SY∕T 6917-2021 石油天然气钻采设备 海洋钻井隔水管接头(石油天然气).pdf
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1、ICS 75 180 10 CCS E 92 s 中华人民共和国石油天然气行业标准SY厅6917-2021代替SY(回17-2012石油天然气钻采设备海洋钻井隔水管接头petrolellm drillillg alld prodllctioll eqllipmellt R但arilledrillillg riser COllplillgS 2021-11-16发布2022 -02 -16实施国家能源局发布SYff 6917- 2021 目次前言E 范围1 z规范性引用文件1 3 术语、定义和编略语1 3.1 术语和定义2 3.2缩略语3 4 设计, 3 4.1 设计基础3 4.2 隋水管接头设
2、计载荷3 4.3 静载荷设计5 4.4 SAF/SU之5 5 制造7 5.1 材料选择刑阳7 5.2螺栓._._._._. 8 5.3焊接._._. -_._. ._._. 9 5.4金属覆层._._._._._._._. 10 6尺寸和重量.I. 11 6.1 接头尺寸11 6.2 接头重量11 7质量控制11 7.1概述11 7.2 测量和测试装备11 7.3 质量控制人虽资质11 7.4原材料性能11 7.5 尺寸检验12 7.6无损检测12 7.7 焊缉硬度15 8 试验15 8.1 通用要求15 8.2 应力分析验证试检15 8.3 设计确认试检15 syrr 69口20219标识1
3、6 9.1概述16 9.2 标识信息16 10丈件,16 10.1 通则,16 10.2 设计立件,16 10.3 记录文件,17 10.4 出厂主件,17 附录A(规蔽性)静载荷设计19 附录B(规范性)应力分析23 附录c(资料性)可供选择的设计确认试验.24 参考文献h .25 n SYff 6917- 2021 前言兰同本文件按照GBIf1.1- 2020 3.1.7 3.1.8 3.1.9 公镶头P隔水曾主瞥ris.tr main tubl 构成隔水管单根的主体管.参考应力reflreucl sh.lSS 计算应力集中系敛时选用的参考截丽的平均应力-3.1.10 局部传值应力loca
4、l peak strlSS 承载部件局部区域中的是高应力.放时将悬挂的隔管$重量传递给卡盘.注峰值应力的基本特点是宫不会造成明显的畸变,主要由于其位置可能成为集务裂纹的初始发生在而不可搜受.峰值应为几孚只幽现在局部和几何不连续处.3.1.11 应力藏大系辈辈stnss amplilica由ufactor 在给定载荷附近,局部峰值应力(最大循环主应力)与疲劳分析中参考应力增量的比率-3.1.12 应力载荷比stnss load ratio 在给定戴荷附近,局部峰值应力(最大循环主应力)与疲劳分析中全局载荷(张力、压力和弯矩)增量的比率.2 SYff 6917- 2021 3.1.13 设计确认试
5、验design qualilication test 使用有代表性的得品(或者拌机来进行改计确认的试验.3.2 铺路语C&K 节流和压井(chol:cand kill) DAC, !离很幅曲线(dis凶皿1plificatiOll,田V)NDE无损俭测(=0击slruchvccxam皿.h咀)PWlIT得后热处理(postwcld hcat匠:atmcnt)QTC 质量鉴定试糠(qualificatiOll能到四哼n)SAF ,应力放大系数(strcss缸哼,lificationfactor) SLR,应力载荷比(世cssload ratio) 4 设计4.1 设计基础4.1.1 基本设计信息
6、载荷传递路程(连接额定戴荷a下放和回收额定载荷e主管体外程和壁厚a4.1.2 结构形式一一银栓法兰式接头通过螺栓、镰母将两个法兰连接在一起的镜头e一一也栓式镜头通过一个构件部分旋转实现与另一个构件联合并锁蒙的一种接头a一一朝块式接头通过机械驱动锁块使公母在妻头之间附合的接头e一一银纹式接头z通过配对螺纹w成暗含的主妾头.4.2 隔水瞥簇头设计载荷4.2.1通则4.2.1.1 帽水管镜头设计载荷包括但不限于以下类型的孩荷连接额定戴荷a一一制定工作压力e下放和回收锁定载荷e预载自节流、压井和辅助管线引起的载荷e得力装置引起的载荷.3 syrr 6917- 2021 4.2.1.2 设计文件中应诅明
7、不同类型设计载街的作用形式和取值.4.2.2 连接额载荷4.2.2.1 连簇额定载荷用于评价帽水管接头承载能力.本文件将连接领定载荷分为以下11个等级2224剧(SOOkip)一-4448kN( 1Xlkip) , 曲kN(12S0kip), 一-5672剧11 kip), -8896kN(2Xlkip) , 11120剧(2S00ki肘,13344剧13删h肘,1568剧1田h肘,1779:剧14删h肘,2阳制1田kip), 22240剧l删kip).注lk:ip=10001bf.4.2.2.2 应校照技术合同的定的缎小连接领荷.最低性能要求的提出应基于隔水管革4.2.2.3预期作用在隔水管
8、接头上的私自国撞国幽载荷且内压引起的分离载荷等可参考公式(1)钱算为轴对称拉伸载荷,连接额定戴荷于子换J阵的输对称拉仰载荷.式中T儿1.c , +- - 1+P F一一隔水管轴向拉力单位为牛IN)I M二一隔水管弯矩,单位为牛米(前.1r一一隋水管的平均半径,单位为精 .), A, 隔水管内压作用环团团权,单位为平方米(ui), p一一隋水管接头领定工作压力单位为帕(Pa), T_ 弯矩引起的等效张力单位为牛(N), T 内压引起的等效张力单位为牛(N), T却一一销对称扭伸载荷,单位为牛IN).Tm 注仅非貌荷分组型隅管的袖对称泣仰貌荷可根锚公式01进行候,事-4.2.3 额工作压力11 )
9、 额定工作压力是装备设计承受或者控制的缎大内部压力.隔水管接头领定工作压力用于评价接头具备的E力密封能力.4.2.4 下放和回收穰定载荷下放和回收额定戴荷是隔水管悬挂状态下设计作用在接头上的缎大载荷.下放和回收额定载荷用4 SYff 6917-2021 子评价销水管接头承载台肩具备的短时主承整个研水管重量的能力.隔水管下放具有卡盘或提升装置支撑两种工况.4.2.5预载预载是在接头组接过程中产生的部件接触面上的预压缩载荷.预载用于消除部件在动态截荷下的相对运动或降低部件内部的应力激动.4.2.6 节流E井和辅助.线引起的载荷节流压井和辅助管线引起的载荷可由管线压力外加挠幽及管线建量或者管线内外温
10、度差引起.4.2.7 浮力装置引起的载荷隔水管接头对荐力装置提供支承,镜头上存在捍力装置引起的载荷-4.3静载荷设计4.3.1 通周要求4.3.1.1 应根据实际工况对设计载荷进行组3青-作用下接头的应力、变形等响应参数-4.3.1.2很握实际工ll1设定的任意组合硝i用li. 咽性树明时最大横截面应力和测量的应力均不应超过该镜头材料的许用应力极限e对1幽嗽哈的阴水管接头部件,许用应力极限应满足附录A的要求.4.3.2 应力分析4.3.2.1对于螺栓法兰式接头的主的验收准则宜符合GBIf20174的规4.3.2.2 应对隔水管接头进行有限元(见附录A).分析得出的峰值应力用颈载损失的因素包括磨
11、损、摩撼及4.3.2.3 应力分析方法按照附录B进行.4.3.2.4在分析中至少应记景和包含以下信息.)分析使用的硬件和软件及版本号,b)网将大小和单元类型e,)边界条件,d)施加载荷,)预加载荷损失,材料因素.4.4 SAFfSLR 记录鲸栓的设计许用应力.螺栓应力布信息用于隔水管接头的孵载荷设计包括预载损失带来的不利影响,造成4.4.1 应采用隔水管接头SAF/SLR作为输入刑自援头动态条件下的凌劳损伤SAF/SLR的计算不应代替疲劳寿命综合分析.4.4.2 非载荷分组式隔水管接头应使用SAF,载荷分组式隔水管接头难以进行参考应力截丽的选取,建议采用SLR进行替代.4.4.3 有限元分析应
12、按照附录B的要求进行.5 syrr 6917- 2021 4.4.4 计算SAF的设计文件中应诅明使用的参考戴面尺寸和参考应力.4.4.5 SAF/SLR计算文件中应包含对模型精确性和假设正确性的说明,包括但不限于以下内容戴荷分布a预载取值,关键应力点的有限元网格尺寸.4.4.6应在使用状态且承拉工且下计算关键截丽的SAF或SLR.4.4.7 SAF的计算方植旺公式。)式中&.c一一关注的位置峰值应力微糟量e,一参考截回应力微增量.注徽槽量指在计算的就荷附i丘4.4.8 SLR的计算方法旦公式(3) 式中-一一全局载荷微糟量.注徽槽量指在计算LR的就荷附i丘4.4.9 应按照如下程赔进行镜头设
13、计.)从4.2.2选择连接领定载荷.b)按照4.3的规定进行有限元分。=E呻21.2)L._呻43)L._呻64) LrL._呻81.5) Ls=_+1. 的LrL._呻27) LrL._呻4的Lrm呻6的LrE呻810) L,o=-+ 式中E一一名义预加载荷,乌E最小预加戴荷aL 连接额定载荷.SAF=土豆且S 力的徽量增加值.大等效组合应力,)按照8.2用应变测量装置测试并记录试验样品指定位置的应力验证有限元分析.(2) (3) d)识飞翔l结构中、管子与镜头得键中的高应力点,并记录载荷条件L,-L 。的局部峰值应力(来用冯米塞斯理论详见附录A) .,)计算公每接头的SAFIS皿.如果SA
14、FISLR随载荷或颈载而变化,应在文件中记录.6 制造U 材料选择5.1.1边则5.1.1.1 帽水管接头材料的选择至少应评估下列因熏载荷类型e温度范围e腐位乡件一一强度要求e耐用性e一一韧性e失效结果.SYff 6917-2021 5.1.1.2 主承戴件的材料(包括得缉金瘟)应是低合金钢,应进行化学成分分析、拉仰性能、冲击性能及硬度测试,5.1.1.3可使用制造商研发的特种材畸d闹事唱谨E望重暨号对应的化学成分冶炼方法锻造方法、金栩组织力学佳能5.1.1.4讲座体试制牺牲本体取得,jlrejilllll盟凹的锻造比应不大于被验证零件的锻造比.5.1.1.5 注1一假的并筒流体在海赚回P辅助
15、管线注25.1.1.6 注设置了例外许可.钢以及屈服强度大子5.1.2 化学成分输井隔管主管体隔管援头、因此GBfnn(所有部分咿中的例外许可.马氏体不锈隔水管镜头制造材料应有化学成分报告,其中碳锺磷硫硅等元素含量应在规在要求的范围内.示例训。生的化学成分应符合GBIr3077的要求OOCd7N,14Mo2的化学成分应符合GBIr20818的要求.5.1.3 力学性能5.1.3.1 主承载件的材料(包括得件)应满足表l规定的最低力学性能.表1.低力学性能性能段低值仰长18!-也断面收捕事3S!-也5.1.3.2 所有零部件热处理后,应按GBIT228 (所有部分)进行力学性能试检应采用4倍直径
16、试样.7 syrr 6917- 2021 5.1.4 冲击试验鱼1.4.1直比V型冲击试验应符合GBIr229的规定,应采用8皿n半程的冲击刃-5.1.4.2 试验应使用一组三个试样,试得应取自符合5.1.6要求的QTC上.5.1.4.3 宜采用GBIr18658中规定的标准尺寸(10Illm x 1 Onllll)试梓进行夏比V型冲击试验.5.1.4.4若试摔尺寸限制无法进行标准尺寸取得可采用3州或者112缩尺试样冲击吸收功的要求可分别按照0.883和0.667进行折薇.5.1.4.5 绪尺试样应校照GBIr229中的要求进行制作和试验.5.1.4.6冲击试验室在皿c(-4F)或者更低的温度
17、下进行不应高于最低设计温度.5.1.4.7 主承载路毡上零部件材料(包括得件)试样的夏比V型缺口冲击试验结果应满足表2所列的最低值要求.表2_Il比冲击功叫一帆一制一若除草样平均冲击功(KV, l单位为简三个畔肿制点)lp a 5.1.5硬度试验峨山后时.JfJtEQTC照tM行1.1lt试验酣地四照下列任一方法进行一-GBIr4340.1 (维氏方法h一-G即r231.1 (布氏方法), 一-GBIr230.1 (浴氏方法) .127皿n(5in) (取其小者) .的皿应不),于它代表的部件或5.1.6试样5.1.6.1 试得应取自满足GBfr22513 注血为部件等敛直径计算方法见附.5.
18、1.6.2 泣仰试待和冲击试样应取自最终热处理工艺周期后的同QTC. 5.1.6.3 对于实心QTC.其纵向中心轴线完全位于1 /4T包封的芯部内,对于空心QTC其纵向中心轴线完全位于最厚截田中间厚度的1I4T内(旦因1).5.1.6.4 当使用牺牲产品部件作QTC时,拉仰试得和冲击试铸应取自核件最厚截面1/4T包封的芯部内(且固1) 5.2 螺栓5.2.1 暴露于井简流体中的想栓材料应满足GBfr20972 (所有部分)的要求.5.2.2 鲸栓宜采用合金钢或不锈钢时料制成a材料化学成分中.S、P含量均不应大子0.015%.5.2.3 鲸栓头部应采用封闭模具热饭敏粗的工艺生产.5.2.4 鲸杆
19、基于原始材料直在的银适量压缩比应不小f10 : 1. 5.2.5鲸栓热处理过程应至少使用一个接触式热电偶来检验热处理的时间和温度.该参考热电偶应放置在加热速度最慢的位置.或放置在装炉中心位置8 syrr 6917- 2021 国互相E杠互民队到圃(ER=b)正六边形(ER=U正方形(ER=125d)矩形或极(ER=IS J41 简单中空L影状(ER=2注1当L小子T时符其断面看作厚度为t的恒,IJ4TIf.线内所包固的区钱为试均取得区.注2当t小子D时精作厚度为T的饭.图1H的简单几何结构等效圆5.2.6 螺栓硬度不应高于34HRC.5.2.7 水下班飞,战区使用的螺栓不应镀5.2.8 使用电
20、镀方法形成表面饭层的零件,. 5.2.9 公称直在大于63.5nUll的螺栓,5. 焊接5.3.1 关键想缝5.3.1.1应用于般性环搅承压主5.3.1.2 应进行焊接工艺评定.为酸209(所有部分)的要求进行,其证明燥缝可达到母材的最低力学位能5.3.1.3焊後工艺评定和媒接过程宜金产生氢致延迟裂纹.注脱氢然处理(DHT)搅在完成的或者部分完成的焊锺冷却至环境温度的过理中采取的去除氧和减小产生氢致裂纹的风险的热处理措施.5.3.1.4对接掰缝接头或连接焊缝应有PQR.燥缝成形过程应按照WPS的规定执行-5.3.1.5 可进行过夜焊.过波镜头两瑞的两道得缉应有独立的WPS和PQR.5.3.1.
21、6若基体金属要求冲击试验姆接工艺评定应测定燥耀和热影响区的冲击韧性.对于两侧基体材料不一致的两侧的热影响区都应进行检测.5.3.1.7 宜记最焊后降温速率的控制、焊前加热的保持时间且PVHT之前的燥道温度-5.3.1.8 应在质量保证程序中明确焊材的储存、保营和控制要求.91 t: -218t:温度下烘烤至少8h.回波检测(盯) V关键媒缝.掰接过程和焊接工艺评定应饺照GBIT应按照GB!f20174的要求进行.应处理(DHT) 的方法来防止离硬度合5.3.1雄得暗想和激光黯覆窍应用于饥腐蚀或表面硬化的推蝉啧姆和激先熔 覆焊应符合GBIT20174的规定-5.3.3补得5.3.3.1 在PWH
22、f之后执行的得接应视为补焊1若不要求p,汀1则在最终NDE之后执行的焊接应9 syrr 6917- 2021 视为丰KI.5.3.3.2焊接缺陷的补得NDE应与原得缝致.5.3.3.3 京接着PWlIT进行的主承载路径上得缝的补焊!应在出厂文件中记录补得信息.若补焊失效会导致井简液体泄漏到外部环确中,也应在出厂文件中记录补姆信息.5.3.3.4 补焊坡口应进行表面检测,执行7.6中的方法和验收准则.5.3.3.5 维修后的总PWlIT的时间不应超过W田中评定和记录的最大时间.如果焊缝在PWlIT以后将进行修理原煤缝和修理焊WPS应有另外的PWlIT的时间来确保息计保温时间不超过评定的时间.所有
23、的PWlIT循环应记录在妒表或电子文件中.伍3.4吊装件5.3.4.1 昂装作的得孩工艺评定过程应满足GBIf19869.1,并形成吨R.伍3.4.2得工和焊援操作者资格鉴定应满足GBIf15169的要求.5.3.4.3焊接过程应按照W回进行.5.4金属覆层5.4.1 热岐涂莓岐窍应有过程控制文件规定热啧带或啧吧c啧涂或噢焊材料的成品厚度a一一基体金属的种类和允许的厚度填充金属的种类(分缀,如远一一位置a预热、PWlIT且融合后的F进气速度、等离子/进气成分温度范围(如瞄用), 一一基体金属在PWI汀以后的性注以上多段可是一个范凶.随过程记录,包括但不限于与芷件距离表团准备、啧射火焰、融合5.
24、4.2 电锺5.4.2.1 应有过程控制文件规定电镀过程的工艺及参数并随过程记录,包括但不限于电镀的分类和电镀材料e一一镀层材料的厚1lt,一一基体金属性能和材料的氢脆敏感性(与电镶过程相关), 零件电键和然干之间的除氢过程(氢烘干)最大时长烘干温度烘干温度下的缓短烘干时间a一一基体金属和电饭层的测试和无损检测.5.4.2.2在文件中记录的工艺及参数还宜包括一一镀前要求.如目视检测、表团完成庄、磁力余量、合适的清洁手段e电镀关键参敛.如集中Jr.pH值密度最大金属离子量(MfOs), 一一值康和安全措施.5.4.2.3 当电镀材料需要除氢幌子时,宜在电度过程后lh以内烘干,不应醒过3h. SY
25、ff 6917-2021 6 尺寸和噩量6.1 接头尺寸隔水管通在应与特定的BOP组尺寸相匹配.我3给出了匹配的BOP孔径和隔水管外挂的组合.表3防瞄韶孔径和隔水曹外径配套尺寸组合80孔在隔革管外在m 皿皿皿131, 346.1 唰4内.425.5 181, 473.1 181 . 476.3 或.或533.41, 527.1 n或558.8 609.6 211 . 539.8 M 翩6注给定尺寸的援头可用于一定范圈外6.2 簇头重量隔水管镜头装配体的重量应包括件在空气中重量的总和.接头重量还注螺俭属于彼头构件.:及主承节流和压井且辅助管线终绵的构i用的所有零部件在空气中的重量.7质量控制7.
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