Smíða íhluta í olíu og gasblendi: API 6A efnisflokkar og hæfispróf

API 6Aer forskriftin sem ákveður hvort falsaður borholuíhlutur sé viðunandi hvar sem er í olíu- og gasiðnaði. Ef fyrirtæki þitt smíðar eða kaupir hluta úr ryðfríu stáli eða nikkelblendi fyrir brunnhausa, jólatré, lokur eða köfnur, þá útskýrir þessi grein efnisflokkana, málmblöndurnar og hæfisprófin sem skilja viðurkennda íhluti frá höfnuðum.

Við munum svara níu hagnýtum spurningum: hvað API 6A er og hvers vegna það skiptir máli; hvað efnisflokkarnir sjö (AA til HH) þýða; hvernig á að bera saman ryðfrítt stál og nikkelblendi; hvernig hitastig og þrýstingsmat takmarka val; hvað felst í smiðjuhæfni í raun og veru; hvernig PR1 og PR2 próf eru mismunandi; það sem NACE MR0175/ISO 15156 súrþjónustuhæfi krefst; hvernig á að sannreyna skilríki birgis; og þær spurningar sem kaupendur spyrja oftast. Heimildarlisti lokar greininni svo hægt sé að rekja hverja lykilkröfu.

Hvað er API 6A og hvers vegna stjórnar það sviknum brunnhausahlutum?

API 6A - Specification for Wellhead and Tree Equipment, gefin út af American Petroleum Institute - setur lágmarkskröfur fyrir hönnun, efni, framleiðslu, prófun og skjalfestingu brunnhausa og jólatrjáabúnaðar. Það er sem stendur í 21. útgáfu (nóvember 2018), viðhaldið af viðbótum og er tæknilega spegilmyndað af alþjóðlega staðlinum ISO 10423.

Forskriftin nær yfir þrýstihaldandi og þrýstistýrandi búnað sem situr ofan á brunni: hlífðarhausa og kefli, slönguhausa og kefli, jólatré, hlið, eftirlits- og stingaventla, köfnur, hlífðar- og slönguhengjur, og tengi og flansar. Hver þessara hluta verður að halda holuþrýstingi og standast vökvana sem streyma í gegnum hann - oft í áratugi.

Fölsuð íhlutir eru framleiddir með því að heita aflögun solids málms með hömrum eða pressum. Þetta ferli lokar innri tómum, fínpússar kornbygginguna og skapar stefnubundið kornflæði eftir lögun hlutans - nákvæmlega þá eiginleika sem þrýstingsinnihaldandi hlutar þurfa. Þess vegna eru yfirbyggingar, vélarhlífar, snagar og tengi venjulega tilgreind sem smíðar frekar en steypur.

Búnaður sem uppfyllir API 6A getur borið API einritið, sem þýðir að framleiðandinn hefur leyfi og er endurskoðaður af API. Fyrir smíðabirgða nær það leyfi til allrar keðjunnar - bræðslu, smíða, hitameðhöndlunar, prófunar og rekjanleika - ekki bara efnafræði málmblöndunnar.

Hverjir eru sjö API 6A efnisflokkarnir og hvern þarf íhluturinn þinn?

API 6A skilgreinir sjö efnisflokka - AA, BB og CC fyrir almenna þjónustu og DD, EE, FF og HH fyrir súr þjónustu. Flokkurinn setur lágmarksefniskröfur fyrir tvo hópa hluta: yfirbyggingu sem inniheldur þrýsting (hús, vélarhlíf, enda- og úttakstengingar) og innri þrýstingsstýrandi hluta (dæluhengjur, lokunarbúnað, innstungubúnað og stilkar).

Tafla 1 - API 6A efnisflokkar (eftir API 6A / ISO 10423; heimild: Inngangur að API forskrift 6A, Cameron/Schlumberger)

Að lesa töfluna.Í einföldu máli eru flokkar AA til CC fyrir brunna þar sem brennisteinsvetni er ekki vandamál; flokkar DD til HH eru fyrir súr þjónustu, þar sem H2S getur látið venjulegt stál sprunga skyndilega. HH er kröfuharðasti flokkurinn: Vökvablættu yfirborðið verður að vera tæringarþolið álfelgur (CRA).

Tveggja punkta sem kaupendur missa oft af.Í fyrsta lagi er efnisflokkur ekki einn málmur - það er krafa sem smíðaframleiðandinn uppfyllir með því að velja viðeigandi einkunn og sanna það með prófun. Í öðru lagi, fyrir flokka DD, EE, FF og HH, verða þrýstimörk hlutar einnig að vera í samræmi við NACE MR0175/ISO 15156, iðnaðarstaðalinn fyrir H2S umhverfi (sjá kaflann um súrþjónustu hér að neðan).

Gagnlegt smáatriði.Fyrir HH, CRA er aðeins krafist á flötum sem hafa verið vökvaðar í vökva; CRA klæðning úr lágblendi eða ryðfríu stáli er leyfð. Þetta er leið sem margir framleiðendur nota til að stjórna kostnaði en halda blautu yfirborði öruggu.

Einföld líking.Hugsaðu um efnisflokka sem öryggisstig í byggingu: AA er venjuleg skrifstofa, HH er rannsóknarstofa sem meðhöndlar hættuleg efni. Þú myndir ekki byggja efnarannsóknarstofu með sömu efnum og skrifstofu, og þú ættir ekki að tilgreina súr brunn með almennu þjónustuefni.

Ryðfrítt stál eða nikkel ál? Hvernig á að bera saman málmblöndur fyrir API 6A smíðar

Valið fer eftir fjórum spurningum: Inniheldur umhverfið H2S? Hversu heit er holan og hversu mikið klóríð er í vökvanum? Hvaða styrk þarf hluturinn? Og hver er ásættanleg kostnaður? Í reynd ná martensitic og tvíhliða ryðfríu stáli flest yfirborðsnotkun; Nikkelblendi eru frátekin fyrir ætandi, heitustu eða sterkustu störfin - sérstaklega HH-flokks og HPHT búnað.

Tafla 2 - Algengar smíða málmblöndur fyrir API 6A þjónustu og hvar hver og einn passar

Hvernig á að lesa töfluna.UNS númer eru alhliða álfelgur (S=ryðfríu stáli, N=nikkel-undirstaða). API eignaheitin 60K, 75K, 100K og 105K vísa til lágmarksstyrkleika í þúsundum psi - 75K smíða verður að skila að minnsta kosti 75.000 psi.

Hagnýt þumalputtaregla.Kolefni og lágblandað stál eru sterk og ódýr en tærast; martensitic ryðfrítt stál (410, F6NM) bæta tæringarþol og eru vinnuhestar almennrar þjónustu; tvíhliða einkunnir (22Cr, 25Cr) bæta við hola og sprunguþol fyrir súr þjónustu; Nikkelblendi (625, 718, 825, K-500, C-276) skila hæstu tæringarþoli og, þegar þær eru aldnar, hæsta styrkleika - með hæsta kostnaði.

Enn einn verkfræðilegur punktur.Aldurshertar nikkel-undirstaða málmblöndur sem notaðar eru fyrir þrýstingsinnihaldandi og þrýstingsstýrandi hluta eru meðhöndlaðar með sérstökum API staðli, API 6ACRA. Ef hönnun þín byggir á hástyrktu Alloy 718, þá fylgir hæfni þeirri leið frekar en grunnblenditöflunni einu saman.

Hvernig takmarka API 6A hitastig og þrýstingsmat val á álfelgur?

API 6A hlutar verða að vera merktir með þremur hlutum sem vinna saman: hitastigsflokk, þrýstingsmat og efnisflokk. Hitastigsflokkar eru allt frá norðurskautsþjónustu við -60 gráður til mikillar HPHT þjónustu við 343 gráður; vinnuþrýstingur er á bilinu 2.000 til 20.000 psi. Saman ákveða þeir hvaða málmblöndur, hitameðferðir og prófanir eru ásættanlegar.

Tafla 3 - API 6A hitastigsflokkar (K–V á Introduction to API Specification 6A; X–Y per API 6A HPHT practice, BHEL TDC)

Samanlögð einkunnir.Hægt er að sameina hitastigsflokka til að auka einkunnina. Algengt brunnhaus loki er P+U, sem þýðir að hönnunin nær yfir -20 til +250 gráður F (-29 til +121 gráður).

Hvers vegna hitastig skiptir smiðjuna máli.Lághitaflokkar (K, L) krefjast höggseigni - Charpy próf eru venjulega keyrð við -29 gráður og lægri. Háhitaflokkar (X, Y) krefjast þess að málmblendin haldi nothæfum styrk þegar heitt - hækkað hitastig togpróf eru keyrð við 180 gráður fyrir flokk X og 345 gráður fyrir flokk Y. Nikkelblendi heldur styrkleika við hitastig mun betri en flest ryðfríu stáli, sem er ástæðan fyrir því að þeir ráða yfir HPHT búnaði.

Tafla 4 - API 6A vinnuþrýstingseinkunnir (heimild: API 6A útskýrir, Jiangsu Wellhead Drilling Equipment Co.)

Hvers vegna þrýstingur skiptir máli.Hærri einkunnir þýða þykkari hluta, hærri styrkleikakröfur og alvarlegri skoðun án eyðileggingar. Ekki er hægt að framleiða og sannreyna 20.000 psi líkama á sama hátt og 2.000 psi líkami - smíðaáætlunin, hitameðferðin og úthljóðsskoðunin herðast eftir því sem einkunnin hækkar.

Hvað felur hæfnisprófun á API 6A smíða í raun í sér?

Hæfni er sönnun, ekki pappírsvinna. Smíða er hæft þegar sýnt hefur verið fram á að efnafræði þess, smíðaferli, hitameðhöndlun, vélrænni eiginleikar og óeyðandi skoðun uppfylli kröfur um flokk, PSL og hitastig - með gögnum sem endurskoðandi getur rakið til upprunalega hita málmsins.

Skref 1 - Bræðsla og hreinsun.API 6A þrýstihlutir byrja á fulldrepnu, fínkorna stáli sem er bráðnað í rafmagnsofni, grunnsúrefnisofni eða örvunarofni, fylgt eftir með aukahreinsun eins og lofttæmingu, AOD, ESR eða VAR. Fyrir PSL 4 verður að skrá og tilkynna bræðsluaðferðina.

Skref 2 - Smíðaáætlun og lækkun.Heitsmíði skal fylgja skjalfestri áætlun sem sýnir stig smíða og minnkun á hverju stigi. Algengt lágmark er 3:1 minnkun á flatarmáli frá hleifi að fullunninni smíða, með kornflæði sem liggur samsíða áslengdinni. Þannig er smíðað uppbygging - ástæðan fyrir því að við smiðjum yfirleitt - tryggð.

Skref 3 - Hitameðferð með Qualification Test Coupons (QTC).Sérhver hitameðhöndlunarhluti er hæfur með Qualification Test Coupons (QTC) sem eru unnar í sama ofni og slökkvitanki og framleiðsluhlutirnir. Samsvarandi umferð afsláttarmiðans - leið til að passa kælihraða við hlutastærð - verður að vera jöfn eða stærri en sá hluti sem hann hæfir. Hitastig slökkvimiðla er stjórnað, til dæmis vatni eða fjölliðu við eða undir 38 gráðum í upphafi slökkvunar.

Skref 4 - Vélræn prófun.Togprófanir (0,2% offset ávöxtun), Charpy V-notch höggpróf (venjulega við -29 gráður, með lágmarks meðalorku frásogna um 20 J í þverstefnu og 27 J í lengdarstefnu), og hörkumælingar eru keyrðar á afsláttarmiðunum. Eignaheiti 60K til 105K skilgreina nauðsynlega styrkleika. Fyrir PSL 2 og eldri er hörku athugað á 100% framleiðsluhluta.

Skref 5 - Non-destructive próf (NDE).Ultrasonic prófun (UT) samkvæmt ASTM A388 sannreynir innri heilbrigði; næmi er stillt með flatbotna holu (FBH) tilvísunum sem herðast þegar PSL hækkar - til dæmis 1,6 mm FBH fyrir veggþykkt allt að 38 mm, 3,2 mm frá 38 til 150 mm og 6,4 mm yfir 150 mm. Skoðun á segulkornum (MT) og fljótandi penetrant (PT) þekja yfirborð. Starfsfólk NDE verður að vera hæft til að uppfylla ISO 9712 eða ASNT SNT-TC-1A.

Skref 6 - Rekjanleiki.Hver fullunninn hluti verður að rekja til hitanúmers síns í gegnum verksmiðjuvottorð, hitameðferðarskýrslur, prófunarskýrslur og NDE skýrslur. Ef einhvern tengil vantar er hluturinn ekki hæfur.

Handan við smiðjuna.Fyrir háheiðarlega þjónustu stoppar hæfi ekki við mótunina. Ef CRA klæðning er beitt - leyfð fyrir blautt yfirborð í HH-flokki - verða suðuyfirlagsaðferðin og suðumenn einnig að vera hæfir, með hörkumælingum yfir yfirborðið, hitaáhrifasvæðið og grunnmálm.

PR1 á móti PR2 - hver er munurinn á API 6A frammistöðuhæfi?

PR1 og PR2 eru tvö frammistöðukröfur í API 6A. PR1 er grunnlínan - staðlaðar vökva-, sætis- og gasprófanir sem sanna að hluti heldur þrýstingi. PR2 er útbreidda löggildingarleiðin sem er skilgreind í viðauka F - þrýstingshringrás, hitastig og innsiglispróf sem sanna að hönnunin lifir af margra ára raunverulegar rekstrarlotur.

Hvað PR1 inniheldur.Hydrostatic skel próf við nauðsynlegan þrýsting, sæti lekaprófun fyrir lokar og gasþéttingarprófun þar sem PSL krefst þess. Það er sjálfgefið stig fyrir flesta staðlaða hluti.

Það sem PR2 bætir við.Viðauka F hönnunarfullgilding bætir við: krafti eða togmælingu meðan á notkun stendur; kraftmikil hjólreiðar - venjulega um 160 lotur við hámarks mismunaþrýsting; hámarks- og lágmarkshitahringrásir, venjulega 20 lotur við hverja öfga; þrýstingur-hiti hringrás; og umhverfisþéttingarprófanir. Gas er almennt notað sem prófunarmiðill fyrir mikilvægar innsigli.

Þegar PR2 er skylda.Hönnun yfirborðs- og neðansjávaröryggisventils (SSV, USV) og bakþrýstingsventils (BSDV) er nauðsynleg til að uppfylla PR2, og rekstraraðilar tilgreina PR2 reglulega fyrir HPHT og djúpsjávarbúnað.

Mikilvægur greinarmunur.PR2 staðfestir hönnunina, ekki hvern einstakan hluta. Framleiðsluhlutar fá enn venjubundin staðfestingarpróf - PR2-prófuð frumgerð sannar að hönnunin getur lifað af; framleiðsluprófin sanna að þessi tiltekni hluti var rétt gerður.

Einföld líking.Hugsaðu um PR1 sem ökuskírteinispróf og PR2 sem kappakstursvottun: eitt sannar að þú getur keyrt; hitt sannar að þú getur lifað af erfiðar aðstæður.

Hvað krefst súrþjónustuhæfis samkvæmt NACE MR0175/ISO 15156?

Fyrir efnisflokka DD, EE, FF og HH verða þrýstingsmörkarhlutar að vera í samræmi við NACE MR0175/ISO 15156 - alþjóðlegan staðal fyrir efni í umhverfi sem inniheldur H2S. Það takmarkar efnafræði, hörku og örbyggingu svo málmurinn getur ekki sprungið þegar hann verður fyrir brennisteinsvetni.

Hvers vegna það er til.Í blautri H2S þjónustu getur venjulegt stál bilað vegna brennisteinsálagssprunga (SSC), streitutæringarsprunga (SCC) eða sprunga af völdum vetnis (HIC) - skyndilegar, skelfilegar bilunarhamir sem geta átt sér stað langt undir eðlilegum styrkleikamörkum efnisins.

Hvernig staðallinn er uppbyggður.Hluti 1 gefur almennar reglur um val á sprunguþolnum efnum. Hluti 2 tekur til kolefnis og lágblandaðs stáls (og steypujárns): það lokar hörku - flestar kolefnis- og lágblendir flokkar eru takmörkuð við um 22 HRC - og setur eftirlit með örbyggingu og vinnslu til að standast SSC og HIC. Hluti 3 nær yfir tæringarþolnar málmblöndur: hann skilgreinir viðunandi glugga hitastigs, H2S hlutþrýstings, klóríðstyrks og pH fyrir hverja málmblöndu fjölskyldu - til dæmis skilyrðin þar sem 316L, tvíhliða einkunnir eða Alloy 718 eru ásættanlegar.

Hvernig er sýnt fram á hæfi.Hörkumælingar á framleiðsluhlutum og suðuyfirlagi (venjulega Vickers prófun á mörgum stöðum yfir yfirborðinu, hitaáhrifasvæðinu og grunnmálmi), auk, þar sem þess er krafist, SSC prófun samkvæmt NACE TM0177 og HIC prófun samkvæmt NACE TM0284. Niðurstöðurnar verða að vera skjalfestar og rekjanlegar.

Hagnýtt takeaway."Ryðfrítt stál" er ekki sjálfkrafa súr-öruggt. Austenitísk einkunn getur verið fullkomlega ásættanleg í einum brunni og óviðunandi í öðrum, allt eftir hitastigi, H2S hlutþrýstingi, klóríðum og pH. Þess vegna verður að tilgreina API 6A efnisflokkinn ásamt umhverfinu.

Hvernig geturðu sannreynt að smíðabirgir sé raunverulega API 6A-hæfur?

Staðfestu þrennt - og endurskoðuðu síðan skjölin. Í fyrsta lagi er birgirinn með API monogram leyfi sem nær yfir vöruna sem þú ert að kaupa. Í öðru lagi er gæðastjórnunarkerfið vottað samkvæmt API Q1 eða ISO 9001. Í þriðja lagi er smíðaferlið sjálft hæft til API 20B fyrir smíðar með opnum steypum eða API 20C fyrir smíðar með lokuðum skurði. Staðfestu síðan að pappírsvinnan passi við málminn.

API 20B og API 20C útskýrt.API 20B stjórnar opnum mótum - stórum, einföldum formum sem eru svikin á milli flatra eða lagaðra móta. API 20C stjórnar smiðjum með lokuðum mótum - flókin nær-net form sem framleidd eru í lokuðum myndum. Bæði krefjast skjalfestra efnislýsinga, hæfra ferla, rekjanleika og NDE. Birgir sem krefst API 6A getu án 20B/20C ferlishæfis hefur veikari sögu.

Hvað á að tilgreina í innkaupapöntuninni - breyturnar fimm.Gerð búnaðar; einkunn vinnuþrýstings; hitastigsflokkur; efnisflokkur; og PSL stig. Með því að sleppa einhverjum er birgir frjálst að velja ódýrasta valmöguleikann.

Rauðir fánar í skjölum.Efnisprófunarskýrslur (MTRs) sem tengjast ekki hitatölum; engar QTC skrár sem tengja afsláttarmiða við framleiðslulotuna; hörkugildi utan tilgreinds sviðs; "falsaðir" hlutar með steypta örbyggingu eða engin merki um kornflæði; vantar UT/MT/PT skýrslur; og NDE vottorð frá óhæfu starfsfólki.

Skoðun þriðja aðila.Fyrir PSL 3 og PSL 4, notaðu þriðju aðila skoðunarstofu til að verða vitni að staðfestingarprófum frá verksmiðjunni og skoða allan skjalapakkann fyrir sendingu.

Algengar spurningar

Efnisflokkur (AA til HH) er þjónustukrafa - það sem hluturinn þarf að standast. Efnisflokkur eða flokkur (til dæmis 410, F6NM, 625 eða 718) er tiltekin málmblöndu sem er valin til að uppfylla þá kröfu. Einn flokkur getur verið fullnægt með nokkrum mismunandi málmblöndur og einn málmblöndur getur birst í nokkrum flokkum.

Er 316 ryðfríu stáli viðunandi fyrir API 6A súrþjónustu?

Aðeins innan þeirra marka sem skilgreind eru í ISO 15156-3. Austenitískt ryðfrítt stál eins og 316/316L er aðeins ásættanlegt fyrir súr þjónustu innan tilgreindra glugga hita, H2S hlutþrýstings, klóríðstyrks og pH. Það er ekki teppi "já".

Hvað þýðir HH í API 6A?

HH er hæsti flokkur súrþjónustuefnis. Yfirbyggingin og innri þrýstingsstýrandi hlutar verða að nota tæringarþolið álfelgur (CRA) á öllum vökvablautum fleti sem varðveitt er; CRA klæðning úr lágblendi eða ryðfríu stáli er leyfð.

Er hægt að nota kolefnisstál í HH búnaði?

Ekki á vökvablættu yfirborði sem hefur verið haldið eftir - bleyta yfirborðið verður að vera CRA. Leyfilegur grunnur úr lágblendi eða kolefnisstáli með CRA klæðningu.

Hvað er PSL 3G?

PSL stendur fyrir Product Specification Level (1, 2, 3, 3G, 4). PSL 3G er PSL 3 plús skyldubundin gasprófun á öllum þéttingum og sætum sem innihalda þrýsting - venjulega tilgreind fyrir HPHT og djúpsjávarnotkun.

PR1 eða PR2 - hvor þarf íhluturinn minn?

Það fer eftir íhlutnum og þjónustunni. PR2 er skylda fyrir hönnun öryggisloka og bakþrýstingsloka og er venjulega tilgreint fyrir HPHT og mikilvægan þjónustubúnað. Fyrir staðlaða íhluti getur PR1 auk nauðsynlegra PSL próf dugað - staðfestu með forskrift rekstraraðila eða verkefnis.

Hver er munurinn á API 20B og API 20C?

Báðar eru API forskriftir fyrir hæfa smíðabirgja. API 20B nær yfir smíðar með opnum mótum (stór, einföld form); API 20C nær yfir smíðar með lokuðum mótum (flókin nær-net form). Margir birgjar hafa annað eða bæði, allt eftir vöruúrvali þeirra.