ГОСТ Р ИСО 13679-2016 Трубы стальные обсадные и насосно-компрессорные для нефтяной и газовой промышленности. Методы испытаний резьбовых соединений

     5.12 Термоциклические испытания

5.12.1 Общие положения

Цель термоциклического испытания - имитировать условия эксплуатации и ускорить возможное появление утечки путем циклического термического воздействия на соединение при одновременном воздействии осевого растяжения и внутреннего давления.

5.12.2 Сущность испытания

Термический цикл заключается в изменении температуры от максимальной до минимальной и наоборот (см. рисунок 10).

1 - комнатная температура; 2 - пять циклов приложения давления и растяжения при комнатной температуре; 3 - выдержка не менее 60 мин при повышенной температуре; 4 - охлаждение; 5 - выдержка не менее 5 мин; 6 - нагрев; 7 - проводят пять термических циклов при испытании обсадных и насосно-компрессорных труб CAL II и III и обсадных труб CAL IV и 50 термических циклов при испытании насосно-компрессорных труб CAL IV. При испытании насосно-компрессорных труб CAL IV с многоэлементным уплотнением, выполненным в соответствии с приложением J, проводят пять термических циклов; 8 - типичный термический цикл продолжительностью не менее 30 мин; 9 - пять циклов приложения давления и растяжения при температуре 135°С для CAL II и III и 180°С для CAL IV; 10 - начальный нагрев; 11 - конечное охлаждение

Рисунок 10 - Термические и механические циклы испытаний серии С для соединений CAL II, III и IV

5.12.3 Аппаратура

Изменение температуры в ходе термического цикла может быть обеспечено любыми средствами, способными привести к достаточно большим колебаниям температуры по всему сечению испытуемого образца соединения. Необходимо избегать воздействия на образец значительно более высоких температур, чем требуемые по процедуре испытания.

При всех нагрузках необходимо регистрировать фактическую максимальную температуру образца соединения, если она более чем на 16°С превышает заданную температуру.

5.12.4 Порядок проведения испытаний

Нагружение термическими циклами проводится, как описано в 7.3.5 и показано на рисунке 10. Необходимы выдержки не менее 5 мин при максимальной температуре или свыше ее и при минимальной температуре или ниже ее. Максимальная температура должна быть не ниже 135°С для соединений CAL II и CAL III и не ниже 180°С для соединений CAL IV. Минимальная температура для соединений всех уровней применения должна быть не выше 52°С. Минимальная продолжительность цикла 30 мин. Циклы могут следовать друг за другом непрерывно или прерываться на ночь или для ремонта оборудования. Пять циклов приложения давления и осевой нагрузки в начале и в конце серии С испытаний проводят при комнатной температуре.

Максимальные механические нагрузки при комнатной температуре должны составлять:

a) растяжение, меньшее из двух значений: 80% предела текучести материала трубы или муфты либо 80% области испытательных нагрузок, найденной на основе предела текучести материала при комнатной температуре;

b) внутреннее давление, меньшее из двух значений: 95% предела текучести материала VME трубы или муфты либо 95% области испытательных нагрузок VME, при этом обе нагрузки должны быть рассчитаны на основе указанного выше растяжения на 80% и предела текучести материала при комнатной температуре.

Максимальные механические нагрузки при повышенной температуре должны составлять:

c) внутреннее давление такое же, как и при испытании при комнатной температуре;

d) растяжение, меньшее из двух значений: 90% предела текучести материала VME трубы или муфты либо 90% области испытательных нагрузок VME при заданной повышенной температуре, при этом обе нагрузки должны быть рассчитаны на основе предела текучести материала при заданной повышенной температуре.

Допускаются другие методы выбора давления и растяжения для испытаний при комнатной и повышенной температурах при условии, что при этом обеспечивается высокое внутреннее испытательное давление как при комнатной, так и при повышенной температуре, и настолько высокая осевая нагрузка, насколько это практически возможно. Использование альтернативного метода должно быть обосновано в отчете по испытаниям.

Во время испытаний наблюдают за температурой при помощи термопар. Необходимо следить, чтобы измеренная температура не зависела от колебаний локальной температуры вблизи термопары и чтобы измеренная температура была представительной для всего соединения. Если нагрев или охлаждение проводятся только с одной стороны соединения, то измерение температуры следует проводить с противоположной стороны.

Если установлено, что испытательная аппаратура обеспечивает равномерный нагрев и охлаждение образцов соединения, то для наблюдения за термическими циклами достаточно одной термопары. Если в образце возможна значительная разность температур, то необходимо установить несколько термопар и для слежения за ходом испытания использовать среднюю температуру от всех термопар.

В ходе термоциклического испытания возможны небольшие изменения уровня воды в градуированных цилиндрах. Колебания от ±0,1 до ±0,4 см и даже более происходят случайным образом и не могут быть связаны с утечками из соединения, поскольку вызываются быстрыми изменениями температуры и изменениями барометрического давления. В течение 5-минутных выдержек при максимальной и минимальной температурах цикла допускаемое изменение вытесненного объема воды составляет 0,3 см, поскольку 0,9 см/15 мин =0,3 см/5 мин, поэтому оценка утечек проводится по следующим критериям:

- если в течение любой 5-минутной выдержки объем вытесненной воды от одного соединения превышает 0,3 см, то необходимо продлить выдержку на 10 мин, так чтобы она составила 15 мин;

- если в течение 15-минутной выдержки объем вытесненной воды превысил 0,9 см, то необходимо произвести выдержку продолжительностью 60 мин и при этом регистрировать объемы вытесненной воды с интервалами 5 мин, чтобы получить характеристику утечки, как указано в 7.3.2.