【石油天然气行业标准(SY)】 钻井和采油提升设备规范

1CS 75.180.10
备案号：3073—1999
中华人民共和国石油天然气行业标准SY/T 51121999
钻井和采油提升设备规范
Specification for drilling and production hoisting equipment1999-05-17发布
国家石油和化学工业局
1999-1201实施
SY/T 5112—1999
API 前言
2引用标难
材料要求
额定值和试验
旋转水龙头
提升滑轮·
8接触表面半径
9验收，无损拉测与责任
附录A（标难的附录）
附录B（提示的附录）
附加要求
引用国外标溯源
SY/T 5112—1999
本标准是在等效采用APIS8A《井和采油提设备规范》（1992年-G片1[1第12版）的基础上，对SY5112—一86《钻并和采油提升设备规范》进行修订的，本标准保留了AISpCC8A第12版的前言“API前音\，同时考慈到我国的实际考要，删除了原标难中的“政策性声明”和第8章“标记”，以及附录A“API会标的使月”，这样就使我困的钻井和采油提,H设备规范与 A1 规范致。本标准从生效之日起，同时代替SY5112一86本标准的附录人是标准的附录。本标准的附录B是提示的附录。
本标准出国石油钻采设备和工具标准化技术委员会提出并归，本标准起草单位：宝鸡石泊机械厂。木标准主要起草人贺宝锐
邢民主徐安廊
SY/T 5112--1999
API前言
a）本规范属API（美国石油学会）钻井和修井设备标准化委员会管理。:）钻并和采油提升备的新标准APISpce8C在APISpec8A基础上渠出T两个更衰级别的提开设备产品规范。
）出版各种AFI规范是为了对购买标准设备和材料提供哲助，以及向API规范所及的设备和材料的制造厂提供指导。这些规范无意排除对可靠的技术的需求，也无意以任何方式阻止任何人按其他舰范购买或生产产品。
d）各种API规范的制定和出版以及API会标使用程序，均无意以任何.方式阻止向未经授权使用API会标的公司购买产品。
e）AI规范可供愿意采用的任何人采用。为保证其中包含的数据的准确性和可靠性，学会作了不懈的努力，任是本学会不作出保证或扭保，对因采用这些规范或因API规范可能与地方法规相抵触而造减的损失或按坏，或对因采用任一API规范而侵犯任何-项专利不承担作何去律或道义上的责任
）仟何烹称按照某AI规范生产设备或材料的制造」，均应对符合该规范所有的规定负责。美国有油学会并不表求、保证载担保此类产品确实符合适用的AP[标准和规范。g）本标准以封面上印刷的日期生效，但自发行之起可自愿使用。1范围
中华人民共和国石油天然气行业标准钻井和采油提升设备规范
Specification for drilling and.production hoisting equipmentSY/T 5112-1999
代 SY S112—86
1.1设计额定值计算依据
本标准为用于钻并和采油作业的某些提升设备的主要承载件提供确定如下额定值的依据。1.1.1最大载荷额定值
这是根据为设备所用材料的最低所服强度和规定的设计安全四数计算出的一项最大载荷额定值。这一载荷额定值并不用来确定预期的工作寿命，仅提供合理的安全裕度，以防结构遭受破坏。1.1.2轴承额定负荷值
用于计算游动滑车和水龙头轴承最大额定负荷值。这项轴承额定值主要在于取得各额定值的一·致性，同时，还为这类主轴來在设备额定值范国内承受载荷时提供合理的工作表命。1.1.3设计依据
本标准为用」钻井和采泊作业的某些提升设备的主要承载件提供额定值的计算方法，它预计到现场正常载荷情况：已考虑下列条件：a）最大载荷额定值包括设备使用中所遇到的全部静态载荷，也考虑到行在动态载荷，因此、若静态和动态的组合载荷超过最人安全工作载荷（最大载荷额定值），则安全因数将会相应减小；b）设备所用材料的疲劳极限和应力集效应均应作为设计中的重要因素：c）本标准所规定的额定仅限」新产品设计;d）当对设备进行修改（包括焊接）会显著降低设备的额定值时，应征得制造！同意：e）对低温效应的要求见4.9，
1.2额定值的保证
本标准为制道：提供如下措施，以保证其制造的设备能满足1，！中所确定的设计裁荷额定值。1.2.1材料控制
制造！“所用材料应符合第3章的规定，以保证设备能满足使用要求1.2.2 加T过程控制
制造厂应对加工过程予以控制，以保证所制造的设备具有稳定的质量水准和可靠性，1.2.3无损检测
无损检测和试验控制应按照规定一效的验收方法、验收程序和验收标准进行1.3附加要求
本标准还包括一些要求【附录A（标准的附录，可适用」按本标准制造的设备。这些要求足在需要进行附加试验或检查时才使用，并由需方在查询、签约和定货时特别指明，其附加要求详细茶款巾需方和制造厂共同商定，
1）“设计安全因效”只作为设计依据，在任何情说下，不得解释为超过本标准所现定的最大线街额定谊的许载荷
国家石油和化学工业局1999-05—17批准1999 —12 - 01 实施
1.4所违用的设备
SY/T 5112—1999
木标准适用了以下钻井和采油抚升设备：a）提升滑轮；
b）游动滑车；
c）游动滑车至人钩的连接件：
d）提升工具连接件；
e）钻井大钩：
f）油管和抽油杆吊钩;
g）吊环：
h）套管、汕管、钻杆帛卡；
i）抽油杆吊卡：
j）放转水龙头提环连接件：
k）旋转水龙头；
1）卡盘（用做提升时)：
m）死绳固定器;
n）升流补偿装置：
）方钻杆旋扣器（用做提升时)
p）水下装卸设备的受拉构件。
2引用标准）
下列标准所包含的条义，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。本标准出版时，所示版本均为有效。所有标难都会被修订，使用本标推的各方应探讨使用下死标最新版本的可能性，CB/T9253.1—1988石油钻杆接头螺纹G3/F 9253.2—1999
SY/T 6194—1996
SY/T 6407 1999
APIRP9B
API Spec RC
ASTM A370
ASTM A668
ASIM A781
ASTM A788
ASI'M E4
ASTM E165
ASTM E70S
3材料要求
3.1铸件
石油天然气工业套管，油管和管线管螺纹的加工、测望和检验套管和油管
旋转钻井钻柱构件规范
油田用钢丝绳的应用、维护和使用推荐作法钻井和采油提升设备规范
钢产品力学性能标维方法和说明一般工业用磁素钢和合金钢锻件工业用钢和合金铸件的一般要求钢制锻件的一般要求
试验机载荷校准方法
液体渗透检验的标准推荐操作法磁粉探伤的推捍规程
凡用于制造本标准所适用设备的主要承载件的钢件应符合ASIMA781的规定，也可用其他材料规范或符合ASTMA781规定的最低性要求的专用材料规范1）本章中州用的国外标难溯源见录B（提示的附录）2
3.2锻件
SY/ S112—1999
凡用于制造本标准所适用设备的主要承载件的锻件应符合ASTMA668和ASTMA788的规定，也可4.SIM.A788所包括的材料规范或符合ASTMA788规定的最低性能要求的专用材料规范3.3钢板、型钢棒料
凡用于制造本标准所适用设备的主要承载件的结构材料应符合相应的ASTM或AIPI有关型钢，钢板，钢棒和钢管的规范，或符合相应的ASTM标准最低性能要求的其他专用材料规范。但结构型钢的最低癌服强度不小于228MPa（33000psi），钢管的最低密服强度不小于241MPa（35000psi）。3.4其他材料
本标准允许使用其他材料制造设备的主要承载件。在使用其他材料时，制造厂应保证符合本标准第「章的要求。
1额定值和试验
4.1额定值
本标推所适的提升设备，应根据本章所规定的要求进行计算，这些计算应包括各项设备的最大载荷额定值，以及游动滑车和水龙头主轴承的额定负荷值（游动滑车不包括钢丝绳规格和强度）。这些额定值应按本章规定进行计算，并在工程上是切实可行的。本章所规定的额定值只适用丁新设备。4.2最人载荷额定值
最大载倚额定值以kN为单位，
4.2.1载带额定估的等级
最大载荷额定值的等级应休现出尺寸的五换性，以及不章所距的最大额定载。推荐的最大载荷额定值的等级分级为：
45(5),90（10)，135(15),225(25),360(40)585(65),900（100)1350（150)2 250 (250), 3 150 (350), 4500 (500), 5850 (650), 6750 (750), 9000 (T 000) kN (US tonf)。为保证互换性，提升工具接触衣面的半径应符合表7的规定。4.3最大载荷额定值计算依据
最大载荷额定佰可根据4.6所规定的设计安全因数利14.7所规定的材料届服强度设计计算。4.4间隔板
游动消车所用间隔板未专门设计成用以支撑滑轮轴，因此，在计算游动滑车额定佰时不予考虑。4.5滑轮轴
在计算各个滑轮负荷传给游动滑车轴时，应按该负荷是均匀分布在等小轴承内长度的一段轴上来考虑。若不用内圈时，则可按负荷是均匀分布在同等长的轴上来考虑。4.6设计安全因数
在计算没计安全因数时，应考虑屈服强度设计安全因数与最大载荷额定值的关系，其规定见表上和图t。
表1最大载荷额定值与润服强度设计安全因数的关系最大裁荷额定值 pmx
Pnux1350
1350< pnx45(k)
Pux>450C
尿服强度设计安全内数
(3.75 (pnn, -- 1350)
4.7力学性能
SY/T 5112--1999
22503150450058509000k
(160）（250)(350X500X650X1000)（ustonf）最大载药频定佗P-
图1设计安全因数与最人载荷额定值的关系设计上使用的力学性能为相应的材料规范所允许的最小值，由制造厂根据ASTMA370所规定的试验程序或材料制造厂的产品保证书确定。对于没有服点的材料，通常以产生0.2%的残余变形所对应的应力作为屈服强度。
4.8剪切强度
为了进行包含剪切在内的各项计算，剪切届服强度与抗拉服强度的比值应取心，58。4.9极低漏度
最大载荷额定值应在室溫条件下确定，并应在温度降至一18C（0°F）时也有效。注：本标准所适用的设备不推荐在额定裁荷下、在一18亡（0F）以下使用，另有附加要求者除外。在低温下使用时，许多铜材承受冲击载荷的性能较低，因此，应特别加以注意。4.10产品试验
为了保证设计计算的一致性，应采用实际产品（或其士要受载零件）进行试验，它在各方面能代表典型产品。对于设计相向前尺寸或额定值不同的系列产品，只需做一种规格的试验，即可证明计算方法是否止确。若做试验的产品尺寸接近该系列产品的中间尺小和额定值时，则其试验结果同样可适用于该系列的所有产品。若设计原理或载荷额定值有显著改变，则需做承受载荷试验。4.11部件试验
如果工装模拟的载荷条件适用于组装好的产品上的部件，则产品部件可单独试验。4.12试验装置
试验装置应基本按实际工作状况支承产品总成（或零件），并要求承受载荷的接触表面与实际工况基本相同。
4.13试验程序
4.13.1试验产品应加载到最大载荷额定值。卸载后检查该产品的使用性能，所有产品零件的使用性能不应被本次载荷所削弱。
4.13.2若试验产品的结构充许时，可在该试验产品预计高应力的各点上，附贴应变片进行測试。应变片应牢靠地固定在合适的位置上，建议使用有限元分析法、模型和脆性涂漆等方法确定应变片的合适位置，同时还建议在要害部位使用维应变片来确定剪切应力，以消除应变片对严格的方向性的要求。
4.13.3试验产品上需施加的最大试验载荷应按式（1）确定。pl = 0.8 +pmx + ns
SY/T 5112---1999
式中：p——最大试验载荷，但不得小于2max，kN;pmax——i算所得的最人载荷额定值，kV;服强度设计安全因数（见4.6)。4.13.4在试验产品上加载至最大试验载荷的过程中，应一边缓慢加载，一边读取应变值，观察是否有丽服变形。试验产品可视需要多次加载，直至获得合适的试验数据为止。4.13.5卸载后产品应解体，并仔细检查每个零件是否有唇服变形。4.14最大载荷额定值的确定
最大载荷额定值既可根据设计和应力分布计算值来确定，也可根据按照4.15规定的载荷试验所得到的数据来确定。只有通过对部分同样设计的系列产品进行载荷试验，并目证明分析结果符合可接受的工程许用值时，应力分布计算数据方可用于确定设备的最大载荷额定值。此时，计算所得的应力值，不得超过4.7规定的许用值，但在接触区可允许出现局部屈服变形。对已接受载荷试验的产品，由应变仪或其他适当的方法所确定的残余应变不应超过0.2%。若非接触区应力值超过许用值，则受影响的一个零什或几个零件须经修止，以获得所需的额定值。在此重中：只有瓶过对部分同样设计的系列产品进行载荷试验。并且证明分析结果符合可接受的下望许用值时，应力分布计算值方可月」确定设备的载荷额定值。
4.15可供选样的最大载荷额定值的试验计算方决法若设备所用材料的屈服强度和抗拉强度已确定，则可进行破坏性试验。屈强比可通过实际试样的拉伸试验所获得的屈服强度和抗拉强度来确走。应用屁强比，通过式（2）确定设备的最大载荷额定。
式中：
屈服强度设计安全内数：
丽瑕强度，MPa;
Ch-抗拉强度，MPa;下载标准就来标准下载网
p被坏载伺，kN;
p:wx—最大载荷额定值，kN，
载荷试验装置
用来模拟试验产品上.T作载荷的加载装置必须按照ASIME4的要求进行校验，以保证获得规定的试验载荷。对于载荷大于3600kN（400UStonf）者，其载荷试验装置可采用杆当于A种方法进行校验，其误差应小于2.5%。
试验装置必须以实际操作基本相同的方式对产品（或零件）进行加载，载荷的作用面应与实际操作时的接触面基本相同。所有用来对产品（或擎件）进行加载的设备必须就其究成该试验的能力进行验证
4.17游动滑车轴承额定负荷值
游动滑车轴承的额定负何应按式（3）确定W,=
式中：Wr--—游动滑车轴承额定负荷计算值，kN;游动滑车上的滑轮数；
W，—单个滑轮承额定负荷，指在转速为H10r/min时，90%的轴承最短使用寿命为30010h5
的负荷，N。
4.18水龙头主轴承额定负荷值
SY/I 5112—1999
水龙头主轴承的额定负荷应按式（4）确定。W
W。=800
式中：W一水龙头主推力轴承额定负荷算值、kN：4
W—上推力轴承额定负荷，指在转速为100rmin时，90%的轴承最短使用寿命为3000h的负荷，N.
4.19滚动轴承
作为承受主负荷的滚动轴承应按照公认的轴承工业准则或标准进行设计和制造。滚动轴承不造用本标准中第3 章和第 4 章要求。4.20游动滑车顶孔处承载额定值载荷等于或大于4500kN的游动滑车部装卸承裁件，对其开孔应进行校核，静载荷额定值应按照4.所规定的安全因数来确定。4.21设计变更
当材料、尺寸或结构发生变更，有可能降低所计算的设计载荷或轴承负荷值时，这台有变更的设备应重新计算，必要时还应重新做试验，若改变设计后，设备未变动的零作不必再做试验并不影响变更零件的试验结果时，则未变动零件不必再做试验。4.22记录
所有计算和试验的全部记录应由制造厂保存。在需方或用户查询时，制造厂应提供有关的计算、图样、试验和证实符合本标推所必需的其他技术保证数据的详细检查资料，吊卡
5.1钻杆吊卡
带锥形台肩和直角台肩的对焊接头的钻杆吊卡，应符合表2所规定的孔径尺寸5.2套管帛卡（见图2）和油管卡（见图3）套管吊卡和油管吊卡成适台同接照SY/6194制造的套管和油管一起使用，并且孔径尺寸应符台表3和表4的规定。
注：紧拨着油管加厚端的充许外径公差可能引起卡瓦式吊卡的一些问题，图2套吊卡
SY/T5112—1999
nai %9
Rt'zIl
SE'ECI
18'001
18'001
90'611
90'611
95*901
(H ) 9ON
(HI )
(HIt)F ON
(H) E EN
(%) [ N
406,40
外径D
SY/T 5112—1999
(a）不加厚油管；（b）外加厚油替；（c）油管吊卡图3油管和油管吊卡
衣3套管吊卡孔径尺寸
吊卡孔径
注：吊卡设计允许无底径“BB
6旋转水龙头
(.1水头压力试验
6.1.1样机试验
每种型号的水龙头必须对样机进行静水压试验，以检查密封性和强度6.1.2铸件
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