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文檔簡介

《石油天然氣工業(yè)套管、油管、鉆桿和用作套管或油管的管線管性能公式及計(jì)算GB/T20657-2022》詳細(xì)解讀contents目錄1范圍2規(guī)范性引用文件3術(shù)語和定義4符號(hào)和縮略語4.1符號(hào)4.2縮略語5一致性5.1引用文件contents目錄5.2計(jì)量單位6管體三軸應(yīng)力屈服設(shè)計(jì)6.1概述6.2假設(shè)條件和適用范圍6.3計(jì)算所需參數(shù)6.4管體三軸應(yīng)力屈服設(shè)計(jì)公式6.5管線管三軸應(yīng)力屈服設(shè)計(jì)公式使用6.6計(jì)算示例7管體延性斷裂contents目錄7.1概述7.2假設(shè)條件和適用范圍7.3計(jì)算所需參數(shù)7.4封堵管端延性斷裂設(shè)計(jì)公式7.5軸向拉伸和外壓作用下延性斷裂設(shè)計(jì)公式修正7.6計(jì)算示例8外壓擠毀8.1概述contents目錄8.2假設(shè)條件和適用范圍8.3計(jì)算所需參數(shù)8.4管體擠毀壓力設(shè)計(jì)公式8.5經(jīng)驗(yàn)系數(shù)8.6擠毀壓力公式在管線管的應(yīng)用8.7計(jì)算示例9接頭連接強(qiáng)度9.1概述9.2API套管接頭拉伸連接強(qiáng)度設(shè)計(jì)公式contents目錄9.3API油管接頭拉伸連接強(qiáng)度9.4管線管連接強(qiáng)度10接箍抗內(nèi)壓性能10.1概述10.2圓螺紋和偏梯形螺紋接箍內(nèi)屈服壓力10.3圓螺紋或偏梯形螺紋接箍的內(nèi)壓泄漏強(qiáng)度11質(zhì)量11.1概述contents目錄11.2名義單位長度質(zhì)量11.3平端管單位長度質(zhì)量11.4管端加工管子質(zhì)量11.5螺紋和接箍質(zhì)量11.6端部加厚和帶螺紋的整體連接油管的質(zhì)量11.7端部加厚質(zhì)量11.8接箍質(zhì)量11.9螺紋加工損失質(zhì)量contents目錄11.10端部加厚質(zhì)量12伸長率13壓扁試驗(yàn)13.1套管和油管的壓扁試驗(yàn)13.2管線管壓扁試驗(yàn)14靜水壓試驗(yàn)14.1平端管子和整體接頭油管的靜水壓試驗(yàn)14.2帶螺紋和接箍管子的靜水壓試驗(yàn)壓力15圓螺紋套管和油管上扣扭矩contents目錄16埋弧焊管線管導(dǎo)向彎曲試驗(yàn)16.1概述16.2背景17API接箍和管體最小沖擊試樣規(guī)格確定17.1臨界壁厚17.2接箍半成品壁厚17.3橫向沖擊試樣壁厚17.4縱向沖擊試樣壁厚17.5API接箍最小試樣尺寸contents目錄17.6管體沖擊試樣尺寸17.7更大尺寸試樣17.8參考信息附錄A(資料性)管體三軸屈服公式討論A.1管體三軸屈服A.2管體內(nèi)屈服,外壓、彎矩和扭矩為零時(shí)的拉梅(Lamé)公式附錄B(資料性)延性斷裂公式的討論contents目錄B.1概述B.2管體的延性斷裂B.3延性斷裂模型的選擇B.4用于評(píng)估斷裂模型合理性的管子斷裂數(shù)據(jù)B.5封堵管端條件下不同斷裂模型和管子斷裂數(shù)據(jù)之間的比較B.6封堵管端條件下推薦破裂模型和管子破裂數(shù)據(jù)的比較contents目錄B.7延性斷裂公式中的缺欠影響B(tài).8延性斷裂強(qiáng)度的可靠度計(jì)算模板附錄C(資料性)內(nèi)壓破裂試驗(yàn)程序C.1試樣端部C.2試樣最小長度C.3壓力加載附錄D(資料性)破裂公式討論D.1材料強(qiáng)度導(dǎo)致的管體破裂D.2裂紋擴(kuò)展模型contents目錄D.3環(huán)境萌生裂紋導(dǎo)致的失效附錄E(資料性)歷史擠毀公式發(fā)展討論E.1擠毀壓力公式E.2擠毀壓力公式來源附錄F(資料性)擠毀強(qiáng)度可靠性研究發(fā)展F.1概述F.2極限抗擠毀強(qiáng)度公式的選擇F.3輸入變量F.4公式的選擇contents目錄F.5抗擠強(qiáng)度風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估F.6總結(jié)附錄G(資料性)由外壓擠毀試驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算抗擠毀強(qiáng)度設(shè)計(jì)值G.1概述G.2擠毀試驗(yàn)數(shù)據(jù)G.3大批量數(shù)據(jù)樣本G.4小批量數(shù)據(jù)樣本附錄H(資料性)根據(jù)產(chǎn)品數(shù)據(jù)確定抗擠毀強(qiáng)度contents目錄H.1概述H.2產(chǎn)品質(zhì)量數(shù)據(jù)H.3可靠性分析H.4計(jì)算示例附錄I(資料性)外壓擠毀試驗(yàn)程序I.1概述I.2試樣準(zhǔn)備I.3試驗(yàn)設(shè)備I.4外壓擠毀試驗(yàn)前的測量contents目錄I.5試驗(yàn)程序I.6數(shù)據(jù)報(bào)告附錄J(資料性)接頭連接強(qiáng)度公式討論J.1概述J.2API套管接頭拉伸連接強(qiáng)度設(shè)計(jì)公式附錄K(資料性)國際單位制計(jì)算性能列表附錄L(資料性)美國慣用單位制計(jì)算性能列表參考文獻(xiàn)011范圍制造過程包括經(jīng)過冷加工的管子(如冷矯直管),但不適用于成品管后再進(jìn)行冷加工的管子,例如膨脹管和連續(xù)油管。適用對(duì)象本標(biāo)準(zhǔn)適用于石油天然氣工業(yè)中使用的套管、油管、鉆桿以及用作套管或油管的管線管。性能計(jì)算涵蓋了管子性能的計(jì)算公式和模板,如抗拉強(qiáng)度、抗內(nèi)壓強(qiáng)度和抗外擠強(qiáng)度等。1范圍022規(guī)范性引用文件2規(guī)范性引用文件主管部門國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)作為主管部門,負(fù)責(zé)監(jiān)督和管理本標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施。這體現(xiàn)了國家對(duì)于石油天然氣工業(yè)管材性能標(biāo)準(zhǔn)化工作的高度重視。技術(shù)委員會(huì)和執(zhí)行單位本標(biāo)準(zhǔn)的制定工作由全國石油天然氣標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)(TC355)歸口,并由其石油專用管材分會(huì)(TC355SC9)執(zhí)行。這確保了標(biāo)準(zhǔn)的專業(yè)性和行業(yè)認(rèn)可度。核心引用標(biāo)準(zhǔn)本標(biāo)準(zhǔn)主要引用了多個(gè)國際和國內(nèi)的石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),包括但不限于ISO11960、APISpec5CT、ISO11961、APISpec5D、ISO3183和APISpec5L。這些被引用的標(biāo)準(zhǔn)提供了關(guān)于套管、油管、鉆桿等產(chǎn)品的具體規(guī)范和技術(shù)要求。033術(shù)語和定義指用于固定和保護(hù)井壁的鋼管,防止井壁坍塌,并確保鉆井液循環(huán)和油氣開采的順利進(jìn)行。套管(Casing)指用于油氣開采和輸送的鋼管,其主要功能是將油氣從井底輸送到地面。油管(Tubing)鉆井過程中用于傳遞扭矩和鉆井液的鋼管,連接鉆頭和鉆機(jī),起到傳遞動(dòng)力和循環(huán)鉆井液的作用。鉆桿(DrillPipe)3術(shù)語和定義044符號(hào)和縮略語符號(hào)本標(biāo)準(zhǔn)中使用了大量的符號(hào)來表示各種參數(shù)和變量,如管子的外徑、壁厚、長度等。這些符號(hào)在標(biāo)準(zhǔn)中都有明確的定義和說明,方便用戶進(jìn)行查閱和理解??s略語為了簡化表述,標(biāo)準(zhǔn)中還使用了一些縮略語,如API(美國石油學(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn))、ISO(國際標(biāo)準(zhǔn)化組織)等。這些縮略語在石油天然氣工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)廣泛使用,具有明確的含義。符號(hào)與縮略語的重要性正確使用和理解這些符號(hào)和縮略語對(duì)于準(zhǔn)確應(yīng)用本標(biāo)準(zhǔn)至關(guān)重要。它們不僅簡化了復(fù)雜的表述,還提高了標(biāo)準(zhǔn)的可讀性和專業(yè)性。因此,用戶在使用本標(biāo)準(zhǔn)時(shí),應(yīng)熟悉并掌握這些符號(hào)和縮略語的含義。4符號(hào)和縮略語054.1符號(hào)4.1符號(hào)符號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)化為了確保公式的準(zhǔn)確性和通用性,標(biāo)準(zhǔn)對(duì)符號(hào)進(jìn)行了嚴(yán)格的定義和標(biāo)準(zhǔn)化。這有助于避免在使用公式時(shí)產(chǎn)生混淆或誤解。符號(hào)在公式中的運(yùn)算每個(gè)符號(hào)在性能公式中都有其特定的作用。通過了解這些符號(hào)的含義和運(yùn)算規(guī)則,用戶可以更準(zhǔn)確地應(yīng)用公式來計(jì)算管子的各種性能參數(shù)。符號(hào)的定義與用途本部分詳細(xì)列出了標(biāo)準(zhǔn)中使用的各種符號(hào),并解釋了它們的定義和在性能公式中的具體應(yīng)用。這些符號(hào)包括表示管子尺寸、材料性能、試驗(yàn)條件等方面的參數(shù)。030201064.2縮略語4.2縮略語01為了方便交流和提高效率,在石油天然氣工業(yè)中,常使用縮略語來代替一些長或復(fù)雜的術(shù)語。例如,在GB/T20657-2022標(biāo)準(zhǔn)中,可能會(huì)使用到如“CT”代表“套管(CasingTubing)”,“DP”代表“鉆桿(DrillPipe)”等。在使用縮略語時(shí),應(yīng)確保其在特定上下文中的清晰性和準(zhǔn)確性,避免產(chǎn)生歧義。同時(shí),對(duì)于非專業(yè)人士,應(yīng)在首次使用時(shí)給出全稱和解釋。0203縮略語的定義常見縮略語舉例縮略語的使用規(guī)范075一致性5一致性與國際標(biāo)準(zhǔn)接軌GB/T20657-2022標(biāo)準(zhǔn)在制定過程中參考了國際標(biāo)準(zhǔn)ISO/TR10400:2018,并保持與其一致性,確保我國石油天然氣工業(yè)的相關(guān)計(jì)算和標(biāo)準(zhǔn)與國際先進(jìn)水平同步。統(tǒng)一性能計(jì)算公式該標(biāo)準(zhǔn)提供了統(tǒng)一的性能計(jì)算公式和模板,用于計(jì)算套管、油管、鉆桿等管材的性能,如抗拉強(qiáng)度、抗內(nèi)壓強(qiáng)度和抗外擠強(qiáng)度等。這有助于行業(yè)內(nèi)各企業(yè)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和質(zhì)量檢測時(shí)采用相同的計(jì)算方法和評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)。促進(jìn)產(chǎn)業(yè)規(guī)范化發(fā)展通過實(shí)施這一標(biāo)準(zhǔn),可以推動(dòng)石油天然氣工業(yè)管材生產(chǎn)和使用過程的規(guī)范化,提高產(chǎn)品質(zhì)量和安全性能,降低由于計(jì)算方法和標(biāo)準(zhǔn)不一致帶來的風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí),也有助于提升我國石油天然氣工業(yè)在國際市場上的競爭力。085.1引用文件5.1引用文件核心引用標(biāo)準(zhǔn)該標(biāo)準(zhǔn)主要引用了ISO/TR10400:2018,這是石油天然氣工業(yè)中關(guān)于套管、油管、鉆桿等性能公式及計(jì)算的重要國際標(biāo)準(zhǔn)。通過引用這一標(biāo)準(zhǔn),GB/T20657-2022確保了其技術(shù)內(nèi)容的國際接軌和先進(jìn)性。01其他相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)除了核心引用標(biāo)準(zhǔn)外,該國標(biāo)還參考了包括APISPEC5B、APIRP5C1等一系列API(美國石油學(xué)會(huì))標(biāo)準(zhǔn),這些標(biāo)準(zhǔn)為石油天然氣設(shè)備的設(shè)計(jì)、制造、檢測等方面提供了詳細(xì)的指導(dǎo)和要求。02歷史版本替代GB/T20657-2022替代了之前的版本GB/T20657-2011,體現(xiàn)了技術(shù)內(nèi)容的更新和完善。通過替代舊版本,新標(biāo)準(zhǔn)更好地適應(yīng)了當(dāng)前石油天然氣工業(yè)發(fā)展的需求和技術(shù)進(jìn)步。03095.2計(jì)量單位標(biāo)準(zhǔn)化計(jì)量單位在GB/T20657-2022標(biāo)準(zhǔn)中,為了確保計(jì)算的準(zhǔn)確性和一致性,所有涉及的物理量和性能參數(shù)都采用了國際標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)量單位。這有助于消除因單位不一致而導(dǎo)致的誤解和計(jì)算錯(cuò)誤。5.2計(jì)量單位常用計(jì)量單位在石油天然氣工業(yè)中,常用的計(jì)量單位包括長度單位(如米、毫米)、質(zhì)量單位(如千克、噸)、力單位(如牛頓)以及壓力單位(如帕斯卡)等。這些單位在標(biāo)準(zhǔn)中都有明確的規(guī)定和使用說明。單位換算關(guān)系標(biāo)準(zhǔn)中還提供了各種計(jì)量單位之間的換算關(guān)系,方便用戶在不同單位之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換。這對(duì)于國際間的技術(shù)交流和合作尤為重要,可以確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確傳遞和比較。106管體三軸應(yīng)力屈服設(shè)計(jì)010203管體三軸應(yīng)力屈服設(shè)計(jì)是石油天然氣工業(yè)中套管、油管等管道設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)。該設(shè)計(jì)考慮了管道在使用過程中受到的三軸應(yīng)力(軸向應(yīng)力、環(huán)向應(yīng)力和徑向應(yīng)力)。目的是確保管道在承受復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下能夠安全可靠地工作。6管體三軸應(yīng)力屈服設(shè)計(jì)116.1概述6.1概述隨著石油天然氣工業(yè)的快速發(fā)展,對(duì)于套管、油管、鉆桿等管材的性能計(jì)算和評(píng)估變得尤為重要。為了統(tǒng)一和規(guī)范這些管材的性能計(jì)算公式和方法,提高石油天然氣開采和傳輸?shù)陌踩院托剩瑖抑贫恕妒吞烊粴夤I(yè)套管、油管、鉆桿和用作套管或油管的管線管性能公式及計(jì)算》標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)歷了多個(gè)版本的更新和修訂。從最初的GB/T20657-2006版本,到后續(xù)的2011版本,再到最新的2022版本,標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容不斷完善,計(jì)算公式和方法更加科學(xué)準(zhǔn)確。每一次的修訂都是基于行業(yè)發(fā)展的需求和技術(shù)進(jìn)步的推動(dòng)。該標(biāo)準(zhǔn)主要規(guī)定了石油天然氣工業(yè)中套管、油管、鉆桿等管材的性能計(jì)算公式和方法。這些公式和方法涵蓋了管材的各項(xiàng)性能指標(biāo),如抗拉強(qiáng)度、抗內(nèi)壓強(qiáng)度、抗外擠強(qiáng)度等。通過這些計(jì)算公式,可以對(duì)管材的性能進(jìn)行科學(xué)評(píng)估,為石油天然氣開采和傳輸提供安全保障。標(biāo)準(zhǔn)制定背景標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展歷程標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容126.2假設(shè)條件和適用范圍1.管材材質(zhì)均勻,無內(nèi)部缺陷或裂紋。2.在計(jì)算過程中,忽略溫度對(duì)材料性能的影響,除非另有說明。假設(shè)條件6.2假設(shè)條件和適用范圍3.所有公式均基于彈性力學(xué)和塑性力學(xué)的基本原理。6.2假設(shè)條件和適用范圍適用范圍3.本標(biāo)準(zhǔn)提供的計(jì)算模板適用于標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)流程中的管材,對(duì)于特殊工藝或材質(zhì)的管材,可能需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整或修正。2.公式和計(jì)算方法適用于上述管材的性能評(píng)估和設(shè)計(jì),包括但不限于抗拉強(qiáng)度、抗內(nèi)壓強(qiáng)度和抗外擠強(qiáng)度的計(jì)算。1.本標(biāo)準(zhǔn)適用于石油天然氣工業(yè)中使用的套管、油管、鉆桿以及用作套管或油管的管線管。6.2假設(shè)條件和適用范圍01020304136.3計(jì)算所需參數(shù)管材的基本物理屬性包括管材的彈性模量、泊松比、密度等,這些參數(shù)是計(jì)算管材在各種受力狀態(tài)下的響應(yīng)和性能的基礎(chǔ)。管材的幾何尺寸工作條件和環(huán)境因素6.3計(jì)算所需參數(shù)如外徑、內(nèi)徑、壁厚等,這些尺寸參數(shù)直接影響到管材的承載能力和使用性能,是性能計(jì)算和公式推導(dǎo)中不可或缺的輸入數(shù)據(jù)。包括管材所受的內(nèi)壓、外壓、溫度、腐蝕環(huán)境等,這些因素會(huì)對(duì)管材的性能和使用壽命產(chǎn)生顯著影響,需要在計(jì)算中進(jìn)行充分考慮。146.4管體三軸應(yīng)力屈服設(shè)計(jì)公式6.4管體三軸應(yīng)力屈服設(shè)計(jì)公式計(jì)算公式該標(biāo)準(zhǔn)提供了管體在三軸應(yīng)力作用下的屈服設(shè)計(jì)公式。這個(gè)公式綜合考慮了管道在多個(gè)方向上的應(yīng)力情況,確保管道在各種應(yīng)力組合下的安全性。應(yīng)用范圍此公式適用于套管、油管、鉆桿以及用作套管或油管的管線管。通過計(jì)算,可以預(yù)測管道在不同工況下的應(yīng)力狀態(tài),從而指導(dǎo)管道的設(shè)計(jì)和選材。重要意義三軸應(yīng)力屈服設(shè)計(jì)公式的引入,提高了管道設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性和可靠性。它幫助工程師更好地了解管道在復(fù)雜應(yīng)力環(huán)境下的性能,為石油天然氣工業(yè)的安全運(yùn)行提供了重要保障。156.5管線管三軸應(yīng)力屈服設(shè)計(jì)公式使用6.5管線管三軸應(yīng)力屈服設(shè)計(jì)公式使用應(yīng)用舉例在實(shí)際工程中,可以根據(jù)管線管的實(shí)際工況,如內(nèi)壓、外壓、溫度、彎曲半徑等因素,利用三軸應(yīng)力屈服設(shè)計(jì)公式進(jìn)行校核計(jì)算。通過計(jì)算,可以判斷管線管是否滿足安全使用要求,從而確保油、氣輸送的安全性和可靠性。計(jì)算公式三軸應(yīng)力屈服設(shè)計(jì)公式綜合考慮了管線管在軸向、環(huán)向和徑向三個(gè)方向上的應(yīng)力狀態(tài)。具體公式根據(jù)材料的屈服強(qiáng)度、泊松比以及管線管尺寸等參數(shù)進(jìn)行計(jì)算,以確定管線管是否會(huì)發(fā)生屈服。適用范圍該設(shè)計(jì)公式適用于計(jì)算油、氣輸送管線管在復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下的屈服強(qiáng)度。通過使用三軸應(yīng)力屈服設(shè)計(jì)公式,可以更準(zhǔn)確地評(píng)估管線管在實(shí)際工作條件下的安全性能。166.6計(jì)算示例6.6計(jì)算示例示例一:套管內(nèi)壓抗力計(jì)算01-通過給定的套管尺寸、材料屬性和內(nèi)壓力值,利用相關(guān)公式計(jì)算出套管的內(nèi)壓抗力。02-此計(jì)算示例旨在演示如何根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)中的公式來確定套管在承受內(nèi)部壓力時(shí)的安全性能。036.6計(jì)算示例010203-結(jié)果可用于評(píng)估套管在實(shí)際工作環(huán)境中承受內(nèi)壓的能力,確保石油天然氣開采過程的安全性。示例二:油管外壓擠毀抗力計(jì)算-根據(jù)油管的幾何尺寸、材料強(qiáng)度等參數(shù),結(jié)合外部環(huán)境壓力,利用公式計(jì)算出油管的外壓擠毀抗力。6.6計(jì)算示例-該示例展示了油管在外部壓力作用下不發(fā)生擠毀的最小抗力值,為油管的設(shè)計(jì)和選型提供重要依據(jù)。-通過計(jì)算和分析,可以優(yōu)化油管的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),提高其抵抗外部壓力的能力,確保油管在復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境下的穩(wěn)定性。02-依據(jù)鉆桿的材質(zhì)、直徑和長度等參數(shù),利用標(biāo)準(zhǔn)中的扭矩計(jì)算公式得出鉆桿在工作時(shí)的扭矩值。04-通過合理的扭矩計(jì)算,可以確保鉆桿在鉆探作業(yè)中的安全性和效率,避免發(fā)生斷裂等事故。03-此示例對(duì)于理解和預(yù)測鉆桿在鉆探過程中的扭轉(zhuǎn)性能具有重要意義。01示例三:鉆桿扭矩計(jì)算6.6計(jì)算示例177管體延性斷裂7管體延性斷裂管體延性斷裂是指管道在受到外力作用下,經(jīng)歷較大的塑性變形后發(fā)生的斷裂。這種斷裂模式與脆性斷裂不同,通常伴隨著明顯的塑性變形。在石油天然氣工業(yè)中,管體延性斷裂可能導(dǎo)致嚴(yán)重的安全事故,因此需要進(jìn)行精確的計(jì)算和評(píng)估。187.1概述7.1概述標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了石油天然氣工業(yè)中使用的套管、油管、鉆桿和用作套管或油管的管線管的性能公式及計(jì)算方法。這些公式和計(jì)算方法涵蓋了管子性能(如抗拉強(qiáng)度、抗內(nèi)壓強(qiáng)度和抗外擠強(qiáng)度等)、最小物理指標(biāo)、上扣扭矩、產(chǎn)品試驗(yàn)壓力等多個(gè)方面,為相關(guān)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、檢驗(yàn)和使用提供了重要依據(jù)。標(biāo)準(zhǔn)修訂過程本標(biāo)準(zhǔn)是在GB/T20657-2011的基礎(chǔ)上,結(jié)合國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)文獻(xiàn)分析和工作組內(nèi)部討論,同時(shí)根據(jù)現(xiàn)場油田管柱實(shí)際需求進(jìn)行修訂的。修訂過程中,工作組進(jìn)行了大量的調(diào)研和試驗(yàn)驗(yàn)證,以確保標(biāo)準(zhǔn)的科學(xué)性和實(shí)用性。標(biāo)準(zhǔn)制定背景隨著石油天然氣工業(yè)的快速發(fā)展,對(duì)套管、油管、鉆桿等管線管性能的要求日益提高。為適應(yīng)行業(yè)需求,并確保相關(guān)產(chǎn)品的質(zhì)量和安全性,國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)下達(dá)了制定《石油天然氣工業(yè)套管、油管、鉆桿和用作套管或油管的管線管性能公式及計(jì)算》的任務(wù)。197.2假設(shè)條件和適用范圍假設(shè)條件1.管材是均勻的,且具有各向同性,這意味著材料在各個(gè)方向上的物理性質(zhì)是相同的。7.2假設(shè)條件和適用范圍2.在進(jìn)行計(jì)算時(shí),假設(shè)管材處于彈性范圍內(nèi),即應(yīng)力與應(yīng)變成正比,且卸載后材料能完全恢復(fù)原狀。3.忽略溫度對(duì)材料性能的影響,或者假定在計(jì)算所涉及的溫度范圍內(nèi),材料性能保持不變。7.2假設(shè)條件和適用范圍“適用范圍本標(biāo)準(zhǔn)適用于石油天然氣工業(yè)中常用的套管、油管、鉆桿以及用作套管或油管的管線管。這些管材通常按照ISO11960、APISpec5CT、ISO11961、APISpec5D、ISO3183或APISpec5L等標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)。本標(biāo)準(zhǔn)提供的性能計(jì)算公式和模板可用于計(jì)算管材的抗拉強(qiáng)度、抗內(nèi)壓強(qiáng)度和抗外擠強(qiáng)度等關(guān)鍵性能指標(biāo)。盡管本標(biāo)準(zhǔn)提供了一些通用的計(jì)算公式,但其應(yīng)用并不限于特定類型的管材。在慎重的情況下,這些公式甚至可應(yīng)用于其他類型的管子。然而,對(duì)于經(jīng)過成品管后再進(jìn)行冷加工的管子(如膨脹管和連續(xù)油管),本標(biāo)準(zhǔn)可能不適用。7.2假設(shè)條件和適用范圍207.3計(jì)算所需參數(shù)01管材基本尺寸和物理性能包括管材的外徑、壁厚、長度以及材料的彈性模量、泊松比等。這些參數(shù)是計(jì)算管材性能的基礎(chǔ),直接影響管材的應(yīng)力分布、變形特性等。載荷與邊界條件在計(jì)算過程中,需要考慮管材所受的載荷類型(如內(nèi)壓、外壓、軸向力等)以及邊界條件(如固定端、自由端等)。這些參數(shù)決定了管材在實(shí)際工作環(huán)境中的受力狀態(tài)。材料性能數(shù)據(jù)包括材料的屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、延伸率等。這些數(shù)據(jù)是評(píng)價(jià)管材性能的重要指標(biāo),也是進(jìn)行管材設(shè)計(jì)和選用時(shí)需要考慮的關(guān)鍵因素。7.3計(jì)算所需參數(shù)0203217.4封堵管端延性斷裂設(shè)計(jì)公式要點(diǎn)三公式介紹封堵管端延性斷裂設(shè)計(jì)公式是用于評(píng)估管道在受到外力作用下,管端發(fā)生延性斷裂的風(fēng)險(xiǎn)和能力的計(jì)算公式。這個(gè)公式綜合考慮了管道的材質(zhì)、尺寸、壁厚以及所受應(yīng)力等多個(gè)因素,以確保管道在正常運(yùn)行過程中不會(huì)發(fā)生斷裂事故。應(yīng)用范圍該公式適用于石油天然氣工業(yè)中使用的套管、油管、鉆桿以及用作套管或油管的管線管。通過應(yīng)用這個(gè)公式,可以對(duì)這些管道的性能進(jìn)行科學(xué)的評(píng)估,從而提高管道的安全性和可靠性。重要性在石油天然氣工業(yè)中,管道的安全運(yùn)行至關(guān)重要。封堵管端延性斷裂設(shè)計(jì)公式的應(yīng)用,可以幫助工程師們更準(zhǔn)確地預(yù)測管道在復(fù)雜環(huán)境下的性能表現(xiàn),及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在的安全隱患,并采取相應(yīng)的預(yù)防措施,確保整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。7.4封堵管端延性斷裂設(shè)計(jì)公式010203227.5軸向拉伸和外壓作用下延性斷裂設(shè)計(jì)公式修正7.5軸向拉伸和外壓作用下延性斷裂設(shè)計(jì)公式修正修正背景在實(shí)際應(yīng)用中,原有的延性斷裂設(shè)計(jì)公式在軸向拉伸和外壓同時(shí)作用下的準(zhǔn)確性有待提高。因此,GB/T20657-2022標(biāo)準(zhǔn)對(duì)原有的設(shè)計(jì)公式進(jìn)行了修正,以提高計(jì)算精度和安全性。修正內(nèi)容新標(biāo)準(zhǔn)在考慮了軸向拉伸和外壓對(duì)管線管性能的綜合影響后,對(duì)延性斷裂設(shè)計(jì)公式進(jìn)行了調(diào)整。具體修正內(nèi)容包括對(duì)公式中的參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,以及引入新的計(jì)算因子來更準(zhǔn)確地反映實(shí)際情況。應(yīng)用效果經(jīng)過修正后的設(shè)計(jì)公式,在預(yù)測管線管在軸向拉伸和外壓作用下的延性斷裂性能時(shí),具有更高的準(zhǔn)確性和可靠性。這對(duì)于確保石油天然氣工業(yè)的安全運(yùn)行具有重要意義。同時(shí),新公式的應(yīng)用也有助于提高套管、油管、鉆桿等產(chǎn)品的設(shè)計(jì)質(zhì)量和使用壽命。237.6計(jì)算示例示例一:套管內(nèi)壓抗力計(jì)算7.6計(jì)算示例-通過給定的套管尺寸、壁厚和材料性能參數(shù),利用標(biāo)準(zhǔn)中提供的公式,可以計(jì)算出套管在承受內(nèi)壓時(shí)的抗力值。-該計(jì)算對(duì)于評(píng)估套管在石油天然氣開采過程中的承壓能力至關(guān)重要,有助于確保安全生產(chǎn)。7.6計(jì)算示例010203-通過對(duì)比計(jì)算結(jié)果與實(shí)際工作壓力,可以判斷套管是否需要加厚或更換更高強(qiáng)度的材料。示例二:油管外壓擠毀抗力計(jì)算-在油管運(yùn)輸和存儲(chǔ)過程中,可能會(huì)受到外部壓力的擠壓,因此需要計(jì)算其外壓擠毀抗力。7.6計(jì)算示例-通過標(biāo)準(zhǔn)中的公式,結(jié)合油管的尺寸和材料參數(shù),可以得出油管在受到外壓時(shí)的最大承載能力。-這一計(jì)算有助于預(yù)防油管在運(yùn)輸和存儲(chǔ)過程中因擠壓而損壞,從而確保油管的完整性和使用壽命。示例三:鉆桿扭矩計(jì)算-通過對(duì)比實(shí)際扭矩與許用扭矩,可以及時(shí)調(diào)整鉆井參數(shù)或更換鉆桿,以避免因扭矩過大而導(dǎo)致鉆桿損壞或鉆井事故。-利用標(biāo)準(zhǔn)中的扭矩計(jì)算公式,結(jié)合鉆桿的幾何尺寸和材料特性,可以得出鉆桿在承受扭矩時(shí)的最大許用值。-鉆桿在鉆井過程中承受著復(fù)雜的扭矩和彎曲力,因此需要進(jìn)行扭矩計(jì)算以確保其安全性。7.6計(jì)算示例01020304248外壓擠毀隨著鉆井深度的增加,油、套管在油、氣井中所承受的地層壓力逐漸增大,外壓擠毀成為一個(gè)重要問題??箶D毀性能是油井管使用性能的重要指標(biāo)之一,直接關(guān)系到油井的安全和穩(wěn)定運(yùn)行。8外壓擠毀GB/T20657-2022標(biāo)準(zhǔn)提供了外壓擠毀的計(jì)算方法和公式,為油井管的設(shè)計(jì)和使用提供了重要依據(jù)。258.1概述8.1概述隨著石油天然氣工業(yè)的快速發(fā)展,對(duì)套管、油管、鉆桿等管材的性能要求日益嚴(yán)格。為了規(guī)范這些管材的性能計(jì)算和評(píng)價(jià)方法,提高產(chǎn)品質(zhì)量和安全性能,國家制定了《石油天然氣工業(yè)套管、油管、鉆桿和用作套管或油管的管線管性能公式及計(jì)算》標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)制定背景此標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)歷了多個(gè)版本的更新與修訂,以適應(yīng)行業(yè)發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步。GB/T20657-2022是在前人工作基礎(chǔ)上,結(jié)合國內(nèi)外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和現(xiàn)場實(shí)際應(yīng)用情況,進(jìn)行了適當(dāng)?shù)男薷暮屯晟?。?biāo)準(zhǔn)發(fā)展歷程本標(biāo)準(zhǔn)主要規(guī)定了石油天然氣工業(yè)中套管、油管、鉆桿和用作套管或油管的管線管的性能公式及計(jì)算方法。這些公式和計(jì)算方法對(duì)于確保管材在各種工作環(huán)境下的安全性和可靠性具有重要意義。標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容268.2假設(shè)條件和適用范圍假設(shè)條件8.2假設(shè)條件和適用范圍1.管材材質(zhì)均勻且各向同性,即材料性能在管材的各個(gè)方向上是一致的。2.除非另有規(guī)定,所有計(jì)算公式均基于彈性力學(xué)和塑性力學(xué)的基本理論。3.在進(jìn)行性能計(jì)算時(shí),假設(shè)管材處于理想狀態(tài),忽略制造過程中的微小缺陷和不均勻性。8.2假設(shè)條件和適用范圍適用范圍3.本標(biāo)準(zhǔn)不適用于成品管后再進(jìn)行冷加工的管子,如膨脹管和連續(xù)油管,但可適用于制造過程中有冷加工的管子,如冷矯直管。2.提供的性能計(jì)算公式和模板適用于上述管材在設(shè)計(jì)、制造、檢驗(yàn)和使用過程中的性能評(píng)估和預(yù)測。1.本標(biāo)準(zhǔn)適用于石油天然氣工業(yè)中使用的套管、油管、鉆桿以及用作套管或油管的管線管。8.2假設(shè)條件和適用范圍01020304278.3計(jì)算所需參數(shù)管子尺寸參數(shù)包括管子的外徑、內(nèi)徑、壁厚等關(guān)鍵尺寸,這些是進(jìn)行性能計(jì)算的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。材料性能參數(shù)涉及材料的彈性模量、屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度等,這些參數(shù)對(duì)于評(píng)估管子的機(jī)械性能至關(guān)重要。工藝和使用條件參數(shù)包括管子的熱處理狀態(tài)、使用環(huán)境的溫度、壓力等,這些因素會(huì)影響管子的實(shí)際使用性能。8.3計(jì)算所需參數(shù)288.4管體擠毀壓力設(shè)計(jì)公式8.4管體擠毀壓力設(shè)計(jì)公式該設(shè)計(jì)公式適用于計(jì)算管體在受到外部壓力時(shí)發(fā)生擠毀的臨界壓力。它考慮了管體的材料性能、尺寸規(guī)格以及可能的壓力條件。公式應(yīng)用范圍在計(jì)算擠毀壓力時(shí),關(guān)鍵參數(shù)包括管體的外徑(D)、壁厚(t)、材料的屈服強(qiáng)度(σ)等。這些參數(shù)直接影響管體的承載能力和擠毀壓力的大小。關(guān)鍵參數(shù)根據(jù)不同的D/t比值和屈服強(qiáng)度,管體的擠毀壓力可以分為屈服強(qiáng)度擠毀壓力、塑性擠毀壓力、彈塑性擠毀壓力和彈性擠毀壓力。具體的計(jì)算公式根據(jù)管體的不同受力階段和性能特點(diǎn)而有所差異,確保計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。計(jì)算公式010203298.5經(jīng)驗(yàn)系數(shù)8.5經(jīng)驗(yàn)系數(shù)經(jīng)驗(yàn)系數(shù)的確定方法經(jīng)驗(yàn)系數(shù)的確定通常依賴于大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和統(tǒng)計(jì)分析。通過對(duì)不同條件下的管材性能進(jìn)行測試,收集足夠多的數(shù)據(jù)樣本,然后運(yùn)用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析,最終確定出合適的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)。這個(gè)過程需要專業(yè)的知識(shí)和技術(shù)支持,以確保經(jīng)驗(yàn)系數(shù)的科學(xué)性和有效性。經(jīng)驗(yàn)系數(shù)的作用經(jīng)驗(yàn)系數(shù)在性能公式中起到了校正和優(yōu)化的作用。由于石油天然氣工業(yè)的管材在實(shí)際應(yīng)用中會(huì)受到多種復(fù)雜因素的影響,如溫度、壓力、腐蝕環(huán)境等,通過引入經(jīng)驗(yàn)系數(shù),可以使得理論計(jì)算更加貼近實(shí)際情況,提高計(jì)算的準(zhǔn)確性和可靠性。經(jīng)驗(yàn)系數(shù)的定義在套管、油管、鉆桿等石油天然氣工業(yè)管材的性能公式中,經(jīng)驗(yàn)系數(shù)是一個(gè)重要的調(diào)整因子。它通?;诖罅康膶?shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和現(xiàn)場應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)得出,用于更準(zhǔn)確地預(yù)測和計(jì)算管材在各種條件下的性能表現(xiàn)。308.6擠毀壓力公式在管線管的應(yīng)用擠毀壓力計(jì)算的重要性:擠毀壓力是管線管在受到外部壓力時(shí)能夠承受的最大壓力,是評(píng)估管線管安全性能的重要指標(biāo)。通過擠毀壓力公式的計(jì)算,可以預(yù)測管線管在受到擠壓時(shí)的性能表現(xiàn),為管線設(shè)計(jì)和安全運(yùn)行提供依據(jù)。擠毀壓力公式應(yīng)用的注意事項(xiàng):在應(yīng)用擠毀壓力公式時(shí),需要注意參數(shù)的準(zhǔn)確性和公式的適用范圍。此外,還需要考慮管線管的實(shí)際使用環(huán)境和條件,如溫度、壓力波動(dòng)等因素對(duì)擠毀壓力的影響。為了確保安全,應(yīng)定期進(jìn)行擠毀壓力的復(fù)算和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,以及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決潛在的安全隱患。擠毀壓力公式的應(yīng)用方法:根據(jù)GB/T20657-2022標(biāo)準(zhǔn),擠毀壓力公式考慮了材料的屈服強(qiáng)度、管徑、壁厚等因素。在應(yīng)用過程中,需要將這些參數(shù)代入公式進(jìn)行計(jì)算,得出管線管的擠毀壓力值。通過比較實(shí)際工作壓力與擠毀壓力值,可以判斷管線管是否處于安全狀態(tài)。8.6擠毀壓力公式在管線管的應(yīng)用318.7計(jì)算示例示例一:套管性能計(jì)算8.7計(jì)算示例-通過給定的套管尺寸、材質(zhì)和壁厚等參數(shù),利用標(biāo)準(zhǔn)中的公式計(jì)算套管的軸向強(qiáng)度、內(nèi)壓抗力和外壓擠毀抗力。-根據(jù)計(jì)算結(jié)果,評(píng)估套管在實(shí)際工作條件下的安全性和穩(wěn)定性。8.7計(jì)算示例-利用標(biāo)準(zhǔn)中的油管性能計(jì)算公式,結(jié)合油管的實(shí)際使用條件(如壓力、溫度等),計(jì)算油管的各項(xiàng)性能指標(biāo)。示例二:油管性能計(jì)算-通過對(duì)比不同材質(zhì)或壁厚的套管性能,為套管選材和設(shè)計(jì)提供依據(jù)。0102038.7計(jì)算示例-根據(jù)計(jì)算結(jié)果分析油管在不同工況下的承載能力和使用壽命。-為油管的選材、設(shè)計(jì)以及使用提供科學(xué)依據(jù),確保油管在實(shí)際運(yùn)行中的安全可靠。示例三:鉆桿性能計(jì)算-根據(jù)鉆桿性能的計(jì)算結(jié)果,優(yōu)化鉆桿的設(shè)計(jì)和選材,提高鉆探效率和安全性。-通過計(jì)算結(jié)果評(píng)估鉆桿在鉆探過程中的承載能力和穩(wěn)定性,為鉆探作業(yè)的安全進(jìn)行提供保障。-根據(jù)鉆桿的尺寸、材質(zhì)和使用環(huán)境等參數(shù),利用標(biāo)準(zhǔn)中的公式計(jì)算鉆桿的扭矩、抗拉強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度等性能指標(biāo)。8.7計(jì)算示例01020304329接頭連接強(qiáng)度影響因素接頭連接強(qiáng)度受多種因素影響,包括焊接工藝、材料選用、焊接方式以及接頭形狀等。這些因素的綜合作用決定了接頭的最終抗拉強(qiáng)度。計(jì)算公式對(duì)于不同類型的連接方式,接頭連接強(qiáng)度的計(jì)算公式也有所不同。例如,在焊接連接中,焊接接頭的承載能力可以通過抗拉強(qiáng)度與焊縫有效截面積的乘積來計(jì)算。標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用根據(jù)GB/T20657-2022標(biāo)準(zhǔn),對(duì)于用作套管、油管或鉆桿的管子,其接頭連接強(qiáng)度需滿足特定的要求和計(jì)算公式。這些公式和模板可用于預(yù)測和評(píng)估管子在各種使用條件下的性能表現(xiàn)。9接頭連接強(qiáng)度339.1概述9.1概述隨著石油天然氣工業(yè)的快速發(fā)展,對(duì)于套管、油管、鉆桿等石油管材的性能計(jì)算和評(píng)估變得越來越重要。為了規(guī)范這些管材的性能計(jì)算和測試方法,提高產(chǎn)品質(zhì)量和安全性能,國家制定了《石油天然氣工業(yè)套管、油管、鉆桿和用作套管或油管的管線管性能公式及計(jì)算》這一標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)主要包括各種管材性能的計(jì)算公式和模板,如抗拉強(qiáng)度、抗內(nèi)壓強(qiáng)度和抗外擠強(qiáng)度等性能的計(jì)算方法,以及產(chǎn)品的試驗(yàn)壓力、臨界尺寸等參數(shù)的確定方式。這些內(nèi)容為石油管材的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、檢驗(yàn)和使用提供了重要的技術(shù)依據(jù)。通過實(shí)施這一標(biāo)準(zhǔn),可以更加準(zhǔn)確地評(píng)估和預(yù)測石油管材在各種工作條件下的性能表現(xiàn),從而確保產(chǎn)品的安全性和可靠性。同時(shí),這也有助于推動(dòng)石油管材行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步和標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展,提高整個(gè)行業(yè)的競爭力和市場信譽(yù)。標(biāo)準(zhǔn)制定背景標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施意義349.2API套管接頭拉伸連接強(qiáng)度設(shè)計(jì)公式套管的直徑、壁厚以及材質(zhì)等參數(shù)對(duì)拉伸強(qiáng)度有直接影響。合理選擇這些參數(shù)對(duì)于確保套管接頭的拉伸連接強(qiáng)度至關(guān)重要。影響因素分析在設(shè)計(jì)過程中,還需考慮安全系數(shù),以確保套管在實(shí)際使用過程中能夠承受預(yù)期的拉伸載荷,并保證一定的安全余量,防止因過載而導(dǎo)致的連接失效。安全系數(shù)考慮9.2API套管接頭拉伸連接強(qiáng)度設(shè)計(jì)公式359.3API油管接頭拉伸連接強(qiáng)度9.3API油管接頭拉伸連接強(qiáng)度影響拉伸連接強(qiáng)度的因素油管接頭的材料、尺寸、加工工藝以及連接方式等都會(huì)影響其拉伸連接強(qiáng)度。例如,高強(qiáng)度材料制成的油管接頭通常具有更高的拉伸連接強(qiáng)度。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定與測試方法根據(jù)GB/T20657-2022標(biāo)準(zhǔn),API油管接頭的拉伸連接強(qiáng)度應(yīng)符合特定要求,并應(yīng)通過標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的測試方法進(jìn)行驗(yàn)證。這些測試方法通常包括拉伸試驗(yàn)、沖擊試驗(yàn)等,以確保油管接頭的性能和安全性。拉伸連接強(qiáng)度的定義API油管接頭拉伸連接強(qiáng)度指的是在拉伸過程中,油管接頭連接處所能承受的最大拉力,是衡量油管接頭性能的重要指標(biāo)。030201369.4管線管連接強(qiáng)度9.4管線管連接強(qiáng)度環(huán)境因素與負(fù)荷條件連接強(qiáng)度還受到環(huán)境條件和負(fù)荷情況的影響。標(biāo)準(zhǔn)中包含了在不同環(huán)境(如高溫、低溫、腐蝕環(huán)境等)和負(fù)荷(如內(nèi)壓、外壓、彎曲等)下,如何評(píng)估和調(diào)整連接強(qiáng)度的具體方法。這些規(guī)定有助于確保在各種實(shí)際操作條件下,管線管的連接都能保持足夠的強(qiáng)度。材料兼容性與強(qiáng)度匹配在連接管線管時(shí),必須考慮材料的兼容性和強(qiáng)度匹配。標(biāo)準(zhǔn)中提供了關(guān)于如何選擇和測試連接材料以確保其滿足性能要求的指南,從而防止因材料不匹配而導(dǎo)致的連接失效。連接方式的考慮標(biāo)準(zhǔn)中詳細(xì)規(guī)定了管線管連接的強(qiáng)度要求。這涉及到不同類型的連接方式,如焊接、螺紋連接等。每種方式都有其特定的強(qiáng)度計(jì)算方法和驗(yàn)收準(zhǔn)則,確保連接處的安全性和可靠性。3710接箍抗內(nèi)壓性能接箍作為連接和固定套管、油管等管道部件的關(guān)鍵部分,其抗內(nèi)壓性能直接關(guān)系到整個(gè)管道系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。重要性10接箍抗內(nèi)壓性能接箍的抗內(nèi)壓性能受到多種因素的影響,包括接箍的材質(zhì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、制造工藝以及使用環(huán)境中的溫度、壓力等。影響因素GB/T20657-2022標(biāo)準(zhǔn)中詳細(xì)規(guī)定了接箍抗內(nèi)壓性能的測試方法和評(píng)價(jià)指標(biāo),確保接箍在各種工況下都能保持良好的密封性和連接強(qiáng)度,從而保障石油天然氣工業(yè)的安全運(yùn)營。性能標(biāo)準(zhǔn)3810.1概述10.1概述隨著石油天然氣工業(yè)的快速發(fā)展,對(duì)于套管、油管、鉆桿等石油管材的性能計(jì)算和評(píng)估需求日益增加。為了統(tǒng)一和規(guī)范這些管材的性能計(jì)算公式和方法,提高產(chǎn)品的安全性和可靠性,國家制定了《石油天然氣工業(yè)套管、油管、鉆桿和用作套管或油管的管線管性能公式及計(jì)算》標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)制定背景本標(biāo)準(zhǔn)給出了各種管子性能必要的計(jì)算公式和模板,包括但不限于管子性能(如抗拉強(qiáng)度、抗內(nèi)壓強(qiáng)度和抗外擠強(qiáng)度)、最小物理指標(biāo)、上扣扭矩等。這些公式和模板適用于根據(jù)ISO11960或APISpec5CT等標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的管子,為制造商和用戶提供了統(tǒng)一的計(jì)算依據(jù)。標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容概述通過實(shí)施本標(biāo)準(zhǔn),可以確保石油管材的性能計(jì)算和評(píng)估更加科學(xué)、準(zhǔn)確,從而提高產(chǎn)品的質(zhì)量和安全性。同時(shí),這也有助于促進(jìn)國內(nèi)外石油管材市場的規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化,推動(dòng)石油天然氣工業(yè)的持續(xù)發(fā)展。標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施意義3910.2圓螺紋和偏梯形螺紋接箍內(nèi)屈服壓力10.2圓螺紋和偏梯形螺紋接箍內(nèi)屈服壓力計(jì)算公式對(duì)于圓螺紋和偏梯形螺紋接箍的內(nèi)屈服壓力,可以采用特定的公式進(jìn)行計(jì)算。這些公式考慮了接箍的最小屈服強(qiáng)度、外徑、以及螺紋的幾何參數(shù)等因素,從而得出接箍的抗內(nèi)壓強(qiáng)度。參數(shù)影響在計(jì)算過程中,各參數(shù)的變化會(huì)直接影響接箍的內(nèi)屈服壓力。例如,接箍的最小屈服強(qiáng)度越高,其抗內(nèi)壓能力就越強(qiáng);而接箍的外徑和螺紋的幾何形狀也會(huì)通過影響應(yīng)力分布來改變接箍的內(nèi)屈服壓力。應(yīng)用注意事項(xiàng)在實(shí)際應(yīng)用中,為了確保接箍的安全性,需要根據(jù)具體的工作環(huán)境和載荷條件來選擇適當(dāng)?shù)慕庸款愋秃鸵?guī)格。此外,定期的檢查和維護(hù)也是必不可少的,以確保接箍的性能始終保持在安全范圍內(nèi)。4010.3圓螺紋或偏梯形螺紋接箍的內(nèi)壓泄漏強(qiáng)度10.3圓螺紋或偏梯形螺紋接箍的內(nèi)壓泄漏強(qiáng)度計(jì)算公式與參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)GB/T20657-2022提供了計(jì)算圓螺紋或偏梯形螺紋接箍內(nèi)壓泄漏強(qiáng)度的公式。這些公式綜合考慮了接箍材料性能、尺寸、螺紋參數(shù)等多個(gè)因素,確保計(jì)算的準(zhǔn)確性和可靠性。01安全系數(shù)考慮在計(jì)算過程中,標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)調(diào)了安全系數(shù)的重要性。通過合理選取安全系數(shù),可以確保接箍在內(nèi)壓作用下具有足夠的泄漏強(qiáng)度,從而保障石油天然氣傳輸?shù)陌踩?2實(shí)際應(yīng)用指導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)不僅提供了計(jì)算公式,還給出了實(shí)際應(yīng)用中的指導(dǎo)和建議。例如,針對(duì)不同工況和實(shí)際需求,標(biāo)準(zhǔn)提供了接箍選型、安裝和維護(hù)等方面的建議,以幫助用戶更好地應(yīng)用這些計(jì)算公式并確保接箍的性能。034111質(zhì)量嚴(yán)格控制原材料制造過程中需遵循精密的制造工藝,包括精確的加工、熱處理等流程,以確保產(chǎn)品的尺寸精度和性能穩(wěn)定性。精密的制造工藝全面的質(zhì)量檢測標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了全面的質(zhì)量檢測要求,包括外觀檢查、尺寸測量、力學(xué)性能測試等多項(xiàng)指標(biāo),確保每一件產(chǎn)品都符合性能要求。標(biāo)準(zhǔn)中強(qiáng)調(diào)了原材料的質(zhì)量控制,要求使用符合規(guī)定的優(yōu)質(zhì)材料來制造套管、油管、鉆桿和管線管,以確保產(chǎn)品的基礎(chǔ)質(zhì)量。11質(zhì)量4211.1概述11.1概述隨著石油天然氣工業(yè)的不斷發(fā)展,對(duì)套管、油管、鉆桿等管材的性能要求日益嚴(yán)格。為了規(guī)范這些管材的性能計(jì)算和評(píng)估,提高產(chǎn)品質(zhì)量和安全性能,國家制定了《石油天然氣工業(yè)套管、油管、鉆桿和用作套管或油管的管線管性能公式及計(jì)算》標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)制定背景本標(biāo)準(zhǔn)為石油天然氣工業(yè)中使用的套管、油管、鉆桿等提供了統(tǒng)一的性能計(jì)算公式和方法。這不僅有助于生產(chǎn)廠家進(jìn)行產(chǎn)品質(zhì)量控制,還為使用單位提供了明確的選材和驗(yàn)收依據(jù)。通過實(shí)施本標(biāo)準(zhǔn),可以提高管材的可靠性和使用壽命,從而保障石油天然氣開采和運(yùn)輸?shù)陌踩c效率。標(biāo)準(zhǔn)作用和意義本標(biāo)準(zhǔn)是在前期多個(gè)版本的基礎(chǔ)上,結(jié)合國內(nèi)外最新技術(shù)發(fā)展和行業(yè)需求進(jìn)行修訂的。修訂過程中充分考慮了管材的實(shí)際應(yīng)用情況,以及新材料、新工藝對(duì)管材性能的影響。新標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布與實(shí)施,標(biāo)志著我國石油天然氣工業(yè)管材性能評(píng)估體系的進(jìn)一步完善。標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展歷程0102034311.2名義單位長度質(zhì)量11.2名義單位長度質(zhì)量定義與重要性名義單位長度質(zhì)量是指管材在名義尺寸下每單位長度的質(zhì)量。這一參數(shù)對(duì)于評(píng)估管材的物理特性、運(yùn)輸成本以及安裝過程中的穩(wěn)定性至關(guān)重要。計(jì)算方法名義單位長度質(zhì)量通常通過管材的體積與其密度的乘積來計(jì)算。具體公式可能因管材類型、尺寸和制造工藝的不同而有所差異。應(yīng)用與考慮因素在石油天然氣工業(yè)中,名義單位長度質(zhì)量是選擇適當(dāng)管材的重要因素之一。較輕的管材可能更便于運(yùn)輸和安裝,而較重的管材則可能提供更好的穩(wěn)定性和耐久性。因此,在選擇管材時(shí),需要綜合考慮其名義單位長度質(zhì)量以及其他性能指標(biāo)。4411.3平端管單位長度質(zhì)量11.3平端管單位長度質(zhì)量平端管單位長度質(zhì)量是指油管、套管等管材在去除螺紋部分后,每單位長度的質(zhì)量。這一指標(biāo)對(duì)于評(píng)估管材的質(zhì)量、強(qiáng)度以及使用過程中的性能表現(xiàn)具有重要意義。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB/T20657-2022,平端管單位長度質(zhì)量的計(jì)算需考慮管材的壁厚、外徑以及材料的密度等因素。具體計(jì)算公式可以在標(biāo)準(zhǔn)中查閱,它幫助工程師準(zhǔn)確了解管材的物理特性。在石油天然氣工業(yè)中,平端管單位長度質(zhì)量是選材和設(shè)計(jì)的重要依據(jù)。通過對(duì)比不同管材的單位長度質(zhì)量,可以選擇出既滿足強(qiáng)度要求又符合經(jīng)濟(jì)效益的優(yōu)質(zhì)管材。同時(shí),在運(yùn)輸和安裝過程中,了解管材的單位長度質(zhì)量也有助于確保操作的安全性和效率。定義與重要性計(jì)算方法應(yīng)用場景4511.4管端加工管子質(zhì)量-管端加工質(zhì)量直接影響管子的連接性能和密封性。-精確的管端加工能夠確保管子在使用過程中不會(huì)發(fā)生泄漏或失效。管端加工的重要性11.4管端加工管子質(zhì)量010203-優(yōu)質(zhì)的管端加工可以提高管子的使用壽命和安全性能。管端加工的工藝要求-管端應(yīng)平整、無裂紋、無毛刺,以確保良好的連接效果。11.4管端加工管子質(zhì)量-加工過程中應(yīng)嚴(yán)格控制尺寸精度,以滿足不同連接方式的需求。11.4管端加工管子質(zhì)量-加工后的管端應(yīng)進(jìn)行必要的檢測,以確保質(zhì)量符合要求。管端加工的質(zhì)量控制11.4管端加工管子質(zhì)量010203-加工過程中應(yīng)定期檢查刀具的磨損情況,及時(shí)更換磨損嚴(yán)重的刀具。-對(duì)加工后的管端進(jìn)行質(zhì)量檢測,包括尺寸精度、表面質(zhì)量等方面。-建立完善的質(zhì)量追溯體系,對(duì)不合格的管端進(jìn)行追溯和處理。4611.5螺紋和接箍質(zhì)量11.5螺紋和接箍質(zhì)量螺紋與接箍的匹配性標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)調(diào)了螺紋與接箍之間的匹配性。不同類型的螺紋需要配備相應(yīng)規(guī)格的接箍,以確保連接處的密封性和強(qiáng)度。同時(shí),標(biāo)準(zhǔn)還提供了螺紋與接箍匹配性的檢測方法和評(píng)判標(biāo)準(zhǔn),幫助用戶正確選擇和使用產(chǎn)品。接箍質(zhì)量與檢測接箍是連接管材的關(guān)鍵部件,其質(zhì)量直接影響到管材的連接強(qiáng)度和密封性能。標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)接箍的材質(zhì)、尺寸、加工精度等方面都有嚴(yán)格的要求,并提供了相應(yīng)的檢測方法,以確保接箍的質(zhì)量符合規(guī)定。螺紋類型與規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)詳細(xì)規(guī)定了石油天然氣工業(yè)中使用的套管、油管、鉆桿等管材的螺紋類型和規(guī)格。這些規(guī)定確保了不同廠商生產(chǎn)的產(chǎn)品能夠具有良好的互換性和密封性,從而提高了產(chǎn)品的通用性和使用安全性。4711.6端部加厚和帶螺紋的整體連接油管的質(zhì)量端部加厚油管的質(zhì)量計(jì)算根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB/T20657-2022,端部加厚的油管質(zhì)量可以通過特定的公式進(jìn)行計(jì)算。這個(gè)公式綜合考慮了油管的材料密度、加厚部分的幾何尺寸以及油管的總長度等因素,從而得出準(zhǔn)確的油管質(zhì)量。11.6端部加厚和帶螺紋的整體連接油管的質(zhì)量帶螺紋的整體連接油管的質(zhì)量調(diào)整由于油管連接部分通常采用螺紋連接,這部分的質(zhì)量與油管主體部分有所不同。標(biāo)準(zhǔn)中提供了針對(duì)帶螺紋連接油管的質(zhì)量調(diào)整方法,以確保整體質(zhì)量的準(zhǔn)確計(jì)算。質(zhì)量控制與檢測標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)調(diào)了對(duì)油管質(zhì)量的嚴(yán)格控制,包括端部加厚和螺紋連接部分。這要求制造商在生產(chǎn)過程中進(jìn)行精確的質(zhì)量檢測,確保每一根油管都符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的質(zhì)量要求,從而保障石油天然氣工業(yè)的安全與效率。4811.7端部加厚質(zhì)量11.7端部加厚質(zhì)量質(zhì)量控制與檢測在生產(chǎn)過程中,對(duì)端部加厚質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格的控制和檢測是至關(guān)重要的。這包括使用精確的測量工具來確保加厚部分的尺寸和形狀符合要求,以及進(jìn)行必要的機(jī)械性能測試來驗(yàn)證加厚后的管材是否滿足使用需求。通過這些質(zhì)量控制措施,可以確保石油管材在惡劣的井下環(huán)境中具有優(yōu)異的耐用性和可靠性。加厚質(zhì)量的計(jì)算公式根據(jù)GB/T20657-2022標(biāo)準(zhǔn),端部加厚質(zhì)量的計(jì)算涉及到多個(gè)參數(shù),如管材的原始壁厚、加厚后的壁厚、加厚長度等。通過特定的公式,可以準(zhǔn)確計(jì)算出加厚部分所增加的質(zhì)量,從而確保產(chǎn)品質(zhì)量和性能。加厚方式及目的端部加厚是油管、套管等石油管材的常見處理方式,主要目的是增加管端的強(qiáng)度和耐磨性,以適應(yīng)復(fù)雜的井下環(huán)境和提高使用壽命。4911.8接箍質(zhì)量11.8接箍質(zhì)量接箍質(zhì)量定義接箍質(zhì)量是指連接油管或套管兩端的接箍部分的物理特性,包括其材料、尺寸、強(qiáng)度和耐久性等方面的要求。接箍質(zhì)量重要性接箍在石油天然氣工業(yè)中扮演著至關(guān)重要的角色,因?yàn)樗鼈冃枰惺軜O端的壓力和溫度條件。高質(zhì)量的接箍可以確保油管或套管的連接牢固可靠,防止泄漏和斷裂等安全事故的發(fā)生。接箍質(zhì)量控制為了確保接箍質(zhì)量,制造商需要遵循嚴(yán)格的質(zhì)量控制程序。這包括使用高質(zhì)量的材料、精確的加工工藝和嚴(yán)格的檢驗(yàn)流程。此外,定期的維護(hù)和檢查也是確保接箍質(zhì)量的重要措施。5011.9螺紋加工損失質(zhì)量11.9螺紋加工損失質(zhì)量加工損耗的定義螺紋加工損失質(zhì)量是指在螺紋加工過程中,由于各種原因?qū)е碌牟牧蠐p失或質(zhì)量下降。這種損失可能包括材料的浪費(fèi)、尺寸精度的降低、表面質(zhì)量的惡化等。加工損耗的原因螺紋加工損失質(zhì)量可能由多種因素引起,如加工設(shè)備的精度和穩(wěn)定性、刀具的磨損和選擇、材料的性質(zhì)和狀態(tài)、加工工藝的合理性以及操作人員的技能水平等。這些因素都可能對(duì)螺紋加工的質(zhì)量和效率產(chǎn)生影響。減少加工損耗的措施為了減少螺紋加工損失質(zhì)量,可以采取一系列措施,如優(yōu)化加工工藝、選用合適的刀具和材料、提高設(shè)備的精度和穩(wěn)定性、加強(qiáng)操作人員的技能培訓(xùn)等。這些措施的實(shí)施可以有效地提高螺紋加工的質(zhì)量和效率,降低加工損耗。5111.10端部加厚質(zhì)量11.10端部加厚質(zhì)量石油天然氣工業(yè)中,套管、油管、鉆桿的端部常常會(huì)進(jìn)行加厚處理。這種加厚主要是為了提高管具的耐磨性、抗壓強(qiáng)度和密封性能,確保在高壓、高磨損環(huán)境下能夠維持正常工作。加厚方式及目的在GB/T20657-2022標(biāo)準(zhǔn)中,詳細(xì)給出了端部加厚的質(zhì)量計(jì)算公式。這些公式綜合考慮了材料密度、加厚部分的體積以及加工工藝等因素,能夠準(zhǔn)確計(jì)算出加厚后的質(zhì)量,從而幫助工程師評(píng)估管具的性能。加厚質(zhì)量的計(jì)算公式為了確保加厚質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)要求,生產(chǎn)過程中會(huì)進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量控制。這包括使用高精度的測量設(shè)備對(duì)加厚部分進(jìn)行尺寸檢測,以及通過無損檢測技術(shù)檢查加厚區(qū)域是否存在缺陷。此外,還會(huì)對(duì)加厚后的管具進(jìn)行壓力測試,確保其在實(shí)際使用中的安全性和可靠性。質(zhì)量控制與檢測0102035212伸長率伸長率是指在一定拉伸力作用下,材料發(fā)生斷裂前所能夠達(dá)到的最大伸長量與原始長度的百分比。它是衡量材料塑性變形能力的重要指標(biāo),對(duì)于套管、油管等石油天然氣工業(yè)用管材來說,伸長率的大小直接影響著其使用性能和安全性。定義與意義伸長率受多種因素影響,包括材料的化學(xué)成分、組織結(jié)構(gòu)、加工工藝等。為了提高管材的伸長率,可以采取優(yōu)化化學(xué)成分設(shè)計(jì)、改進(jìn)熱處理工藝、控制軋制和拉伸過程中的溫度和速度等措施。同時(shí),對(duì)于特定應(yīng)用場景下的管材,還可以根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行定制化設(shè)計(jì)和生產(chǎn),以獲得最佳的伸長率和其他性能指標(biāo)。影響因素與優(yōu)化措施12伸長率5313壓扁試驗(yàn)檢測管材是否存在缺陷,如裂縫、裂口或焊縫開裂等。為管材的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和使用提供重要依據(jù)。評(píng)估套管、油管等在受到外力壓扁時(shí)的性能表現(xiàn)。13壓扁試驗(yàn)5413.1套管和油管的壓扁試驗(yàn)13.1套管和油管的壓扁試驗(yàn)性能指標(biāo)通過壓扁試驗(yàn),可以獲得套管和油管的抗壓扁能力、變形特性以及破壞模式等關(guān)鍵性能指標(biāo)。這些指標(biāo)對(duì)于評(píng)價(jià)產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性具有重要意義,同時(shí)也為工程應(yīng)用提供了參考依據(jù)。試驗(yàn)方法通常將試樣放置在兩個(gè)平行板之間,然后逐漸施加壓力,直至試樣發(fā)生壓扁或達(dá)到預(yù)定的壓扁量。在此過程中,記錄壓力與變形量的關(guān)系,并觀察試樣的破壞模式。試驗(yàn)?zāi)康膲罕庠囼?yàn)是為了評(píng)估套管和油管在受到外力壓扁時(shí)的性能表現(xiàn),檢驗(yàn)其抵抗變形的能力以及在極端條件下的安全性能。5513.2管線管壓扁試驗(yàn)13.2管線管壓扁試驗(yàn)性能評(píng)估根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果,可以對(duì)管線管的性能進(jìn)行評(píng)估。如果管線管在規(guī)定的壓力下未出現(xiàn)明顯的裂紋或斷裂,且變形量符合標(biāo)準(zhǔn)要求,則說明該管線管的抗壓扁性能良好,可以滿足使用要求。反之,如果管線管在較低的壓力下就出現(xiàn)明顯的裂紋或斷裂,則說明其抗壓扁性能較差,可能需要進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化或改進(jìn)。試驗(yàn)方法試驗(yàn)時(shí),將管線管樣品放置在壓力機(jī)上,施加逐漸增大的壓力,直至管線管被壓扁。在此過程中,觀察并記錄管線管的變形情況、壓扁力以及是否出現(xiàn)裂紋或斷裂等現(xiàn)象。通過這些數(shù)據(jù),可以評(píng)估管線管的抗壓扁能力。試驗(yàn)?zāi)康墓芫€管壓扁試驗(yàn)是為了評(píng)估管線管在受到外力壓扁時(shí)的性能表現(xiàn),以驗(yàn)證其是否滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和使用要求。這一試驗(yàn)對(duì)于確保管線管在實(shí)際應(yīng)用中的安全性和可靠性具有重要意義。5614靜水壓試驗(yàn)要點(diǎn)三試驗(yàn)?zāi)康撵o水壓試驗(yàn)是為了檢測管道在靜水壓力作用下的抗壓強(qiáng)度和密封性能,確保管道在實(shí)際使用中能夠承受相應(yīng)的水壓而不發(fā)生滲漏或破壞。試驗(yàn)方法在試驗(yàn)過程中,管道內(nèi)的空氣被排出,并充水使其內(nèi)部壓力達(dá)到規(guī)定值,然后保持一定時(shí)間以檢查管道是否有滲漏或斷裂等問題。這種試驗(yàn)方法可以有效地模擬管道在實(shí)際使用中的受壓情況。應(yīng)用范圍靜水壓試驗(yàn)通常用于地下管道工程、暗管等的檢測,是管道工程中常用的試驗(yàn)方法。在石油天然氣工業(yè)中,對(duì)于套管、油管、鉆桿等管線管的性能測試也十分重要,靜水壓試驗(yàn)可以為這些管線的安全使用提供有力保障。14靜水壓試驗(yàn)0102035714.1平端管子和整體接頭油管的靜水壓試驗(yàn)試驗(yàn)方法將平端管子或整體接頭油管安裝在試驗(yàn)裝置上,逐漸加壓至規(guī)定的水壓值,并保持一定時(shí)間,觀察管子和接頭是否有異常情況發(fā)生。試驗(yàn)?zāi)康撵o水壓試驗(yàn)是為了驗(yàn)證管子和接頭的耐壓性能,確保其能夠在規(guī)定的水壓下正常工作,不出現(xiàn)泄漏或破裂等現(xiàn)象。試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)靜水壓試驗(yàn)需遵循GB/T20657-2022標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的相關(guān)參數(shù)和要求進(jìn)行,確保試驗(yàn)的有效性和準(zhǔn)確性。同時(shí),試驗(yàn)過程中應(yīng)記錄相關(guān)數(shù)據(jù),以便后續(xù)分析和評(píng)估。14.1平端管子和整體接頭油管的靜水壓試驗(yàn)5814.2帶螺紋和接箍管子的靜水壓試驗(yàn)壓力試驗(yàn)壓力規(guī)定根據(jù)GB/T20657-2022標(biāo)準(zhǔn),帶螺紋和接箍管子的靜水壓試驗(yàn)壓力應(yīng)取平端管靜水壓試驗(yàn)壓力、接箍最大靜水壓試驗(yàn)壓力、內(nèi)壓泄露抗力的最低值。這一規(guī)定確保了管子在靜水壓試驗(yàn)中的安全性和可靠性。最高壓力限制標(biāo)準(zhǔn)中明確規(guī)定了靜水壓試驗(yàn)的最高壓力為69MPa。這是為了防止過高的壓力對(duì)管子造成損害,從而確保試驗(yàn)的有效性和管子的使用壽命。壓力值圓整在計(jì)算出的靜水壓試驗(yàn)壓力值后,一般需要將其圓整到最接近的0.5MPa。這樣做的目的是為了便于操作和記錄,同時(shí)減小試驗(yàn)過程中的誤差。14.2帶螺紋和接箍管子的靜水壓試驗(yàn)壓力5915圓螺紋套管和油管上扣扭矩15圓螺紋套管和油管上扣扭矩上扣扭矩是指在安裝圓螺紋套管和油管時(shí),為了使螺紋連接緊密而施加的扭矩。這一參數(shù)對(duì)于確保管道連接的穩(wěn)定性和密封性至關(guān)重要。定義與重要性上扣扭矩的大小受到多種因素的影響,包括螺紋的類型、尺寸、材料以及潤滑條件等。合理的上扣扭矩能夠確保螺紋連接處的密封性和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。影響因素在GB/T20657-2022標(biāo)準(zhǔn)中,提供了計(jì)算圓螺紋套管和油管上扣扭矩的公式和方法。這些公式考慮了螺紋的幾何參數(shù)、材料性能以及潤滑條件等因素,為工程師提供了準(zhǔn)確的計(jì)算依據(jù)。同時(shí),該標(biāo)準(zhǔn)還規(guī)定了上扣扭矩的驗(yàn)收準(zhǔn)則,以確保管道連接的質(zhì)量和安全。計(jì)算與標(biāo)準(zhǔn)6016埋弧焊管線管導(dǎo)向彎曲試驗(yàn)16埋弧焊管線管導(dǎo)向彎曲試驗(yàn)埋弧焊管線管導(dǎo)向彎曲試驗(yàn)的主要目的是評(píng)估管線管在受到彎曲力時(shí)的性能表現(xiàn),確保其在實(shí)際使用過程中能夠承受相應(yīng)的形變而不發(fā)生破損或失效。該試驗(yàn)通常采用專門的彎曲試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行。試驗(yàn)時(shí),將管線管固定在試驗(yàn)機(jī)上,并對(duì)其施加彎曲力,使其發(fā)生一定程度的彎曲。在此過程中,觀察并記錄管線管的形變情況、彎曲角度以及是否出現(xiàn)裂紋等破損現(xiàn)象。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果,可以對(duì)管線管的彎曲性能進(jìn)行評(píng)估。如果管線管在彎曲過程中未出現(xiàn)明顯的破損或裂紋,且彎曲角度符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求,則認(rèn)為其彎曲性能合格。反之,如果管線管在彎曲過程中出現(xiàn)破損或裂紋等現(xiàn)象,則認(rèn)為其彎曲性能不合格,需要進(jìn)一步優(yōu)化材料或工藝以提高其性能。試驗(yàn)?zāi)康脑囼?yàn)方法性能評(píng)估6116.1概述16.1概述標(biāo)準(zhǔn)制定背景隨著石油天然氣工業(yè)的發(fā)展,對(duì)于套管、油管、鉆桿等管材的性能計(jì)算和評(píng)估變得越來越重要。為了規(guī)范這些管材的性能計(jì)算和測試方法,提高石油天然氣開采和傳輸?shù)陌踩?,國家?biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)下達(dá)了制定相關(guān)性能公式及計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)的任務(wù)。標(biāo)準(zhǔn)制定過程該標(biāo)準(zhǔn)的制定工作由中國石油集團(tuán)石油管工程技術(shù)研究院等多個(gè)單位共同承擔(dān)。自2011年制定GB/T20657-2011之后,工作組持續(xù)跟蹤國際標(biāo)準(zhǔn)變化,并基于ISO/TR10400:2018版進(jìn)行了修訂。整個(gè)制定過程歷時(shí)多年,經(jīng)過反復(fù)討論和修改,最終形成了GB/T20657-2022版標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容該標(biāo)準(zhǔn)給出了石油天然氣工業(yè)中各種管材性能的計(jì)算公式和模板,包括抗拉強(qiáng)度、抗內(nèi)壓強(qiáng)度和抗外擠強(qiáng)度等性能的計(jì)算方法,以及最小物理指標(biāo)、上扣扭矩、產(chǎn)品試驗(yàn)壓力等相關(guān)參數(shù)。這些公式和模板的提供,為管材的選用、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和使用提供了重要依據(jù)。6216.2背景16.2背景標(biāo)準(zhǔn)制定的必要性在過去,由于缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn),各制造商和使用者在管材性能評(píng)估上存在較大差異,這不利于行業(yè)的健康發(fā)展。因此,制定一套全面、科學(xué)的性能計(jì)算公式及標(biāo)準(zhǔn)顯得尤為重要。國際接軌與標(biāo)準(zhǔn)化隨著全球化的深入,中國石油天然氣工業(yè)也需要與國際接軌。制定和實(shí)施與國際標(biāo)準(zhǔn)相兼容的國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn),有助于提升國內(nèi)產(chǎn)品的國際競爭力,同時(shí)也為國際間的技術(shù)交流和合作提供了便利。行業(yè)需求與發(fā)展隨著石油天然氣工業(yè)的不斷發(fā)展,對(duì)套管、油管、鉆桿等管材的性能要求也日益提高。為了確保這些管材在各種復(fù)雜環(huán)境下的安全性和可靠性,需要有一套科學(xué)的性能計(jì)算公式和標(biāo)準(zhǔn)。0302016317API接箍和管體最小沖擊試樣規(guī)格確定標(biāo)準(zhǔn)沖擊試樣規(guī)格通常情況下,沖擊試樣的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格尺寸為55×10×10。這一規(guī)格被廣泛接受并用于測試材料的沖擊韌性。小試樣規(guī)格除了標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格外,還有兩種小試樣規(guī)格,分別為55×10×7.5和55×10×5。這些規(guī)格適用于材料厚度不足以制備標(biāo)準(zhǔn)試樣的情況。規(guī)格選擇依據(jù)沖擊試樣的規(guī)格尺寸主要根據(jù)材料的厚度以及可能制得的最大尺寸來確定。選擇適當(dāng)?shù)脑嚇右?guī)格對(duì)于確保測試結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性至關(guān)重要。17API接箍和管體最小沖擊試樣規(guī)格確定0102036417.1臨界壁厚17.1臨界壁厚定義與重要性臨界壁厚是指管材在承受內(nèi)壓或外壓時(shí),能夠保持結(jié)構(gòu)完整性的最小壁厚。它對(duì)于確保石油天然氣工業(yè)中使用的套管、油管、鉆桿等管材的安全性和可靠性至關(guān)重要。01計(jì)算方法根據(jù)GB/T20657-2022標(biāo)準(zhǔn),臨界壁厚的計(jì)算涉及多個(gè)因素,包括管材的材質(zhì)、直徑、工作壓力等。通過特定的公式,可以準(zhǔn)確地計(jì)算出臨界壁厚,從而指導(dǎo)管材的設(shè)計(jì)和選型。02應(yīng)用實(shí)例以某型號(hào)油管為例,根據(jù)其工作壓力、材質(zhì)和直徑等參數(shù),通過標(biāo)準(zhǔn)中的公式,可以計(jì)算出其臨界壁厚。在實(shí)際應(yīng)用中,油管的壁厚應(yīng)不小于這個(gè)臨界值,以確保其在使用過程中的安全性和穩(wěn)定性。036517.2接箍半成品壁厚17.2接箍半成品壁厚定義與重要性接箍半成品壁厚是指油管或套管接箍在加工過程中的壁厚尺寸。這一指標(biāo)對(duì)于確保接箍的強(qiáng)度、密封性和連接穩(wěn)定性至關(guān)重要,直接影響油氣井的安全運(yùn)行。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定根據(jù)GB/T20657-2022標(biāo)準(zhǔn),接箍半成品壁厚應(yīng)符合特定的技術(shù)要求。標(biāo)準(zhǔn)中可能規(guī)定了壁厚的最小值、公差以及均勻性等,以確保產(chǎn)品質(zhì)量和性能。質(zhì)量控制在生產(chǎn)過程中,對(duì)接箍半成品壁厚進(jìn)行嚴(yán)格控制是必要的。這通常涉及使用精確的測量工具進(jìn)行定期檢測,并確保產(chǎn)品符合設(shè)計(jì)要求。不符合標(biāo)準(zhǔn)的接箍半成品將被剔除或進(jìn)行返工,以保證最終產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性。6617.3橫向沖擊試樣壁厚17.3橫向沖擊試樣壁厚GB/T20657-2022標(biāo)準(zhǔn)中詳細(xì)規(guī)定了橫向沖擊試樣的壁厚要求,這是為了確保在模擬實(shí)際工況下,試樣能夠承受相應(yīng)的沖擊載荷,從而準(zhǔn)確評(píng)估其性能。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定根據(jù)標(biāo)準(zhǔn),試樣的壁厚應(yīng)與其所代表的管線管或套管的壁厚相一致。這樣可以在實(shí)驗(yàn)室條件下,更真實(shí)地模擬出實(shí)際使用中管材的受力情況。壁厚選擇通過橫向沖擊測試,可以評(píng)估管材在受到意外沖擊時(shí)的抗變形能力和韌性。這對(duì)于石油天然氣工業(yè)中使用的套管、油管等管材的安全性和可靠性至關(guān)重要。同時(shí),該測試也為管材的選材和設(shè)計(jì)提供了重要依據(jù)。沖擊測試意義0102036717.4縱向沖擊試樣壁厚01試樣壁厚的選擇根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,在進(jìn)行縱向沖擊試驗(yàn)時(shí),應(yīng)選擇合適的試樣壁厚。這一選擇應(yīng)基于產(chǎn)品的實(shí)際壁厚以及試驗(yàn)的需求,確保試驗(yàn)的有效性和代表性。壁厚對(duì)沖擊性能的影響試樣的壁厚對(duì)縱向沖擊性能具有重要影響。一般來說,壁厚增加會(huì)提高試樣的抗沖擊能力,但也可能導(dǎo)致試樣在沖擊過程中產(chǎn)生更大的內(nèi)部應(yīng)力,從而影響試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。壁厚測量與記錄在進(jìn)行縱向沖擊試驗(yàn)前,應(yīng)對(duì)試樣的壁厚進(jìn)行準(zhǔn)確測量并記錄。這有助于在試驗(yàn)后分析試樣的性能表現(xiàn),并為后續(xù)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)和改進(jìn)提供依據(jù)。17.4縱向沖擊試樣壁厚02036817.5API接箍最小試樣尺寸17.5API接箍最小試樣尺寸重量API接箍的重量也是其重要參數(shù)之一,它與接箍的材質(zhì)、尺寸和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有關(guān)。合理的重量設(shè)計(jì)既能保證接箍的強(qiáng)度,又能避免給安裝和運(yùn)輸帶來過大的負(fù)擔(dān)。在標(biāo)準(zhǔn)中,不同規(guī)格的接箍會(huì)有相應(yīng)的重量范圍要求。承載面寬度承載面是接箍與油管或套管接觸的部分,其寬度對(duì)密封性和連接強(qiáng)度有重要影響。標(biāo)準(zhǔn)中通常會(huì)規(guī)定不同規(guī)格接箍的承載面最小寬度,以確保使用安全。外徑與長度API接箍的外徑和長度需滿足特定規(guī)格,以確保其與套管或油管的匹配性和密封性。不同規(guī)格的接箍,其外徑和長度也有所不同,具體尺寸需參照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或生產(chǎn)廠家提供的技術(shù)數(shù)據(jù)。6917.6管體沖擊試樣尺寸標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定GB/T20657-2022標(biāo)準(zhǔn)中詳細(xì)規(guī)定了管體沖擊試樣的尺寸要求,這是為了確保在進(jìn)行沖擊試驗(yàn)時(shí),試樣具有統(tǒng)一的規(guī)格,從而使得試驗(yàn)結(jié)果具有可比性和準(zhǔn)確性。17.6管體沖擊試樣尺寸尺寸要求根據(jù)標(biāo)準(zhǔn),管體沖擊試樣的尺寸通常包括長度、寬度和厚度等方面的要求。這些尺寸要求是根據(jù)管道的實(shí)際應(yīng)用場景、材料的力學(xué)性能以及試驗(yàn)設(shè)備的條件等綜合因素確定的。重要性沖擊試樣尺寸的標(biāo)準(zhǔn)化對(duì)于評(píng)估管道材料在受到?jīng)_擊載荷時(shí)的性能至關(guān)重要。通過統(tǒng)一的試樣尺寸,可以更加準(zhǔn)確地模擬實(shí)際工況下管道可能受到的沖擊,從而為管道的安全設(shè)計(jì)和使用提供重要依據(jù)。7017.7更大尺寸試樣17.7更大尺寸試樣大尺寸試樣的制備制備更大尺寸的試樣需要嚴(yán)格的工藝控制和技術(shù)要求。從原材料的選擇、加工過程的控制到最終試樣的制備,都需要遵循標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定,以確保試樣能夠真實(shí)反映材料的性能。同時(shí),大尺寸試樣的制備也對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)備和操作人員提出了更高的要求。標(biāo)準(zhǔn)中的尺寸規(guī)定GB/T20657-2022標(biāo)準(zhǔn)中詳細(xì)規(guī)定了不同測試所需的試樣尺寸。對(duì)于更大尺寸的試樣,該標(biāo)準(zhǔn)提供了具體的尺寸范圍和制備要求,確保測試結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。試樣尺寸的重要性在石油天然氣工業(yè)中,對(duì)套管、油管、鉆桿等進(jìn)行性能測試時(shí),試樣尺寸的選擇至關(guān)重要。更大尺寸的試樣能夠更真實(shí)地反映材料在實(shí)際使用中的性能,提供更準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持。7117.8參考信息標(biāo)準(zhǔn)制定背景本標(biāo)準(zhǔn)的制定是根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)的要求,由中國石油集團(tuán)石油管工程技術(shù)研究院等多家單位共同起草編寫,目的是為了適應(yīng)石油天然氣工業(yè)發(fā)展的需要,提供一套科學(xué)、統(tǒng)一的套管、油管、鉆桿和用作套管或油管的管線管性能公式及計(jì)算方法。標(biāo)準(zhǔn)制定過程該標(biāo)準(zhǔn)的制定經(jīng)歷了多年的研究和討論,工作組自2011年制定GB/T20657-2011之后,持續(xù)跟蹤國際標(biāo)準(zhǔn)的變化和新技術(shù)更替。在ISO/TR10400:2018版正式發(fā)布后,工作組基于此修訂了GB/T20657-2011,并結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際應(yīng)用情況進(jìn)行了適當(dāng)修改完善。17.8參考信息標(biāo)準(zhǔn)適用范圍本標(biāo)準(zhǔn)給出了各種管子性能必要的計(jì)算公式和模板,包括抗拉強(qiáng)度、抗內(nèi)壓強(qiáng)度和抗外擠強(qiáng)度等性能的計(jì)算,以及最小物理指標(biāo)、上扣扭矩、產(chǎn)品試驗(yàn)壓力等參數(shù)的確定。這些公式和模板適用于根據(jù)ISO11960或APISpec5CT等標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的管子,并可用于其他類型的管子在慎重的情況下。但需注意,本標(biāo)準(zhǔn)不適用于成品管后再進(jìn)行冷加工的管子,如膨脹管和連續(xù)油管。17.8參考信息引用與被引用標(biāo)準(zhǔn)本標(biāo)準(zhǔn)引用了多個(gè)國內(nèi)外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),如APISPEC5B、APIRP5C1等,并被GB/T20657-2011等標(biāo)準(zhǔn)所代替。同時(shí),本標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布和實(shí)施也為石油天然氣工業(yè)的管子性能計(jì)算和評(píng)估提供了重要依據(jù)。發(fā)布與實(shí)施本標(biāo)準(zhǔn)于2022年正式發(fā)布,由國家質(zhì)檢總局負(fù)責(zé)發(fā)布和管理。實(shí)施后,將為石油天然氣工業(yè)提供更為準(zhǔn)確和科學(xué)的管子性能計(jì)算公式和方法,有助于提高工程設(shè)計(jì)的安全性和經(jīng)濟(jì)性。17.8參考信息72附錄A(資料性)管體三軸屈服公式討論附錄A(資料性)管體三軸屈服公式討論在石油天然氣工業(yè)中,套管、油管和鉆桿等管線管在工作過程中會(huì)受到復(fù)雜的多軸應(yīng)力作用。三軸屈服公式是用于描述這些管線管在多軸應(yīng)力狀態(tài)下的屈服行為的數(shù)學(xué)模型,對(duì)于確保管線的安全性和可靠性具有重要意義。三軸屈服公式的意義三軸屈服公式通?;诓牧系乃苄岳碚撨M(jìn)行推導(dǎo),考慮了管線管在三個(gè)主應(yīng)力方向上的應(yīng)力狀態(tài)。該公式能夠預(yù)測管線管在不同應(yīng)力組合下的屈服點(diǎn),從而為管線設(shè)計(jì)、材料選擇和安全性評(píng)估提供重要依據(jù)。在實(shí)際應(yīng)用中,需要結(jié)合具體的工程條件和材料屬性進(jìn)行計(jì)算。公式的推導(dǎo)與應(yīng)用為了驗(yàn)證三軸屈服公式的準(zhǔn)確性,通常會(huì)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室測試。通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與公式預(yù)測結(jié)果的對(duì)比,可以評(píng)估公式的適用性和精度。這種對(duì)比有助于發(fā)現(xiàn)公式的局限性,并為后續(xù)的改進(jìn)提供依據(jù)。同時(shí),實(shí)驗(yàn)結(jié)果也可以為工程實(shí)踐提供更為準(zhǔn)確的材料性能參數(shù)和安全系數(shù)。與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比01020373A.1管體三軸屈服A.1管體三軸屈服管體三軸屈服是指套管、油管或管線管在受到三個(gè)方向(軸向、環(huán)向和徑向)的應(yīng)力作用時(shí),材料達(dá)到屈服點(diǎn)的狀態(tài)。這種狀態(tài)是管道設(shè)計(jì)中的重要考慮因素,因?yàn)樗鼪Q定了管道在復(fù)雜應(yīng)力條件下的承載能力和安全性。定義與概述根據(jù)GB/T20657-2022標(biāo)準(zhǔn),管體三軸屈服的設(shè)計(jì)公式考慮了材料的屈服強(qiáng)度、管道尺寸、壁厚以及工作條件下的內(nèi)壓、外壓和軸向力等因素。這些參數(shù)通過特定的公式進(jìn)行計(jì)算,以確定管道在三軸應(yīng)力作用下的屈服狀態(tài)。計(jì)算公式與參數(shù)在工程實(shí)踐中,管體三軸屈服的計(jì)算對(duì)于確保石油天然氣管道的安全運(yùn)行至關(guān)重要。通過準(zhǔn)確計(jì)算管體的三軸屈服狀態(tài),工程師可以合理設(shè)計(jì)管道系統(tǒng),避免管道因過載而發(fā)生塑性變形或破裂等事故。同時(shí),這也有助于優(yōu)化管道材料的選擇和壁厚設(shè)計(jì),提高管道系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性和可靠性。工程應(yīng)用與意義74A.2管體內(nèi)屈服,外壓、彎矩和扭矩為零時(shí)的拉梅(Lamé)公式要點(diǎn)三公式概述拉梅公式在石油天然氣工業(yè)中,特別是在套管、油管等管材的性能計(jì)算中,具有重要地位。當(dāng)管體內(nèi)屈服,且外壓、彎矩和扭矩為零時(shí),該公式能夠提供管材在受拉狀態(tài)下的精確計(jì)算。應(yīng)用條件此公式的應(yīng)用需滿足一定的條件,即管材在受拉過程中,其內(nèi)部達(dá)到屈服狀態(tài),而外部壓力、彎曲力矩和扭轉(zhuǎn)力矩均可忽略不計(jì)。這些條件在石油天然氣工業(yè)的實(shí)際應(yīng)用中是可能遇到的,特別是在某些特定的工程環(huán)境下。計(jì)算準(zhǔn)確性通過使用拉梅公式,可以較為準(zhǔn)確地預(yù)測管材在特定條件下的性能表現(xiàn)。這對(duì)于工程師在設(shè)計(jì)、選材及安全評(píng)估過程中提供了重要的理論依據(jù)和計(jì)算方法。同時(shí),也有助于提高石油天然氣開采和運(yùn)輸過程的安全性和效率。A.2管體內(nèi)屈服,外壓、彎矩和扭矩為零時(shí)的拉梅(Lamé)公式01020375附錄B(資料性)延性斷裂公式的討論-該公式在石油天然氣工業(yè)中具有重要意義,因?yàn)樗軒椭こ處燁A(yù)測和預(yù)防管材在使用過程中可能出現(xiàn)的斷裂問題,從而確保工程的安全性和穩(wěn)定性。公式背景及意義-延性斷裂公式是評(píng)估管材在受到拉伸力時(shí),發(fā)生延性斷裂可能性的數(shù)學(xué)模型。附錄B(資料性)延性斷裂公式的討論010203公式構(gòu)成及參數(shù)解釋附錄B(資料性)延性斷裂公式的討論-延性斷裂公式通常包含多個(gè)參數(shù),如材料的屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、延伸率等。-這些參數(shù)共同決定了管材在拉伸過程中的力學(xué)行為,以及最終發(fā)生斷裂的條件。010203公式應(yīng)用及案例分析-通過具體案例,展示如何運(yùn)用延性斷裂公式進(jìn)行實(shí)際計(jì)算和分析。-討論在不同工況下,如何調(diào)整公式中的參數(shù)以更準(zhǔn)確地預(yù)測管材的延性斷裂行為。附錄B(資料性)延性斷裂公式的討論76B.1概述為了統(tǒng)一和規(guī)范這些管材的性能計(jì)算公式,提高產(chǎn)品質(zhì)量和安全性能。國內(nèi)外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)的不斷更新,需要與時(shí)俱進(jìn)地修訂原有標(biāo)準(zhǔn)。石油天然氣工業(yè)的快速發(fā)展,對(duì)套管、油管、鉆桿等的質(zhì)量要求不斷提高。B.1概述77B.2管體的延性斷裂B.2管體的延性斷裂假設(shè)條件和適用范圍該部分公式和計(jì)算方法的應(yīng)用基于一定的假設(shè)條件,如管材的材質(zhì)均勻、無內(nèi)部缺陷等。同時(shí),它適用于特定范圍內(nèi)的油管、套管等石油天然氣工業(yè)用管材的延性斷裂性能計(jì)算。計(jì)算所需參數(shù)進(jìn)行管體延性斷裂計(jì)算時(shí),需要考慮多個(gè)參數(shù),包括管材的屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、延伸率等力學(xué)性能指標(biāo),以及管材的幾何尺寸、加載條件等。這些參數(shù)對(duì)于準(zhǔn)確預(yù)測管材的延性斷裂性能至關(guān)重要。概述管體的延性斷裂是指管材在受到外力作用下,經(jīng)歷了較大的塑性變形后發(fā)生的斷裂。這種斷裂模式與脆性斷裂不同,它通常涉及到管材的塑性流動(dòng)和頸縮現(xiàn)象。03020178B.3延性斷裂模型的選擇彈塑性斷裂模型該模型在線彈性斷裂模型基礎(chǔ)上考慮了材料的塑性行為,包括材料的屈服強(qiáng)度、延展性以及斷裂韌性,更貼近實(shí)際材料在受力作用下的斷裂行為。01.B.3延性斷裂模型的選擇考慮材料特性選擇延性斷裂模型時(shí),需綜合考慮材料的物理和機(jī)械特性,如材料的延展性、屈服點(diǎn)和抗拉強(qiáng)度等,以確保模型能夠準(zhǔn)確反映材料的實(shí)際斷裂過程。02.數(shù)值模擬驗(yàn)證在確定模型后,應(yīng)通過數(shù)值模擬方法來驗(yàn)證所選模型的準(zhǔn)確性和可靠性,以確保其能夠在實(shí)際工程應(yīng)用中提供有價(jià)值的預(yù)測和分析。03.79B.4用于評(píng)估斷裂模型合理性的管子斷裂數(shù)據(jù)斷裂數(shù)據(jù)的重要性-驗(yàn)證斷裂模型的準(zhǔn)確性B.4用于評(píng)估斷裂模型合理性的管子斷裂數(shù)據(jù)-為管子的安全設(shè)計(jì)和使用提供依據(jù)-

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