API圆螺纹套管外螺纹接头紧密距测量及判定

1、72石油机械CHINAPETROLEUMMACHINERY2008年第36卷第6期!技术讨论#API圆螺纹套管外螺纹接头紧密距测量及判定冯娜卫尊义卫栋白小亮宋寰(中国石油管材研究所)摘要针对APISpec5B标准圆螺纹套管量规只是参照短圆螺纹的尺寸进行设计和加工,需要用一种规格的量规测量外径相同,但螺纹几何尺寸不同的多种规格的长,增加了判定紧密距测量结果难度的问题,提出了凹入量的概念,间的关系。指出APISpec5B标准推荐公式的不足,1易出错的紧密距计算公式供测量时使用,实际测量的凸出量、凹入量均不是紧密距,。关键词API紧密距凸出量凹入量判定清凸出量、凹入量及紧密距三者间的关系。指出引言1

2、APISpec5B标准推荐公式的不足,总结并给出了1组新的方便可行、易于理解又不易出错的紧密距API圆螺纹套管类型、规格较多,主要有长圆螺纹和短圆螺纹。同种外径的套管根据钢级、壁厚的不同,相应的螺纹尺寸也不同。作为综合反映各单项参数及表面加工质量、对密封完整性和结构完整性影响很大的重要参数紧密距(standoff)在API圆螺纹套管检测中是必不可少的。紧密距用符合APISpec5B标准的螺纹量规进行测量,基于种种原因,API圆螺纹套管量规只是参照短圆螺纹的尺寸进行设计加工,需要用一种规格的量规去测量外径相同,但螺纹几何尺寸不同的多种规格的长、短圆螺纹套管。这就增加了判定紧密距测量结果合格与否的

3、难度,如果对API标准理解不透彻,很容易造成误判,给套管生产和检验工作造成重大经济损失。如2004年国内某套管生产厂加工了近1000根21911mm短圆螺纹套管,接箍已全部机紧在套管上,水压试验也已全部完成,即将进入成品库。但最后经反复确认套管两端外螺纹接头紧密距参数加工有误,是因检验人员对标准理解不准确误判造成的。为防止不合格套管出厂,需卸下所有接箍,两端切头重新加工外螺纹接头,因返工给工厂造成至少百万元以上的经济损失。因此,紧密距测量及判定应引起各套管生产、检验单位的足够重视。笔者拟通过对API圆螺纹套管外螺纹接头紧密距测量时遇到的各种情况进行分析,澄计算公式供测量时使用,以期避免检验时产

4、生误判。基本概念11紧密距APISpec5B标准对外径1141350810mm所有规格的长、短圆螺纹套管外螺纹接头紧密距公差范围规定为P11P(1)式中P1校对塞规与工作环规的互换紧密距,mm;P圆螺纹套管螺距,其值为31175mm。测量示意图如图1a、b所示,即工作环规小端面与管子端面之间的轴向距离。当管子端面伸出环规小端面时紧密距为负,反之为正,但前提必须是螺纹量规与所检的短圆螺纹套管基本尺寸(L1、L4、E1等)相符,管子端面与环规小端面名义上平齐。21凸出量APISpec5B规定:当用短圆螺纹环规检验长圆螺纹套管时,管子端面将伸出环规小端,其值为(2)H凸=(L1长-L1短)-P1式中

5、H凸管子端面伸出环规小端面的凸出量,mm;2008年第36卷第6期冯娜等:API圆螺纹套管外螺纹接头紧密距测量及判定73L1长(短)长(短)圆螺纹套管管端至手紧平面的长度,mm。测量的示意图如图1e所示。只要实测的凸出量在(L1长-L1短)-P11P范围,紧密距就在P11P范围,测量凸出量是对紧密距的间接测量。P11P范围,紧密距就均在P11P范围。相互关系11三者的区别从图1及以上分析中可以看出,对于圆螺纹套管外螺纹接头,紧密距和凸出量、凹入量是含义完全不同的3个概念。紧密距的基本尺寸为0,名义上管端和环规小端面平齐;凸出量或凹入量的基本尺寸不为0,名义上管端凸出或凹入环规小端面一个基本尺寸

6、,该尺寸为长、2种短1,凸出量的大小与紧密距的大小趋势相反,凹入量的大小与紧密距的大小趋势一致。21相互关系紧密距和凸出量、凹入量3个概念虽然不能等同,但之间却存在必然的联系。测量凸出量或凹入量是对紧密距的间接测量,通过判定凸出量或凹入量的实测值是否合格也可以判定紧密距是否合格。图1圆螺纹套管外螺纹接头紧密距测量方法另一种情况,APISpec5B标准里虽然没有提到,但却是客观存在的。那就是外径11413mm、标称质量为除1415kg/m以外规格(壁厚除5121mm以外)的短圆螺纹套管,当用短环规检验该种短套管外螺纹接头时,管子端面也会伸出环规端面一个基本尺寸,如图1d所示,其凸出量为15187

7、5。同理,只要实测的凸出量在151875-P11P范围,紧密距就在P11P范围。31凹入量凹入量在APISpec5B标准里也没有提到,但也是客观存在的。对于外径分别为12710、17718、mm21911、27311mm及其所对应标称质量分别为17113(壁厚5159mm)、25132(壁厚5187mm)、35175(壁厚6171mm)、48178kg/m(壁厚7109mm)4种特殊规格的短圆螺纹套管,当用短环规检2凸出量或凹入量的实测值可以换算为紧密距。换算关系可总结为凸出量名义值-凸出量实测值=紧密距凹入量实测值-凹入量名义值=紧密距实际工作中,如果测量的是紧密距就按紧密距的公差范围判定;

8、如果测量的是凸出量就按凸出量的公差范围判定,测量的是凹入量就按凹入量的公差范围判定,没有必要将测量数据全部换算成紧密距。但绝对不能把凸出量或凹入量的测量结果写为紧密距的测量结果。对APISpec5B标准推荐公式的讨论11不足之处由以上分析可知,APISpec5B标准推荐的公式(L1长-L1短)-P1仅适用于短圆螺纹环规检验长圆螺纹套管时,管子端面伸出环规小端面凸出量的确定。对于用短圆螺纹环规检验11413mm的短圆螺纹套管时的凸出量及12710mm等4种规格的短圆螺纹套管时的凹入量如何确定,标准没有给出推荐公式,需要正确理解和推断来确定。这给从事螺纹检验人员增加了难度,提出了更高要求。从表面看

9、,圆螺纹套管量规均是按短圆螺纹套验这4种规格短套管外螺纹接头时,管子端面也会凹入环规端面一个基本尺寸,如图1c所示,笔者称其为“凹入量”,其值分别为61350、191050、915252及191050mm。因为凹入量和凸出量方向相反,可以推断出只要实测的凹入量分别在61350+P11P、191050+P11P、91525+P11P及191050+74石油机械2008年第36卷第6期管设计制作的,检验短圆螺纹套管时,管子端面和环规小端面应该平齐,直接测量2个端面之间的距离就是紧密距。检验长圆螺纹套管时,管子端面伸出环规小端面一个基本尺寸,即凸出量H凸=(L1长-L1短)-P1。但实际上有数种规格

10、的短圆螺纹套管检验时两端面并不平齐,还存在凸出量和凹入量,如何确定没有推荐的公式,很容易造成误判。此外,公式(L1长-L1短)-P1式中,对于某些规格如244148、508mm的长、短圆螺纹套管,L1长及L1短尺寸各有2个,具体用哪个值,标准中也没有明确表明,很容易混淆。21推荐公式为了解决APISpec5B标准推荐公式存在的不足,指导从事套管加工和检验的技术人员对紧密距进行正确的控制和检验,以防误判,的工作实践,及判定做了总结,易于。(1)紧密距同式(1)。实测紧密距如在P11P范围即判定紧密距合格。(2)凸出量H凸=(L4长(短)-L4量规)-P1(3)有规格长、短圆螺纹套管L4长和L4量

11、规是唯一的,代入时不会出错。计算凸出量实质是确定长、短圆螺纹或2种短圆螺纹L1长度或L4长度之间的差值。(3)凹入量(4)H凹=(L4量规-L4短)+P1式中H凹管端面凹入环规小端面凹入量,mm;L4短短圆螺纹套管管端至消失点平面的长度,mm。实测凹入量在(L4量规-L4)+P11P范围即判定紧密距合格。,计算凹入,2种短圆螺纹L1,只是前者需-P1,后者需+1凹入量H凹的几何关系可知:H凹=(L4量规-L4短)+P1=(L1量规-L1短)+P1。结论(1)实测的凸出量、凹入量均不是紧密距,是式中L4长(短)长(短)圆螺纹套管管端至消失点平面的长度,mm;L4量规圆螺纹套管塞规小端面至消失点平

12、面的长度,mm。实测凸出量如在(L4长(短)-L4量规)-P11P范围即判定紧密距合格。式(3)同时适合于长、短圆螺纹套管凸出量的确定,根据需要代入L4长或L4短即可。如用P1=+01200mm的某件工作环规去检验13917mm长圆螺纹套管,其凸出量H凸确定如下。用标准推荐公式:H凸=(L1长-L1短)-P1确定经查文献1,L1长=611493mm,L1短=451618mm,代入上式,得H凸=151675mm。用笔者推荐公式:H凸=(L4长(短)-L4量规)-P1确定经查文献1,L4长=881900mm,L4量规=731025mm,代入上式,得H凸=151675mm。可见笔者推荐公式与API推

13、荐公式计算结果是一致的,另从图1凸出量H凸的几何关系也可看出:(L1长-L1短)-P1=(L4长-L4量规)-P1。而且对于所对紧密距的间接测量,但可判定紧密距是否合格。(2)凸出量名义值-凸出量实测值=紧密距;凹入量实测值-凹入量名义值=紧密距。(3)建议用推荐公式:H凸=(L4长(短)-L4量规)-P1来确定长、短圆螺纹套管的凸出量,实测凸出量如在(L4长(短)-L4量规)-P11P范围即判定紧密距合格。(4)建议用推荐公式:H凹=(L4量规-L4短)+P1来确定短圆螺纹套管的凹入量,实测凹入量在(L4量规-L4短)+P11P范围即判定紧密距合格。参考文献1AmericanPetroleumInstitute1APISpecificationStand-ard5BSpecificationforThreading,GaugingandThreadInspectionofCasing,TubingandLinePipeT