油管管体性能基本要求

提纲油管基础知识介绍材料性能与检验外观及尺寸无损检测第1页/共73页第一页，共74页。油管Tubing用途：连接下入井中，用作流体注采的管柱通道；油管管柱在油井管柱的最里面；油气流体从地下油层经油管柱通道到达地面；油管与套管之间环空填充保护液，封隔器密封。外径：1.050~4.5英寸（26.67~114.30mm）壁厚：0.113~0.63英寸（2.87~16.00mm）第2页/共73页第二页，共74页。API对油管规格、钢级和端部加工的规定，不是每个钢级都有所有壁厚管子，例如：第3页/共73页第三页，共74页。分类：API油管非API油管不加厚油管（NU）外加厚油管（EU）整体接头油管（IJ）非API钢级系列：S、SS抗硫，13Cr110，Ni基非API螺纹系列：高气密封性能接头非API规格系列：不同(接箍)外径，超壁厚第4页/共73页第四页，共74页。第5页/共73页第五页，共74页。质量控制：标准、补充技术条件、现场监造油管主要技术标准包括：

APISPEC5CT

APISPEC5B

APIRP5C1

APIBUL5C2

APITR5C3

APIRP5C5

APIRP5A3第6页/共73页第六页，共74页。APISPEC5CT规定了油、套管及附件的技术条件，为管体生产控制及交货检验标准；APISPEC5B规定了API螺纹参数及检验方法，保证油、套管的互换性，方便用户；APIRP5A3规定了螺纹脂的要求及检验方法；APIRP5C1规定了油、套管的现场维护和使用操作程序及注意事项；第7页/共73页第七页，共74页。APIBUL5C2给出了由APITR5C3公式计算出的油、套管的最低使用性能；APITR5C3给出了油、套管的性能计算公式及API规格油套管性能计算结果；APIRP5C5规定了油、套管接头的设计试验评价方法，结合APIRP5A3要求，综合检验油、套管能否达到规定最低使用性能。第8页/共73页第八页，共74页。提纲油管基础知识介绍材料性能与检验外观及尺寸无损检测包装与运输第9页/共73页第九页，共74页。采购合同规定关键项目参照标准及等级(PSL-2、PSL-3)管子或接箍类型特殊间隙接箍特殊倒角接箍带或不带接箍带螺纹、平端或其它接头不加厚、外加厚或整体接头外径、壁厚、钢级、长度无缝管或电焊管：管体可为电焊管，接箍应为无缝管第10页/共73页第十页，共74页。采购合同规定关键项目特殊端部加工的接箍、毛坯或半成品的临界厚度交货日期和装运方法、方式的说明冲击试验替换温度替换通径要求延长加厚长度接箍钢级及是否上紧附加硬度检测、附加标记第11页/共73页第十一页，共74页。采购合同规定关键项目附加硬度检测、附加标记管子是否涂层及类型静水压试验压力无损检测螺纹脂及螺纹保护器特殊工况条件下的补充技术条件可追溯性：保证所有检测数据与管子对应起来，便于后期查找。材料合格证第12页/共73页第十二页，共74页。购方检验（驻厂监造）可派代表去工厂检验管子或见证试验，厂方应事先将试验进行的时间通知检验人员。检验人员在执行购方合同的任何时间内，应能自由进出制造厂与订购管子或接箍生产有关的车间，制造厂应向检验人员提供各种方便条件除订单上另有规定外，所有的检验宜在装运前在制造厂进行。检验不应影响车间的生产操作。采购合同规定关键项目第13页/共73页第十三页，共74页。购方检验（驻厂监造）除另有规定，在制造厂进行检验或验收后发现有缺陷，或在正常使用中发现有缺陷的材料，可通知制造厂拒收。如果要求进行材料破坏性试验，对证实不符合本国际标准的任何产品应拒收。采购合同规定关键项目第14页/共73页第十四页，共74页。设备要求所有检测试验设备应有文件证明适当的校准和鉴定频次。如果标准条文要求校准或检定的试验或测量设备处于不正常或严重影响其精度的情况下，则在再次使用该设备之前应进行重新校准或重新检定。第15页/共73页第十五页，共74页。检验频次和取样数量对标准产品，ISO10960和ISO13680规定了不同钢级产品每个检测项目的检测频次和取样数量。对非标准产品，应在参照标准的基础上与制造厂协商检测频次和取样数量，以合理的控制生产过程的质量及其波动水平。第16页/共73页第十六页，共74页。材料性能检测批次定义H/J/K/N/R/P/M/L801接箍毛坯和管子：来自同一炉批、或根据文件化程序确保其符合标准适当要求而编为一组的不同炉批的钢，经轧制或作为连续作业（或单独作为一批）热处理、具有相同的规定尺寸和钢级的管子。L809Cr/L8013Cr/C90/T95/Q125接箍毛坯和管子:来自同一炉钢、连续作业（或单独作为一批）热处理、具有相同规定尺寸和钢级的所有产品。第17页/共73页第十七页，共74页。材料性能检测批次定义

切成半成品或单件热处理接箍半成品、短节或附件：来自同一炉批的钢，具有相同规定尺寸和钢级的一组产品，并且这组产品：a）在同一热处理作业线或设备中同时成批热处理；或b）在装有能控制记录整个热处理过程资料记录控制仪的同一热处理设备中，相同工艺参数，无间断连续装载热处理；或c）在装有能控制记录整个热处理过程资料记录控制仪的同一热处理设备中，8h或少于8h的连续生产过程中相同工艺参数，无间断单件热处理；d）对C90、T95和Q125钢级，9-5/8及更大外径套管用接箍、短节或附件，一批数量不应超过30件；对于较小规格套管用并单件热处理的接箍、短节或附件，一批数量不得超过50件。第18页/共73页第十八页，共74页。钢级H40、J55、L80、R95、N80、C90、T95、P110-第1组：H、J、N、R钢级油管-第2组：C、L、T钢级油管-第3组：P钢级油管数字含义：该钢级规定的材料最低屈服强度（单位：kpsi）第19页/共73页第十九页，共74页。热处理：按标准/合同规定进行热处理。加厚管应在加厚后进行全管体全长热处理。接箍半成品可单件进行热处理。电焊管应对焊缝或整管进行热处理，消除焊缝中回火马氏体组织。J/K55：全管体正火、正火加回火或淬火加回火(PSL-2)。第20页/共73页第二十页，共74页。矫直：基本要求如下，应注意回火和热矫直的温度。主要目的是避免产品内残余应力或局部硬度过大。第21页/共73页第二十一页，共74页。化学成分：管子应加入一些晶粒细化元素进行晶粒细化处理，如铝、铌、钒或钛，使钢的奥氏体晶粒细化。产品分析：应在每炉钢的两根终加工成品管上进行。产品分析至少包括下表中所有元素的定量分析结果，及制造厂用来控制机械性能的其它元素的定量分析结果。产品分析结果按购方要求应提供给购方。试验方法：发射光谱、燃烧技术、湿法、红外碳硫分析仪、X射线发射第22页/共73页第二十二页，共74页。化学成分第23页/共73页第二十三页，共74页。化学成分：复检：若两根管的分析结果都不符合规定要求，则由制造厂选择，或该炉产品报废，或将该炉剩余管子逐根检验，以确定是否符合规定要求。若两个试样中仅有一个试样不符合规定要求，则由制造厂选择，或该炉产品报废，或从该炉产品中再取两根管子进行复验。若复验用两个试样符合规定要求，则除最初分析不合格的那根管子外，该炉产品合格。若一个或两个复验用试样不符合规定要求，则由制造厂选择，或该炉产品报废，或将剩余的每根管子逐根检验。复验试样的取法应与规定的产品分析取样方法相同。若订单上有规定，所有产品分析复验结果应提供给购方。第24页/共73页第二十四页，共74页。拉伸检测最终产品应进行拉伸检测试验。屈服强度：试样标距段产生规定伸长率时所需的拉伸应力。伸长率：试样标距段拉断后的长度增加百分比，要求值与壁厚相关。拉伸试样可由制造厂选择，或全截面试样，或条形试样，或圆棒试样。条形试样宽度：外径小于4“的管子，为19mm（0.750in）；外径4~7-5/8“的管子，宽度为25mm（1.000in）；外径大于7-5/8的管子，其宽度为38mm（1.500in）。第25页/共73页第二十五页，共74页。拉伸检测无缝管条形试样可取自管子圆周任一位置。圆棒试样应取自管壁厚中间。电焊管条形试样或圆棒试样应在与焊缝约90°位置截取。加厚管的拉伸性能（加厚端伸长率除外）应与管体的要求一致。如有争议，加厚处的性能（伸长率除外）应从加厚部位切取试样进行拉伸试验来确定。随机抽样，热处理始末及管子两端全部控制。试样标距段不能压平(两端可)，应在记录或报告中说明试样类型及尺寸。第26页/共73页第二十六页，共74页。拉伸检测优先采用大尺寸的试样，可全面反映产品性能。如无法取出大尺寸试样，制造厂应采取其他措施证明拉伸试验结果满足要求。试样无效：如果任何拉伸试样显示出机加工有缺陷或扩展裂纹缺陷，该试样可报废，并用另一试样代替。拉伸试验频次如下第27页/共73页第二十七页，共74页。第28页/共73页第二十八页，共74页。第29页/共73页第二十九页，共74页。拉伸检测复验——(除C90/T95/C110/Q125接箍短节外)若代表一批次产品的一次拉伸试验不符合规定要求，则制造厂可从同一批管中另取3根管进行复验。若所有试样复验均符合要求，则除最初取样的那根不合格管子外，该批管子合格。若复验用一个或多个试样不符合规定要求，则制造厂可以将该批剩余管子逐根检验。M65/L80/R95钢级复验用拉伸试样应在最初取样管子同一端取样。被判废批次产品可重新热处理，并作为新的批次重新试验。第30页/共73页第三十页，共74页。拉伸检测复验——C90/T95/C110/Q125接箍短节外

对整管热处理产品，若一个拉伸试样不符合规定要求，则制造厂应从该有问题的管子两端取样试验，或者将该根管报废。两个试样试验结果都应符合规定要求，否则该根管报废。被判废的那根管可重新热处理，并作为新的一批试验。

对接箍半成品或单件产品热处理的产品，若一个拉伸试样不符合规定要求，则制造厂应将有问题的该批重新热处理，或是从有问题的该批中另取3个试样试验。如果这3个试样中有一个或多个试样不符合要求，则该批应报废。制造厂可选择将该批重新热处理，并作为新的一批试验。

不允许追加试验确定某一件接箍、短节或附件材料是否合格。第31页/共73页第三十一页，共74页。冲击试验检测材料在冲击载荷作用下抵抗变形和断裂的能力，验证材料韧性。采用夏比V型缺口冲击试验方法。一组试验取同产品同部位3个试样，试样不应压平。Q125管每批取3根管试验，代表热处理的始、末及套管前、后2端。其他钢级每批1组试样。单件热处理接箍等，每批取1件试验，整管热处理在1端取样

试验温度：除了第1组J55和K55钢级应在21℃试验外，其它所有组的试验温度应为0℃。可根据需要调整温度或补充低温试验。第32页/共73页第三十二页，共74页。冲击试验优先取横向试样，如取不出，才可取纵向试样。电焊管横向试样缺口应开在焊缝处。优先取大尺寸试样，如取不出，才可取小尺寸试样。当取不出1/2尺寸纵向试样时，该管子不需进行冲击试验，但是制造厂必须证实其冲击吸收能满足要求。第33页/共73页第三十三页，共74页。冲击试验横向试样和纵向试样的冲击吸收能要求不同。横向一般未经过变形，要求值低；纵向一般经过轧制变形处理，要求值高。大尺寸试样和小尺寸试样的冲击吸收能要求也不同。小尺寸试样要求值低，折减系数如下表。任何情况下折减后的吸收能要求值低于11J时，不得使用该小尺寸及更小尺寸试样。第34页/共73页第三十四页，共74页。冲击试验

3个冲击试样的平均值应等于或大于规定的吸收能要求。同时，仅允许1个冲击试样的吸收能低于要求吸收能，但是不得低于规定吸收能要求的三分之二。冲击吸收能和厚度相关，应注意试样表征的产品厚度和接箍的临界厚度（API规定，和螺纹类型有关）

C110钢级还要求最小剪切面积为75%。第35页/共73页第三十五页，共74页。冲击试验

冲击吸收能要求值。接箍管体第36页/共73页第三十六页，共74页。冲击试验——无效试样

无论试验前或试验后，发现试样有缺陷或有与试验目的无关的材料缺欠，则该试样可报废，并从同一件产品上取另一试样代替。不应仅仅因为不满足最小吸收能要求而将试样简单地判定为有缺陷。

第37页/共73页第三十七页，共74页。冲击试验——单件产品复验

若2个及以上试样结果或3个的均值低于规定最小吸收能要求，或1个试样的结果低于规定最小吸收能要求的2/3，则应从同一件上另取3个试样复验。复验的每一个试样的冲击能都应等于或大于规定最小吸收能要求，否则该根管应拒收。第38页/共73页第三十八页，共74页。冲击试验——批次产品复验

若1个试样的结果低于规定最小吸收能要求的2/3，且单件产品复验还不合格，则应从同批另3件上各取3个试样复验。若复验全部合格，则除最初检测的那个拒收外，该批产品合格，否则逐件检测，或重新热处理，作为新批次检测。对Q125，若一批产品的初始三件中有一件以上被拒收，则不允许复验来证明该批管合格。制造厂可选择将该批剩余件逐件检验，或将该批重新热处理并按新批检验。第39页/共73页第三十九页，共74页。硬度试验

最大硬度：

所有单独热处理的接箍半成品、短节或附件都应进行表面硬度试验，以验证工艺控制的有效性。除订单规定，结果可不向购方提供。第40页/共73页第四十页，共74页。硬度试验硬度变化：任意2个一个象限内的平均值之差。第41页/共73页第四十一页，共74页。第42页/共73页第四十二页，共74页。硬度试验对于所有钢级，全壁厚硬度试验应在试验环或样块上进行，应采用洛氏硬度在垂直于产品轴向、远离管端的横向截面上试验，每个象限第一个压痕应在壁厚中间以降低误差。

全壁厚试验环试样应按图规定对一个或四个象限进行制备。

对加厚管，四个象限内全壁厚硬度试验应从一根加厚管具有最大壁厚的加厚部位取样进行。

除全壁厚硬度试验外，每根管的管体和一个加厚部分的外表面还应进行布氏或洛氏C标尺硬度试验。第43页/共73页第四十三页，共74页。硬度试验接箍——C90、T95钢级：整管热处理的，应从每根管两端各取一个全壁厚硬度环进行试验。对于单件热处理的，应选择每批中具有最高表面硬度的管件进行全壁厚硬度试验，硬度试验环应从接箍中部截取。

硬度试样表面应经磨制、平行并且光滑，无氧化皮、外来物及润滑剂。

如果硬度试样表面有缺陷或存在扩展裂纹缺陷，则该试样可报废，用另一试样来代替。第44页/共73页第四十四页，共74页。硬度试验

所有产品硬度试验频次应按表C.42规定执行。

管子、接箍和附件材料的硬度试验频次与每种产品的拉伸试验频次相同。

加厚段的试验频率应是每批中每20根进行一次试验。第45页/共73页第四十五页，共74页。硬度试验——复验对Q125产品，试样硬度变化超标，则可将该象限表面重新磨平复检。每个试样仅允许重新磨平一次。复检不合格试样代表管应拒收。如初始三根管中若有一根以上被拒收，则生产厂可选择对该批余下套管逐根检验。若初始三根管中仅有一根被拒收，则可增加三根进行试验。若增加的三根中一根被拒收，则制造厂可选择对该批套管剩余部分逐根检验或重新处理（即对一批套管来说，6根试验管子中必须有5根管子符合规定，才能证明该批套管合格）。第46页/共73页第四十六页，共74页。硬度试验——复验对M65/L80产品，若代表一批的全壁厚硬度试样结果不符合规定要求，生产厂可选择从同一批另取两根，在与初次试验试样同一端取样进行复验。若复验符合要求，则除初次试验不合格的那一根外该批可接收。若复验中一个以上试样不合格，则生产厂可选择逐根检验或整批拒收。第47页/共73页第四十七页，共74页。硬度试验——复验对C90/T95/C110接箍半成品、短节或切成半成品或单件热处理附件，若代表该批的硬度结果不符合要求，该管件或该根管应被拒收。生产厂应对该批重新热处理或从该批中使用与初始试验相同准则加做三个试验，若三个复验中任何一个失败，则整个热处理批应被拒收。对C90/T95/C110其他产品，若平均硬度落规定值之间，则应在紧接区域补做三个压痕得到一个新的平均硬度值。若新的平均硬度值满足要求，则该管件应被接受否则该产品应拒收。

第48页/共73页第四十八页，共74页。压扁电焊管工艺生产的所有产品都应符合压扁要求。试样长≥63.5mm，管端切取，每批每炉1次压扁试验焊缝分别置于0°和90°位置。第49页/共73页第四十九页，共74页。压扁试样应压扁至相对管壁相接触为止。在平行板间距离小于规定值之前，试样任何部位不应产生裂纹或断裂；在整个压扁过程中，不应出现不良的结构特征、焊缝未熔合、分层、金属过烧或挤出金属等现象。不论试验前或后，如发现与试验目的无关的试样制备缺陷或材料缺欠，可报废并从同一产品另取试样。压扁试验也可用于无缝管材料韧性的检测评价。第50页/共73页第五十页，共74页。压扁——复验如果代表一根管的任一试样不符合规定要求，可从同一根管同一端取样补充试验，直至满足要求。但取样后的成品管长度不得小于初次切头后长度的80%。若代表一批产品的一根管的任一试样不符合规定要求，可从该批产品中另取两根管取样复验。若这些试样都符合规定要求，则除最初选作试验的那根管子外，该批所有管子合格。若任一个复验用试样不符合规定要求，则制造厂可将该批剩余管子逐根取样试验。任一批管子都可重新热处理并作为新的一批重新试验。第51页/共73页第五十一页，共74页。晶粒度要求API仅对抗硫材料C90、T95，大于等于5级。高钢级、高耐蚀材料晶粒度要求高。金相评定

API焊管焊缝应每4小时或任一次实质性中断进行一次点焊区的金相评定，在热处理之前取样。对高钢级、高耐蚀材料，金相组织要均匀，杂质要控制。第52页/共73页第五十二页，共74页。硫化物应力开裂试验（SSC）针对抗硫材料C90、T95、C110以NACE（美国腐蚀工程师协会）相关标准为指南规定的试验方法、取样方法及位置、溶液等有光滑拉伸A、弯曲梁B、悬臂梁C三种加载方法如试样缺陷或试验参数错误，则试验无效。耐蚀材料更多依据工况进行模拟试验评价第53页/共73页第五十三页，共74页。淬透性C90、T95、C110应考虑淬透性，在最大壁厚上进行全壁厚硬度试验来评价淬透性。其他产品作为文件化程序一部分验证淬透性。全壁厚硬度试验应在每一生产流程的淬火后、回火前的产品本体上取样进行试验，以测定淬透性响应。加厚产品或附件，则在最大壁厚处取样。第54页/共73页第五十四页，共74页。静水压试验每根管子都应在加厚和最终热处理后进行整管静水压试验，且至少达到规定的静水压试验压力而不渗漏。全压试验状态保持时间应不得少于5s。

带螺纹管子的静水压试验压力应按标准所述方法计算的标准压力，或是购方与螺纹加工厂商定的较高试验压力。

标准静水压试验压力是根据最小屈服强度、外径、壁厚计算的，其数值圆整到最接近的0.5MPa，其最大值限于69.0MPa。第55页/共73页第五十五页，共74页。提纲油管基础知识介绍材料性能与检验外观及尺寸无损检测第56页/共73页第五十六页，共74页。尺寸检测尺寸指标：外径壁厚通径长度：分为3个级别直度质量第57页/共73页第五十七页，共74页。尺寸检测尺寸指标：外径、壁厚、长度：实现了自动化整管检测。库存产品外径的测量受温度、存储方式等的影响。外加厚管子的外径规格是指管体外径，而不是加厚部分外径。加厚长度可协商延长用于修复。用于验收或拒收的所有测量设备的精度每班至少应校验一次，螺纹环规、塞规和称重器具除外。第58页/共73页第五十八页，共74页。外径：管子外径偏差范围：

管体外径偏差不适用于加厚部位及过渡区外加厚油管加厚部位外径偏差范围：第59页/共73页第五十九页，共74页。第60页/共73页第六十页，共74页。壁厚：管子最小壁厚不得小于名义值的87.5%壁厚同时受质量控制。管子通径：带螺纹管子应全长通径。非管子制造厂加工螺纹的管子，应在距套管接箍端0.6米或油管接箍端1.1米内进行通径检验。保证下入方便。第61页/共73页第六十一页，共74页。直度——偏离直线或弦高不应超过下列规定之一：对于4-1/2及更大规格（代号1）的管子，从管子一端测量至另一端总长度的0.2%；在每端1.5mm（5.0ft）长度范围内的偏离距离不应超过3.18mm（1/8in）。第62页/共73页第六十二页，共74页。所有管子和附件不应有如下所列的缺陷：任何淬火裂纹；使净有效壁厚减小到规定壁厚87.5％以下的任何表面开裂缺欠；无损检验所探测出的面积大于260mm2（0.40in2）的任何非表面开裂缺欠；可证实使净有效壁厚减小到规定壁厚87.5％以下的焊缝两侧1.6mm（1/16in）以内的任何焊缝非表面开裂缺欠；内、外表面上任何方向、深度大于规定值的任何线性缺欠；加厚管表面深度大于规定值的任何表面开裂缺欠；所有加厚产品的内加厚轮廓上可引起90°钩挂工具脱挂的尖角或截面突变。第63页/共73页第六十三页，共74页。接箍：钢级可高于管体；C110/Q125接箍不应用热锻件制成；接箍表面电镀处理应尽可能使氢吸收降至最低；可对整个接箍外表面进行加工，接箍承载面的内外棱边应是圆角或倒角，但不能过分减小承载面的宽度（尺寸b），以保证有足够的厚度，能安全地支撑吊卡下的管子重量。两端面应与轴线严格垂直。第64页/共73页第六十四页，共74页。接箍：成品接箍内表面不应有破坏螺纹连续性的各种缺欠。接箍在最终加工之后、电镀之前应进行内、外表面检查。应采用环向磁场湿荧光磁粉法检查表面纵向缺欠，或采用已向购方证明具有相同灵敏度的其它无损检验方法进行检查。为确保电镀或涂覆完全，所有接箍的螺纹表面应