高压玻璃纤维管线管规范doc 24页.docx
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高压玻璃纤维管线管规范
API15HR
第三版2001年8月
翻译:
罗静审核:
何成耀
美国石油天然气行业
前言
A.本规范的管理权属于美国石油协会玻璃纤维和塑料管附属委员会。
B.该规范目的是为高压玻璃纤维管线管提供标准。
适用于在石油,天然气生产工业中关于石油,天然气,非饮用水等流体的输送。
C.该标准并不是各种材料和工艺的参考标准,也不是等式。
在选择材料和工艺时,买方必须根据实际经验及玻璃纤维管的用途进行购买。
D.任何人若需要都可以使用API出版物,美国石油协会会尽一切努力确保出版物数据的准确性和可靠性;但是,本协会并没有对本出版物有任何授权和担保,因此对使用本出版物所造成的任何损失,损害及与法律法规相冲突的地方,本协会不负有责任。
E.API规范及API会标程序的公式及出版物并不是为了限制未持有API会标使用权的公司购买产品。
F.附录1附有如何获得授权使用API会标的程序。
G.本标准的生效日期以封面上的印刷日期为准,但出于自愿也可以从分发之日起使用。
H.欢迎具有建设性的修改意见,并请寄往标准化经理,AmericanPetroleumInstitute,1220LStreet,N.W.,Washington,D.C.20005
1.范围5
1.1.用途5
1.2.应用5
1.3.单位转换5
1.4.实验结果的具备5
2.引用标准6
2.1.总则6
2.2.要求6
2.3.等效标准7
3.术语表7
3.1.定义7
3.2.缩略语7
4.采购指南7
4.1.总则7
4.2.压力等级8
4.3.部件8
5.设计9
5.1.性能要求9
5.2.尺寸10
5.3.螺纹连接11
5.4.复验12
6.制造工艺和材料12
6.1.制造工艺12
6.2.材料12
7.质量控制程序12
7.1.质量手册12
7.2.工艺控制要求12
7.3.质量控制仪器12
7.4.质量控制试验12
7.5.检验与拒收13
7.6.质量控制记录要求14
8.公布数据15
8.1.公布性能数据15
8.2.公布尺寸15
9.标记15
9.1.方法15
9.2.标记要求15
10.装卸,包装,储存和运输要求15
10.1.接箍装配和螺纹脂15
10.2.螺纹保护器16
10.3.法兰盘保护器16
10.4.包装,运输和装卸要求16
附录A产品特性16
附录B度量转换17
附录C利用示差扫描量热计测定玻璃化转变温度的试验方法17
附录D环向拉伸模量和泊松比的确定18
附录E买方检查20
附录F轴向拉伸泊松比的确定20
附录G应用设计因子21
附录H数据表格22
附录I应用标准溯源22
表格
1.尺寸公差10
2.视觉标准13
图形
1设置典型试验确定环向拉伸模量泊松比19
高压玻璃纤维管线管
1.范围
1.1.用途
1.1.1本规范为高压玻璃纤维管线管的安全,尺寸及性能转换的可行性提供标准,15HR规范的标准压力等级范围为500磅/平方英寸~5000磅/平方英寸,包括250磅/平方英寸增量。
本标准仅限于机械连接
1.1.2.技术范围包括性能,设计,材料,试验,检验,标志,装卸,储存和运输等要求。
1.1.3.重要管件是本文件中特别规定的设备项目
1.2应用
1.2.1设备
本标准适用于石油天然气生产用高压玻璃纤维管,特殊设备如下:
高压线管和接箍
配件
法兰
变径接头
1.2.2使用条件
符合本标准的产品满足以下使用条件:
使用寿命为20年
使用温度为150ºF
输送流体为盐水(石油,天然气,非饮用水等流体的输送)
轴向载荷应包括由于内压和弯曲而引起的端部载荷,因而管子轴线的曲率半径与外径之比应不小于1200。
当循环压力变化值为本标准压力等级的0~120%之间时,循环次数应达3000周。
当最小压力与最大压力之比等于0.9时,循环次数应为109周次。
其他使用条件在5.1.1和附录G讨论
1.3单位转换
十进制和平方英寸是该规范的标准尺寸,公称尺寸将继续当作分数使用。
该规范的目的是,分数及十进制可相互转换。
米制转换在附录C中有相应描述。
1.4制造商应提供按以下大纲要求的试验报告:
5.1制造商的装配程序;
5.1.1按ASTMD2992和5.1.1要求所进行的试验报告;
5.1.2按ASTMD2992和5.1.2要求所进行的试验报告;
5.1.3按ASTMD1599和5.1.3要求所进行的试验报告;
5.1.4按ASTMD1599和5.1.4要求所进行的试验报告;
5.4.1按ASTMD2992和重新鉴定的“长时静水压强度”计算要求所进行的试验报告;
8.1c制造商书写试验程序报告;
8.1.d按附录D要求所进行的试验报告;
8.1.e按附录D要求所进行的试验报告;
8.1.f按附录F要求所进行的试验报告;
8.1.g按ASTMD2105要求所进行的试验报告;
8.1.h按ASTMD1599要求所进行的试验报告;
8.2.每一根合格管子的内径、最小增强壁厚和额定压力下的环向应力
附录A所有适合于附录A(标准的附录)要求的产品特性概述报告;
制造商的项目表表中应列出所有合格管子及管件的尺寸和压力等级。
本报告应由制造商完整保存,其副本应满足采购者的需要。
以上试验程序的任何差异都会造成该试验没有按照API15HR规范进行。
任一用户都可对管子和连接件的代表性试验进行验证,查看制造商的试验程序或检查试验设备。
用口头,书面报告.文章或宣传的形式表达的试验结果,其试验都应由制造商按本标准的上述全部要求进行。
报告副本必须经过管理部门检定其记录和报告结果,制造商有责任将合格的试验结果报告副本从产品制造之日起保存至少5年。
用口头,书面报告.文章或宣传的形式表达的试验结果,该试验是根据API15HR规范进行。
该书面报告.文章或宣传的形式表达的试验结果并不意味着美国石油协会推荐或赞成使用本部件。
2引用标准
2.1总则
下列标准所包含的条文,通过在本标准中引用而构成为本标准的条文.本标准出版时,均为有效。
所有标准都会被修订,使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。
API
Std5C套管、油管及输送管螺纹的测量及检验规范
RP5C1套管、油管及输送管螺纹的测量及检验推荐作法
15LR规范低压玻璃纤维管线管
RP15TL4玻璃纤维管的使用与维护推荐作法
ANSI1
C16.5管子法兰与法兰配件
ASTM2
D1598恒定内压下塑料管的失效时间试验方法(1997)
D1599塑料管,油管及配件的短时水压失效试验方法(1995)
D2105增强热固性树脂管纵向拉伸特性试验方法(1997)
D2143增强热固性塑料管的循环压力强度试验方法(1994)
D2992增强热固性树脂管及管件的静水压设计基数的测定(1991)
D3567增强热固性树脂管及管件的尺寸确定方法(1991)
2.2要求
本标准所引作参考的其他标准的技术要求对产品的可靠性及互换性是些不可少的。
2.3等效标准
其他国际标准在作为等效标准使用前必须提交到API并通过批准。
3.术语表
3.1定义
3.1.1验收判据(acceptancecriteria):
指材料、产品或服役条件的特定范围
3.1.2管接头(diapers):
不同连接系统允许使用的连接附件。
3.1.3部件(component):
本标准所包含的任一高压管线管、管接头、法兰、配件、渐缩管和连接.
3.1.4制造日期(dateofmanufacture):
指固化日期。
3.1.5玻璃纤维(fiCerglass):
一般指玻璃纤维增强热固性树脂。
3.1.6配件(fittings):
三通900和450弯管。
3.1.7法兰(flanges):
ANSIC16.5中法兰螺栓孔和法兰表面尺寸。
3.1.8可(may):
用于表示该规定是任选的。
3.1.9卷尺(pitape):
用于测量圆周的量具。
3.1.10主要连接件(primeconnection):
制造商用于直管连接的标准连接系统
3.1.11记录(Records):
可重新得到的资料。
3.1.12变径接头{reducers}:
能把不同尺寸管子连接在一起的部件。
3.1.13可追溯性(serialization):
对于每一独立部件都应保持被跟踪的规定。
3.1.14应(shall):
用于表示该规定是强制性的。
3.1.15宜(should):
用于表示该规定是非强制性的,但推荐执行。
3.1.16标准压力等级(standardpressurerating):
按本标准确定的制造商产品的压力等级:
3.1.17外观检查(visualexamination):
通过各种方法观察材利和产品的可见缺陷。
3.2缩略语
ANSI:
美国国家标准学会
API:
美国石油协会
ASTM:
美国试验及材料协会
DSC:
示差扫描量热计。
LCL:
95%置信度下限,
LTHS:
长时静水压强度,
4采购指南
4.1总则
这一部分提供了查询和购买本标准中管子或部件的推荐指南,这些指南由完整的买方数据表组成。
4.1.1数据表格
设计数据表格具有两个作用:
a.有助于买方获得适宜的管子或部件
b.有助于买方联系到他所需求的产品,同时,这些环境资料也有助于制造商设计和生产买方所需求的管子或管件。
4.1.2使用
数据表格的副本应尽可能地完整准确。
数据表格的副本应体现买方要求或协议要求。
附录H给出了高压玻璃纤维管的服役条件文件格式
4.2压力等级
它是向买方推荐使用管子的压力等级,按本标准供货的管子或不见,其标准压力等级范围为500磅/平方英寸2~5000磅/平方英寸2,并且以250磅/平方英寸2的增量递增。
用户应根据特定的服役条件,选购适宜的管子或管件。
4.3部件
除管子以外的其他部件,也应以螺纹尺寸和压力等级作为基本参数
5设计
5.1性能要求
5.1.1管子和主要连接件的压力等级
本标准公布的标准压力等级应由以下方法确定:
本试验应按ASTMD2992方法C在1500F或更高温度下进行,对于失效周期超过6000h的每个试样,其中间都应包含有一个主要连接件,试样数量和失效点分布如下:
失效时间,h(小时)
最小试样数
10~1000
4
1000~6000
3
6000以上
6
总计
18
试验所用试样的尺寸,其公称直径应不小于2英寸,当外径与增强壁厚之比不大于10时,对试样标距不作限制;如果试样的外径与增强壁厚之比大于10,那么试样标距应有最低限度要求。
试样应按制造商的装配程序来安装。
本标准的标准压力等级应按以下公式和250磅/平方英寸2的递增量计算:
Pr=Ss·Sf·
(1)
Pr------本标准的压力等级磅/平方英寸2
Ss-------按ASTMD2992方法C在1500F或更高温度下确定的20年的长时静水压强度(LTHS)@的95%置信度下限(LCL);
Sf-------0.67应用设计因子[参见附录G]
R0-------最小增强壁厚处的管子外半径,mm
Pr=
(2)
Pr------本标准的压力等级磅/平方英寸2
Ss-------按ASTMD2992方法C在1500F或更高温度下确定的20年的长时静水压强度(LTHS)@的95%置信度下限(LCL);
t------最小增强壁厚,英寸
D-------平均直径(OD-t)或(ID+t),英寸
ID:
增强壁内直径
OD:
增强壁外直径
以LCL为基础的标距应使用等式1或2
如果仅做了一个如上述定义的回归试验,本标准的标准压力等级应以这个试验为基础,并应确认包括温度在内为有效。
同时,也可以进行如上述定义的附加回归试验,如要进行此类试验,请按以下规定执行:
1.某一温度下的压力等级应由最靠近它的两个温度下的压力等级线性插值求出,这两个靠近他的温度下的压力等级以被试验确定,但不允许采用已知数据外推法。
对于已知压力等级的最低温度以下某一温度,其压力等级应为这一最低温度下的压力等级。
2.本标准的压力等级应为1500F下得到的压力等级,除此之外,这种压力等级也可从低于和高于1500F的两个压力等级的线性插入值获得。
3.压力验证试验应以本标准的标准压力等级为基础。
5.1.2配件
A.在4平方英寸内试验最高预期压力等级,管子及主要连接件
B.试验温度:
150OF或更高
C.每一种类型(900弯头,450弯头,三通)的压力试验6配件。
根据制造商的选择,900用来限定所有弯头和接箍。
D.按照制造商的装配程序,每一个配件应与管子相接。
每一个配件的螺纹尺寸和DSCTg(按附录C)都应作记录。
E.螺帽应非约束性,在封顶和配件间至少有12平方英寸。
平均失效时间的装配应在同等压力下进行试验。
装配应该在压力下进行试验,以下时间范围可得到两次失效:
失效时间
10~100
100~1000
2000以上
F.根据ASTMD2992计算出压力回归线,并外推到20年。
20年值相等或超过20年等压管95%置信度下限。
5.1.3配件短时失效压力
A.按照5.1.2的试验,对两个未经试验的具有同一尺寸,种类和压力等级的配件进行试验。
记录螺纹尺寸和DSCTg值。
B.按照ASTMD1599(非约束性封顶),.周围温度在650F~800F时,对两配件进行试验。
C.按照本规范标准压力等级5.1.4,建立爆裂比率。
部件的其他尺寸和压力等级应与该比率相等或超过该比率。
5.1.4短时失效压力
部件的短时失效压力应按ASTMD1599(非约束式封端)试验方法来确定,试件应由同一尺寸,种类和压力等级的部件的两个试样组成,并应按照制造商的装配程序文件进行安装,记录增强壁厚和螺纹尺寸,螺纹尺寸应包括:
锥度、螺距、齿高、牙形角、长度、倒角和紧密距。
在室温下进行压力试验对于4英寸的部件,其比值R4被定义如下:
R4=Pb4/Pr4.....................................................................
(2)
式中:
R4—4英寸部件的失效压力与本标准的标准压力等级之比;
Pb4---按5.1.4认定合格的4英寸部件的失效压力(按ASTMD1599采用的非约束式封端确定);
Pr4—按5.1.3认定合格的4英寸部件的标准压力等级。
对于本标准中其他尺寸部件的标准压力等级应满足一下判据要求:
Pr≤Pb/R4……………………………………………(3)
式中:
Pr—本标准部件的标准压力等级。
Pb—部件的失效压力(按ASTMD1599采用非约束式封端确定)。
5.2尺寸
5.2.1长度
管子的长度应符合表1规定,其测量精度为1英尺。
长度1
长度2
长度3
英尺
英尺
英尺
15~21
21~34
34或更长
其拼接管(两端管子拼接成一个标准长度的管子)的数量不应超过供货量的5%,同时,用于组成拼接管的每段管子不应短于5英尺。
5.2.2尺寸公差
管子最小内径,壁厚,增强壁厚及外径的公差定义如表1。
表1尺寸公差
公称尺寸
mm
25.4
38.1
50.8
63.5
76.2
88.9
101.6
127.0
152.4
203.2
254
In
1
11/2
2
21/2
3
31/2
4
5
6
8
10
最小内径
Mm
22.9
34.3
47.5
59.6
69.1
83.8
93.7
109.2
134.6
193.7
223.52
in
0.900
1.350
1.870
2.345
2.720
3.300
3.690
4.300
5.300
7.625
8.800
壁厚
+22.5%
0
增强壁厚
+22.5%
0
注:
外径D由内径和壁厚确定
5.2.3法兰
管子法兰螺栓孔和法兰表面尺寸应参照ANSIB16.5
5.3螺纹连接
5.3.1总则
按订货单要求供货的管子,其管端连接形式应为以下任何一种:
A.带螺纹和带接箍接头
B.带螺纹和不带接箍接头
C.整体接头
D.替换管螺纹接头
5.3.2标准螺纹设计
A.管子螺纹应符合APIStd5B中的表2.6a“用于增强热固性树脂油管的外加厚油管的长螺纹尺寸”和表2.3“套管长螺纹尺寸”
对于本标准来说,APIStd5B的表2.6a和表2.3中,长度L2和L4应为最小尺寸,任何附加螺纹应被补加到螺纹的内部管段。
B.管子螺纹的尺寸公差要求参看APIStd5B中的表2.10,其中包括输送管螺纹公差和套管,油管的圆螺纹尺寸公差。
C.按标准螺纹设计的每个产品,其螺纹尺寸都应符合表3规定。
在APIStd5B中的图2.4“套管和油管螺纹牙形示意图”中,圆螺纹应包括一个完整地螺根和牙顶。
对于8牙圆螺纹,螺根半径应为0.017英寸±0.0015英寸,螺纹牙顶半径为0.020英寸±0.0015英寸。
对于10牙圆螺纹,螺根半经应为0.014英寸±0.0015英寸,螺纹牙顶半径应为0.0017英寸±0.0015英寸。
D.10英寸的螺纹应该按照APIStd5B,表6,套管短螺纹尺寸。
5.3.3替换管接头
本标准允许采用替换管接头,但应在管子上本标准做A.C标记,替换管接头也应符合本标准的性能要求。
5.3.4螺纹测量
a.标准螺纹的测量
制造商应拥有或可获得用于符合本标准的每一产品螺纹尺寸的校对量规。
制造商也应拥有或可获得用于测量产品螺纹的工作量规。
所有这些工作量规应符合APIStd5B中的测扒方法要求和量规规范要求.并应保持在这一状态,以确保产品螺纹测量项满足APIStd5B要求一批也能满足本标准中的5.3.2:
要求。
螺纹测量程序应按APIRP5B1中进行。
b.替换管接头的测量制造商应拥有用于替换管接头螺纹测量的校对量规和工作量规。
c.检查产品螺纹时.应尽量少用校对量规,它只能限用在校对量规复验工们:
量规还不能解决争端的情况下,在产品螺纹上直接使用校对量规时,需十分慎重。
5.4复验
5.4.1管子和主要连接件的复验
对于已经鉴定的产品,如其后来的生产工艺参数[见附录A(标准的附录)发生变化下要求进行最少的试验。
管子和主要连接件的长时静水压强度应按ASTMD2992方法B在150℉或更高温度下进行验证.试样应按制造商的装配程序文件进行安装,管端采用非约束式封端。
试样的公称直径应不少于2英寸。
外径与增强壁厚之比应与5.1.1相同。
5.4.2其他部件的复验
当部件的生产工艺参数[见附录A(标准的附录)]发生变化时,也应按5.1.2,5.1.3和5.1.4对部件进行复验。
6制造工艺和材料
6.1制造工艺
按本标准供货的管子,应采用纤维缠绕或离心铸造的方法生产,按本标准供货的部件,应采用模压.离心铸造,纤维缠绕或树脂传递模塑法生产。
6.2材料
管子和部件的增强管壁应由玻璃纤维增强的热固性聚合物组成,适宜的聚合吻有:
环氧树脂,聚酯树脂和乙烯基酯化树脂.
注:
对于其他的树脂和增强材料,如果有事实证明适合于本标准的用途,则应考虑将这些树脂和增强材料纳入本标准之内。
7质量控制程序
7.1质量手册
制造商应保存质量手册,所有的早期修订本都应被保存不少于5年。
7.2工艺控制要求
制造商应建立和保存工艺规程文件,以确保生产人员、质量控制人员及监督人员对已被鉴定和认可的制造工艺规程进行交流。
这些文件内容包括:
a.原材料检验;
b.配料程序;
c.制造方法;
d.固化制度。
制造商有责任将其工艺规程文件副本从产品制造之日起保存至少5年。
7.3质量控制仪器
7.3.1总则
用于检查、试验或检验材料的仪器或其他设备应能按照设备制造商规定的检定周期进行辨别、控制、标定和校准。
7.3.2尺寸测量仪器
尺寸测量仪器应按制造商的操作规程进行控制和标定。
7.3.3压力测量设备
a.试验压力测量设备应是压力表或压力传感器,其测量精度应为全量程的2%或更低
b.制造商的工厂应备有静重试验装置
c.所有的压力试验设备应每六个月校准一次,以保证其准确性,如果压力设备因受到非正常或恶劣条件的作用而对其准确性产生怀疑时,也应对其进行校准。
7.4质量控制试验
7.4.1工厂静水压试验
所有的管子和部件在完全固化后都应在生产厂以标准压力等级的1.5倍的试验压力进行静水压试验,在持续试验2min后应不出现渗漏。
对于每第50个连接件,基静态压力试验应至少持续10min而不出现管子.部件或管端的渗漏。
本试验应在室温下采用非约束式封端进行。
7.4.2玻璃化转变温度:
玻璃化转变温度应利用示差扫描量热计(DSC)按附录C(标准的附录)进行测定,其测定的最小频率为制造商的每一台缠绕设备上使用的,每千种树脂体系每一次更换。
对于部件,不论它的尺寸,规格或压力等级如何,都应按附录C(标准的附录)以100个抽检一个的频率进行DSC试验,玻璃化转变温度(Tg)值应不低于5.1.1和5.1.4测量值以下5℃.也可能和7.4.3中使用的配件相同。
7.4.3短时失效压力
短时静水压失效压力试验应按ASMTD1599试验方法采用非约束式封端进行,试样包括一个完整的玻璃纤维连接件,其失效压力值应大于8.1h中公布的短时静水压力,并应大于按5.1.2中进行试验的部件最小失效压力的85%。
按本条进行试验的管子和部件的最低试验频率为一批一次,其一批管子应由生产线上总长为5000英尺或小于此数的同一尺寸和壁厚的管子组成,其一批部件应由不论尺寸.规格或压力等级的100个部件组成。
7.4.4外观检查
按本标准供货的所有管子都应符合表2的外观检查要求
7.4.5复检
如果7.4.2和7.4.3中所涉及的任一试样不符合规定要求,制造商可以从同一批产品中另取两根管子或部件进行复检,如果两个复检试样均符合要求,那么除初验的那根管子和部件外,该批管子和部件应判为合格;若有一个或两个复检试样不符合规定要求,制造商可对该批剩余的管子或部件进行逐渐试验。
7.4.6壁厚
壁厚应通过已测量的外径和内径值进行计算确定,其内、外径应通过测径规、超声波测厚仪或卷尺来测量。
增强壁厚应按ASTMD3567对每批管子或部件进行一次确定。
壁厚和增强壁厚公差见表1。
7.4.7螺纹测量
螺纹应按APIRP5B1进行测量,测量的最低频率为每批一次,对于从新模具压出的第一个模压螺纹制品也应进行测量。
7.5检验与拒收
当买方按订货单要求购货时,应按附录E(标准的附录)的规定进行买方检查。
表2外观检查标准
缺陷
说明
最大尺寸
管体和部件
烧
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- 特殊限制:
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