最新API8C钻井和采油提升设备规范.docx
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最新API8C钻井和采油提升设备规范
API-8C钻井和采油提升设备规范
钻井和采油提升设备规范
（PSL1和PSL2）
API规范8C
第5版，2012年4月
生效日期：
2012年10月1日
钻井和采油提升设备规范
（PSL1和PSL2）
API规范8C
第5版，2012年4月
生效日期：
2012年10月1日
特别说明
API出版物所涉及的必然是一般性问题，对于具体的情况，应查阅地方、州和联邦法律及条例。
API或API的任何雇员、分包商、顾问、委员会或其他受托人，均不担保也不承诺（无论明示还是暗指）本标准所包含信息的准确性、完整性和适用性，对于本标准中所披露的任何信息的使用及其后果，也不承担任何义务和责任。
API或API的任何雇员、分包商、顾问或其他受托人，也不承诺本标准的使用不会侵犯其他人的专有权利。
API出版物可供任何愿意使用的人使用。
本学会已做出很大努力以确保出版物内的数据准确可靠，但是，本学会对本出版物不作任何声明、不担保或不承担责任，因此，断然拒绝承担使用本出版物而造成的损失或伤害责任，也不承担因使用本出版物而侵犯司法权力机构的责任。
API出版物的出版是为了促进已被验证为良好的工程技术和操作方法的广泛应用。
对于宜在何时、何地采用这些出版物，不排除进行良好工程判断的要求。
API出版物的制定和发布，无意以任何方式限制任何人采用其他的做法。
按照API标准的标记要求对其设备或材料进行标记的任何制造商，应对产品符合该标准的所有相应要求负完全责任。
美国石油学会不声明、不担保或保证这些产品确实符合相应的API标准。
本标准的使用者不宜依赖于本文所含信息。
在使用本文所含信息时，宜结合妥善的商业判断、科学判断、工程判断和安全判断。
版权所有。
未经出版商允许，本著作的任何部分均不得以任何方法，如电子、机械、照相、记录或其他等再版、储存在检索系统或转送。
出版商联系地址：
美国石油学会出版业务部，1220LStreet,N.W.,Washington,D.C.20005。
版权
2012美国石油学会
前言
任何API出版物所包括的内容都不得解释为以暗示或其它方式授权制造、出售或使用专利权范围内的任何方法、设备和产品。
也不得解释为保证任何人侵犯专利权而不负责任。
Shall：
本标准中使用的“shall”译为“应”，指符合本规范的最低要求。
Should：
本标准中使用的“should”译为“宜”，指符合本规范的推荐或建议而非要求。
本文件是根据API标准化程序在保证制定过程中适当公告和参与的基础上制定的，并称之为API标准。
有关本标准内容的解释和对制定程序的看法与问题，可直接致函美国石油学会标准部总经理，地址：
1220LStreet,NW,Washington,DC20005。
翻印或翻译本出版物全部或其中任何一部分内容，应向总经理提出申请许可。
通常，API标准至少每五年进行一次复查并进行修订、重申或撤销。
有时，这个复查周期可做一次两年的延长。
人们可从API编辑部[电话：
（202）682-8000]了解出版情况。
API出版物和资料目录每年由API出版。
API地址为：
1220LStreet，N.W.,Washington，D.C.20005．
欢迎提出修改意见，并请提交美国石油学会标准部，地址：
1220LStreet，N.W.,Washington，D.C.20005，邮箱：
。
译者说明：
为了更准确地理解本标准，译者给出下述英文单词的定义供使用人员参考：
Shall（应/应该）
动词形式，用于表明为与本标准一致需严格遵守的要求，除非所有相关方同意，不允许与本标准存在任何偏差。
Should（最好/宜）
动词形式，用于表明在几种可能性中，推荐认为是最合适的一种而不提及或排斥其它几种或某一作法最好但非必需要求。
May（可/可以）
动词形式，用于表明在本标准范围内可允许使用的一种作法。
Can（能/能够）
动词形式，用于可能性和能力的陈述，无论是具体的、有形的还是偶然的。
同时，为了更准确的表达本标准原文的相关要求，译者在译文中标注了shall（应）和shallnot（不得）。
此时，本标准的使用者应格外注意。
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11.3
附图：
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
表
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
钻井和采油提升设备（PSL1和PSL2）
1范围
本标准规定了钻井和采油作业用提升设备的设计、制造及试验要求。
本标准适用于下述钻井和采油提升设备：
a）提升滑轮hoistingsheaves；
b）游车和游车大钩travelingblocksandhookblocks；
c）游车至大钩的连接件block-to-hookadapters；
d）连接件和吊环接头connectorsandlinkadapters；
e）钻井大钩drillinghooks；
f）油管大钩和抽油杆吊钩tubinghookandsucker-rodhook；
g）吊环elevatorlink；
h）套管吊卡、油管吊卡、钻杆吊卡和钻铤吊卡
Casingelevator,tubingelevators,drillpipeelevatorsanddrill-collarelevators；
i）抽油杆吊卡sucker-rodelevators；
j）旋转水龙头的提环接头rotaryswivel–bailadapters；
k）旋转水龙头rotaryswivels；
l）动力水龙头powerswivels；
m）动力短节powersubs；
n）卡盘（可用作吊卡时）spiders,ifcapableofbeingusedaselevators；
o）死绳固定器wir-lineanchors；
p）钻柱运动补偿器drill-stringmotioncompensators；
q）用作提升设备的方钻杆旋扣器kellyspinner,ifcapableofbeingusedashoistingequipment；
r）安装在提升设备上的压力容器和管线pressurevesselandpipingmountedontohoistingequipment；
s）用作提升设备的安全卡箍safetyclamps,ifcapableofbeingusedashoistingequipment；
t）游动设备（如：
大钩，车等）的导向小车。
Guidedolliesfortravelingequipment（e.g.hooks,blocks,etc.）.
本标准规定了两个级别的产品规范等级（PSLs）的要求。
这两个级别的PSL表示不同等级的技术要求。
如果没有特别指明为PSL2，§4~§11中的所有要求均适用于PSL1。
PSL2包括PSL1的所有要求和本标准规定的附加做法。
补充要求仅在规定时适用。
附录A提供了若干标准化的补充要求。
2规范性参考文件
下列规范性文件对于本规范的应用是十分必要的。
对于标注日期的参考规范，仅采用引用的版本。
对于未标注日期的参考规范，应采用其最新版（包括任何的修订）。
APISpec.5B
套管、油管和管线管螺纹的加工、测量和螺纹检查规范
APISpec.5CT
套管和油管规范
APISpec.7-1
旋转钻柱构件规范
APISpec.7-2
旋转台肩式螺纹连接螺纹加工及测量规范
API9B
油田用钢丝绳的选用、保养和使用推荐做法
ASMEB31.31
化工厂和炼油厂管道
ASME锅炉和压力容器规范，2010，第五卷，无损检测；第八卷，第一分部，压力容器建造规则；第九卷，焊接和钎焊评定。
ASTMA3702
钢制品力学性能标准试验方法及定义
ASTMA388
重型钢锻件超声波检验实用规程
ASTMA488
铸钢件焊接工艺和人员的评定方法
ASTMA770
特殊用途钢板板厚方向拉伸试验标准规范
ASTME4
试验机载荷验证规程
ASTME125
铸铁件缺陷磁痕的标准参考底片
ASTME165
液体渗透检验试验方法
ASTME186
厚壁（2~4-1/2in.[51~114mm]）铸钢件射线检验参考底片
ASTME280
厚壁（4-1/2~12in.[114~305mm]）铸钢件射线检验参考底片
ASTME428
超声波检验用金属参考试块的制作造和控制规程
ASME446
厚度2in.[51mm]以下铸钢件射线检验参考底片
ASME709
磁粉检验标准指南
ASNT-TC-1A3
无损检验人员资格评定和认证的推荐方法
AWSD1.14
结构件焊接规范
AWSQC1
焊接检查人员的AWS认证标准
EN287-15
焊工资格评定试验，熔焊，钢
ISO104226
石油和天然气工业---套管、油管和管线管螺纹的加工、测量和螺纹检查---规范
ISO15614-1
金属材料焊接程序的规范和鉴定，焊接程序试验，第1部分：
钢的弧焊和气焊以及镍和镍合金的弧焊
MSSSP-557
阀、法兰及配件、其他管件用铸钢件的质量标准------评估表面缺陷的目视检查方法
3术语、定义与缩写术语
3.1术语和定义
本规范适用的术语及定义如下：
3.1.1轴承额定载荷bearing-loadrating
承受主要载荷的轴承的最大计算值。
3.1.2设计载荷designload
可使零件产生最大许用应力的静载荷和动载荷之和。
1.美国机械工程师学会：
3ParkAvenue,NewYork,NewYork10016-5990,www.asme.org.
2.美国材料和试验学会：
100BarrHarborDrive,WestConshohocken,Pennsylvania19428,.
3.美国无损检验学会：
1711ArlingateLane,P.O.Box28518;Columbus,Ohio43228..
4.美国焊接学会：
550NWLeJeuneRoad,Miami,Florida33126,www.aws.org.
5.欧洲标准化协会：
AvenueMarnix17,B-1000,Brussels,Belgium,www.cen.eu.
6.国际标准化组织，1,ch.delaVoie-Creuse,Casepostale56,CH-1211,Geneva20,Switzerland,.
7.美国阀门和配件工业制造商标准化学会，127ParkStreet,NE,Vienna,Virginia11180-4602,。
3.1.3设计安全系数designsafetyfactor
阐明材料最大许用应力与要求的最小屈服强度间保持某一安全余度的系数。
3.1.4设计验证试验designverificationtest
为验证所采用的设计计算完整性而进行的试验。
3.1.5动载荷dynamicload
因加速度施加在设备上的载荷。
3.1.6等效圆equivalentround
一种适用于各种形状截面与圆钢相比较的标准，用以测定低合金钢和马氏体抗蚀钢热处理时的硬化特性效果。
3.1.7相同设计的概念identicaldesignconcept
一族零件的特性，族中所有零件承载主载荷的部位均有类似的几何形状。
3.1.8线性显示linearindication
无损检验检查出的长度最少是宽度三倍的显示。
3.1.9额定载荷loadrating
施加在设备上的最大工作载荷，包括静载荷和动载荷。
注：
额定载荷在数值上相当于设计载荷。
3.1.10最大许用应力maximumallowablestress
规定的最小屈服强度除以设计安全系数。
3.1.11主载荷primaryload
设备在工作中所承受的轴向载荷。
3.1.12承受主载荷的零件primary-load-carryingcomponent
设备上承受主载荷的零件。
3.1.13产品规范等级productspecificationlevel
对设备中承受主载荷的零件实施材料和工艺控制的程度。
注：
两个产品规范等级分别表示为PSL1和PSL2。
3.1.14保证载荷试验proofloadtest
为验证设备额定载荷进行的产品载荷试验。
3.1.15修补repair
在新设备制造过程中，清除零件或部件上的缺陷，并用焊接方法进行修补。
注：
本标准中所指的“修补”一词，仅适用于在新设备制造过程中对材料缺陷的修补。
3.1.16圆形显示roundedindication
无损检验检验出来的圆形或椭圆形显示，其长度小于宽度的三倍。
3.1.17安全工作载荷safeworkingload
设计载荷减去动载荷。
3.1.18尺寸等级sizeclass
最大额定载荷相同、尺寸可以互换的设备的识别代号。
3.1.19尺寸范围sizerange
组件所包括的管直径范围。
3.1.20特殊工艺specialprocess
可能改变或影响设备所用材料的力学性能（包括韧性）的操作。
3.1.21试验产品testunit
设计验证试验所用的样机。
3.2缩写术语
本标准所用的缩写术语如下：
ER
等效圆
HAZ
热影响区（HAZ）
PSL
产品规范等级
NDE
无损检验
PLC
主载荷条件
PWHT
焊后热处理（PWHT）
4设计
4.1
提升设备的设计、制造和试验，应（shall）使其在各方面符合其预期用途。
设备应（shall）能安全地传递其预定载荷。
设备应（shall）设计简单、操作安全。
4.2设计条件
下列设计条件应适用：
a）设备操作者应（shall）负责确定所有提升作业中的安全工作载荷；
b）除非已采用SR2补充要求（见A.3），否则，设计及最低工作温度应（shall）为-20ºC（-4ºF）。
注意：
设备最好不要在低于-20ºC（-4ºF）的温度下满额定负荷运行，除非使用的材料确实符合更低设计温度的韧性要求。
4.3强度分析
4.3.1概述
4.3.1.1设备的设计分析应（shall）说明过度屈服、疲劳和扭曲等几种可能的失效形式。
4.3.1.2强度分析通常以弹性理论为基础，然而在合适的时候也可采用极限强度（塑性）分析。
还可结合解析法使用有限元分析法。
4.3.1.3凡会影响设计的力均应（shall）考虑。
对每个所考虑的横截面，应（shall）使用最不利的施力组合、施力点及施力方向。
4.3.2简化的假设
应力分布和应力集中可采用简化假设，如果这些假设符合公认的作法，或是依据丰富的经验或综合性试验而得出的。
4.3.3经验关系式
只要验证零件内部应力的应变仪试验结果能够证明经验关系式，就可用经验关系式代替分析。
若设备或零件不允许使用应变仪器验证其设计，则应（shall）按§5.5的试验来评定。
4.3.4等效应力
强度分析应（shall）基于弹性理论。
根据冯·米赛斯·亨基（Von.Mises-Hencky）理论，由设计载荷引起的名义等效应力不应（shallnot）超过按等式
（1）计算的最大许用应力ASmax,
（1）
式中：
YSmin为规定的最小屈服强度；
SFD为设计安全系数。
4.3.5极限强度（塑性）分析
4.3.5.1极限强度（塑性）分析可以在下列任何一种情况下进行：
a）接触区域
b）由零件几何形状引起的局部高应力集中区域及断面平均应力小于或等于§4.3.4规定的最大许用应力的其他高应力梯度区域。
在该区域，弹性分析应适用于所有低于平均应力的应力值。
4.3.5.2关于塑性分析，§4.3.4规定的等效应力不应（shallnot）超过按等式
（2）计算的最大的许用应力。
（2）
式中TSmin为规定的最小极限拉力强度；
SFD为设计安全系数。
4.3.6稳定性分析
稳定性分析应（shall）根据公认的屈曲理论进行。
4.3.7疲劳分析
除非另有协定，否则，疲劳分析应（shall）以不少于20年期限为基础。
疲劳分析应（shall）按公认的理论进行。
可采用参考文献[2]规定的方法。
4.3.8旋转台肩式连接
4.3.8.1设计验证
API旋转台肩式连接免除§5.3.2所述的设计验证试验。
4.3.8.2仅承受钻柱载荷的旋转台肩式连接
仅承受钻柱载荷的旋转台肩式连接应按规范API7-1及API7-2设计。
4.3.8.3承受提升载荷（钻柱载荷除外）的旋转台肩式连接
承受提升载荷（钻柱载荷除外）（如隔水管或套管送入）的API旋转台肩式连接（RSC）的额定值应按本章节确定。
制造厂应提供推荐的上紧力矩（MUT）范围，超过该范围时，应采用旋转台肩式连接拉伸载荷额定值。
对于任何API旋转台肩式连接，应按下列公式计算额定值（拉伸区域的位置见图1）：
拉伸载荷额定值（外螺纹），国际单位制，kN=（YSmin）（Ap）/（SFD×1000）
拉伸载荷额定值（内螺纹），国际单位制，kN=（YSmin）（Abt）/（SFD×1000）
或，
拉伸载荷额定值（外螺纹），美国惯用单位制，短吨=（YSmin）（Ap）/（SFD×2）
拉伸载荷额定值（内螺纹），美国惯用单位制，短吨=（YSmin）（Abt）/（SFD×2）
式中，
YSmin是规定的最小屈服强度，MPa（ksi）;
SFD为设计安全系数（见§4.7）
Ap为按下列公式确定的外螺纹横截面积：
，无应力释放槽（见API7-2，图1）。
或
，有应力释放槽（见API7-2，图9）；
Abt为按下列公式确定的内螺纹横截面积。
，无应力释放槽，有或无后孔应力释放槽（见API7-2，图2和图8）；
或
，有应力释放槽，（见API7-2，图10）；
C是测量点处螺纹的中径，mm（in.）,（见API7-2，表1或表A.1）；
ID是外螺纹内径，mm（in.）；
DSRG是外螺纹应力释放槽直径，mm（in.），（见API7-2，表5，或表A.5）；
OD是内螺纹的外径，mm（in.）；
DCB是内螺纹后孔应力释放槽圆柱的直径，mm（in.），（见API7-2，表5，或表A.5）
DBG是内螺纹连接应力释放槽的直径，mm（in.），（见API7-2，表5，或表A.5）
，国际单位制（SI制），mm；
或
，美国惯用单位制（USC制），in.；
H是未削平螺纹高度，mm（in.），（见API7-2，表2，或表A.2）
fr是螺纹底部宽度，mm（in.），（见API7-2，表2，或表A.2）
T是锥度，mm/mm（in./ft），（见API7-2，表2，或表A.2）
另外，旋转台肩式连接的拉伸载荷额定值可按§5.5所述的其它的设计验证试验确定。
4.4规格（尺寸）等级
规格（尺寸）等级应（shall）代表设备尺寸的互换性及其额定值。
4.5接触表面的半径
图8、图9、图10＊和表6所示为提升器具接触表面的半径。
这些接触半径适用于钻井用提升器具（包括油管大钩），但不包括其他所有修井工具。
＊原文为Figure7,8and9，似有误。
根据内容应为图8、9、10。
图1—RSC额定载荷拉伸区域的位置—无应力释放槽的示例
4.6额定值
4.6.1按本标准提供的所有提升设备应（shall）按本标准要求确定额定值。
这些额定值应（shall）包括所有设备的额定值和主载荷路径中装有轴承的所有设备的轴承载荷额定值。
4.6.2确定轴承载荷额定值主要是为了取得额定值的一致，但也是为了使在设备额定载荷范围内使用的轴承有一个合理的使用寿命。
4.6.3载荷额定值的确定应（shall）基于以下各方面：
§4.7中规定的安全系数、承受主要载荷的构件所用材料规定的最小屈服强度，以及设计计算确定的应力分布和/或§5.5中规定的设计验证试验得出的数据。
4.6.4额定载荷应（shall）在设备上标明（见第10章）。
4.7设计安全系数
设计安全系数应（shall）按表1规定。
表1——设计安全系数
额定载荷R千牛（吨）
设计安全系数SFD
≤1334千牛（150短吨）
3.00
1334千牛（150短吨）~≤4448千牛（500短吨）
3.00-[0.75×（R-1334）/3114]a（3.00-[0.75×（R-150）/350]b
大于4448千牛（500短吨）
2.25
a公式中的R应（shall）为千牛。
b公式中的R应（shall）为短吨。
设计安全系数只是作为设计准则，任何情况下均不应（shallnot）解释为：
允许设备的负载超过额定载荷值。
4.8剪切强度
为了进行有关剪力的设计计算，剪切屈服强度与抗拉屈服强度之比应（shall）为0.58。
4.9坠落物
4.9.1按本标准提供的提升设备的所有部件的设计和制造应防止可能发生的坠落物。
4.9.2至少应考虑以下原因：
振动、维护不当、腐蚀、冲击载荷以及碰撞。
4.9.3坠落物的潜在风险应通过下述预防措施解决，包括但不限于：
—设计；
—专用紧固件；
—系索，电缆或安全绳；
—防护装置；
—综合辅助屏障；
—其它的辅助固位装置或方法。
4.10具体设备
所有具体设备的附加设计要求参见§9。
4.11设计文件
设计文件应（shall）包括方法、假设、计算和设计要求。
设计要求应（shall）包括，但不限于规格、试验和工作压力、材料、环境、减少坠落物的潜在风险与规范要求等标准以及设计所依据的其它有关要求。
这些要求也应适用于设计变更文件。
5设计验证试验
5.1概述
5.1.1为了确保设备设计的完整性，应（shall）按如下规定进行设计验证试验。
5.1.2设备的设计验证试验应（shall）由独立于设计职责的部门或机构进行和/或证明。
5.1
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