اتاق 102 ، ساختمان 13 ، منطقه A ، پارک Wanyang Zhongchuang ، شهر گانیا ، شهرستان جیایشان ، ژجیانگ چین.
پیچ لوله روغن بست های رزوه ای و اجزای اتصال لوله هستند که به طور خاص برای استفاده در سیستم های استخراج، پالایش و انتقال نفت مهندسی شده اند - محیط هایی که با فشار بالا، سیالات خورنده، چرخه حرارتی و تحمل صفر برای نشت تعریف می شوند. انتخاب درجه پیچ، شکل رزوه یا مواد اشتباه در سیستم لوله روغن یک خطای خرید جزئی نیست - این یک نقطه شکست بالقوه برای سیستمی است که در آن یک نشت می تواند باعث آسیب محیطی، از بین رفتن تجهیزات یا آسیب پرسنل شود.
این راهنما انواع اصلی پیچها و اتصالات رزوهای لولههای روغن، استانداردهای حاکم بر آنها، انتخاب مواد و پوشش، الزامات نصب، و رایجترین حالتهای خرابی را که مهندسان و تیمهای تدارکات باید بدانند را پوشش میدهد.
این اصطلاح شامل چندین دسته محصول مرتبط اما متمایز می شود که در عملیات بالادستی (حفاری و استخراج)، میان دستی (حمل و نقل) و پایین دست (پالایش و توزیع) نفت و گاز استفاده می شود. این موارد عبارتند از:
هر دسته دارای استانداردها، سیستم های رشته، نیازمندی های مواد و پروتکل های نصب است. بخش های زیر به صورت عملی به آنها می پردازد.
انتخاب فرم رزوه تصمیم اساسی در هر کاربرد پیچ لوله روغن است. استانداردهای مختلف رزوه مکانیزم های آب بندی، درجه بندی فشار و رفتارهای گشتاور متفاوتی را ارائه می دهند - و قابل تعویض نیستند.
رشته های NPT مخروطی هستند 1 درجه و 47 دقیقه (1 در 16 باریکتر) به طوری که رزوه های نر و ماده در حین سفت شدن به هم چسبیده و تداخلی ایجاد می کنند که مهر و موم اولیه را فراهم می کند. NPT توسط ASME B1.20.1 اداره می شود و نخ لوله غالب در سیستم های صنعتی آمریکای شمالی، از جمله تاسیسات نفت و گاز است. از آنجایی که آب بندی به جای یک سطح آب بندی جداگانه به تداخل رزوه بستگی دارد، اتصالات NPT برای پر کردن مسیر نشتی مارپیچی و دستیابی به مهر و موم قابل اعتماد، به ویژه برای سرویس گاز، نیاز به ترکیب درزگیر رزوه یا نوار PTFE دارند.
رزوه های BSPT (ISO 7/1، Rp/Rc) نیز مخروطی هستند و برای آب بندی به تداخل رزوه تکیه می کنند، اما از زاویه رزوه متفاوت (شکل Whitworth 55 درجه در مقابل فرم NPT 60 درجه) و نرخ مخروطی کمی متفاوت استفاده می کنند. رشته های NPT و BSPT قابل تعویض نیستند و هرگز نباید با هم مخلوط شوند - ترکیبی که در ابتدا به نظر می رسد درگیر می شود، به درستی آب بندی نمی شود و تحت فشار از بین می رود. BSPT در تجهیزات میدان نفتی با منشاء اروپایی، خاورمیانه و آسیایی رایج است.
API 5B اشکال نخ مورد استفاده در کالاهای لوله ای کشور نفت را مشخص می کند - پوشش، لوله و لوله خطی که ستون فقرات ساختاری یک چاه را تشکیل می دهد. رزوه استاندارد API یک نخ مخروطی است (8 رشته در هر اینچ برای پوشش، 10 tpi برای لوله در رایجترین اندازهها) با شکل رزوه، مخروطی و تلرانس مشخص. اتصالات API تا تعداد دور مشخصی فراتر از درگیری محکم با دست، با دوپ (ترکیب رزوه ای مشخص شده توسط API) روی پین و جعبه اعمال می شود تا از سطوح رزوه محافظت کرده و به آب بندی کمک کند. اتصالات لوله خط API برای فشار تا حدود 10000 psi درجه بندی شده است بسته به اندازه و درجه لوله، هر چند اتصالات درجه یک (که در زیر بحث شده است) برای محیط های خدماتی با فشار ترش بیشتر مورد نیاز است.
اتصالات ممتاز - طرحهای رزوهای اختصاصی از تولیدکنندگانی مانند Vallourec (VAM)، Tenaris (TenarisHydril) و TMK - از پروفیلهای رزوهای مهندسیشده همراه با شانههای آببندی فلز به فلز برای ارائه عملکرد برتر نسبت به رزوههای API در برنامههای کاربردی سخت استفاده میکنند. هنگامی که اتصالات API برای کاربرد کافی نباشد، لازم است: چاه های گاز فشار بالا، چاه های منحرف و افقی، مخازن با دمای بالا، و خدمات سولفید هیدروژن (H2S). اتصالات ممتاز می توانند در فشارهای بیش از 20000 psi و دمای بالاتر از 200 درجه سانتیگراد به مهر و موم ضد گاز دست یابند. ، آنها را در تکمیل آب های عمیق و با دمای بالا (HPHT) ضروری می کند.
پیچهای ساختاری در گیرههای لوله، فلنجها و مجموعههای تکیهگاه معمولاً از رزوههای استاندارد متریک (ISO) یا یکپارچه ملی درشت/ریز (UNC/UNF) بر اساس ASME B1.1 یا ISO 261 به جای رزوههای مخصوص لوله استفاده میکنند. اینها رشته های مهندسی عمومی هستند و با قطر اسمی و گام مشخص می شوند. برای استفاده از میدان نفتی، آنها به درجه های مواد ASTM یا ISO با الزامات اضافی برای استحکام تسلیم، سختی و مقاومت در برابر شکنندگی هیدروژن متناسب با محیط خدمات مشخص می شوند.
انتخاب مواد توسط چهار عامل اصلی هدایت می شود: الزامات مقاومت مکانیکی، محیط خوردگی (سرویس شیرین در مقابل ترش، آب دریا، CO2)، محدوده دما، و سازگاری با لوله و مواد اتصال برای جلوگیری از خوردگی گالوانیکی. جدول زیر متداول ترین مواد پیچ و بست مشخص شده در کاربردهای لوله نفت را خلاصه می کند:
| مواد | استاندارد مشترک | قدرت تسلیم معمولی | بهترین محیط خدمات | محدودیت کلیدی |
|---|---|---|---|---|
| فولاد کربنی (گرید 8.8 / ASTM A193 B7) | ASTM A193، ISO 898 | 660-725 مگاپاسکال | سرویس شیرین، خشکی، محیط تا 450 درجه سانتی گراد | مستعد ترک خوردگی استرس ناشی از H2S. برای محافظت در برابر خوردگی نیاز به پوشش دارد |
| فولاد کم آلیاژ (گریدهای L80، P110 OCTG) | API 5CT | 552–965 مگاپاسکال (وابسته به درجه) | پوشش و لوله چاه، سرویس ترش متوسط (L80) | P110 برای سرویس H2S مناسب نیست. L80 برای چاه ترش ترجیح داده می شود |
| فولاد ضد زنگ 316 / 316L | ASTM A193 B8M، ISO 3506 | 170-450 مگاپاسکال (وابسته به شرایط) | محیط های زیر دریا، دریایی، کلرید، کناره های ساحلی | استحکام کمتر از فولاد کربنی؛ حساس به ترک خوردگی تنش کلرید در دمای بالا |
| فولاد ضد زنگ دوبلکس (2205 / 2507) | ASTM A276، EN 1.4462 | 450-550 مگاپاسکال | خدمات گاز ترش، کلرید بالا، زیر دریا، محیط های CO2 | هزینه بالاتر؛ محدود به دمای زیر 300 درجه سانتیگراد برای جلوگیری از شکنندگی فاز |
| Inconel 625 / 718 (آلیاژ نیکل) | ASTM B446، AMS 5662 | 690–1100 مگاپاسکال | چاه های HPHT، خدمات شدید ترش، تکمیل آب های عمیق | هزینه بسیار بالا؛ فقط در مواردی استفاده می شود که سایر مواد از نظر فنی ناکافی باشند |
| تیتانیوم درجه 5 (Ti-6Al-4V) | ASTM B265، AMS 4928 | 880-950 مگاپاسکال | زیر دریا با محدودیت وزن، سرویس ترش، پر کلرید | خطر ضربه زدن به نخ ها؛ نیاز به درمان یا پوشش ضد کیسه صفرا دارد |
در محیط های حاوی سولفید هیدروژن - که تحت NACE MR0175 / ISO 15156 به عنوان "سرویس ترش" تعریف شده است - انتخاب مواد اتصال دهنده بسیار محدود است. H2S باعث ترک خوردگی استرس سولفیدی (SSC) در فولاد با استحکام بالا میشود، جایی که اتمهای هیدروژن تولید شده توسط واکنشهای خوردگی در شبکه فولادی پخش میشوند و باعث شکستگی شکننده در سطوح تنش بسیار کمتر از استحکام تسلیم نامی ماده میشوند. NACE MR0175 مشخص می کند که پیچ ها و پیچ های کربن و فولاد کم آلیاژ مورد استفاده در سرویس ترش باید حداکثر سختی 22 HRC (Rockwell C) داشته باشند. که استحکام تسلیم را تقریباً به 720 مگاپاسکال محدود می کند - و بسیاری از گریدهای پر استحکام محبوب مانند درجه 10.9 و ASTM A193 B7 از این حد فراتر می روند و نباید در سرویس ترش بدون آزمایش صلاحیت خاص استفاده شوند.
حتی مواد پایه که به درستی مشخص شده اند از پوشش های محافظ در محیط های لوله نفت بهره می برند. پوششها سه عملکرد را انجام میدهند: محافظت در برابر خوردگی برای بدنه پیچ و سطوح رزوه، کاهش اصطکاک رزوه در حین نصب (که مستقیماً بر دقت گشتاور به کشش تأثیر میگذارد) و جلوگیری از گند زدگی روی سطوح رزوهای ضد زنگ و تیتانیوم.
پیچ های لوله روغن و اتصالات رزوه ای توسط مجموعه ای لایه ای از استانداردهای API، ASTM، NACE، ISO و ASME کنترل می شوند. درک اینکه کدام استانداردها برای کدام دسته محصول اعمال می شود، از شکاف های مشخصات که خطرات عدم انطباق را در محیط های تنظیم شده ایجاد می کند، جلوگیری می کند.
| استاندارد | ارگان صادر کننده | دامنه | الزامات کلیدی |
|---|---|---|---|
| API 5B | API | رزوه گیری، اندازه گیری، و بازرسی پوشش، لوله و لوله خط | شکل رشته، مخروطی، تحمل، و روش های اندازه گیری را برای اتصالات API تعریف می کند |
| API 5CT | API | پوشش و لوله چاه های نفت و گاز | مواد grades (J55, K55, N80, L80, P110, Q125), mechanical properties, and testing requirements |
| NACE MR0175 / ISO 15156 | NACE / ISO | موادs for use in H₂S-containing environments in oil and gas production | محدودیت های سختی، الزامات عملیات حرارتی، و آزمایش صلاحیت برای سرویس ترش |
| ASTM A193 | ASTM | پیچ و مهره فولاد آلیاژی و فولاد ضد زنگ برای سرویس در دمای بالا | الزامات درجه B7 (فولاد آلیاژی)، B8M (316SS) شامل خواص مکانیکی و آزمایش ضربه |
| ASME B1.20.1 | ASME | ابعاد و تلورانس های رزوه لوله NPT | الزامات شکل نخ، مخروطی، گام، و اندازه گیری برای اتصالات NPT |
| ISO 10423 / API 6A | ISO / API | تجهیزات سرچاه و درخت کریسمس | مواد اتصال دهنده و الزامات آزمایش برای فلنج ها و اتصالات سر چاه فشار بالا |
| ASTM A194 | ASTM | مهره برای سرویس فشار بالا و دمای بالا | نمرات مهره با پیچ و مهره های A193 در مجموعه های مخزن تحت فشار و فلنج لوله کشی جفت شده است |
برای کالاهای لولهای کشور نفت - روکشها و رشتههای لولهای که یک چاه را میپوشانند و کامل میکنند - کیفیت اتصال رزوهای به طور مستقیم تعیین میکند که آیا چاه میتواند به طور ایمن در درجهبندی فشار و دمای طراحیشدهاش تولید شود یا خیر. آرایش نامناسب یکی از دلایل اصلی خرابی اتصال است که نیاز به عملیات تعمیر گران قیمت دارد.
هر اتصال OCTG باید قبل از آرایش از نظر بصری و ابعادی بررسی شود. این شامل بررسی رزوه های آسیب دیده، زنگ زدگی، رسوب، و هرگونه تغییر شکل خارج از بدنه لوله در نزدیکی اتصال می شود. API 5CT مستلزم آن است که اتصالات قبل از اجرا در چاه با استفاده از گیج های حلقه و پلاگین اندازه گیری شوند تا تأیید شود که در محدوده تحمل هستند. اتصالاتی که در بازرسی گیج شکست می خورند باید رد شوند - اجرای یک اتصال با تحمل فرعی برای جلوگیری از هزینه نخ زنی یا جایگزینی یک اقتصاد نادرست است که به طور معمول منجر به کاهش هزینه های ترمیم بالاتر می شود.
ترکیب رزوه اصلاح شده با API (دوپ) باید روی هر دو رزوه پین و جعبه اعمال شود و مقدار صحیح آن به طور مساوی در تمام سطوح رزوه توزیع شود. دوپ بسیار کم، کناره های نخ را بدون محافظت می گذارد و منجر به گند زدگی می شود. بیش از حد باعث ایجاد فشار هیدرولیک در هنگام آرایش می شود که می تواند جعبه را متورم کند و اتصال را بیش از حد افزایش دهد. صنعت تا حد زیادی به ترکیب رزوه اصلاحشده API (محتوای فلزات سنگین کمتر در مقایسه با ترکیب اصلی API) و ترکیبهای رزوهای ممتاز که برای هندسههای اتصال خاص تأیید شدهاند تغییر کرده است.
اتصالات API بسته به نوع اتصال و اندازه لوله تا محدوده گشتاور مشخص یا تعداد دور مشخصی از دست بسته ساخته می شوند. اتصالات پریمیوم پنجرههای گشتاور دقیق را مشخص میکنند - اغلب به اندازه ± 10٪ از مقدار گشتاور بهینه باریک هستند. - زیرا هم کم گشتاور و هم بیش از حد باعث ایجاد اتصالات نشتی می شوند. سایت های چاه مدرن از تجهیزات کامپیوتری نظارت بر گردش گشتاور استفاده می کنند که منحنی گشتاور در مقابل چرخش را برای هر اتصال ثبت می کند و اجازه می دهد انحراف از منحنی مورد انتظار بلافاصله علامت گذاری شود و اتصال دوباره قبل از اجرای رشته لوله انجام شود.
در اتصالات فلنجی در سراسر خط لوله و سیستمهای لولهکشی فرآیند، پیچها و پیچهای ساختاری به اندازه خود اتصالات لوله برای یکپارچگی سیستم حیاتی هستند. پیچ و مهره در مجموعه فلنج فشار بالا باید واشر را به تنش نشیمنگاهش در سراسر محیط سوراخ کامل فشرده کند و در عین حال در ظرفیت ساختاری فلنج باقی بماند - وظیفه ای دقیق که نصب معمولی "آچار محکم" نمی تواند به طور قابل اعتماد انجام شود.
ASME B31.3 (Process Piping) و ASME B31.4/B31.8 (سیستم های خط لوله) مرجع ASTM A193 برای مواد پیچ و مهره فلنج هستند. رایج ترین مشخصات این است پیچ های گل میخ ASTM A193 درجه B7 با مهره های شش گوش سنگین درجه 2H (ASTM A194) - ترکیبی که حداقل قدرت تسلیم 660 مگاپاسکال را فراهم می کند و برای استفاده تا دمای 450 درجه سانتی گراد رتبه بندی شده است. برای سرویس در دمای پایین (زیر 46- درجه سانتیگراد)، درجه B7M (که با محدودیت های سختی NACE مطابقت دارد) یا درجه L7 (فولاد کربنی با دمای پایین) مورد نیاز است. پیچ و مهره های فولادی ضد زنگ (مهره های B8M / درجه 8M) در خدمات خورنده استفاده می شود که در آن فولاد کربن به طور غیر قابل قبولی خورده می شود.
دستیابی به فشرده سازی صحیح واشر مستلزم پیش بار کنترل شده پیچ است - نه گشتاور ساده. آچارهای گشتاور به دلیل تغییرپذیری اصطکاک در رزوه ها و زیر صفحه مهره، تغییرات 25-30% را در بار واقعی پیچ ایجاد می کنند. برای فلنج های بحرانی یا بزرگ، کشش پیچ هیدرولیک (که پیچ را به صورت محوری کشیده می شود) دقت پیش بار را در داخل به دست می آورد. ± 5٪ و در سیستم های لوله کشی نفت و گاز بالاتر از کلاس فشار ANSI 600 # استاندارد است. هدف پیش بار باید برای هر اندازه فلنج و نوع واشر محاسبه شود تا به حداقل تنش نشستن بدون تجاوز از قدرت تسلیم پیچ یا حد ساختاری فلنج دست یابد.
درک اینکه چرا پیچ های لوله روغن و اتصالات رزوه ای از کار می افتند - و شرایط عملیاتی یا موادی که هر حالت خرابی را ایجاد می کند - به جای تعویض واکنشی پس از وقوع نشت یا خرابی ساختاری، اقدام پیشگیرانه هدفمند را ممکن می کند.
گند زدن is cold-welding of thread surfaces under the frictional heat and pressure of make-up, causing metal transfer and severe surface damage. It is most common with stainless steel, duplex, and titanium fasteners, all of which have passive oxide films that break down under thread contact. پیشگیری نیاز به پوششهای ضد گال، کاربرد صحیح ترکیب نخ و سرعت آرایش کنترل شده دارد. - میکاپ سریع بدون کنترل گشتاور به طور چشمگیری خطر تلف شدن اتصالات ضد زنگ و آلیاژ نیکل را افزایش می دهد.
پیچها و پیچهای فولادی با استحکام بالا میتوانند هیدروژن اتمی را در طول فرآیندهای آبکاری (ترشی اسید، رسوب الکتریکی روی) یا در استفاده از سیستمهای حفاظت کاتدی یا قرار گرفتن در معرض H2S جذب کنند. هیدروژن جذب شده به نقاط تمرکز تنش منتشر می شود و در بارهای بسیار کمتر از استحکام نامی ماده باعث شکستگی شکننده می شود. پخت پس از آبکاری در دمای 190 تا 220 درجه سانتی گراد به مدت 8 تا 24 ساعت برای اتصال دهنده های آبکاری شده با قدرت بالای 1000 مگاپاسکال الزامی است. (بر اساس ASTM F1941 و ISO 9587) برای بیرون راندن هیدروژن از شبکه قبل از نصب. بست هایی که ظرف 4 ساعت پس از آبکاری پخته نشده اند، با خطر تردی هیدروژنی مواجه هستند.
نوسانات فشار چرخه ای، ارتعاشات پمپ ها و کمپرسورها و چرخه حرارتی در خطوط لوله باعث ایجاد بار خستگی بر روی پیچ ها و اتصالات می شود. خرابی های خستگی از ریشه های نخ شروع می شود - بالاترین نقطه تمرکز تنش در یک بست رزوه ای. استفاده از رزوه های نورد شده (جایی که نخ با نورد سرد به جای برش شکل می گیرد) عمر خستگی را افزایش می دهد. 20-40٪ در مقایسه با رزوه های بریده، زیرا نورد باعث ایجاد تنش های پسماند فشاری در ریشه نخ می شود که شروع ترک خستگی را به تاخیر می اندازد.
پیچ ها و پیچ های پشتیبان لوله در زیر عایق حرارتی به شدت در برابر خوردگی تسریع شده حساس هستند زیرا رطوبت محبوس شده در زیر عایق یک سلول خوردگی متمرکز ایجاد می کند. اتصال دهنده های فولادی کربنی در مناطق در معرض خطر CUI (معمولاً آنهایی که در دمای تراکم آب در حال چرخش هستند) باید با روکش هایی با ساختار بالا محافظت شوند یا با فولاد ضد زنگ یا روکش های آلیاژ روی-آلومینیوم پاشیده شده حرارتی جایگزین شوند. خرابی اتصال دهنده های مربوط به CUI در کارخانه های نفت و گاز کهنه، سهم نامتناسبی از هزینه های تعمیر و نگهداری برنامه ریزی نشده را تشکیل می دهد. ، اغلب فقط در حین برداشتن عایق برای بازرسی کشف می شود.
در عملیات کنترل شده نفت و گاز، خرید بست یک اقدام خرید کالا نیست - این یک فعالیت حیاتی از نظر کیفیت است که در آن قطعات تقلبی، نامرغوب یا نادرست مشخص شده باعث خرابی فاجعهبار شده است. اینها الزامات تضمین کیفیت هستند که باید رویه استاندارد باشند.
سرمایه گذاری در مشخصات مناسب، کنترل تدارکات و کیفیت نصب پیچ های لوله نفت نسبت به هزینه یک شکست اتصال ناچیز است - که بسته به محل و شدت نشتی می تواند از ده ها هزار تا میلیون دلار برای اصلاح، پاسخ زیست محیطی و تولید از دست رفته متغیر باشد.
لنگرگاه های رفع آن شامل پیچ ، واشر ، آجیل و سپرهای استوانه ای 4pcs هستند. با محکم کردن پیچ ها ، لوله های سپر گسترش می یابند و اجزای آن می توانند به...
جزئیات $ $ $ را مشاهده کنید
از پیچ های فلنج مخصوصاً برای اتصال محکم لوله ها و اجزای با فلنج استفاده می شود. ما پیچ های فلنج تولید می کنیم T و Durablethat ، مطابق با استاندارده...
جزئیات $ $ $ را مشاهده کنید
پیچ های سوکت شش ضلعی اکسید سیاه درجه 8.8 دارای یک طرح داخلی هگزا است و باید با آچار با سر سحر و جادو استفاده شود. طراحی کامل نخ آن باعث می شود پیچ ...
جزئیات $ $ $ را مشاهده کنید
درجه 8.8 اکسید سیاه پیچ و مهره های شش ضلعی کاملاً رایج یک بست بسیار رایج است و برای محکم کردن آن به آچار آچار یا هگز نیاز دارد. پیچ Hex Hex ما الزا...
جزئیات $ $ $ را مشاهده کنید
این محصول از فولاد کربن با کیفیت بالا ساخته شده است و تحت یک فرآیند تصفیه حرارتی دقیق قرار می گیرد. از قدرت بالا ، خاصیت ارتجاعی و سختی برخوردار اس...
جزئیات $ $ $ را مشاهده کنید
این پیچ و مهره شش ضلعی از جنس استنلس استیل 304 نوعی اتصال دهنده هایی است که از مواد استیل ضدزنگ با کیفیت بالا ساخته شده و از مقاومت در برابر خوردگی...
جزئیات $ $ $ را مشاهده کنید
این پیچ و مهره شانه پر از سر مسطح ساده ، بست مناسب برای انواع برنامه های جوشکاری است. طراحی سر صاف و دور آن باعث می شود که در طی فرآیند جوشکاری ، ع...
جزئیات $ $ $ را مشاهده کنید
این درجه 12.9 روی آبکاری شده روی ، پیچ شخم زدن مربع سر مربع دارای مزایای دقت بالا ، عملکرد بالا ، استحکام بالا و استحکام کششی بالا است. با توجه به ...
جزئیات $ $ $ را مشاهده کنید