API 5CT Z140je visoko{0}}trdnostni razred jeklenega ohišja in cevi, določen v specifikaciji API (American Petroleum Institute) 5CT. Ta standard ureja proizvodnjo ohišij in cevi z navojem, ki se uporabljajo v naftnih in plinskih vrtinah.
Ključne značilnosti:
Ultra{0}}visoka trdnost:Z140 je eden najvišjih razredov trdnosti v standardu API 5CT, z določeno minimalno mejo tečenja 140.000 psi (965 MPa). Zaradi tega je primeren zaultra{0}}globoke vrtine, visoko{0}}tlačne/visoke{1}}temperaturne (HPHT) vrtinein druga zahtevna okolja v vrtini, kjer so obremenitve zrušitve, razpoke in natezne obremenitve ekstremne.
Kaljeno in kaljeno (Q&T):Da bi dosegli to visoko trdnost in ohranili dobro žilavost, so cevi Z140 izdelane s postopkom kaljene in temperirane toplotne obdelave.
Omejena uporaba v kislih storitvah:Zaradi svoje zelo visoke trdnosti in trdote je standardni Z140 na splošnoni priporočljivo za kislo postrežbo(okolja, ki vsebujejo vodikov sulfid, H₂S) zaradi njegove visoke dovzetnosti za sulfidne napetostne razpoke (SSC). Če se uporablja v takih okoljih, zahteva izjemno skrbno izbiro materiala, posebne proizvodne procese in strog nadzor trdote, ki ga pogosto določi končni uporabnik.
Pomembno je omeniti, da čeprav je bil Z140 vključen v prejšnje izdaje API 5CT, je bilizbrisano iz najnovejših izdaj standarda (npr. API 5CT 9. izdaja). Vendar ga je še vedno mogoče izdelati kotRazred »N-API« ali »Lastniški«.jeklarne na podlagi specifikacij strank, ki se pogosto sklicujejo na stare zahteve API.
Parametri in tabele izdelkov
Tabela 1: Mehanske lastnosti API 5CT Z140
| Lastnina | Vrednost | Enota | Opombe | |
|---|---|---|---|---|
| Ocena | Z140 | - | Predpona »Z« označuje visoko-razred trdnosti. | |
| Določena minimalna meja tečenja (SMYS) | 140,000 | psi | 965 MPa | |
| Najmanjša natezna trdnost | 150,000 | psi | 1035 MPa | Cev mora prenesti vsaj tolikšno natezno obremenitev. |
| Največja natezna trdnost | N/A (glej opombo 1) | psi | Za visoko{0}}trdne razrede, kot je ta, se proizvajalec in kupec pogosto dogovorita za največjo vrednost, da se zagotovi ustrezna žilavost. | |
| Razpon tečenja | 140,000 - 175,000 | psi | 965 - 1207 MPa | Dejanska meja tečenja mora biti znotraj tega območja. |
| Trdota (tipična največja) | 42.0 | HRC | Rockwell Clestvica. To je kritičen parameter za nadzor tveganja SSC. | |
| Raztezek (najmanjši) | Glejte formulo | % | API 5CT določa najmanjši raztezek na podlagi nateznega preskusnega vzorca. |
Opomba 1:Največja natezna trdnost ni določena v API 5CT za vse razrede, vendar je običajno nadzorovana z največjo mejo tečenja in razmerjem-na-natezno trdnostjo (razmerje Y/T). Za ultra-visoke-trdnostne razrede je pogosto določeno največje razmerje Y/T (npr. 0,95), da se zagotovi deformacijska zmogljivost.
Tabela 2: Tipična kemična sestava (masni %)
API 5CT ne predpisuje posebne kemične sestave, ampak določa zahteve glede mehanskih lastnosti in učinkovitosti. Proizvajalci razvijejo kemijo za izpolnjevanje teh zahtev. Tipična kemija za kakovost Z140 bi bila nizko-legirano jeklo.
| Element | Tipičen obseg | Namen |
|---|---|---|
| Ogljik (C) | 0.25 - 0.35 | Primarni ojačitveni element. |
| Mangan (Mn) | 0.80 - 1.20 | Poveča moč in kaljivost. |
| Silicij (Si) | 0.15 - 0.35 | Dezoksidant in krepi ferit. |
| Krom (Cr) | 0.80 - 1.50 | Poveča kaljivost, trdnost in odpornost proti koroziji. |
| molibden (Mo) | 0.15 - 0.30 | Izboljša kaljivost in trdnost, zlasti pri visokih temperaturah. |
| Niobij (Nb) / vanadij (V) | Količine v sledovih | Čistila zrn in ojačevalci padavin. |
| fosfor (P) | Manjše ali enako 0,015 | Nečistoča, ki je zelo nizka za izboljšanje žilavosti. |
| Žveplo (S) | Manjše ali enako 0,005 | Nečistoča je zelo nizka za izboljšanje žilavosti in zmanjšanje tveganja SSC. |
Opomba:To je reprezentativna kemija. Natančna sestava je last vsakega proizvajalca.
Tabela 3: Podatki o merah in masi (primer običajnih velikosti)
Zunanji premer, debelina stene in teža so določeni v API 5CT. Spodaj so primeri običajnih velikosti ohišij.
| Nazivna velikost in teža (lb/ft) | Zunanji premer (v) | Notranji premer (in) | Debelina stene (in) | Navadna končna masa (lb/ft) | Meja tečenja telesa cevi (v milijonih lbf) |
|---|---|---|---|---|---|
| 7", 29,00 lb/ft | 7.000 | 6.184 | 0.408 | 29.00 | 1.33 |
| 7", 32,00 lb/ft | 7.000 | 6.094 | 0.453 | 32.00 | 1.46 |
| 9-5/8", 40,00 lb/ft | 9.625 | 8.835 | 0.395 | 40.00 | 1.87 |
| 9-5/8", 47,00 lb/ft | 9.625 | 8.681 | 0.472 | 47.00 | 2.21 |
| 10-3/4", 51,00 lb/ft | 10.750 | 9.850 | 0.450 | 51.00 | 2.39 |
Razlaga tečenja telesa cevi:To je teoretična aksialna obremenitev, ki je potrebna za prepustnost telesa cevi, izračunana kot: SMYS x-površina preseka. Vrednosti v tabeli prikazujejo izjemno-nosilnost Z140.
Ključni premisleki in aplikacije
Aplikacije:
Ultra{0}}globoke navpične in usmerjene vrtine
Zaščitni nizi v globokomorskih in HPHT vrtinah
Linijski sistemi v območjih z visokimi tlačnimi razlikami
Območja, ki zahtevajo visoko odpornost proti zrušitvam in razpokam
Izzivi in omejitve:
Sulfidne napetostne razpoke (SSC):Visoka dovzetnost. Ni za standardno kislo postrežbo.
Žilavost:Zahteva odlično nizko-temperaturno žilavost za preprečitev krhkega zloma.
Varjenje in rokovanje:Za varilni pribor so potrebni posebni postopki zaradi visokega ogljikovega ekvivalenta in trdnosti. Med ravnanjem je treba paziti, da se izognete poškodbam površine, ki lahko delujejo kot koncentrirači napetosti.
Razpoložljivost:Ker je izbrisana stopnja API, je poseben izdelek z daljšimi časi dobave in višjimi stroški.
Če povzamemo,API 5CT Z140je specializirana, ultra{0}}visoka-trdnost zaščitnih in cevnih ohišij, zasnovana za najzahtevnejše pogoje vrtin, kjer je mehanska zmogljivost najpomembnejša. Njegova uporaba zahteva temeljit inženirski pregled pogojev v vrtini in materialnih omejitev.
