GB/T 25429-2019 石油天然气钻采设备 钻具止回阀
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表2箭形止回阀主要尺寸
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5.2.2.2球形止回阀
球形止回阀与钻杆接头相连。球形止回阀的阀体为上、下接头组合式和整体式隧道标准规范范本,示意图如图3、图
图3组合式球形止回阀示意图
图4整体式球形止回阀示意图
表3球形止回阀主要尺寸
5.2.2.3蝶形止回阀
阀与钻杆接头连接,示意图如图5所示,其主要尽
图5蝶形止回阀示意图
表 4 蝶形止回阀主要斥
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5.2.2.4投入式止回阀
图6投入式止回阀示意图
图7投入式止回阀联顶接头示意图
图8投入式止回阀阀芯组件示意图
表5投入式止回阀主要尺寸
5.2.2.5钻具浮阀
钻具浮阀分为A型和B型两种。A型钻具浮阀下端与钻柱转换接头连接,上端与钻链或钻具 器连接。B型钻具浮阀下端与钻头连接,上端与钻链或钻具稳定器连接。钻具浮阀芯组件分为机 阀芯(G型)和箭式浮阀芯(F型)等。(见图9和图10)其主要尺寸宜符合表6的规定。内浮阀槽 11)其主要尺寸宜符合表7的规定
图9A型钻具浮阀示意图
图10B型钻具浮阀示
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表6钻具浮阀主要尺寸
表7阀体内浮阀槽主要尺寸
5.2.3设计文件要求
设计文件包括方法、推导、计算和设计要求等。设计要求至少包括基本的设计尺寸、试验和工作压 力、材料、环境及其他相关要求。 设计文件应由具有资格的非原设计人员进行评审和验证。 对可能影响NRV设备性能或互换性的设计验收准则的更改,应对其重新进行合格鉴定。对已通 过第8章规定的确认试验的密封件,制造商仅考虑特定工况下将其用于NRV设备时的互换性
5.2.4NRV设备级别
按本标准制造的NRV设备分为以下儿种级别: a)1级(标准工况):该级别的NRV设备适用于不存在由砂或腐蚀剂产生有害影响的并。 b)2级(应力腐蚀开裂工况):该级别的NRV设备适用于可能由于腐蚀导致应力腐蚀开裂的井。 2级设备应符合1级设备的要求,并且使用抗应力腐蚀开裂的材料制造。用于H2S环境的金 属材料应符合GB/T20972.1、GB/T20972.2及GB/T20972.3的规定。2级又分两类,适用 于硫化物应力腐蚀开裂工况的2S级和氯化物导致应力腐蚀开裂工况的2C级。 注:用于2C级设备的金属材料取决于特定工况。目前尚无相应的国家标准或国际标准适用于2C级设备使用的金 属材料
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定压力时,应考虑温度对用于NRV设备制造材料、承受的压力和由此产生的载荷影响以及其他特殊情 况,如带临时试压堵头进行压力试验等。 5.4.2除端部连接外,制造商应确定NRV设备的抗内压、抗外挤压力和最小抗拉强度等级, 5.4.3NRV设备的设计应考虑温度梯度和热循环对所有部件的影响。温度的上限应是各NRV部件 能承受的额定高温中的最小值。温度的下限应是所有NRV部件能承受的额定低温中的最大值。温度 对金属力学性能的影响应符合ASME锅炉与压力容器规范第Ⅱ卷材料规范(2017版),材料D篇, 材料性能的要求。 5.4.4NRV设备的设计应考虑部件上残留钻井液,以及油气生产和钻井作业过程中经常遇到的砂、氯 化物、缓蚀剂和其他化学物质的影响。 5.4.5在确定NRV设备的工况、尺寸、类型、型号以及压力等级时,每个制造商都应对NRV设备部件 和组件的互换性做出规定,该要求适用于制造商的所有设备。设计部件时应避免使用不具互换性的 零件。 5.4.6组装和配件的尺寸公差应能保证NRV设备的正常使用。该要求适用于工厂组装设备和更换 组件。
NRV、NRV接头、NRV定位接头、NRV泄压接头和密封件应通过第8章规定的确认试验。
制造商应将用于NRV设备的材料规范形成书面文件。制造商选择的所有材料都应适用于使用的 定工况,并应将材料选择准则形成书面文件。所有材料应满足制造商的书面规范 如果制造商的选择准则形成了文件且符合本标准的所有其他要求,在合格的NRV设备中,除密封 牛外,替代材料不需要进行确认试验。 在同一设备级别下,通过了8.11规定的确认试验的密封件可视为在任何制造商提供的NRV设备 上都具有互换性
a) 化学成分; b) 热处理条件; 机械性能: 1)抗拉强度; 规定塑性延伸率为0.2%时的应力RPO.2; 伸长率; 4)冲击吸收能量; 5)硬度。 6.2.2对于有可追溯性要求的金属部件,应用由同一炉材料制成的试样确认其6.2.1中规定的机械性 能,材料试样的熔炼工艺应与其鉴定的部件相同,应采用与鉴定材料相同的热处理工艺处理后的试样进 行硬度测试,以确认其符合制造商材料规范的硬度要求。硬度测试结果应形成文件,用来验证测试材料 机械性能满足7.10.2中规定的性能要求。热处理规程中应规定热处理工艺参数。在消除应力后,应进
行硬度测试。材料供应商或制造商提供的材料检测报告是可接受的证明文件。
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6.3.1对于非金属密封件,制造商应有程序文件和试验结果证明材料,证实其符合NRV设备对非金属 密封材料的要求。
b)力学性能,应至少包括以下项目: 1)抗拉强度(临界值); 2) 最终延伸率(临界值); 3) 拉伸模量(在50%或100%时,如适用); 4) 压缩形变; 5) 硬度。 6.3.3制造商的书面规范应包括搬运、贮存、标志、硫化日期、批号、密封件标志和贮存期限
6.4.1NRV设备的组件、焊接件、配件和总成应具有可追溯性,下列部件除外: a)用于确定NRV的关闭参数的设定弹簧; b)普通零部件,如螺母、螺栓、定位螺钉、剪切销,垫圈和剪切螺钉。 6.4.2当部件能够追溯到工作批,包括炉次或热处理批次和材料试验报告时,被视为可追溯性有效。 6.4.3对可追溯性的识别应充分,以便发现存在的重要问题并允许采取适宜的纠正措施,包括应追溯 到炉次或其他批次的总成、配件和部件。 5.4.4如果NRV设备在出厂时满足6.4.1~6.4.3的要求,则认为对其追溯是充分的
要求的质量控制文件应自完成之日起至少保存五年
7.3.1应按GB/T9445中的要求,对NDE人员至少进行Ⅱ级资格鉴定。 7.3.2从事目视检验的人员应按GB/T9445的要求每年进行一次视力检查 7.3.3所有其他从事检验的人员都应按形成文件的规定进行资格鉴定
7.3.1应按GB/T9445中的要求
.4.1应根据制造商书面规范、GB/T27025和本标准的要求,定期对用于验收的检测设备 管理、校准和调整。
7.4.2压力试验装置应满足下列要求:
a)最小分度值为满量程的0.5%
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b)最天允许示值误差为满量程的土2%, 7.4.3如果使用压力表,应在压力表满量程20%~80%的区间进行压力试验。 7.4.4应使用标准压力测量装置或活塞式压力计在满量程内至少三个等距离点(不包括零位和满刻 度),对压力测量仪表进行周期性校准。 7.4.5在制造商建立校准历史记录并确立新的校准周期之前,校准周期最多不超过三个月。应根据允 年误差、使用频率和归档的校准历史记录确定校准周期
除非金属密封件,依 具有可追溯性的元件尺寸进行检验。
7.6.1API旋转台肩式螺纹连接的公差、检验要求、测量、测量方法,以及螺纹规的校准和证书应符合 GB/T22512.2的规定。 7.6.2其他螺纹的公差、检验要求、测量、测量方法,以及螺纹规的校准和证书应符合螺纹制造商书面 规范,
7.7.1焊接和针焊程序以及人员资格应符合ASME锅炉与压力容器规范第IX卷的要求 7.7.2在ASME锅炉与压力容器规范第IX卷中未列出的材料和做法,按ASME锅炉与压力容器规 范第IX卷中规定的方法进行确认后方可采用 .7.3焊接件应按制造商书面规范,如适用,也可按ASME锅炉与压力容器规范第VII卷 压力容器 2017版),第1分册,C篇,第UCS56章和第UHA32章中的规定,进行消除应力处理。此外,2级 VRV设备上的碳钢和低合金钢焊缝应按GB/T20972.2进行消除应力处理
7.7.1焊接和针焊程序以及人员资格应符合ASME锅炉与压力容器规范第IX卷的要求 7.7.2在ASME锅炉与压力容器规范第IX卷中未列出的材料和做法,按ASME锅炉与压力容器规 范第X卷中规定的方法进行确认后方可采用 .7.3焊接件应按制造商书面规范,如适用,也可按ASME锅炉与压力容器规范第VII卷压力容器 2017版),第1分册,C篇,第UCS56章和第UHA32章中的规定,进行消除应力处理。此外,2级 VRV设备上的碳钢和低合金钢焊缝应按GB/T20972.2进行消除应力处理
应使用自动控制和记录仪表。 热电偶应置于炉内工作区,并保护其免受炉气的影响。 用于热处理过程控制和记录仪表的最大允许示值误差应为满量程的士1%。 在建立形成文件的校准历史记录之前,温度控制和记录仪表应至少每三个月校准一次。建立校准 万史记录之后,可根据允许误差、使用频次和形成文件的校准记录确定其校准周期。 用于校准生产设备的仪表的最大允许示值误差应为满量程的土0.25%
应使用自动控制和记录仪表。 热电偶应置于炉内工作区,并保护其免受炉气的影响。 用于热处理过程控制和记录仪表的最大充许示值误差应为满量程的主1%。 在建立形成文件的校准历史记录之前,温度控制和记录仪表应至少每三个月校准一次。建立校准 万史记录之后,可根据允许误差、使用频次和形成文件的校准记录确定其校准周期, 用于校准生产设备的仪表的最天充许示值误差应为满量程的土0.25%,
.9涂覆、堆焊和表面处
含有验收准则的文件对涂覆、堆焊和表面处理进行
应按包含有验收准则的文件对涂覆、堆焊和表面处理进
NRV设备金属材料化学成分应采用GB/ 制造各种型式NRV的本体(上接头、下接头、联顶接头)和相关密封组件(阀瓣、阀座、芯轴、卡瓦 牙座、悬挂管等)等所用材料应符合制造商书面规范,且硫、磷含量均不得大于0.020%,
1级NRV设备本体机械性能应符合表8和表9的规定。2级NRV设备本体机械性能应符合 GB/T20972.1、GB/T20972.2及GB/T20972.3的规定。 NRV本体材料至少要进行一次室温拉伸试验,拉伸试验的屈服强度应该用规定塑形延伸率为 0.2%时的应力Rpo.2来表示。如果拉伸试验结果不能满足相关的要求,应再增加2个试样(在同一块试 块上不需另外的热处理)进行测试,且两个试样均应满足要求。 冲击试验应取3个试样结果的算术平均值作为结果,允许有一个试样低于规定值,但不得低于规 定的单个试样的最小值,否则此项不合格 碟形止回阀阀瓣工作密封表面的硬度应高于阀座密封表面的硬度,其差值不应小于5HRC,投入 式止回阁阅芯总成上的
表8NRV本体材料拉伸性能和硬度要求
表9夏比冲击吸收能量
7.10.2.2取样及试验方法
对于具有可追溯性部件的金属材料,其拉伸性能测试程序和方法应符合GB/T228.1的要求,冲击 性能试验方法应符合GB/T229的要求。硬度测试应符合GB/T230.1或GB/T231.1的规定(当由于尺 于、形状或其他限制,GB/T230.1或GB/T231.1不适用时,可使用GB/T4340.1)。除GB/T20972.1 GB/T20972.2、GB/T20972.3所述的2级NRV设备材料外,硬度值转换时应符合ASTME140, NRV设备本体金属材料的拉伸试样和冲击试样取样位置应在本体上纵向位置上截取,且试样中心 线距外表面25.4mm(1in)或在壁厚中心,取两者较小值。 拉伸试样尺寸应符合GB/T228.1要求
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冲击试验应优先选用10mm×10mm×55mm的全尺寸试样。如果在规定位置不能加全尺寸 试样时,应取所能加工的最大比例试样来代替。采用比例试样时,对冲击吸收能量最小的要求,应根据 表10相应减少。 NRV本体硬度试验应在阀体的外圆表面上距外螺纹接头密封台肩面或内螺纹接头密封台肩面 25mm30mm范围内进行
表10不同规格试样尺寸及冲击吸收能量递减系
()形密封检的取样程序 IⅡI,接收质量限(AQL)为2.5的方案进行;其他密封件应按一般检验水平IⅡI,接收质量限(AQL)为1.5 的方案进行,并建立形成文件的变更历史记录,调整后的取样程序应根据形成文件的变更历史记录进行 定。 O形密封圈的目视检验应按GB/T3452.2的要求进行;其他密封件的目视检验应根据制造商形成 文件的规范进行。 O形密封圈的尺寸公差应符合GB/T3452.1或等效标准的要求;其他密封件的尺寸公差应符合制 造商形成文件的规范。 O形密封圈或其他弹性密封件的硬度可采用试样并根据ASTMD2240或ASTMD1415进行 试
应对检验人员、监督人员进行培训,使其具备从事各项NDE的资格,并具有应用接受和拒收准则
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的能力。这些准则应符合本章提及文件的规定, 如必要,为适当地应用检测技术,进行非连续性评价和在检测过程中合理地对部件进行处理,检验 人员、监督人员和客户代表应可获得本章提及的文件。 本章所述NDE规程和检验方法应由经授权的NDEIⅢI级人员批准,并且能够覆盖检测机构标准操 作程序(SOP)全部检测范围。 所有承压焊缝的表面缺陷应采用磁粉检测,内部缺陷应采用射线检测或超声波检测,以验证其能够 满足制造商书面规范的要求。 所有2级阀承压铸件和锻件应通过磁粉检测对表面缺陷进行检测,通过射线检测或超声波检测进 行内部缺陷检测,以验证其能够满足制造商书面规范。制造商应根据应用或用户要求的形成文件的变 更历史记录确定AQL检验水平
.2NDE方法和验收准贝
7.12.2.1湿法磁粉检测
湿法磁粉检测应符合以下要求: a)方法ASTME709。 b)定义: 1)相关显示一一主要尺寸超过1.6mm(in)的任何显示。与表面裂纹无关的固有显示 (如:磁导率的变化,非金属夹层等)是非相关显示; 2) 线性显示一一长度不小于宽度的三倍的任何显示; 3)点状读数一一长度小于其宽度三倍的,近似于圆形或椭圆形的任何显示。 c) 验收准则: 1)不应有任何4.8mm(%in)或者更大的相关显示。焊件不准许有相关线性显示; 2)在任意39cm(6in)范围内的相关显示不应超过10个; 3)在任一条直线上不应有四个或四个以上间距小于1.6mm(%in)的圆形相关显示
湿法磁粉检测应符合以下要求: a)方法ASTME709。 b)定义: 1 相关显示一一主要尺寸超过1.6mm(Yin)的任何显示。与表面裂纹无关的固有显示 (如:磁导率的变化,非金属夹层等)是非相关显示; 2) 线性显示一一长度不小于宽度的三倍的任何显示; 3)点状读数一一长度小于其宽度三倍的,近似于圆形或椭圆形的任何显示。 C 验收准则: 1)不应有任何4.8mm(%in)或者更大的相关显示。焊件不准许有相关线性显示; 2)在任意39cm(6in)范围内的相关显示不应超过10个; 3)在任一条直线上不应有四个或四个以上间距小于1.6mm(%in)的圆形相关显示
7.12.2.2超声波检测
超声波检测一一焊缝应符合以下要求: a)方法:ASME锅炉与压力容器规范第V卷无损检测(2017版); b)验收准则:ASME锅炉与压力容器规范第V卷 压力容器(2017版)
7.12.2.3超声波检测——铸件
超声波检测一一铸件应符合以下要求: a)方法:ASTME428和ASTMA609/A609M; b)验收准则.ASTMA609/A609M超声波检测最低质量水平
7.12.2.4超声波检测——锻件和锻制品
超声波检测一一锻件和锻制品应符合以下要求: a)方法:ASTME428和ASTMA388/A388M。 b)校准: 1)底波法:调整仪器,使探头置于锻件和锻制品无缺陷处时,第一次底波高度为满刻度的 75%±5%; 2)平底孔法:采用101.6mm(4in)厚金属上直径为$3.2mm(Vin)的平底孔,或厚度大
超声波检测锻件和锻制品应符合以下要求: a)方法:ASTME428和ASTMA388/A388M。 )校准: 1)底波法:调整仪器,使探头置于锻件和锻制品无缺陷处时,第一次底波高度为满刻度 75%±5%; 2)平底孔法:采用101.6mm(4in)厚金属上直径为$3.2mm(%in)的平底孔,或厚度
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于101.6mm(4in)的金属上直径为6.4mm(Vin)的平底孔绘制距离振幅曲线 (DAC); 3 斜角法:采用深度为9.5mm(%in)或截面厚度[最大9.5mm(%in)]3%,长度约 25.4mm(1in),宽度不超过其长度两倍的沟槽来绘制距离振幅曲线(DAC)。 C 验收准则一一锻件和锻制产品不应出现以下缺陷: 1)底波法:出现伴随底波完全损失,大于参考底面反射50%的显示; 2)平底孔法:出现等于或大于规定的参考试块中平底孔信号的显示; 3) 斜角法:不连续振幅超过参考沟槽信号的显示。
7.12.2.5射线检测一
射线检测一一焊缝应符合以下要求: a)方法—ASTME94; b)验收准则一一ASME锅炉与压力容器规范第卷压力容器(2017版).第1分册.UW51
7.12.2.6射线检测—铸件
射线检测——铸件应符合以下要求: 方法:ASTME94。 验收准则: 1)ASTME186; 2 ASTME280; 3) ASTM E446。 上述1)、2)、3)允许的最大缺陷等级见表11
射线检测——铸件应符合以下要求: a) 方法:ASTME94。 验收准则: 1)ASTME186; 2 ASTM E280; 3) ASTM E446。 上述1)、2)、3)允许的最大缺陷等级见表11
7.12.2.7射线检测——锻件
射线检测一一锻件应符合以下要求: a) 方法:ASTME94; b) 验收准则:不应出现以下缺陷: 1)1 任何裂缝或折叠; 2 当t≤19mm(4in)时,长度超过6.4mm(Vin)的任何其他细长显示; 当57.2mm(2in)≥t≥19mm(4in)时,长度超过%t的任何其他细长显示 4)当t≥57.2mm(2in)时,长度超过19mm(/in)的任何其他细长显示;
5)在总长为12t的范围内,有累积长度超过t的一组显示 注:为壁厚
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8.2.1应进行NRV、NRV短节、NRV定位接头和NRV泄压接头设计确认试验,并在制造商书面规范 中进行规定。API接头不要求进行设计确认。 8.2.2设计确认试验应形成文件并符合5.2的要求。 3.2.31级或2级NRV的确认试验应由制造商和第三方共同进行以确保测试结果的权威性。 3.2.4NRV短节、NRV定位接头和NRV泄压接头以及所有密封件的确认试验应由制造商和第三方 共同进行,以确保测试结果的权威性。
8.3NRV确认试验装置的一般要求
8.3.1测试装置的组件应具备与被测试NRV的规格和(或)工作压力要求匹配的容量和工作压力。
3.1测试装置的组件应具备与被测试NRV的规格和(或)工作压力要求匹配的容量和工作压力 3.2压力控制系统应至少由下列部分组成:
a)出口带过滤器的储液罐; b)泵; c)泵的控制装置; d)系统保护泄压装置。 3.3.3 应有用于渗漏试验所需氮气的供应装置和指示渗漏率的气体流量计 8.3.4应提供带气体泄放装置的储气罐和测量试验参数的仪表。 8.3.5液体检测装置应至少由下列部分组成:
a)最小直径为50.8mm(2in)的试验装置管线; b)淡水罐; c)砂浆罐; d)符合GB/T16783.1要求的带计时器和量杯的马氏漏斗形黏度计;
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水利图纸、图集e f) 循环泵; g) 流量计; h) 压力测试系统; i) 用于同步记录压力和流量的具有时间轴的记录仪; j) 回压调节阀; k)高压水泵。
8.4NRV设计确认试验程序
8.4.1确认被试NRV上的型号和序列号与厂家提供的数据一致。 8.4.2进行NRV压力试验(见8.6)。 8.4.38.4.4至8.4.11的所有试验应使用相同的NRV浮动密封件和试验短节,不得更换或维修 8.4.4 对NRV浮动密封件进行氮气压力试验(见8.5)。8.4规定的系列试验应在环境温度18℃~32° (65F~90F),52℃(125F)和82℃(180F)进行 8.4.5在试验短节中注满水排出气体。 8.4.6 对NRV浮动密封件进行水压试验(见8.6)。8.4规定的系列试验应在环境温度18℃~32 (65°F~90F),52℃(125F)和82℃(180F)进行。 8.4.7 对NRV浮动密封件进行循环试验(见8.7)。 8.4.8 对NRV浮动密封件进行冲蚀试验(见8.8), 8.4.9重复8.4.2~8.4.8。 8.4.10 如果NRV浮动密封件通过了上述测试,即通过了设计确认。 8.4.11归纳确认试验数据并附完整的数据表格。最少测试数据的样表见表A.1。确认试验报告中应 包括校准数据。执行测试的人员应在每张数据表格上签署姓名和日期
8.5NRV氛气(N,)压力试验
8.5.1确保NRV的上部和下部均无液体。 8.5.2在被试NRV浮动密封件的上端(NRV短节的销子端)施加1.4MPa士0.07MPa(200psi士10psi) 1级为1.7MPa±0.07MPa(250psi±10psi),2S级和2C级为1.1MPa±0.07MPa(150psi±10psi) 的氮气压力。保持至少1min包装标准,然后测试通过密闭机构的氮气渗漏。记录被试阀的孔内压力、渗漏率和 保持压力的开始和结束时间。渗漏率不得超过0.14mL/min(5scf/min)。对可回收NRV的接头不应 在可见渗漏。 8.5.3在NRV的(25±5)%额定压力下重复8.5.2。 8.5.4卸掉被试NRV浮动密封件上端的压力直至为零
8.6.1确保NRV的上部和下部充满液体。 8.6.2对被试NRV浮动密封件上端(NRV短接的销子端)施加阀额定压力的95%~100%的水压。记 录被试NRV的腔内压力和开始对NRV施加压力的时间。 8.6.3在被试NRV关闭机构的上端施加水压,等待至少3min,收集下端排放阀排出的渗漏水。连续 收集渗漏水至少5min。记录收集渗漏水开始和结束的时间以及收集期间所收集的水的总量。计算并 记录平均渗漏率。平均渗漏率不得超过10mL/min。可回收的NRV本体应无可见渗漏
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