GB/T 43505-2023 陶瓷内衬油管

　　ICS 75. 180. 10 CCS E 92

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 43505—2023

　　陶瓷内衬油管

　　Ceramiclined tubing

　　2023-12-28发布 2024-04-01实施

　　国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会

　　

　　发

　　

　　布

　　GB/T 43505—2023

　　目 次

　　前言 Ⅲ

　　1 范围 1

　　2 规范性引用文件 1

　　3 术语 、定义 、符号和缩略语 2

　　3. 1 术语和定义 2

　　3. 2 符号 3

　　3. 3 缩略语 3

　　4 产品形式及材料 3

　　4. 1 产品结构 3

　　4. 2 端口形式 4

　　4. 3 连接形式 4

　　4. 4 基管材料要求 5

　　4. 5 铝热剂材料要求 5

　　4. 6 保护帽和 CB环材料要求 5

　　5 制造方法 5

　　5. 1 基管的处理 5

　　5. 2 CLT制造 6

　　5. 3 CB环的制造 6

　　5. 4 CB环的安装 6

　　5. 5 上接箍 6

　　5. 6 可追溯性 7

　　5. 7 购方检验 7

　　6 性能要求及检验试验 7

　　6. 1 基管 7

　　6. 2 陶瓷内衬层 7

　　6. 3 CLT 8

　　6. 4 附加性能试验 11

　　6. 5 CB环试验 13

　　6. 6 保护帽试验 13

　　6. 7 检验频次及验收规则 14

　　7 记录 14

　　7. 1 购方提供的资料 14

　　7. 2 制造商提供的文件 15

　　Ⅰ

　　GB/T 43505—2023

　　8 标志 、包装 、运输与存储 15

　　8. 1 标志 15

　　8. 2 包装 15

　　8. 3 运输 15

　　8. 4 存储 16

　　9 使用和维修 16

　　9. 1 资料审查 16

　　9. 2 实物查验 16

　　9. 3 连接 16

　　9. 4 起出 17

　　9. 5 报废与维修 17

　　附录 A (资料性) 陶瓷内衬层表面质量测定方法 19

　　A. 1 原理 19

　　A. 2 设备仪器 19

　　A. 3 检测步骤 19

　　附录 B (规范性) CLT规格尺寸要求 20

　　附录 C (资料性) 陶瓷内衬层厚度的测定方法 23

　　C. 1 原理 23

　　C. 2 设备仪器 23

　　C. 3 测定步骤 23

　　附录 D (资料性) CLT 的推荐上扣扭矩 24

　　Ⅱ

　　GB/T 43505—2023

　　前 言

　　本文件按照 GB/T 1. 1—2020《标准化工作导则 第 1部分 :标准化文件的结构和起草规则》的规定起草 。

　　请注意本文件的某些内容可能涉及专利 。本文件的发布机构不承担识别专利的责任 。

　　本文件由全国石油天然气标准化技术委员会(SAC/TC355)归 口 。

　　本文件起草单位 : 中国石油集团工程材料研究院有限公司 、吉林省大多天盛金属陶瓷技术有限公司 、中国建材检验认证集团淄博有限公司 、中国石油物资有限公司 、北京科技大学 、中国石油天然气股份有限公司新疆油田分公司 、中国石油天然气股份有限公司吉林油田分公司 、中国石油天然气股份有限公司长庆油田分公司 、长安大学 、中国人民解放军陆军装甲兵学院 、中国石油化工股份有限公司胜利油 田分公司 。

　　本文件主 要 起 草 人 : 李 厚 补 、王 守 泽 、张 学 敏 、吴 萍 、林 涛 、齐 国 权 、徐 婷 、杨 永 利 、方 伟 、魏 世 丞 、李红伟 、张志超 、戚东涛 、梁义 、郭建光 、王战 、陈伟 、王守虎 、叶勤友 、姜晓峰 、周宏斌 。

　　Ⅲ

　　GB/T 43505—2023

　　陶瓷内衬油管

　　1 范围

　　本文件规定了离心自蔓延高温合成法制造的陶瓷内衬油管(CLT) 的产品形式及材料 、制造方法 、性能要求及检验试验 、记录 、标志 、包装 、运输 、存储 、使用和维修 。

　　本文件适用于腐蚀 、磨损 、结垢 、结蜡及高温工况下的多相流体 、烃类气体 、烃类液体和水的举升及输送用 CLT。

　　本文件适用的 CLT管径范围为 OD 42. 16 mm ~ OD114. 30 mm ,钢级包括 H40、J55、N80 1类 。

　　注 : 离心自蔓延高温合成法基本工艺原理是将 Fe2 O3 (或 Fe3 O4 )粉和铝粉按一定比例均匀混合装入油管后 , 固定在

　　离心机上 ,待离心机转数达到一定值后将反应物点燃 ,利用被激发的氧化还原反应释放出来的大量反应热来维持反应的迅速进行 。熔融态生成物在离心力作用下 ,根据其密度不同而相互分离 ,冷却后形成 CLT。

　　2 规范性引用文件

　　下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款 。其中 , 注 日期的引用文件 ,仅该日期对应的版本适用于本文件 ;不注日期的引用文件 ,其最新版本(包括所有的修订单) 适用于本文件 。

　　GB/T 2102 钢管的验收 、包装 、标志和质量证明书

　　GB/T 2828. 1 计数抽样检验程序 第 1部分 :按接收质量限(AQL)检索的逐批检验抽样计划

　　GB/T 3850 致密烧结金属材料与硬质合金 密度测定方法

　　GB/T 6804 烧结金属衬套 径向压溃强度的测定

　　GB/T 7997 硬质合金 维氏硬度试验方法

　　GB/T 8923. 1—2011 涂覆涂料前钢材表面处理 表面清洁度的 目视评定 第 1 部分 :未涂覆过的钢材表面和全面清除原有涂层后的钢材表面的锈蚀等级和处理等级

　　GB/T 9253 石油天然气工业 套管 、油管和管线管螺纹的加工 、测量和检验

　　GB/T 12606 无缝和焊接(埋弧焊除外)铁磁性钢管纵向和/或横向缺欠的全圆周 自动漏磁检测

　　GB/T 14153—1993 硬质塑料落锤冲击试验方法 通则

　　GB/T 17745—2011 石油天然气工业 套管和油管的维护与使用

　　GB/T 19830 石油天然气工业 油气井套管或油管用钢管

　　GB/T 20972. 2 石油天然气工业 油 气 开 采 中 用 于 含 硫 化 氢 环 境 的 材 料 第 2 部 分 : 抗 开 裂 碳钢 、低合金钢和铸铁

　　GB/T 21267 石油天然气工业 套管及油管螺纹连接试验程序

　　GB/T 23512 石油天然气工业 套管 、油管 、管线管和钻柱构件用螺纹脂的评价与试验

　　GB/T 32552 无缝和焊接钢管(埋弧焊除外)的自动全圆周超声厚度检测

　　GB/T 39534 金属和合金的腐蚀 液体中不锈钢和镍基合金均匀腐蚀速率测定方法

　　1

　　GB/T 43505—2023

　　3 术语、定义、符号和缩略语

　　3. 1 术语和定义

　　下列术语和定义适用于本文件 。

　　3. 1. 1

　　基管 backingpipe

　　内衬陶瓷前的新油管或旧油管 。

　　3. 1.2

　　陶瓷内衬层 ceramic liner

　　采用离心自蔓延高温合成法在基管内壁形成的陶瓷薄壁层 。

　　注 : 衬入基管内部起到防腐 、防垢 、耐磨 , 同时修复旧油管内壁尺寸缺陷的作用 。

　　3. 1.3

　　陶瓷内衬油管 ceramiclined tubing;CLT

　　采用离心自蔓延高温合成法在内壁衬入陶瓷内衬层的油管 。

　　3. 1.4

　　铝热剂 thermites

　　点燃后反应产生大量热量的铝粉与金属氧化物(如 Fe2 O3 或 Fe3 O4 )及相关助剂的混合物 。 3. 1.5

　　自蔓延高温合成 self-propagatinghigh temperaturesynthesis;SHS

　　利用化学反应放出的热量使反应自发地进行下去 ,用以合成材料的一种技术 。

　　3. 1.6

　　离心自蔓延高温合成 SHS-Centrifugalprocess

　　在高速旋转产生的离心力作用下发生的自蔓延高温合成 ,有助于促进反应进行及熔化产物的物相分离 。

　　3. 1.7

　　腐蚀隔离环 corrosion barrier(CB) ring

　　位于相邻油管端面之间保证防腐完整性作用的耐蚀材料环 。

　　注 : 简称 CB环 。

　　3. 1. 8

　　保护帽 end cap

　　固定在 CLT末端 ,对陶瓷内衬层端部起密封作用的金属构件 。

　　3. 1.9

　　保护帽翻边 flareoftheend cap

　　在保护帽一端沿基管端面径向向外翻成的边缘 。

　　3. 1. 10

　　压溃强度 crushingstrength

　　通过施加径向压力测定 CLT 陶瓷内衬层破裂时的强度 。

　　3. 1. 11

　　结合强度 bondingstrength

　　通过施加轴向压力测定陶瓷内衬层沿基管轴向剪切剥离时的强度 。

　　2

　　GB/T 43505—2023

　　3. 1. 12

　　代号 1 Label1

　　规格或规定外径的无量纲代号 。

　　3. 1. 13

　　代号 2 Label2

　　单位长度质量的无量纲代号 。

　　3.2 符号

　　下列符号适用于本文件 。

　　dmin :CLT最小内径 ,单位为毫米(mm) 。

　　t :基管壁厚 ,单位为毫米(mm) 。

　　t1 : 陶瓷内衬层厚度 ,单位为毫米(mm) 。

　　l1 :保护帽长度 ,单位为毫米(mm) 。

　　l2 :CB环长度 ,单位为毫米(mm) 。

　　F :结合强度 ,单位为兆帕(MPa) 。

　　W :油管与陶瓷内衬层产生分离时的最大载荷 ,单位为牛顿(N) 。

　　D :基管的平均内径 ,单位为毫米(mm) 。

　　L :试样长度 ,单位为毫米(mm) 。

　　3.3 缩略语

　　下列缩略语适用于本文件 。

　　CB:腐蚀隔离(corrosion barrier)

　　CLT: 陶瓷内衬油管(ceramic lined tubing)

　　I:整体接头(integraljoint)

　　N:不加厚油管接头(non-upsettubing connection)

　　OD:CLT外径(outside diameter ofCLT)

　　P:平端(plain end)

　　PTFE:聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene)

　　SHS: 自蔓延高温合成(self-propagating high temperature synthesis)

　　U :外加厚油管接头(external upsettubing connection)

　　4 产品形式及材料

　　4. 1 产品结构

　　CLT 由基管和陶瓷内衬层两部分组成 ,典型结构如图 1所示 。

　　3

　　GB/T 43505—2023

　　标引序号说明 :

　　1— 陶瓷内衬层 ;

　　2— 基管 。

　　图 1 CLT结构示意图

　　4.2 端口形式

　　除订单上另有规定外 ,CLT应带螺纹和接箍供货 。若订单上有规定 ,则 CLT应按两端带螺纹但不带接箍形式供货 。CLT也可使用其他特殊螺纹形式 。

　　4.3 连接形式

　　4.3. 1 CLT采用接箍连接形式 ,如图 2所示 。为了确保在相邻油管之间过渡段防腐的完整性 ,宜在接箍内壁设置 CB环 。施加在 CB环上的压缩量通过上卸扣过程中油管端部间的距离进行控制 ,也可采用其他类型的接箍保护形式 。

　　标引序号和符号说明 :

　　1— 陶瓷内衬层 ;

　　2— 基管 ;

　　3— 保护帽 ;

　　4— 保护帽翻边 ;

　　5—CB环 ;

　　6— 接箍 ;

　　7— 螺纹 ;

　　l1 — 保护帽长度 ;

　　l2 —CB环长度 。

　　图 2 CLT连接结构示意图

　　4

　　GB/T 43505—2023

　　4.3.2 为了避免对陶瓷内衬层端部造成机械损伤 ,通常采用保护帽进行保护 。保护帽一端插入管体并通过合适的胶黏剂与陶瓷内衬层粘接在一起 ,保护帽另一端翻边至基管端面 ,形成保护帽翻边并与接箍上的 CB环紧密贴合 ,保障整个连接结构的完整性 ,也可采用其他形式的连接保护装置 。

　　4.4 基管材料要求

　　4.4. 1 基管材料应符合 GB/T 19830规定 。

　　4.4.2 宜使用旧油管作为基管 。 除另有规定外 , 旧油管最小壁厚应不小于 2. 8 mm。对于旧油管材料 、性能和检测等技术条件的要求 ,应根据购方和制造商相关经验及工况需求确定 。不宜用含硫环境下使用过的旧油管 。

　　4.5 铝热剂材料要求

　　4.5. 1 铝粉应为惰性气体雾化铝粉 ,活性铝含量不低于 98% ,粒度不低于 200 目 。

　　4.5.2 Fe2 O3 (或 Fe3 O4 )粉应为工业级 ,粒度不低于 200 目 。

　　4.6 保护帽和 CB环材料要求

　　4.6. 1 保护帽应满足输送介质耐蚀要求 ,通常采用不锈钢材料制造 ,并选用合适的胶黏剂与陶瓷内衬层粘接在一起 。其他类型的保护帽材料应符合相应标准要求 。

　　4.6.2 CB环通常由满足输送介质耐蚀 、耐温 、耐磨要求的聚合物材料制作 ,典型的材料如橡胶和纤维填充 PTFE。

　　4.6.3 保护帽长度和 CB环长度应符合表 1 的规定 。

　　表 1 保护帽和 CB环长度范围

　　代号 1

　　保护帽长度 , l1

　　mm

　　CB环长度 , l2

　　mm

　　≤2-7/8

　　12~ 25

　　23~ 28

　　>2-7/8

　　15~ 30

　　23~ 28

　　5 制造方法

　　5. 1 基管的处理

　　5. 1. 1 旧油管识别

　　制造商和/或旧油管供应商应建立一套程序或基准来识别和区分旧油管钢级 。 可采用化学成分分析 、金相组织分析和力 学 性 能 测 试 等 方 法 进 行 识 别 和 区 分 。应 在 旧 油 管 上 涂 覆 对 应 钢 级 的 标 准 颜 色代码 。

　　5. 1.2 喷砂处理

　　5. 1.2. 1 以新油管为基管制造 CLT前应去除基管内壁的有机物残留 。 以旧油管为基管制造 CLT前应采用物理 、化学或机械方法去除油管内油 、蜡 、砂 、垢 、锈等有机物残留及杂质 。

　　5. 1.2.2 所有基管内衬陶瓷前均应喷砂处理 ,处理后油管内壁应符合 GB/T 8923. 1—2011 中 Sa2⅟2级 ~ Sa3级的要求 ,锚纹深度应达到 25μm~76μm,外壁除锈等级应符合 GB/T 8923. 1—2011中 Sa1级 ~Sa2

　　5

　　GB/T 43505—2023

　　级的要求 ,外表面应无残油、油脂、氧化皮、油漆等污染物 。

　　5. 1.3 旧油管校直

　　旧油管直线度不符合 GB/T 19830规定时 ,应进行校直处理 ,校直后的直线度应不超过 0. 2 % 。

　　5.2 CLT制造

　　5.2. 1 配料

　　铝热剂不应结块 ,并且应混合均匀 ,混合过程中注意安全防护 ,选择适合的混合设备及工具 ,单次投料量宜控制在 100 kg以下 ,保障混合过程不产生火花 。

　　5.2.2 装料

　　采用装料装置将铝热剂装入基管 ,使铝热剂在基管内均匀分布 。装好铝热剂的基管应保持水平 ,最大倾斜度不应超过 5°。

　　5.2.3 内衬陶瓷

　　离心机转动前应调整基管中心 ,偏心不应大于 0. 1 mm ,离心机转速达到设定值并且转动平稳后点燃 ,平稳减速直至停止 ,冷却后取出 CLT。

　　5.2.4 热处理

　　GB/T 19830适用的 H40、J55及 N80 1类钢级不加厚基管内衬陶瓷后无需进行热处理 。加厚基管内衬陶瓷后应进行全长正火处理 。

　　5.2.5 保护帽安装

　　保护帽与 CLT端部内表面为过盈配合 。依据保护帽长度和壁厚加工 CLT 端部内表面 ,并保证陶瓷内衬层横截面光滑 。将胶黏剂均匀涂于保护帽外表面并插入 CLT 端部 。 固化后的胶黏剂应密封保护帽与基管界面以及陶瓷内衬层与保护帽横截面之间的间隙 , 以避免电偶腐蚀和缝隙腐蚀 。保护帽翻边可焊接到基管上以增加连接的可靠性 。

　　5.2.6 螺纹加工

　　按照 GB/T 9253要求或特殊螺纹设计要求在 CLT两端加工螺纹 。

　　5.3 CB环的制造

　　应采用模压和/或机加的方法制 造 CB环 , 且 应 符 合 特 定 类 型 钢 制 接 箍 的 尺 寸 要 求 。 应 记 录 制 作CB环的橡胶或 PTFE 的模压工艺条件 。其他类型的 CB环制造应符合相应标准要求 。

　　5.4 CB环的安装

　　图 2所示的 CLT连接示意图中有两个 CB环 。每个 CB环外表面制作有与接箍相同的螺纹 。将胶黏剂均匀地涂覆在 CB环螺纹和横端面后 ,将 CB环旋进接箍 。按上述方法安装完另一个 CB环 ,两个CB环横端面之间的间隙将被固化的胶黏剂充分填充 。 安装完成后 ,加工 CB环的另一个横端面 ,确保其尺寸与保护帽翻边相匹配 。

　　5.5 上接箍

　　5.5. 1 连接用接箍应符合 GB/T 19830规 定 。 接 箍 内 部 宜 内 嵌 CB环 与 CLT 管 端 配 合 , 确 保 接 箍 和

　　6

　　GB/T 43505—2023

　　CLT密封防腐 。

　　5.5.2 每根带接箍供货的 CLT均应肉眼观察接箍是否上紧 ,管端螺纹不应露出 ,管端和接箍所采用的CB环不应变形 、翘起或损坏脱落 。

　　5.6 可追溯性

　　5.6. 1 制造商应制定并遵循一套制作陶瓷内衬层后能保持基管炉号和(或) 识别批号的程序 ,并按规定在产品上标记 。

　　5.6.2 制造商应制定并遵循一套识别 CLT炉号和(或)批号的程序 ,并按规定在产品上标记 。

　　5.7 购方检验

　　当代表购方的检验员准备进行 CLT检测或见证质量控制试验时 ,制造商应安排合理的时间以见证或检验产品 ,并保证检验员检查制造过程中车间各个环节 。制造商应提供所有合理和安全的设施以满足检验员提出的符合本文件规定的要求 。 除合同另有规定外 ,所有检验应在装运前在制造商所在地进行 ,且不应受工厂不必要工作的干扰 。合同可要求每批 CLT在装运之前提供购方检验员出具的书面验收报告 。

　　6 性能要求及检验试验

　　6. 1 基管

　　6. 1. 1 性能要求

　　基管的性能应满足 GB/T 19830的要求 ,具体检验项目及方式由购方和 CLT制造商协商确定 。

　　6. 1.2 检验试验

　　旧油管基管壁厚应依据 GB/T 12606采用漏磁法或依据 GB/T 32552采用超声法进行检验 。

　　6.2 陶瓷内衬层

　　6.2. 1 表面质量

　　6.2. 1. 1 性能要求

　　陶瓷内衬层应平整 ,无积瘤 、无剥落 。

　　6.2. 1.2 检验试验

　　陶瓷内衬层表面质量的测定方法见附录 A。

　　6.2.2 厚度

　　6.2.2. 1 性能要求

　　陶瓷内衬层的厚度应符合附录 B规定 ,厚度偏差应符合表 2规定 。

　　7

　　GB/T 43505—2023

　　表 2 陶瓷内衬层厚度偏差

　　基管壁厚 ,

　　t

　　mm

　　陶瓷内衬层厚度偏差

　　mm

　　t≤5. 51

　　+

　　t1 -

　　0. 7

　　0. 5

　　5. 51

　　+

　　t1 -

　　1. 2

　　1. 0

　　10. 54

　　+

　　t1 -

　　1. 7

　　1. 5

　　13. 46

　　+

　　t1 -

　　2. 2

　　2. 0

　　6.2.2.2 检验试验

　　陶瓷内衬层厚度检测方法见附录 C。

　　6.2.3 硬度和密度

　　6.2.3. 1 性能要求

　　陶瓷内衬层的硬度和密度应符合表 3 的规定 。

　　表 3 陶瓷内衬层性能要求

　　陶瓷内衬层硬度HV0. 5

　　陶瓷内衬层密度g/cm3

　　≥1 000

　　≥3. 4

　　6.2.3.2 检验试验

　　测定硬度和密度时 ,应将陶瓷内衬层内表面打磨光滑 ,去除表面杂质 ,取样位置距 CLT端面应大于100 mm。 陶瓷内衬层硬度的测定按 GB/T 7997 的规定进行 。 陶瓷内衬层密度的 测 定 按 GB/T 3850的规定进行 。

　　6.3 CLT

　　6.3. 1 规格尺寸

　　6.3. 1. 1 性能要求

　　CLT 的规格尺寸应符合附录 B要求 。

　　6.3. 1.2 检验试验

　　测量方法按照 GB/T19830的规定执行 。其他 CLT规格尺寸可根据供需双方协议供货 。

　　6.3.2 长度

　　6.3.2. 1 性能要求

　　CLT应按表 4规定的长度供货 。接箍毛坯及短节等附件(除接箍外)的长度应在订单中规定 。

　　8

　　GB/T 43505—2023

　　表 4 CLT长度范围

　　单位为米

　　类别

　　范围 1

　　范围 2

　　范围 3

　　带螺纹和接箍的 CLT长度范围

　　6. 10~ 7. 32

　　8. 53~ 9. 75

　　11. 58~ 12. 80

　　短节

　　购方和制造商协商确定

　　注 : 其他长度由购方和制造商协商确定 。

　　6.3.2.2 检验试验

　　应测量每根 成 品 管 的 长 度 以 确 定 其 满 足 长 度 要 求 。 长 度 测 量 值 应 以 米 (m) 为 单 位 , 并 精 确 至0. 01 m。