ГОСТ Р ИСО 13678-2015 Трубы обсадные, насосно-компрессорные, трубопроводные и элементы бурильных колонн для нефтяной и газовой промышленности. Оценка и испытание резьбовых смазок.
ГОСТ Р ИСО 13678-2015
Группа Б37
НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ТРУБЫ ОБСАДНЫЕ, НАСОСНО-КОМПРЕССОРНЫЕ, ТРУБОПРОВОДНЫЕ И ЭЛЕМЕНТЫ БУРИЛЬНЫХ КОЛОНН ДЛЯ НЕФТЯНОЙ И ГАЗОВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
Оценка и испытание резьбовых смазок
Casing, tubing, line pipes and drill stem elements for petroleum and natural gas industries. Evaluation and testing of thread compounds
ОКС 75.180.10
ОКП 02 5442
Дата введения 2015-09-01*
________________
* Поправка (ИУС 2-2016)
Предисловие
1 ПОДГОТОВЛЕН Подкомитетом ПК 7 "Трубы нарезные нефтяного сортамента" Технического комитета по стандартизации ТК 357 "Стальные и чугунные трубы и баллоны" на основе аутентичного перевода на русский язык международного стандарта, указанного в пункте 4, который выполнен ООО "СПФ "Интерсервис"
2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 357 "Стальные и чугунные трубы и баллоны"
3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 12 марта 2015 г. N 132-ст
4 Настоящий стандарт идентичен международному стандарту ИСО 13678:2010* "Нефтяная и газовая промышленность. Оценка и испытания резьбовых смазок для обсадных, насосно-компрессорных труб, линейных труб и элементов бурильных колонн" (ISO 13678:2010 "Petroleum and natural gas industries - Evaluation and testing of thread compounds for use with casing, tubing, line pipe and drill stem elements").
Наименование настоящего стандарта изменено относительно наименования указанного международного стандарта для приведения в соответствие с ГОСТ Р 1.7 (подраздел 6.2) и уточнения области применения.
Сведения о соответствии ссылочных международных стандартов национальным стандартам Российской Федерации приведены в дополнительном приложении ДБ
5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ
Правила применения настоящего стандарта установлены в ГОСТ Р 1.0-2012 (раздел 8). Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе "Национальные стандарты", а официальный текст изменений и поправок - в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.gost.ru)
ВНЕСЕНА поправка*, опубликованная в ИУС N 2, 2016 год
_________________________
* См. ярлык "Примечания".
ВНЕСЕНО Изменение N 1, утвержденное и введенное в действие приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 05.07.2018 N 388-ст c 01.02.2019
Введение
Настоящий стандарт идентичен международному стандарту ИСО 13678:2010, который в свою очередь разработан на основе второго издания стандарта АПИ РП 5А3 от июля 2003 года с поправкой и включением в приложение I всех разделов первого издания стандарта АПИ РП 7А1 от ноября 1992 года.
Настоящий стандарт устанавливает требования и дает рекомендации для изготовления, испытания и выбора резьбовых смазок для соединений обсадных, насосно-компрессорных, трубопроводных труб и элементов бурильных колонн, на основе общепринятой современной промышленной практики. Процедуры испытаний должны соответствовать положениям раздела 5 ГОСТ ИСО/МЭК 17025.
Эксплуатационные свойства резьбовых смазок для соединений обсадных, насосно-компрессорных и трубопроводных труб с соединениями класса Премиум и резьбовых упорных соединений элементов бурильных колонн включают:
- трибологические свойства, которые обеспечивают точное и равномерное сопряжение соединения;
- свойства смазки, обеспечивающие стойкость соединений к образованию задиров или разрушению контактных поверхностей соединений во время свинчивания и развинчивания;
- герметизирующие свойства для соединений с уплотнением по резьбе и/или свойства, не ухудшающие герметичность соединений, имеющих специальные элементы уплотнения (например, узлы уплотнения металл-металл, уплотнительные кольца из политетрафторэтилена и т.д.), в зависимости от требований к эксплуатации;
- физико-химическую стойкость в условиях эксплуатации и предполагаемых условиях хранения резьбовых смазок;
- свойства, которые обеспечивают эффективное нанесение резьбовой смазки на контактные поверхности соединения в предполагаемых условиях эксплуатации и средах.
Дополнительно, смазки для резьбовых упорных соединений элементов бурильных колонн обеспечивают:
- смазку элементов соединений в процессе свинчивания для достижения соответствующих осевых допускаемых напряжений;
- эффективное уплотнение между упорными элементами соединения для предотвращения проникновения буровых растворов;
- повышение равномерности распределения радиальных допустимых напряжений, если упорные элементы соединений не параллельны;
- стойкость соединений против внутрискважинного довинчивания.
При оценке пригодности резьбовых смазок, должны быть определены условия эксплуатации, в дополнение к результатам лабораторных испытаний рассмотрены результаты испытаний в промысловых условиях и опыт эксплуатации в промысловых условиях. Могут быть проведены дополнительные испытания для конкретных условий эксплуатации, которые не были оценены при проведенных испытаниях.
Потребитель и изготовитель вправе обсудить условия эксплуатации и ограничение применения рассматриваемых резьбовых смазок. Представители потребителя и/или третьей стороны вправе контролировать проведение испытаний, когда это возможно.
Не рекомендуется проводить интерполяцию и экстраполяцию результатов испытаний по отношению к другим резьбовым смазкам, даже подобного химического состава.
Испытания в соответствии с настоящим стандартом сами по себе не гарантируют соответствующую эксплуатацию системы резьбовая смазка - соединение в промысловых условиях. Потребитель сам должен оценить результаты, указанные в протоколах испытаний, полученные по рекомендованным в настоящем стандарте испытаниям, и за определение соответствия системы резьбовая смазка - соединение предполагаемым требованиям определенных условий эксплуатации в промысловых условиях.
В тексте настоящего стандарта по сравнению с ИСО 13678:2010 изменены отдельные фразы, заменены некоторые термины и обозначения на их синонимы или эквивалентные термины, с целью соблюдения норм русского языка и в соответствии с принятой национальной терминологией и системой обозначений, в том числе:
- заменен термин "прецизионные весы" на соответствующий термин по ГОСТ 24104 "весы высокого класса точности";
- заменены термины "box (раструб, муфта)" и "pin (ниппель)" на аналогичные термины "раструбный элемент" и "ниппельный элемент" соответственно;
- заменены единицы измерения размеров ячеек меш на мкм по системе СИ;
- добавлено справочное приложение ДА по соответствию номеров сит по АСТМ Е 11 и номеров сеток по [38];
- добавлено рекомендуемое приложение ДВ, в котором приведен метод испытаний, позволяющий определить срок защиты резьбы от коррозии при использовании резьбовой смазки в различных условиях хранения и транспортирования труб;
- добавлено рекомендуемое приложение ДГ, в котором приведен метод испытаний, позволяющий определить стабильность трибологических свойств резьбовых уплотнительных смазок, эксплуатируемых в условиях высоких температур (стойкость резьбовых соединений к адгезионному износу);
- исключены значения единиц величин в американской системе единиц (USC) для приведения в соответствие с ГОСТ 8.417.
(Измененная редакция, Изм. N 1).
1 Область применения
Настоящий стандарт охватывает требования, рекомендации и методы испытаний резьбовых смазок, предназначенных для резьбовых соединений обсадных, насосно-компрессорных, трубопроводных труб и элементов бурильных колонн с резьбовыми упорными соединениями. Предусмотренные испытания применимы для оценки эксплуатационных, физических и химических свойств резьбовых смазок в лабораторных условиях.
Прежде всего, приведенные методы испытания предназначены для резьбовых смазок на указанной в настоящем стандарте основе и не применимы для других материалов, применяемых для смазки и/или герметичности резьбовых соединений. Во многих областях к данной продукции предъявляются определенные экологические требования. Настоящий стандарт не предусматривает оценку экологичности резьбовых смазок. Потребитель несет ответственность за изучение этих свойств, применение или не применение резьбовых смазок и соответствующую, связанную с этим применением, утилизацию.
2 Соответствие
2.1 Двойные нормативные ссылки
Техническим комитетом ИСО/ТС 67 установлено, что некоторые нормативные документы, разработанные техническими комитетами ИСО, в контексте соответствующих требований являются взаимозаменяемыми или с нормативными документами, разработанными Американским нефтяным институтом (АПИ), Американским обществом по испытаниям и материалам (АСТМ) или Американским национальным институтом стандартов (АНСИ). В настоящем стандарте эти документы указываются в виде двойных ссылок - на документ ИСО и после слова "или" на документ АПИ, АСТМ или АНСИ. Применение сопоставимого нормативного документа, указанного таким образом, может привести к техническим результатам, отличающимся от результатов применения документа ИСО. Однако оба результата являются приемлемыми, а нормативные документы считаются взаимозаменяемыми.
2.2 Единицы измерений
В настоящем стандарте применены единицы международной системы единиц СИ.
В написании значений показателей в качестве десятичного знака применима запятая, для отделения разряда тысяч - пробел.
3 Нормативные ссылки
В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:
ИСО 2137 Нефтепродукты и смазки. Определение конусной пенетрометрией пенетрации консистентных смазок и петролатума (ISO 2137, Petroleum products and lubricants - Determination of cone penetration of lubricating greases and petrolatum)
ИСО 2176 Нефтепродукты. Консистентные смазки. Определение температуры каплепадения (ISO 2176, Petroleum products - Lubricating grease - Determination of dropping point)
АСТМ Д 217 Стандартные методы конусной пенетрометрии консистентных смазок (ASTM D 217, Standard Test Methods for Cone Penetration of Lubricating Grease)
АСТМ Д 2265 Стандартный метод определения температуры каплепадения консистентных смазок в широком температурном интервале (ASTM D 2265, Standard Test Method for Dropping Point of Lubricating Grease over Wide Temperature Range)
АСТМ Д 4048 Стандартный метод определения коррозии меди в консистентной смазке (ASTM D 4048, Standard Test Method for Detection of Copper Corrosion from Lubricating Grease)
4 Термины и определения
В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:
4.1 замок (tool joint): Соединительный элемент с резьбой, применяемый для соединения секций бурильной колонны.
4.2 запатентованное соединение (proprietary connection): Соединение, конструкция которого не опубликована, изготовляемое и поставляемое компаниями, имеющими исключительные права на его изготовление и/или продажу.
4.3 консервационная смазка (storage compound): Вещество, наносимое на резьбовые соединения труб для защиты от коррозии только на период транспортирования и/или хранения, не используемое при свинчивании соединений.
4.4 модифицированная резьбовая смазка АПИ (API modified thread compound): Резьбовая смазка, соответствующая требованиям стандарта [8].
Примечание - Стандарт [8] заменен стандартом [9].
4.5 ниппельный элемент (pin): Элемент соединения с наружной резьбой.
Примечание - К ниппельным элементам относятся концы муфтовых и безмуфтовых труб с наружной резьбой и ниппели замков бурильных труб.
4.6 обсадные, насосно-компрессорные и трубопроводные трубы, СТ и LP (casing, tubing and line pipe, CT and LP): Изготовляемые и поставляемые трубные изделия.
4.7 раструбный элемент (box): Элемент соединения с внутренней резьбой.
Примечание - К раструбным элементам относятся муфты для труб, раструбные концы безмуфтовых труб и муфты замков бурильных труб.
4.8 резьбовая смазка (thread compound): Вещество, наносимое на резьбовые соединения перед свинчиванием, для смазки резьбы в процессе свинчивания и развинчивания и для создания уплотнения при воздействии внутреннего и наружного давления.
Примечание - Некоторые резьбовые смазки могут содержать вещества, придающие им консервационные свойства.
4.9 резьбовая смазка контрольного эталонного состава для резьбовых упорных соединений (thread compound reference standard formulation for rotary shouldered connection): Резьбовая смазка, состав которой соответствует требованиям, приведенным в I.4.2.3.
Примечание - Резьбовая смазка контрольного эталонного состава не предназначена для использования в промысловых условиях.
4.10 резьбовая смазка контрольного эталонного состава для соединений обсадных, насосно-компрессорных и трубопроводных труб (thread compound reference standard formulation for casing, tubing and line pipe connection): Резьбовая смазка, состав которой соответствует требованиям приложения В, включая ограничения и предельные отклонения, установленные в таблицах В.1, В.2 и В.3.
Примечание - Резьбовая смазка контрольного эталонного состава не предназначена для использования в промысловых условиях.
4.11 резьбовое упорное соединение, RSC (rotary shouldered connection, RSC): Соединение элементов бурильных колонн, имеющее резьбу и уплотнительные упорные элементы.
4.12 система резьбовая смазка-соединение (thread compound-connection system): Система, состоящая из различных компонентов резьбового соединения труб, включающих специальную геометрию соединения, отдельные материалы и покрытия поверхности соединения, в сочетании с резьбовой смазкой.
4.13 соединение АПИ (API connection): Соединение двух труб, имеющих концевые элементы с наружной резьбой (ниппельные), с помощью муфты, имеющей два элемента с внутренней резьбой (раструбные), или соединение двух труб с одним ниппельным и одним раструбным элементами, изготовленное в соответствии с требованиями стандартов АПИ.
Примечание - На территории Российской Федерации на аналогичные соединения распространяются требования ГОСТ Р 51906, гармонизированного с АПИ Спек 5Б.
4.14 соединение премиум (premium connection): Соединение с узлом(-ами) уплотнения металл-металл или без него(-их), обеспечивающее большую проходимость в стволе скважины и/или более высокие эксплуатационные характеристики по сравнению с соединениями АПИ.
4.15 уплотнение (seal): Элемент резьбового соединения, препятствующий проникновению текучих сред (газов и жидкостей).
Примечание - В национальной терминологии стойкость резьбового соединения к проникновению текучих сред также называется герметичностью (sealing или leaktightness) соединения.
4.16 элементы бурильных колонн (drill stem elements): Компоненты бурильных колонн от вертлюга или верхнего привода до долота, включая ведущие бурильные трубы, переводники, бурильные трубы, утяжеленные бурильные трубы и другие внутрискважинные инструменты, такие как стабилизаторы и расширители.
5 Свойства резьбовых смазок
5.1 Общий перечень свойств
Испытания, предусмотренные настоящим стандартом, в большей степени предназначены для того, чтобы характеризовать свойства резьбовых смазок в условиях эксплуатации, чем для установления состава смазок. Соответственно, потребитель и изготовитель должны согласовать следующие свойства поставляемой резьбовой смазки:
- тип загустителя;
- тип основы смазки;
- внешний вид;
- температуру каплепадения;
- плотность;
- выделение масла;
- температуру воспламенения;
- водостойкость;
- выделение газа;
- реологические свойства;
- реакция смазки на медь;
- обеспечение стойкости соединений при предельном давлении;
- уплотнительные свойства в текучих средах;
- трибологические свойства;
- замедление коррозии;
- способность к нанесению и адгезию;
- область применения;
- ограничения по хранению и сроку службы.
Изготовитель резьбовых смазок должен вносить изменения в документацию на продукцию при любом изменении состава смазки, которое может привести к изменению каких-либо важных эксплуатационных свойств. Документация должна содержать данные, представляющие свойства типичной партии резьбовой смазки.
Данные по испытаниям и контролю, оформленные в соответствии с настоящим стандартом, должны быть сохранены изготовителем и доступны для потребителя в течение не менее трех лет с даты изготовления резьбовой смазки.
5.2 Физико-химические свойства
5.2.1 Общие положения
Физико-химические свойства резьбовых смазок приведены в таблице 1. Эти свойства могут меняться в широком диапазоне, а состав многих из существующих резьбовых смазок запатентован. Поэтому кроме физико-химических свойств, приведенных в таблице 1, потребитель должен учитывать эксплуатационные свойства и рекомендации изготовителей резьбовых смазок.
5.2.2 Температура каплепадения
Температура каплепадения является мерой размягчения и текучести резьбовой смазки под воздействием тепла. Результаты определения температуры каплепадения могут быть использованы для установления максимальной температуры, до которой не происходит разжижение смазки или выделение масла, указания типа резьбовой смазки и установления предельных значений при изготовлении и контроле качества смазки. Результаты этого испытания могут не соотноситься напрямую с эксплуатационными свойствами резьбовой смазки, если только такое соотношение не установлено.
Таблица 1 - Испытания резьбовых смазок для определения физико-химических свойств
|
|
|
|
|
Наименование показателя  | Метод испытания | Значение показателя  | ||
Температура каплепадения,°С | М | ИСО 2176 или АСТМ Д 2265 | Не ниже 138 | S |
Испаряемость, объемная доля потерь, %, после выдержки в течение 24 ч при температуре 100°С | М | Приложение D | Не более 3,75 | S |
Выделение газа, см  , в течение 120 часов при температуре 66°С | М | Приложение G | Не более 20 | S |
Выделение масла, объемная доля, %, после выдержки в течение 24 ч при температуре 100°С (никелевый конус) | М | Приложение Е | Не более 10,0 | S |
Пенетрация, 10  мм после 60 тактов перемешивания при температуре 25°С | М | Приложение С | Не более ±15 | S |
Интервал технологичности (пенетрация от мин. до макс.) после 60 тактов перемешивания при температуре -7°С |
|
| Типичный показатель при производстве | R |
Плотность, колебания, %, от среднего значения при производстве | М | Контролируется изготовителем | Не более ±5,0 | S |
Выщелачивание водой, массовая доля потерь, %, после выдержки в течение 2 ч при температуре 66°С | М | Приложение Н | Не более 5,0 | S |
Способность к нанесению и адгезия: |
|
|
|
|
нанесение в холодном состоянии при температуре -7°С | М | Приложение F | Гладкий, равномерный слой | R |
адгезия при температуре 66°С, массовая доля потерь, % |
|
| Не более 25 | R |
Коррозия меди, при заданном уровне коррозии | М | АСТМ Д 4048 | 1В или лучше | R |
Консервационные свойства, площадь коррозии поверхности, % после выдержки в течение 500 ч при температуре 38°С | I | Приложение L | Менее 1,0 | R |
Стабильность смазки после 12 месяцев хранения: | М | Контролируется изготовителем |
|
|
изменение пенетрации, 10 мм |
| Приложение С | Не более ±30 | R |
выделение масла, объемная доля, % |
| Приложение Е | Не более 10,0 | R |
Стабильность смазки в промысловых условиях, объемная доля потерь, %, после выдержки в течение 24 ч при температуре 138°С | I | Приложение М | Не более 25,0 | R |
М - обязательное испытание, I - справочное испытание. S - требуемое значение, R - рекомендуемое значение. Примечание - Значения, указанные в настоящей таблице, могут не соответствовать значениям, указанным в таблице А.3 (приложение А), в которой приведены значения и требования стандарта [8] (заменен стандартом [9]). Эти значения были пересмотрены для учета требований современных условий эксплуатации при высоких температурах, а также колебаний плотности запатентованных резьбовых смазок различного состава.
| ||||
Для резьбовых смазок температура каплепадения является показателем термической стабильности основы смазки и добавок. Низкая термическая стабильность может отрицательно сказаться на эксплуатационных свойствах резьбовой смазки в условиях использования при высоких температурах. В соответствии с современными требованиями к эксплуатации при высоких температурах, температура каплепадения должна быть не ниже 138°С, испытания должны быть проведены по стандарту ИСО 2176 или АСТМ Д 2265.
Примечание - При сверхвысоких температурах эксплуатации может потребоваться более высокая температура каплепадения.
5.2.3 Испаряемость
Испаряемость является показателем физико-химической стабильности резьбовых смазок при повышенных температурах и связана со свойствами основы смазок и добавок. Из-за большого разброса плотности резьбовых смазок, применяемых в настоящее время, массовая доля потерь при испарении в процентах не является надежной основой для сравнения резьбовых смазок, поэтому потери при испарении измеряют в объемной доле в процентах. Объемная доля потерь, при испарении в течение 24 ч при температуре 100°С, не должна превышать 3,75% при оценке по методу, описанному в приложении D.
5.2.4 Выделение газа
5.2.5 Выделение масла
Выделение масла является показателем физико-химической стабильности резьбовых смазок при повышенных температурах и связано со свойствами основы смазок. Из-за большого разброса плотности резьбовых смазок, применяемых в настоящее время, массовая доля в процентах не является надежной основой для сравнения смазок, поэтому выделение масла измеряют в объемной доле в процентах. Объемная доля выделившегося масла, при оценке по методу, описанному в приложении Е, не должна превышать 10,0%.
5.2.6 Пенетрация
Пенетрация является мерой консистенции, то есть "густоты" основы резьбовой смазки, и показателем простоты использования или нанесения смазки на поверхность резьбы. Изготовитель должен измерить и сохранить результаты измерений пенетрации каждой серийной партии резьбовой смазки, с указанием среднего значения пенетрации для данного типа смазки. При оценке по методу, описанному в приложении С, приемлемый интервал пенетрации (от минимума до максимума) при температуре 25°С не должен превышать 30 единиц. Приемлемый интервал пенетрации установлен с учетом использования резьбовых смазок с показателем пенетрации от 265 до 385 единиц в различных условиях эксплуатации. Для справки должна быть определена и указана пенетрация при температуре -7°С. На значение показателя, определяемое данным методом, влияет плотность резьбовой смазки. Поэтому данный показатель не применяют для сравнения резьбовых смазок со значительно различающейся плотностью.
Примечание - Плотность резьбовой смазки не оказывает существенного влияния на определение вязкости по Брукфильду (стандарт [27]), которое дает более точное представление о способности смазки к нанесению, чем метод определения пенетрации. Интервал значений пенетрации, приведенный ниже, был определен при испытании модифицированной резьбовой смазки АПИ и резьбовых смазок разных поставщиков, применяемых в настоящее время для соединений обсадных, насосно-компрессорных и трубопроводных труб. Для получения сопоставимых значений вязкости следует применять шпиндель определенного размера, определенную скорость вращения и температуру испытания. Интервал вязкости по Брукфильду, измеренный при применении шпинделя N 7 при скорости 10 об/мин и температуре 25°С, составлял от 200000 МПа·с до 400000 МПа·с. Типичное значение для модифицированной резьбовой смазки АПИ может находиться в пределах от 200000 МПа·с до 240000 МПа·с.
1 паскальсекунда = 10 пуаз = 1000 миллипаскальсекунд.
1 сантипуаз = 1 миллипаскальсекунда.
5.2.7 Плотность
Плотность резьбовых смазок зависит от вида и количества компонентов в составе смазки. Разброс плотности серийных партий конкретной резьбовой смазки является показателем нестабильности производства. Изготовитель резьбовых смазок должен измерить и сохранить результаты измерений плотности каждой серийной партии резьбовой смазки, с указанием среднего значения плотности для данного типа резьбовой смазки. Отклонение плотности конкретной резьбовой смазки от среднего значения, установленного изготовителем, не должно превышать 5,0%
5.2.8 Выщелачивание водой
Выщелачивание водой является показателем физико-химической стабильности резьбовых смазок под воздействием воды при повышенных температурах. При оценке по методу, описанному в приложении Н, потеря массы смазки не должна превышать 5,0%.
5.2.9 Способность к нанесению и адгезионные свойства
Резьбовые смазки следует наносить на поверхность резьбового соединения в соответствии с рекомендациями изготовителя резьбовой смазки и изготовителя резьбы в количестве, достаточном для обеспечения эффективности резьбовой смазки и уплотнения соединения. Резьбовые смазки должны быть пригодны для нанесения кистью и должны обладать адгезией в диапазоне температур от минус 7°С до 66°С без образования комков или стекания с элементов соединения.
Для определения способности резьбовой смазки к нанесению и адгезионных свойств должны быть проведены лабораторные испытания, результаты испытаний должны быть сохранены. Испытание, описанное в приложении F, предназначено для сравнения резьбовых смазок, но не является показательным для промысловых условий.
5.2.10 Замедление коррозии и защитные свойства
Резьбовые смазки часто используют для защиты от коррозии при транспортировании и хранении изделий с резьбовыми соединениями, а не только для смазки и уплотнения. При эксплуатации в некоторых условиях, в частности, на морских платформах и в кислых средах, необходима защита резьбовых соединений от коррозии и замедление коррозии. Поэтому резьбовые смазки должны обеспечивать эффективную защиту от коррозионного воздействия на резьбу и уплотнительные элементы соединений (и не оказывать дополнительного коррозионного воздействия). Способность резьбовых смазок к замедлению коррозии зависит от следующих факторов:
- вида присадок к смазкам и уровней обработки;
- вида и состава жидких материалов, использовавшихся при нарезании резьбы, и наличия их остатков на поверхности резьбы;
- способа нанесения смазки и применяемых приспособлений;
- вида предохранителей резьбы и способа их применения (забивка или навинчивание);
- способа нанесения смазки потребителем и условий окружающей среды;
- совместимости с консервационной смазкой;
- образования гальванических пар между компонентами смазки, окружающей средой и материалом соединения.
Для выявления потенциально агрессивных компонентов резьбовых смазок должны быть проведены лабораторные испытания, результаты испытаний должны быть сохранены. Также, должны быть проведены испытания на коррозию меди по методу, описанному в АСТМ Д 4048 или по эквивалентному методу. Хотя медь обычно не используют при изготовлении соединений (кроме покрытия поверхности резьбы), она легче подвергается коррозии в присутствии агрессивных веществ, таких как сера, хлор и т.п., которые могут привести к разрушению стали. Резьбовые смазки должны обеспечивать уровень защиты не ниже 1В, при оценке по данному методу. Для соединений RSC, при использовании резьбовых смазок, содержащих металлический цинк, рекомендуемое содержание активной серы не должно превышать 0,3%.
Для определения способности резьбовых смазок к замедлению коррозии должны быть проведены лабораторные испытания, результаты испытаний должны быть сохранены.
Примечание - В приложении ДВ приведен метод испытаний, который позволяет определить срок защиты резьбы от коррозии при использовании резьбовой смазки в различных условиях хранения и транспортирования труб.
Резьбовые смазки различаются по существу и уровню замедления коррозии. Покупатель или потребитель должен сообщить изготовителю резьбовых смазок свои требования к смазкам, которые будут использоваться для консервации или для эксплуатации в коррозионных средах. Методы испытаний, описанные в приложении L, являются общепринятыми методами испытаний резьбовых смазок, используемыми как лабораториями, так и потребителями. Эти методы разработаны для сравнения свойств резьбовых смазок.
(Измененная редакция, Изм. N 1).
5.2.11 Стабильность
Стабильность резьбовых смазок при хранении и эксплуатации, является важным элементом обеспечения герметичности собранного соединения. Нестабильность, выраженная в чрезмерном размягчении и расслоении резьбовой смазки, может привести к возникновению утечек с течением времени или при изменении температуры. Чрезмерное затвердевание в процессе хранения может отрицательно сказаться на способности резьбовой смазки к нанесению кистью и на качестве нанесения резьбовой смазки на поверхность резьбового соединения.
Изготовитель резьбовых смазок должен сохранять пробы серийных партий смазки и периодически проверять их стабильность при хранении. Стабильность резьбовых смазок при хранении в течение не менее 12 месяцев считается достаточной, если изменение пенетрации при температуре 25°С по результатам испытаний по методу, описанному в приложении С, не превышает 30 единиц. Объемная доля расслоения или выделения масла при хранении в течение не менее 12 месяцев не должна превышать 10%. Также, должны быть проведены испытания по методу, описанному в приложении М, цель которых - сравнение стабильности резьбовых смазок при высоких температурах.
Результаты испытаний стабильности резьбовой смазки должны быть указаны в документации на смазку.
6 Эксплуатационные свойства
6.1 Испытания на модельных образцах
При испытаниях на модельных образцах, описанных в I.4, сравнивают трибологические свойства испытуемой резьбовой смазки со свойствами резьбовой смазки контрольного эталонного состава на основе свинца, созданной для применения в лабораторных условиях. Результаты таких испытаний на модельных образцах могут не иметь прямой корреляции с результатами испытаний на полноразмерных образцах соединений и не соответствовать опыту эксплуатации. В приложении I (на основе первого издания стандарта [13], отмененного) описан метод испытания на модельных образцах, разработанный для резьбовых смазок с добавками металлов, которые широко использовались в начале 1990 годов для элементов бурильных колонн. В дальнейшем программы испытания резьбовых смазок, не содержащих добавки металлов, показали, что трибологические свойства этих смазок при испытаниях на модельных и полноразмерных образцах слабо связаны друг с другом. Таким образом, этот метод является малоэффективным способом определения трибологических свойств резьбовых смазок без металлических присадок, применяемых для соединений любого типа.
6.2 Трибологические свойства
Резьбовая смазка смазывает контактирующие поверхности при свинчивании и развинчивании соединения, обеспечивая постоянные и воспроизводимые трибологические свойства контактирующих поверхностей элементов соединения. При определенной степени сопряжения соединения (определенном числе сопрягаемых витков на этой длине) требуемый крутящий момент меняется пропорционально кажущемуся коэффициенту трения в системе резьбовая смазка-соединение. Трибологические свойства этой системы влияют на значения следующих крутящих моментов:
- крутящего момента, требуемого для свинчивания соединения;
- крутящего момента, требуемого для довинчивания соединения;
- крутящего момента, требуемого для развинчивания соединения.
Трибологические свойства резьбовой смазки зависят от нескольких внешних факторов. К таким внешним факторам относится геометрия соединения, механическая обработка поверхности, покрытие контактирующих поверхностей, относительная диаметральная скорость (число оборотов свинчивания в минуту) элементов соединения в процессе свинчивания, толщина слоя резьбовой смазки и контактное давление на поверхность. При разработке программы испытаний для определения трибологических свойств и при применении резьбовой смазки в промысловых условиях должны быть учтены каждый из этих факторов.
Для определения трибологических свойств резьбовой смазки должны быть проведены лабораторные испытания, результаты испытаний должны быть сохранены. Испытание, описанное в приложении I, предназначено для сравнения свойств испытуемой резьбовой смазки и резьбовой смазки с заданным контрольным эталонным составом.
На концы муфты, соединяющей обсадные, насосно-компрессорные или трубопроводные трубы, могут быть нанесены разные резьбовые смазки, при этом трибологические свойства соединения, свинченного в заводских условиях, и соединения, свинченного в промысловых условиях, могут быть различны, что может привести к чрезмерному свинчиванию и сопряжению соединения, свинченного в заводских условиях, до того как будет обеспечено необходимое сопряжение соединения, свинчиваемого в промысловых условиях. Крутящий момент, необходимый для надлежащего свинчивания резьбовых соединений, должен быть определен в соответствии с требованиями стандартов [2] или [10] или в соответствии с рекомендациями изготовителя резьбовых соединений.
Примечание - В приложении ДГ приведен метод испытаний, который позволяет определить стабильность трибологических свойств резьбовых уплотнительных смазок, эксплуатируемых в условиях высоких температур (выше 200°С). При этом резьбовая уплотнительная смазка должна обеспечивать стойкость резьбовых соединений к адгезионному износу (возможность развинчивания резьбовых соединений во время подъема колонн насосно-компрессорных труб).
(Измененная редакция, Изм. N 1).
6.3 Обеспечение резьбовыми смазками стойкости при предельном контактном давлении (стойкости к задирам) соединений обсадных, насосно-компрессорных и трубопроводных труб
Резьбовая смазка должна обеспечивать сопротивление адгезионному износу (образованию задиров металла) сопрягаемых поверхностей соединения при воздействии предельного контактного давления.
Высокое контактное давление может возникнуть в резьбовых соединениях под воздействием различных факторов, как в процессе изготовления, так и во время эксплуатации в промысловых условиях. Производственные факторы включают факторы, связанные с изделием, такие как геометрические параметры (длина резьбы, толщина стенки труб и муфт), и технологические факторы, такие как, механическая обработка (конусность резьбы, шаг и углы наклона профиля резьбы), отделка поверхности и нанесение покрытий. Эксплуатационные факторы включают повреждение соединений при перемещении, загрязнение контактирующих поверхностей, недостаточное количество резьбовой смазки или ее неправильное нанесение, нарушение соосности при свинчивании и приложение несоответствующего крутящего момента.
Важным фактором является значительная склонность некоторых материалов к образованию задиров по сравнению с другими материалами. Склонность к задирам при контакте двух гладких металлических поверхностей увеличивается при повышении сходства материалов по химическому составу, по относительной твердости и при снижении фактической твердости. Химический состав и твердость каждого элемента сопрягаемой пары трубных изделий нефтяного назначения (OCTG) практически одинаковы. Соответственно, OCTG обладают относительной склонностью к задирам. По этой причине, для надлежащей стойкости соединения к задирам, на один из элементов соединения обычно наносят покрытие, например, фосфато-цинковое или фосфато-марганцевое или применяют модифицированную резьбовую смазку АПИ.
Увеличение применения упрочненных закалкой сталей, а также повышенная склонность к задирам мартенситных хромистых сталей, двухфазных нержавеющих сталей и никелевых сплавов, требует принятия всех возможных мер предосторожности на каждом этапе подготовки поверхности: при нанесении покрытий, выборе резьбовых смазок и их нанесении, перемещении и свинчивании соединений для того, чтобы предотвратить появление задиров.
Для определения стойкости системы резьбовая смазка-соединение при предельном контактном давлении (стойкости к образованию задиров) должны быть проведены лабораторные испытания, результаты испытаний должны быть сохранены. Испытание, описанное в приложении J, предназначено для сравнения свойств испытуемой резьбовой смазки и резьбовой смазки заданного контрольного эталонного состава, приведенного в приложении В.
Для особых условий эксплуатации, должна быть оценена стойкость к задирам системы резьбовая смазка-соединение. Для этого должны быть проведены испытания на многократное свинчивание и развинчивание полноразмерных образцов соединений, предпочтительно в вертикальном положении для моделирования свинчивания на установке, с минимальным и максимальным количеством резьбовой смазки. Такие испытания должны быть проведены по общепринятому методу, описанному в приложении J.
В соединениях с несоответствующей подготовкой поверхности задиры могут возникать независимо от способов перемещения или сборки соединения. И, наоборот, в соединениях с соответствующей подготовкой поверхности могут возникать задиры при неправильном перемещении или способа сборки соединения. Следует контролировать все виды работ для обеспечения воспроизводимой стойкости системы при воздействии предельного давления.
Для каждого типа соединения и сочетания материалов, с учетом склонности к задирам при свинчивании и развинчивании в процессе последующей эксплуатации, должно быть подобрано сочетание соответствующего способа подготовки поверхности, вида покрытия, типа резьбовой смазки и способа ее нанесения.
6.4 Уплотнительные свойства в текучих средах резьбовых смазок для соединений обсадных, насосно-компрессорных труб и труб для трубопроводов
При применении резьбовых соединений, герметичность которых обеспечивается плотностью сопряжения резьбы, резьбовая смазка должна обеспечивать уплотнение, препятствующее проникновению текучих сред резьбовых зазоров, например таких как, радиальные зазоры между вершинами и впадинами профиля закругленной треугольной 8-ниточной резьбы АПИ или боковые зазоры упорной резьбы АПИ.
Обычно герметичность соединения обеспечивает резьбовая смазка с твердыми добавками, которые скапливаются в зазорах резьбы, предотвращая тем самым проникновение текучей среды через соединение.
Герметичность соединения также требует поддержания в резьбовом соединении избыточного контактного давления, обеспечиваемого геометрией радиальных уплотнительных поверхностей. Требования к контактному давлению, установленные для обеспечения герметичности соединения под воздействием давления текучей среды, приведены в стандартах [1] или [7].
Для получения доступа к полной версии без ограничений вы можете выбрать подходящий тариф или активировать демо-доступ.