Oda 102, Bina 13, Alan A, Wanyang Zhongchuang Parkı, Ganyao Kasabası, Jiashan İlçesi, Zhejiang Çin.
Yağ borusu vidaları Petrol çıkarma, rafine etme ve iletim sistemlerinde (yüksek basınç, aşındırıcı sıvılar, termal döngü ve sızıntılara karşı sıfır toleransla tanımlanan ortamlar) kullanılmak üzere özel olarak tasarlanmış dişli bağlantı elemanları ve boru bağlantı bileşenleridir. Bir petrol borusu sisteminde yanlış vida kalitesinin, diş formunun veya malzemenin seçilmesi küçük bir satın alma hatası değildir; tek bir sızıntının çevresel hasarı, ekipman kaybını veya personelin yaralanmasını tetikleyebileceği bir sistem için potansiyel bir arıza noktasıdır.
Bu kılavuz, petrol borusu vidalarının ve dişli bağlantılarının ana türlerini, bunları yöneten standartları, malzeme ve kaplama seçimini, kurulum gereksinimlerini ve mühendislerin ve tedarik ekiplerinin anlaması gereken en yaygın arıza modlarını kapsar.
Bu terim, yukarı yöndeki (sondaj ve çıkarma), orta yöndeki (nakliye) ve aşağı yöndeki (rafinaj ve dağıtım) petrol ve gaz operasyonlarında kullanılan birbiriyle ilişkili fakat farklı birkaç ürün kategorisini kapsar. Bunlar şunları içerir:
Her kategori kendi standartlarını, diş sistemlerini, malzeme gereksinimlerini ve kurulum protokollerini taşır. Aşağıdaki bölümler bunları pratik açıdan ele almaktadır.
Diş formu seçimi, herhangi bir yağ borusu vida uygulamasında temel karardır. Farklı diş standartları farklı sızdırmazlık mekanizmaları, basınç değerleri ve tork davranışları sağlar ve bunlar birbirleriyle değiştirilemez.
NPT dişleri koniktir 1° 47' (16'da 1 konik) böylece erkek ve dişi dişler sıkılırken birbirine sıkışır ve birincil sızdırmazlık sağlayan bir sıkı geçme sağlanır. NPT, ASME B1.20.1'e tabidir ve petrol ve gaz tesisleri de dahil olmak üzere Kuzey Amerika endüstriyel sistemlerinde baskın boru dişidir. Sızdırmazlık, ayrı bir sızdırmazlık yüzeyinden ziyade diş etkileşimine bağlı olduğundan, NPT bağlantıları, helisel sızıntı yolunu doldurmak ve özellikle gaz servisinde güvenilir bir sızdırmazlık elde etmek için diş sızdırmazlık bileşiği veya PTFE bant gerektirir.
BSPT dişleri (ISO 7/1, Rp/Rc) de koniktir ve sızdırmazlık için diş etkileşimine dayanır, ancak farklı bir diş açısı (55° Whitworth formuna karşı NPT'nin 60° formu) ve biraz farklı bir koniklik oranı kullanır. NPT ve BSPT konuları birbirinin yerine kullanılamaz ve asla karıştırılmamalıdır — Başlangıçta devreye giriyormuş gibi görünen bir kombinasyon doğru şekilde sızdırmazlık sağlamayacak ve basınç altında arızalanacaktır. BSPT, Avrupa, Orta Doğu ve Asya menşeli petrol sahası ekipmanlarında yaygındır.
API 5B, petrol ülkesi boru şeklindeki ürünlerinde (bir kuyunun yapısal omurgasını oluşturan mahfaza, boru sistemi ve hat borusu) kullanılan diş formlarını belirtir. Standart API dişi, tanımlanmış bir diş formuna, konikliğe ve toleranslara sahip, konik bir diştir (muhafaza için inç başına 8 diş, en yaygın boyutlarda borular için 10 tpi). API bağlantıları, diş yüzeylerini korumak ve sızdırmazlığa katkıda bulunmak için hem pime hem de kutuya uygulanan katkı maddesiyle (API'ye özel dişli bileşiği) elle sıkılan kavramanın ötesinde belirli sayıda dönüşle yapılır. API hat borusu bağlantıları yaklaşık 10.000 psi'ye kadar olan basınçlar için derecelendirilmiştir boru boyutuna ve derecesine bağlı olarak yüksek basınçlı ekşi servis ortamları için birinci sınıf bağlantılar (aşağıda tartışılmıştır) gereklidir.
Vallourec (VAM), Tenaris (TenarisHydril) ve TMK gibi üreticilerin tescilli diş tasarımları olan birinci sınıf bağlantılar, zorlu uygulamalarda API dişlerine göre üstün performans sağlamak için metalden metale sızdırmazlık omuzlarıyla birleştirilmiş özel olarak tasarlanmış diş profillerini kullanır. Uygulama için API bağlantılarının yetersiz olduğu durumlarda gereklidirler: yüksek basınçlı gaz kuyuları, sapmış ve yatay kuyular, yüksek sıcaklık rezervuarları ve hidrojen sülfür (H₂S) servisi. Premium bağlantılar, 20.000 psi'yi aşan basınçlarda ve 200°C'nin üzerindeki sıcaklıklarda gaz geçirmez contalar elde edebilir Bu da onları derin su ve yüksek basınçlı yüksek sıcaklık (HPHT) tamamlamalarında vazgeçilmez kılmaktadır.
Boru kelepçeleri, flanşlar ve destek düzeneklerindeki yapısal vidalar, boruya özgü diş formları yerine genellikle ASME B1.1 veya ISO 261'e göre standart metrik (ISO) veya Birleşik Ulusal Kaba/İnce (UNC/UNF) dişler kullanır. Bunlar genel mühendislik dişleridir ve nominal çap ve adımla belirtilir. Petrol sahasında kullanım için, hizmet ortamına uygun olarak akma mukavemeti, sertlik ve hidrojen gevrekleşmesi direncine ilişkin ek gerekliliklerle birlikte ASTM veya ISO malzeme sınıflarına göre belirtilirler.
Malzeme seçimi dört ana faktör tarafından yönlendirilir: mekanik dayanıklılık gereklilikleri, korozyon ortamı (tatlı ve ekşi servis, deniz suyu, CO₂), sıcaklık aralığı ve galvanik korozyonu önlemek için boru ve bağlantı malzemeleriyle uyumluluk. Aşağıdaki tablo, petrol borusu uygulamalarında en sık belirtilen vida ve bağlantı elemanlarını özetlemektedir:
| Malzeme | Ortak Standart | Tipik Akma Dayanımı | En İyi Hizmet Ortamı | Anahtar Sınırlaması |
|---|---|---|---|---|
| Karbon Çelik (Sınıf 8.8 / ASTM A193 B7) | ASTM A193, ISO 898 | 660–725 MPa | Tatlı servisi, karada, ortam sıcaklığı ila 450°C | H₂S kaynaklı stres çatlamasına karşı hassastır; korozyon koruması için kaplama gerektirir |
| Düşük Alaşımlı Çelik (L80, P110 OCTG kaliteleri) | API 5CT | 552–965 MPa (dereceye bağlı) | Kuyu deliği muhafazası ve boru sistemi, orta derecede ekşi servis (L80) | P110 H₂S servisi için uygun değildir; Ekşi kuyular için L80 tercih edilir |
| Paslanmaz Çelik 316 / 316L | ASTM A193 B8M, ISO 3506 | 170–450 MPa (duruma bağlı) | Denizaltı, deniz, klorür ortamları, açık deniz üst tarafı | Karbon çeliğinden daha düşük mukavemet; yüksek sıcaklıkta klorür stresli korozyon çatlamasına duyarlı |
| Dubleks Paslanmaz Çelik (2205 / 2507) | ASTM A276, EN 1.4462 | 450–550 MPa | Ekşi gaz hizmeti, yüksek klorür, açık deniz denizaltı, CO₂ ortamları | Daha yüksek maliyet; Faz gevrekleşmesini önlemek için 300°C'nin altında sınırlandırılmıştır |
| Inconel 625/718 (Nikel Alaşımı) | ASTM B446, AMS 5662 | 690–1.100 MPa | HPHT kuyuları, aşırı ekşi servis, derin su tamamlamaları | Çok yüksek maliyet; yalnızca diğer malzemelerin teknik olarak yetersiz olduğu durumlarda kullanılır |
| Titanyum Sınıf 5 (Ti-6Al-4V) | ASTM B265, AMS 4928 | 880–950 MPa | Ağırlık kısıtlamaları, ekşi hizmet ve yüksek klorür içeren deniz altı | Konularda safra riski; aşınma önleyici işlem veya kaplama gerektirir |
NACE MR0175 / ISO 15156 kapsamında "ekşi servis" olarak tanımlanan hidrojen sülfit içeren ortamlarda bağlantı elemanı malzemesi seçimi kritik derecede kısıtlanır. H₂S, yüksek mukavemetli çelikte sülfür gerilim çatlamasına (SSC) neden olur; burada korozyon reaksiyonları tarafından üretilen hidrojen atomları çelik kafes içine yayılır ve malzemenin nominal akma dayanımının çok altındaki gerilim seviyelerinde kırılgan kırılmaya neden olur. NACE MR0175, ekşi hizmette kullanılan karbon ve düşük alaşımlı çelik vida ve cıvataların maksimum 22 HRC (Rockwell C) sertliğe sahip olması gerektiğini belirtir. akma mukavemetini yaklaşık 720 MPa ile sınırlayan, Grade 10.9 ve ASTM A193 B7 gibi birçok popüler yüksek mukavemetli kalite bu sınırı aşmaktadır ve özel yeterlilik testleri olmadan ekşi hizmette kullanılmamalıdır.
Doğru şekilde belirlenmiş temel malzemeler bile petrol borusu ortamlarında koruyucu kaplamalardan yararlanır. Kaplamalar üç işleve hizmet eder: vida gövdesi ve diş yüzeyleri için korozyon koruması, kurulum sırasında diş sürtünmesinin azaltılması (tork-gerilme doğruluğunu doğrudan etkiler) ve paslanmaz ve titanyum diş yüzeylerinde gevşemenin önlenmesi.
Yağ borusu vidaları ve dişli bağlantılar, API, ASTM, NACE, ISO ve ASME'den gelen katmanlı bir dizi standart tarafından yönetilir. Hangi ürün kategorisi için hangi standartların geçerli olduğunu anlamak, düzenlemeye tabi ortamlarda uyumsuzluk riskleri yaratan spesifikasyon boşluklarını önler.
| Standart | Düzenleyen Kuruluş | Kapsam | Anahtar Gereksinimi |
|---|---|---|---|
| API 5B | API | Muhafaza, boru sistemi ve hat borusunun diş açma, ölçme ve muayenesi | API bağlantıları için diş formunu, konikliği, toleransı ve ölçüm yöntemlerini tanımlar |
| API 5CT | API | Petrol ve gaz kuyuları için muhafaza ve borular | Malzeme grades (J55, K55, N80, L80, P110, Q125), mechanical properties, and testing requirements |
| NACE MR0175 / ISO 15156 | NACE / ISO | Malzemes for use in H₂S-containing environments in oil and gas production | Ekşi hizmet için sertlik sınırları, ısıl işlem gereksinimleri ve yeterlilik testleri |
| ASTM A193 | ASTM | Yüksek sıcaklıkta servis için alaşımlı çelik ve paslanmaz çelik cıvatalar | Mekanik özellikler ve darbe testleri de dahil olmak üzere B7 (alaşımlı çelik), B8M (316SS) kalite gereksinimleri |
| ASME B1.20.1 | ASME | NPT boru dişi boyutları ve toleransları | NPT bağlantıları için diş formu, koniklik, hatve ve ölçüm gereksinimleri |
| ISO 10423 / API 6A | ISO/API | Kuyu başı ve Noel ağacı ekipmanları | Yüksek basınçlı kuyu başı flanşları ve bağlantıları için bağlantı elemanı malzemesi ve test gereksinimleri |
| ASTM A194 | ASTM | Yüksek basınç ve yüksek sıcaklıkta servis için somunlar | Basınçlı kap ve boru flanşı düzeneklerinde A193 cıvatalarla eşleştirilmiş somun kaliteleri |
Petrol ülkesi boru ürünleri için (bir kuyuyu kaplayan ve tamamlayan mahfaza ve boru dizileri) dişli bağlantı yapısının kalitesi, kuyunun tasarlanan basınç ve sıcaklık derecesinde güvenli bir şekilde üretilip üretilemeyeceğini doğrudan belirler. Uygun olmayan makyaj, pahalı düzeltme işlemleri gerektiren bağlantı arızalarının önde gelen nedenidir.
Her OCTG bağlantısı, makyaj yapılmadan önce görsel ve boyutsal olarak incelenmelidir. Bu, hasarlı dişlerin, pasın, tortunun ve bağlantı yakınındaki boru gövdesinde herhangi bir yuvarlak olmayan deformasyonun kontrol edilmesini içerir. API 5CT, bağlantıların bir kuyuda çalıştırılmadan önce tolerans dahilinde olduklarını doğrulamak için halka ve fiş göstergeleri kullanılarak ölçülmesini gerektirir. Gösterge muayenesinde başarısız olan bağlantılar reddedilmelidir — yeniden diş açma veya değiştirme maliyetinden kaçınmak için alt toleranslı bir bağlantı çalıştırmak, rutin olarak daha yüksek kuyu içi iyileştirme maliyetleriyle sonuçlanan yanlış bir ekonomidir.
API ile değiştirilmiş iplik bileşiği (dope), hem pim hem de kutu dişlerine, doğru miktarın tüm diş yüzeylerine eşit şekilde dağıtılmasıyla uygulanmalıdır. Çok az miktarda katkı iplik kenarlarını korumasız bırakır ve aşınmaya yol açar; çok fazlası, makyaj sırasında kutunun şişmesine ve bağlantının aşırı torklanmasına neden olabilecek hidrolik basınç oluşumuna neden olur. Endüstri büyük ölçüde API Modifiye diş bileşiğine (orijinal API bileşiğine kıyasla daha düşük ağır metal içeriği) ve belirli bağlantı geometrileri için sertifikalı birinci sınıf diş bileşiklerine geçiş yaptı.
API bağlantıları, bağlantı tipine ve boru boyutuna bağlı olarak, belirli bir tork aralığına veya elle sıkılmayı aşan belirli sayıda dönüşe kadar yapılır. Premium bağlantılar hassas tork pencereleri belirler; genellikle optimum tork değerinin ±%10'u kadar dardır — çünkü hem düşük tork hem de aşırı tork sızıntı yapan bağlantılara neden olur. Modern kuyu sahaları, her bağlantı için tork-dönüş eğrisini kaydeden, beklenen eğriden sapmaların anında işaretlenmesine ve boru dizisi çalıştırılmadan önce bağlantının yeniden yapılmasına olanak tanıyan bilgisayarlı tork-dönüş izleme ekipmanı kullanır.
Boru hattı ve proses boru sistemlerindeki flanşlı bağlantılarda, yapısal cıvatalar ve vidalar sistem bütünlüğü açısından boru bağlantılarının kendisi kadar kritik öneme sahiptir. Yüksek basınçlı flanş düzeneğindeki cıvatalama, flanşın yapısal kapasitesi dahilinde kalarak contayı tam delik çevresi boyunca oturma gerilimine kadar sıkıştırmalıdır; bu, rutin "anahtarla sıkılmış" kurulumun güvenilir bir şekilde başaramayacağı hassas bir görevdir.
ASME B31.3 (Proses Boruları) ve ASME B31.4/B31.8 (boru hattı sistemleri), flanş cıvatalama malzemeleri için ASTM A193'e referans verir. En yaygın spesifikasyon ASTM A193 Sınıf 2H ağır altıgen somunlu B7 Sınıfı saplamalar (ASTM A194) — 660 MPa minimum akma dayanımı sağlayan ve 450°C'ye kadar kullanım için derecelendirilmiş bir kombinasyon. Düşük sıcaklıktaki servisler için (−46°C'nin altında), Sınıf B7M (NACE sertlik sınırlarını karşılayan) veya Sınıf L7 (düşük sıcaklıkta karbon çeliği) gereklidir. Paslanmaz çelik cıvatalama (B8M / Sınıf 8M somunlar), karbon çeliğinin kabul edilemez derecede paslanabileceği korozif hizmetlerde kullanılır.
Tutarlı ve doğru conta sıkıştırması elde etmek için basit torklama değil, kontrollü cıvata ön yüklemesi gerekir. Tork anahtarları, dişlerdeki ve somun yüzeyinin altındaki sürtünme değişkenliği nedeniyle gerçek cıvata yükünde ±%25–30 değişiklik meydana getirir. Kritik veya büyük flanşlar için, hidrolik cıvata gerdirme (cıvatayı eksenel olarak gerer) ön yükleme doğruluğunu sağlar. ±%5 ANSI 600# basınç sınıfının üzerindeki petrol ve gaz boru sistemlerinde standart uygulamadır. Cıvata akma mukavemetini veya flanşın yapısal sınırını aşmadan minimum oturma gerilimini elde etmek amacıyla her flanş boyutu ve conta türü için ön yük hedefi hesaplanmalıdır.
Petrol borusu vidalarının ve dişli bağlantıların neden başarısız olduğunu ve her bir arıza modunu oluşturan operasyonel veya malzeme koşullarını anlamak, bir sızıntı veya yapısal arıza meydana geldikten sonra reaktif değiştirme yerine hedefe yönelik önleyici eyleme olanak sağlar.
sinir bozucu is cold-welding of thread surfaces under the frictional heat and pressure of make-up, causing metal transfer and severe surface damage. It is most common with stainless steel, duplex, and titanium fasteners, all of which have passive oxide films that break down under thread contact. Önleme, aşınma önleyici kaplamalar, doğru iplik bileşeni uygulaması ve kontrollü makyaj hızı gerektirir — Tork kontrolü olmayan hızlı güç takviyesi, paslanmaz ve nikel alaşımlı bağlantılarda gevşeme riskini önemli ölçüde artırır.
Yüksek mukavemetli çelik vidalar ve cıvatalar, elektrokaplama işlemleri (asitle temizleme, çinko elektrodepozisyon) sırasında veya katodik koruma sistemlerinden veya H₂S'ye maruz kalmadan dolayı atomik hidrojeni emebilir. Emilen hidrojen, stres konsantrasyon noktalarına yayılır ve malzemenin nominal dayanımının çok altındaki yüklerde gevrek kırılmaya neden olur. 1.000 MPa'nın üzerindeki mukavemete sahip elektrolizle kaplanmış bağlantı elemanları için 190–220°C'de 8–24 saat kaplama sonrası pişirme zorunludur (ASTM F1941 ve ISO 9587'ye göre) kurulumdan önce hidrojeni kafesten çıkarmak için. Kaplamadan sonraki 4 saat içinde pişirilmeyen bağlantı elemanları, yüksek hidrojen kırılganlığı riskiyle karşı karşıyadır.
Döngüsel basınç dalgalanmaları, pompa ve kompresörlerden kaynaklanan titreşim ve boru hatlarındaki termal döngü, vidalar ve bağlantılarda yorulma yüküne neden olur. Yorulma arızaları, dişli bir bağlantı elemanındaki en yüksek gerilim yoğunlaşma noktası olan diş köklerinde başlar. Haddelenmiş dişlerin kullanılması (dişin kesilmesi yerine soğuk haddeleme ile oluşturulduğu durumlarda) yorulma ömrünü şu şekilde artırır: %20–40 kesilmiş dişlerle karşılaştırıldığında, çünkü haddeleme, diş kökünde yorulma çatlağının başlamasını geciktiren basma artık gerilimlerini indükler.
Isı yalıtımının altındaki boru destek cıvataları ve vidaları, yalıtımın altında sıkışan nem, yoğun bir korozyon hücresi oluşturduğundan, hızlandırılmış korozyona karşı oldukça hassastır. CUI riskli bölgelerdeki (tipik olarak su yoğunlaşma sıcaklıkları arasında geçiş yapanlar) karbon çeliği bağlantı elemanları, yüksek yapılı kaplamalarla korunmalı veya paslanmaz çelik veya termal olarak püskürtülmüş çinko-alüminyum alaşımlı kaplamalarla değiştirilmelidir. Eskiyen petrol ve gaz tesislerinde CUI ile ilgili bağlantı elemanı arızaları, planlanmamış bakım maliyetlerinin orantısız bir payına neden olur , genellikle yalnızca inceleme için yalıtımın çıkarılması sırasında keşfedilir.
Düzenlenmiş petrol ve gaz operasyonlarında, bağlantı elemanı tedariki bir emtia satın alma uygulaması değildir; sahte, standart altı veya yanlış tanımlanmış parçaların büyük arızalara neden olduğu, kalite açısından kritik bir faaliyettir. Bunlar standart uygulama olması gereken kalite güvence gereksinimleridir.
Petrol borusu vidaları için uygun spesifikasyona, satın alma kontrolüne ve kurulum kalitesine yapılan yatırım, tek bir bağlantı arızasının maliyetine kıyasla küçüktür; bu, sızıntının konumuna ve ciddiyetine bağlı olarak iyileştirme, çevresel tepki ve üretim kaybı açısından onbinlerce ila milyonlarca dolar arasında değişebilir.
Düzeltme ankrajı cıvatalar, rondelalar, fındık ve 4 adet silindirik kalkanları içerir. Cıvataları sıkarak, kalkan tüpleri genişler ve bileşenler be...
Detaylara bakın
Flanş cıvataları, boruları ve bileşenleri flanşlarla sıkıca bağlamak için özel olarak kullanılır. Flanş cıvataları, DIN-6921, GB-5787 ve GB-5789 gi...
Detaylara bakın
Derece 8.8 Siyah Oksit Tam İşaretli Altıgen Soket Cıvataları Dahili Alçakgönüllü bir tasarıma sahiptir ve onaltılık bir kafalı bir anahtarla kullan...
Detaylara bakın
Derece 8.8 Siyah Oksit Tam İşaretli Altıgen Cıvatalar çok yaygın bir bağlantı elemanıdır ve sıkılaştırmak için bir anahtar veya altıgen anahtar ger...
Detaylara bakın
Bu ürün yüksek kaliteli karbon çeliğinden yapılmıştır ve titiz bir ısı işlem sürecine uğrar. Yüksek mukavemet, iyi esneklik ve tokluğa sahiptir. Yü...
Detaylara bakın
Bu 304 paslanmaz çelik düz tam iplikli altıgen cıvata, yüksek kaliteli paslanmaz çelik malzemeden yapılmış bir tür bağlantı elemanlarıdır ve korozy...
Detaylara bakın
Bu düz yuvarlak düz kafa kaynak omuz cıvatası, çeşitli kaynak uygulamaları için uygun bir bağlantı elemanıdır. Düz kafası ve yuvarlak kafa tasarımı...
Detaylara bakın
Bu derece 12.9 çinko kaplama tezgahı kafa kare pulluk cıvatası, yüksek hassasiyet, yüksek çalışma, yüksek mukavemet ve yüksek gerilme mukavemeti av...
Detaylara bakın