷试验而受到损害。随后,应将组装好的设备拆到能够对所有主承载件(轴承除外)进行全部表面元损检测的程度。主承载件的所有关键部位均应按照8
24、.4.7的规定进行磁粉检验8.7 水压试验8.7.1 概述如果要求对第9章所示设备进行水压试验,则应按照8.7的要求进行。8.7.2 水压试验18 水压试验应按照下列A队在喃啡轩a) 初次保压阶段:GB/T 19190-2003/ISO 13535: 2000 b) 降压到零gc) 使设备的外表面彻底风干,d) 二次保压阶段。在试验压力达到稳定,设备及压力监测仪表同压力源隔断之前,二次保压阶段不得开始计时。具体的水压试验要求在第9章中有关设备的各条中叙述。8.7.3 压力袤的校准试验期间应使用经过校准的压力表和记录装置。在记录图表上应签字、标明日期,并使之可追溯到被试验的设备。8.8 功能试验
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