API圓螺紋套管外螺紋接頭緊密距測(cè)量及判定

1、72石油機(jī)械CHINAPETROLEUMMACHINERY2008年第36卷第6期!技術(shù)討論#API圓螺紋套管外螺紋接頭緊密距測(cè)量及判定馮娜衛(wèi)尊義衛(wèi)棟白小亮宋寰(中國(guó)石油管材研究所)摘要針對(duì)APISpec5B標(biāo)準(zhǔn)圓螺紋套管量規(guī)只是參照短圓螺紋的尺寸進(jìn)行設(shè)計(jì)和加工,需要用一種規(guī)格的量規(guī)測(cè)量外徑相同,但螺紋幾何尺寸不同的多種規(guī)格的長(zhǎng),增加了判定緊密距測(cè)量結(jié)果難度的問題,提出了凹入量的概念,間的關(guān)系。指出APISpec5B標(biāo)準(zhǔn)推薦公式的不足,1易出錯(cuò)的緊密距計(jì)算公式供測(cè)量時(shí)使用,實(shí)際測(cè)量的凸出量、凹入量均不是緊密距,。關(guān)鍵詞API緊密距凸出量凹入量判定清凸出量、凹入量及緊密距三者間的關(guān)系。指出引言1

2、APISpec5B標(biāo)準(zhǔn)推薦公式的不足,總結(jié)并給出了1組新的方便可行、易于理解又不易出錯(cuò)的緊密距API圓螺紋套管類型、規(guī)格較多,主要有長(zhǎng)圓螺紋和短圓螺紋。同種外徑的套管根據(jù)鋼級(jí)、壁厚的不同,相應(yīng)的螺紋尺寸也不同。作為綜合反映各單項(xiàng)參數(shù)及表面加工質(zhì)量、對(duì)密封完整性和結(jié)構(gòu)完整性影響很大的重要參數(shù)緊密距(standoff)在API圓螺紋套管檢測(cè)中是必不可少的。緊密距用符合APISpec5B標(biāo)準(zhǔn)的螺紋量規(guī)進(jìn)行測(cè)量,基于種種原因,API圓螺紋套管量規(guī)只是參照短圓螺紋的尺寸進(jìn)行設(shè)計(jì)加工,需要用一種規(guī)格的量規(guī)去測(cè)量外徑相同,但螺紋幾何尺寸不同的多種規(guī)格的長(zhǎng)、短圓螺紋套管。這就增加了判定緊密距測(cè)量結(jié)果合格與否的

3、難度,如果對(duì)API標(biāo)準(zhǔn)理解不透徹,很容易造成誤判,給套管生產(chǎn)和檢驗(yàn)工作造成重大經(jīng)濟(jì)損失。如2004年國(guó)內(nèi)某套管生產(chǎn)廠加工了近1000根21911mm短圓螺紋套管,接箍已全部機(jī)緊在套管上,水壓試驗(yàn)也已全部完成,即將進(jìn)入成品庫(kù)。但最后經(jīng)反復(fù)確認(rèn)套管兩端外螺紋接頭緊密距參數(shù)加工有誤,是因檢驗(yàn)人員對(duì)標(biāo)準(zhǔn)理解不準(zhǔn)確誤判造成的。為防止不合格套管出廠,需卸下所有接箍,兩端切頭重新加工外螺紋接頭,因返工給工廠造成至少百萬(wàn)元以上的經(jīng)濟(jì)損失。因此,緊密距測(cè)量及判定應(yīng)引起各套管生產(chǎn)、檢驗(yàn)單位的足夠重視。筆者擬通過(guò)對(duì)API圓螺紋套管外螺紋接頭緊密距測(cè)量時(shí)遇到的各種情況進(jìn)行分析,澄計(jì)算公式供測(cè)量時(shí)使用,以期避免檢驗(yàn)時(shí)產(chǎn)

4、生誤判?；靖拍?1緊密距APISpec5B標(biāo)準(zhǔn)對(duì)外徑1141350810mm所有規(guī)格的長(zhǎng)、短圓螺紋套管外螺紋接頭緊密距公差范圍規(guī)定為P11P(1)式中P1校對(duì)塞規(guī)與工作環(huán)規(guī)的互換緊密距,mm;P圓螺紋套管螺距,其值為31175mm。測(cè)量示意圖如圖1a、b所示,即工作環(huán)規(guī)小端面與管子端面之間的軸向距離。當(dāng)管子端面伸出環(huán)規(guī)小端面時(shí)緊密距為負(fù),反之為正,但前提必須是螺紋量規(guī)與所檢的短圓螺紋套管基本尺寸(L1、L4、E1等)相符,管子端面與環(huán)規(guī)小端面名義上平齊。21凸出量APISpec5B規(guī)定:當(dāng)用短圓螺紋環(huán)規(guī)檢驗(yàn)長(zhǎng)圓螺紋套管時(shí),管子端面將伸出環(huán)規(guī)小端,其值為(2)H凸=(L1長(zhǎng)-L1短)-P1式中

5、H凸管子端面伸出環(huán)規(guī)小端面的凸出量,mm;2008年第36卷第6期馮娜等:API圓螺紋套管外螺紋接頭緊密距測(cè)量及判定73L1長(zhǎng)(短)長(zhǎng)(短)圓螺紋套管管端至手緊平面的長(zhǎng)度,mm。測(cè)量的示意圖如圖1e所示。只要實(shí)測(cè)的凸出量在(L1長(zhǎng)-L1短)-P11P范圍,緊密距就在P11P范圍,測(cè)量凸出量是對(duì)緊密距的間接測(cè)量。P11P范圍,緊密距就均在P11P范圍。相互關(guān)系11三者的區(qū)別從圖1及以上分析中可以看出,對(duì)于圓螺紋套管外螺紋接頭,緊密距和凸出量、凹入量是含義完全不同的3個(gè)概念。緊密距的基本尺寸為0,名義上管端和環(huán)規(guī)小端面平齊;凸出量或凹入量的基本尺寸不為0,名義上管端凸出或凹入環(huán)規(guī)小端面一個(gè)基本尺寸

6、,該尺寸為長(zhǎng)、2種短1,凸出量的大小與緊密距的大小趨勢(shì)相反,凹入量的大小與緊密距的大小趨勢(shì)一致。21相互關(guān)系緊密距和凸出量、凹入量3個(gè)概念雖然不能等同,但之間卻存在必然的聯(lián)系。測(cè)量凸出量或凹入量是對(duì)緊密距的間接測(cè)量,通過(guò)判定凸出量或凹入量的實(shí)測(cè)值是否合格也可以判定緊密距是否合格。圖1圓螺紋套管外螺紋接頭緊密距測(cè)量方法另一種情況,APISpec5B標(biāo)準(zhǔn)里雖然沒有提到,但卻是客觀存在的。那就是外徑11413mm、標(biāo)稱質(zhì)量為除1415kg/m以外規(guī)格(壁厚除5121mm以外)的短圓螺紋套管,當(dāng)用短環(huán)規(guī)檢驗(yàn)該種短套管外螺紋接頭時(shí),管子端面也會(huì)伸出環(huán)規(guī)端面一個(gè)基本尺寸,如圖1d所示,其凸出量為15187

7、5。同理,只要實(shí)測(cè)的凸出量在151875-P11P范圍,緊密距就在P11P范圍。31凹入量凹入量在APISpec5B標(biāo)準(zhǔn)里也沒有提到,但也是客觀存在的。對(duì)于外徑分別為12710、17718、mm21911、27311mm及其所對(duì)應(yīng)標(biāo)稱質(zhì)量分別為17113(壁厚5159mm)、25132(壁厚5187mm)、35175(壁厚6171mm)、48178kg/m(壁厚7109mm)4種特殊規(guī)格的短圓螺紋套管,當(dāng)用短環(huán)規(guī)檢2凸出量或凹入量的實(shí)測(cè)值可以換算為緊密距。換算關(guān)系可總結(jié)為凸出量名義值-凸出量實(shí)測(cè)值=緊密距凹入量實(shí)測(cè)值-凹入量名義值=緊密距實(shí)際工作中,如果測(cè)量的是緊密距就按緊密距的公差范圍判定;

8、如果測(cè)量的是凸出量就按凸出量的公差范圍判定,測(cè)量的是凹入量就按凹入量的公差范圍判定,沒有必要將測(cè)量數(shù)據(jù)全部換算成緊密距。但絕對(duì)不能把凸出量或凹入量的測(cè)量結(jié)果寫為緊密距的測(cè)量結(jié)果。對(duì)APISpec5B標(biāo)準(zhǔn)推薦公式的討論11不足之處由以上分析可知,APISpec5B標(biāo)準(zhǔn)推薦的公式(L1長(zhǎng)-L1短)-P1僅適用于短圓螺紋環(huán)規(guī)檢驗(yàn)長(zhǎng)圓螺紋套管時(shí),管子端面伸出環(huán)規(guī)小端面凸出量的確定。對(duì)于用短圓螺紋環(huán)規(guī)檢驗(yàn)11413mm的短圓螺紋套管時(shí)的凸出量及12710mm等4種規(guī)格的短圓螺紋套管時(shí)的凹入量如何確定,標(biāo)準(zhǔn)沒有給出推薦公式,需要正確理解和推斷來(lái)確定。這給從事螺紋檢驗(yàn)人員增加了難度,提出了更高要求。從表面看

9、,圓螺紋套管量規(guī)均是按短圓螺紋套驗(yàn)這4種規(guī)格短套管外螺紋接頭時(shí),管子端面也會(huì)凹入環(huán)規(guī)端面一個(gè)基本尺寸,如圖1c所示,筆者稱其為“凹入量”,其值分別為61350、191050、915252及191050mm。因?yàn)榘既肓亢屯钩隽糠较蛳喾?可以推斷出只要實(shí)測(cè)的凹入量分別在61350+P11P、191050+P11P、91525+P11P及191050+74石油機(jī)械2008年第36卷第6期管設(shè)計(jì)制作的,檢驗(yàn)短圓螺紋套管時(shí),管子端面和環(huán)規(guī)小端面應(yīng)該平齊,直接測(cè)量2個(gè)端面之間的距離就是緊密距。檢驗(yàn)長(zhǎng)圓螺紋套管時(shí),管子端面伸出環(huán)規(guī)小端面一個(gè)基本尺寸,即凸出量H凸=(L1長(zhǎng)-L1短)-P1。但實(shí)際上有數(shù)種規(guī)格

10、的短圓螺紋套管檢驗(yàn)時(shí)兩端面并不平齊,還存在凸出量和凹入量,如何確定沒有推薦的公式,很容易造成誤判。此外,公式(L1長(zhǎng)-L1短)-P1式中,對(duì)于某些規(guī)格如244148、508mm的長(zhǎng)、短圓螺紋套管,L1長(zhǎng)及L1短尺寸各有2個(gè),具體用哪個(gè)值,標(biāo)準(zhǔn)中也沒有明確表明,很容易混淆。21推薦公式為了解決APISpec5B標(biāo)準(zhǔn)推薦公式存在的不足,指導(dǎo)從事套管加工和檢驗(yàn)的技術(shù)人員對(duì)緊密距進(jìn)行正確的控制和檢驗(yàn),以防誤判,的工作實(shí)踐,及判定做了總結(jié),易于。(1)緊密距同式(1)。實(shí)測(cè)緊密距如在P11P范圍即判定緊密距合格。(2)凸出量H凸=(L4長(zhǎng)(短)-L4量規(guī))-P1(3)有規(guī)格長(zhǎng)、短圓螺紋套管L4長(zhǎng)和L4量

11、規(guī)是唯一的,代入時(shí)不會(huì)出錯(cuò)。計(jì)算凸出量實(shí)質(zhì)是確定長(zhǎng)、短圓螺紋或2種短圓螺紋L1長(zhǎng)度或L4長(zhǎng)度之間的差值。(3)凹入量(4)H凹=(L4量規(guī)-L4短)+P1式中H凹管端面凹入環(huán)規(guī)小端面凹入量,mm;L4短短圓螺紋套管管端至消失點(diǎn)平面的長(zhǎng)度,mm。實(shí)測(cè)凹入量在(L4量規(guī)-L4)+P11P范圍即判定緊密距合格。,計(jì)算凹入,2種短圓螺紋L1,只是前者需-P1,后者需+1凹入量H凹的幾何關(guān)系可知:H凹=(L4量規(guī)-L4短)+P1=(L1量規(guī)-L1短)+P1。結(jié)論(1)實(shí)測(cè)的凸出量、凹入量均不是緊密距,是式中L4長(zhǎng)(短)長(zhǎng)(短)圓螺紋套管管端至消失點(diǎn)平面的長(zhǎng)度,mm;L4量規(guī)圓螺紋套管塞規(guī)小端面至消失點(diǎn)平

12、面的長(zhǎng)度,mm。實(shí)測(cè)凸出量如在(L4長(zhǎng)(短)-L4量規(guī))-P11P范圍即判定緊密距合格。式(3)同時(shí)適合于長(zhǎng)、短圓螺紋套管凸出量的確定,根據(jù)需要代入L4長(zhǎng)或L4短即可。如用P1=+01200mm的某件工作環(huán)規(guī)去檢驗(yàn)13917mm長(zhǎng)圓螺紋套管,其凸出量H凸確定如下。用標(biāo)準(zhǔn)推薦公式:H凸=(L1長(zhǎng)-L1短)-P1確定經(jīng)查文獻(xiàn)1,L1長(zhǎng)=611493mm,L1短=451618mm,代入上式,得H凸=151675mm。用筆者推薦公式:H凸=(L4長(zhǎng)(短)-L4量規(guī))-P1確定經(jīng)查文獻(xiàn)1,L4長(zhǎng)=881900mm,L4量規(guī)=731025mm,代入上式,得H凸=151675mm?？梢姽P者推薦公式與API推

13、薦公式計(jì)算結(jié)果是一致的,另從圖1凸出量H凸的幾何關(guān)系也可看出:(L1長(zhǎng)-L1短)-P1=(L4長(zhǎng)-L4量規(guī))-P1。而且對(duì)于所對(duì)緊密距的間接測(cè)量,但可判定緊密距是否合格。(2)凸出量名義值-凸出量實(shí)測(cè)值=緊密距;凹入量實(shí)測(cè)值-凹入量名義值=緊密距。(3)建議用推薦公式:H凸=(L4長(zhǎng)(短)-L4量規(guī))-P1來(lái)確定長(zhǎng)、短圓螺紋套管的凸出量,實(shí)測(cè)凸出量如在(L4長(zhǎng)(短)-L4量規(guī))-P11P范圍即判定緊密距合格。(4)建議用推薦公式:H凹=(L4量規(guī)-L4短)+P1來(lái)確定短圓螺紋套管的凹入量,實(shí)測(cè)凹入量在(L4量規(guī)-L4短)+P11P范圍即判定緊密距合格。參考文獻(xiàn)1AmericanPetroleumInstitute1APISpecificationStand-ard5BSpecificationforThreading,GaugingandThreadInspectionofCasing,TubingandLinePipeT