NS-1整体加重钻杆

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NS-1编号：AA 03.30.80.1120 修订：2004年7月
设备名称：整体加重钻杆
制造商：通用
类型/规格：专利产品
材料组别：低合金钢
使用环境：非NACE
范围
本通用NS-1规范规定用于制造专利整体加重钻杆的最低质量要求和检验要求。

适用于：
·所有作业温度
·非酸性使用环境
·专利整体加重钻杆的所有规格
设备应符合API规范5D、API规范7和ISO 10407（规定时）的要求以及本NS-1规范补充的要求。

若要求之间发生抵触，以本NS-1规范为准。

如果补充要求与规范条款出现明显冲突时，以本NS-1规范的要求为准。

本NS-1规范不包括设计验证、批准和其它相关设计参数。

购方须知
正确选择和施用耐磨带至关重要，保护耐磨带免受套管磨损居于首要地位。

修补磨损套管的代价通常昂贵。

套管严重磨损可导致整个油井废弃。

套管磨损可以通过以下方法减少：
1. 规定耐磨带的平滑度。

2. 选择泥浆成分、固体含量、固体类型、润滑剂含量。

3. 通过设计平缓的井眼轨迹（避免狗腿度）产生低横向力，即减小接头/套管的接触力。

本规范阐明加重钻杆耐磨带的要求。

由于耐磨带是一个可选性要求，客户明确要求时，仅需适用本规范。

上述方法1涵盖于本规范的补充要求—“耐磨带”部分。

上述方法2 和3应由钻进工程师和制造商在考虑设备服役条件的情况下进行修订。

特定环境下，磨损性的耐磨带会导致套管严重磨损。

规范AA.03.30.00.1110批准的耐磨带应能产生低套管磨损率，同时保护接头避免过度磨损。

内涂层
钻杆内涂层为本规范的可选项。

然而，内涂层的短期费用通常在价值上超过许多长期利益。

适宜的钻杆内涂层可防止内孔腐蚀。

造成的腐蚀坑成为应力集中中心，容易成为开裂的起始处，导致迅速开裂（取决于材料的韧性）。

诸如此类的应力集中中心会大幅减小疲劳强度，从而减少构件的整体寿命。

作为附加利益，内涂层还可提高钻柱的液压性能。

抗磨损合金涂层及碳化钨涂层
本规范包括两种主要类型耐磨带：
抗磨损合金涂层
抗磨损合金涂层材料为硬质合金，无碳化钨颗粒。

通常，抗磨损合金涂层优先使用碳化钨涂层，这是因为磨擦外露的碳化钨颗粒引发套管严重磨损的可能性已经消除。

碳化钨涂层
碳化钨涂层由钢材基体中碳化钨颗粒组成，可使用单涂层或双涂层系统。

“双涂层”是通过在已有的“单涂层”表面堆焊不含碳化钨的第二层钢材焊接金属的耐磨带。

第二层涂层的好处在于无需太大困难即可使表面平滑，减少由碳化钨涂层引起的套管磨损问题。

然而，一旦第二层涂层磨损，具有磨擦性的碳化钨将会再次暴露，从而可能导致套管磨损。

由于凸缘型碳化钨涂层可能导致套管严重磨损，建议请勿使用此类涂层，此种情况下仅使用平滑的平整型涂层。

本规范详细阐述的耐磨带要求是基于Koninkilijke/壳牌E&P实验室进行的试验结论之上，参照IACD/SPE14761论文—BP 探究、钻进DCB钻柱耐磨带BPX规范—第1部分以及摩尔工程DEA-42。

补充要求
下列要求是本NS-1标准的补充，应与本NS-1规范参照源文列出的规范条款一起使用：
1. 总则
1.1 所有NC38或更大规格的外螺纹连接应根据API规范7最新版本加工应力释放槽。

1.2 所有NC38或更大规格的内螺纹连接应在外部或内部加工应力释放槽（如API类型、Drilco类型，“后扩孔”）。

1.3所有NC38或更大规格连接的螺纹根部在最终机械加工后应进行冷滚压。

1.4所有应力释放特征在最终机械加工后应进行冷加工。

1.5 所有进行过冷滚压的连接应使用API规范7最新版本规定的带圆圈的“CW”字母作冲压标识。

1.6 除优先采用的360°度参照的基准标识外，所有新旋转连接至少应根据ISO 10407的要求标识基准标识（此项要求不适用于含应力释放槽的外螺纹连接）。

此种类型的基准标识优于API要求的类型，它不仅反映出修补的范围而且显示修补的密封面与钢管轴的垂直度。

备注：许多制造商可采用优先推荐的360°度基准标识。

购方在制造前应与供应商确定此项要求。

1.7 加重钻杆应根据附录2的规定在工厂加工环形凹槽用于标识。

1.8螺纹连接应使用适宜的压缩钢螺纹保护器予以保护。

2. 材料检测
2.1化学分析（参见规范条款10.1和规范条款10.4）
化学成分分析应按炉批进行，表明其符合制造商可适用材料规范中列出的所有元素要求。

2.2拉伸试验（参见规范条款10.1和规范条款10.4）
根据ASTM A370按炉批/热处理批进行拉伸试验，至少确定屈服强度、拉伸强度、延伸率和断面收缩率。

试样应从API规范7所示的外螺纹连接的标准位置取样。

2.3冲击试验（参见规范条款150.1）
室温下，每三个一组试样的夏比“V”型切口吸收能量级别最低平均值应为42J（31ft.lbs）。

单
个值不得低于32J（24 ft.lbs）。

每炉批/热处理批材料的三个纵向试样应从材料外径外表面下至少一（1）英寸处取样。

2.4 硬度试验（参见规范条款70.1）
锻造材料应根据下列要求取样，进行全壁厚硬度试验。

测量应在室温下径向横截面处进行，见附录1。

预热处理加重钻杆、棒料或机械钢管至少应从距圆管/棒/管端一个半径处取样。

当加重钻杆在最终热处理前进行粗加工后（外径和内径），硬度试验应使用与外径和内径类似尺寸的试样按炉批/热处理炉批进行（从粗加工管体最大壁厚处取样）。

试样长度至少应等同于试样外径；横截面试样应从长度中间处取样。

所有从单个横截面取样的硬度试验结果应在6个HRC点范围以内，单个值不得低于30 HRC (285 BHN)。

绝对值应满足制造商的材料规范的要求。

3. 基体材料检验
3.1 超声检验
符合API 5D附录B中SR 2.1、SR 2.3、SR2.4和SR2.5要求的管体超声检验可以在内径加工后（外径加工前）或最终机械加工状态下进行。

此外，管体应基于10%的刻槽检测横向缺欠。

灵敏度校验应通过内、外表面机械加工的刻槽进行。

磁粉检验
磁粉检验应根据规范条款40.1、规范条款40.4.1.2和规范条款40.4.3.5在以下位置进行：·耐磨带之前的中心加厚区
·超声检验无法适用的区域
除规范条款40.4.3.5的验收标准外，焊接准备区域最大允许相关显像应为1.6mm (1/16’’)。

3.3 钢管内径同轴度
如果管体内孔从两端开始钻进，定位拟合点，根据制造商工艺文件使用超声检测方法检查同轴度。

管体圆周应在过渡带处测量。

过渡带处的壁厚偏差不得超过1.6mm（1/16’’）。

上述验收标准内的过渡带应与内孔熔合。

管端内孔应与中心线同轴，偏心度不得超过1.6mm（1/16’’）。

4. 焊接
4.1 不得进行焊接或补焊。

5. 尺寸、重量和长度
尺寸、重量和长度应根据API规范5D进行检验，实际尺寸、重量和长度应符合制造商的规范。

6. 耐磨带
本规范仅适用于新的整体加重钻杆的耐磨带。

6.1 焊接工艺
耐磨带应根据预先编制的焊接工艺规范（WPS）进行，根据工艺评定记录（PQR）文件判定合格形成文件；同时递交焊工操作合格资质（WPQ）。

本过程旨在通过使用工艺件文达到一致性的程度，但是高重复性进行此类工艺可能会产生问题。

焊接工艺规范应阐述所有用于特殊工艺的本质、非本质及补充附加变量和控制（编制焊接工艺规范的指南时，制造商应参照ASME 第九章中章节2和3）。

工艺评定记录应记录所有用于评定试验的焊接工艺本质和附加本质（要求时）的变量。

焊接工艺规范和工艺评定记录均应做为记录保存，要求时应向客户提供。

供应商应表明耐磨带仅由具有合格资质的焊工/焊接操作人员进行。

每个焊工应建立独立的工艺评定记录；同时要求对该焊工定期进行复核。

所有依此建立的工艺评定记录应作为永久性记录予以保存，要求时供购方检查。

销售商应提供每批焊接线化学成分分析的文，作为永久性记录予以保存，要求时供购方检查。

6.2焊接过程
焊接工艺应在接头母体材料和施用的耐磨带之间形成完全的熔合线。

粘接不良在使用期间可能导致剥落。

焊丝的化学分析和焊接前正确的预热处理是影响成品耐磨带质量的关键因素。

加工耐磨带时要求慎重选择预热处理温度。

接头的预热处理有助于耐磨带粘接以及控制耐磨带加工后立即冷却的速率。

预热处理温度太低会在接头处形成马氏体，而温度太高会导致接头迅速老
化。

耐磨带加工后，耐磨带区域应缓慢冷却。

环境温度和条件不利时，可以使用密封罐或隔热毯。

耐磨带焊道应为环周方向施用，与接头外径同心；同时，应在18°吊卡台肩上施用同心锥体带。

焊道应形成规定宽度的连续性焊带。

耐磨带焊后表面的每个焊道应无突高的焊帽和严重的波纹；相邻焊道之间无严重谷底。

接头外径的耐磨带应与吊卡台肩上的耐磨带过渡平滑，耐磨带的整个轴向长度呈连续性。

焊接过程中相邻焊道之间的间距应为1/8’’(3.2mm)～1/4’’(6.4m m)之间。

备注：避免在焊接工艺过程中将接地电极与螺纹接头连接，防止产生电弧，对螺纹造成损伤。

接地电极应与钢管外表面连接。

6.3 位置和焊接坡口尺寸
耐磨带应在外螺纹接头和内螺纹接头以及中部加厚耐磨区域的相应位置施用，焊接坡口尺寸符合附录3的规定。

6.5 检验
耐磨带的检验应包括此处规定的几何尺寸检验和表面无损检验（NDE）。

6.5.1 成品几何尺寸检验
成品耐磨带的几何尺寸应符合附录4中规定的公差。

所有的耐磨带表面应符合下述的平滑标准：耐磨带整个外表面应平整或与主接头同心且与中部加厚轴垂直，成品表面计算的线性平均值应小于或等于125 m’’，根据表面粗糙度标准进行验收。

完整的耐磨带表面应均匀（即等径）和平滑。

不允许出现夹杂、焊珠或波动，但各个焊道之间的小“折皱”除外。

如果折皱宽度不大于3.2mm（1/8’’）或深度不大于1.6mm（1/16’’），均可接收，见附录4。

接头外径的耐磨带和锥体的起始处以及中部加厚和锥体的起始处之间的边缘应平滑处理。

6.5.2 表面无损检验
整个耐磨带以及耐磨带区域两边的25mm（1’’）的周围母材均应进行100%的湿磁粉检验（MT）。

磁粉检验应在成品表面或机械加工后的耐磨带上进行。

6.5.3 NS-1批准的耐磨带验收标准和拒收标准（参见规范条款90.3）
7. 内涂层（参见规范条款141.1）
如果订单要求进行内涂层，将适用规范条款141.1的要求。

8. 电频识别装置(参见规范条款20.5)
本规范阐述最低的作业要求、质量控制及现场工艺确保正确安装电频识别装置（RFID）。

如果购方要求使用电频识别装置，将适用规范条款20.5的要求。

应使用经现场试用成功且记录的适宜的电频识别装置装置。

使用适宜的读取装置进行查询时，应提供可靠、可重复的唯一性标识响应。

该装置应位于外螺纹接头上锥体台肩孔穴内或沟槽处，此处为钻杆的受外部磨损和机械磨损最少的位置。

详细位置信息见附录6。

参照源文
设备名称整体加重钻杆
规范03.30.80.1120
制造商通用
类型/规格各种
材料组别低合金钢
使用环境非酸性
1.加重钻杆级别：B、D 材料：锻造低合金钢
10.1 材料质证书- 总则
10.4 B类材料试验证书
20.3 追溯性–编号可追溯性
20.4 追溯性–炉批/热处理批的可追溯性
40.1 表面无损检验—总则
40.4.1.3 锻件、机械钢管或棒料磁粉检验–技术–磁粉检验技术·湿荧光粉·锻件
40.4.3.5 锻件、机械钢管或棒料磁粉检验–验收标准–最大允许相关线性/圆形/所有显像40.6.1.3 螺纹磁粉和外观检验（MT+VE）- 技术–湿荧光方法
40.6.2.3 螺纹磁粉和外观检验（MT+VE）- 要求范围–百分之百
40.6.3.3 螺纹磁粉和外观检验（MT+VE）- 验收标准–相关显像
50.1 近表面缺欠检测和验收-总则
50.5.1.2 锻件/机械钢管/棒料（非奥氏钢）超声检测（UT）- 技术–适用技术/条件
50.5.2.3 锻件/机械钢管/棒料（非奥氏钢）超声检测（UT）- 要求范围–百分之百
50.5.3.2 锻件/机械钢管/棒料（非奥氏钢）超声检测（UT）- 技术–验收标准–可接收显
像
60.1 缺陷处理–表面处理
70.1 硬度试验–总则
90.1 几何尺寸检验- 总则
90.2 几何尺寸检验- 螺纹
150.1 冲击试验–总则
160.1 不合格品处理–总则
耐磨带中部加厚
40.1 表面无损检验—总则
90.1 几何尺寸检验- 总则
90.3 几何尺寸检验- 接头耐磨带推荐类型、几何尺寸检验和验收标准
160.1 不合格品处理–总则
相邻耐磨带周边的热影响区基体材料
40.1 表面无损检验—总则
40.4.1.3 锻件、机械钢管或棒料磁粉检验–技术–磁粉检验技术·湿荧光粉·锻件
40.4.2.3 锻件、机械钢管或棒料磁粉检验–要求范围–百分之百
40.4.3.5 锻件、机械钢管或棒料磁粉检验–验收标准–最大允许相关线性/圆形/所有显像60.1 缺陷处理–表面处理
160.1 不合格品处理–总则
整个构件
10.1 材料质证书- 总则
10.2.2 材料质证书–构件证书
90.1 几何尺寸检验- 总则
141.1 钻杆内涂层和检验规范- 总则160.1 不合格品处理–总则
170.1 装箱/包装/标识–总则
180.1.3 非焊接产品的质量文件
1. 参见补充要求，章节4。

附录1 全壁厚材料检验硬度试验位置
全壁厚材料检验硬度试验位置实体棒料
粗加工部件和机械钢管
附录2 整体加重钻杆接头外螺纹“工厂环形槽”位置
整体加重钻杆接头外螺纹“工厂环形槽”位置
工厂环形槽详图接头
环形槽深度
d IN NC38 3/16’’NC50 1/4’’
附录3 耐磨带–位置和焊接坡口尺寸
见详图A 见详图A
见详图B
接头外径坡口深度坡口深度
中部加厚外径
最小值75mm（3’’）最小值49mm（3/4’’）最小值75mm（3’’）详图A –耐磨带尺寸
附录4 耐磨带 – 成品公差及平滑验收标准
成品几何尺寸 耐磨带公差
外螺纹/内螺纹接头和中间加
厚区 平滑标准
平整型 耐磨损合金涂层 碳化钨涂层 +0.8mm (+1/32’’) -0 mm (-0’’)
参见补充要求章节5.5
凸缘型 耐磨损合金涂层
最小值：+2.4mm （+3/32’’） 最大值：+4.0mm （+5/32’’）
备注：未说明中间加厚区。

然而，上述耐磨带公差和平滑验收标准适用。

接头外径 耐磨带公差
附录5 耐磨带–表面裂纹验收标准图纸
横向裂纹间隔约为38mm～75mm（1.1/2’’ ～3’’）时，均可接收。

然而，
间距小于38mm（1.1/2’’）或者裂纹宽度大于1.6mm（1/16’’）时不能接
收，可作为拒收的理由。

图1
不允许出现环向裂纹，拒收耐磨带
所有片状迹象均应作为拒收的依据
图2
备注：未标明中间加厚区。

然而，同样适用上述耐磨带公差和平滑验收标准。