許曉鋒 馬秋榮 秦長毅 李為衛(wèi)

(中國石油集團石油管工程技術(shù)研究院 陜西 西安 710077)

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·標準化·

ISO和API石油管標準最新動態(tài)(2015)

許曉鋒 馬秋榮 秦長毅 李為衛(wèi)

(中國石油集團石油管工程技術(shù)研究院 陜西 西安 710077)

文章對美國石油學會2015年勘探與開發(fā)冬季標準化年會期間跟蹤獲取的ISO、API標準最新動態(tài)，重點對石油管相關(guān)的國際標準提案的進展情況進行了總結(jié)和介紹，為我國從事石油管科研、制造、使用和標準化工作的人員提供參考和啟示。

石油管；標準；動態(tài)

0 引 言

美國石油學會(API)2015年勘探與開發(fā)冬季標準化會議于2015年1月25日～31日在美國新奧爾良市洲際酒店召開，來自美國、俄羅斯、巴西、加拿大、中國、法國、德國、意大利、日本、荷蘭、挪威和英國等國家的400多名制造商、用戶和相關(guān)方代表參加了會議。API會議期間，ISO/TC67/SC2/WG16(全稱：國際標準化組織——石油、石化和天然氣工業(yè)用材料、設(shè)備和海上結(jié)構(gòu)技術(shù)委員會——套管、油管和鉆桿分技術(shù)委員會——套管、油管和鉆桿工作組)也組織召開了半天工作組會議，來自等挪威、英國、中國、加拿大、法國、德國、意大利、日本等國家的23名代表參加了會議。石油管工程技術(shù)研究院派代表參加了本次會議，掌握了部分石油管標準最新動態(tài)，為向我國從事石油管科研、制造、使用和標準化工作的人員提供參考，本文對相關(guān)信息進行了整理和分析。

1 API及其標準最新動態(tài)

2015年度API勘探與開發(fā)冬季標準年會的議題包括SC5石油管材、SC10油井水泥、SC11現(xiàn)場操作設(shè)備、SC13鉆井、完井和壓裂液、SC16鉆井控制設(shè)備、SC18質(zhì)量標準、SC19完井設(shè)備、SC20供應(yīng)鏈管理等，并重點圍繞SC5石油管材進行。由于各分委會及其所屬的各工作組、資源組、任務(wù)組等會議在各個分會場同時交叉進行，不可能參加所有的會議。根據(jù)安排和會議議程，代表團分組參加了石油管材、質(zhì)量和現(xiàn)場操作設(shè)備等相關(guān)的一些重要會議，包括管線管落錘撕裂試驗、酸性環(huán)境下油井管材的DCB試驗、弱酸性環(huán)境用管線管、酸性環(huán)境服役產(chǎn)品資源組、油井管產(chǎn)品標準5CT中增加產(chǎn)品規(guī)范等級、基于應(yīng)變設(shè)計、油井管任務(wù)組、輸送管任務(wù)組、現(xiàn)場操作設(shè)備分委會、質(zhì)量分委會等會議，了解了項目最新進展并就相關(guān)問題表達了我們的意見。

1.1 API相關(guān)政策

為滿足反壟斷法要求，API要求職員和成員單位代表遵守一些準則，如不準討論或透露某單位提供或接受的產(chǎn)品和服務(wù)的價格，不準分享或討論任一公司的保密或?qū)＠畔ⅲ粶视懻撃彻镜木唧w買賣、合并或拆分計劃等。

對于API標準制定，要求保存書面的會議紀要并提前獲得所有書面報告的法律許可，要確保所有受API標準實質(zhì)影響的相關(guān)方有評論的機會，并建議碰到反壟斷問題時提前向法律顧問進行咨詢。希望試驗和研究結(jié)果可以在API標準中得到反映。新工作項目提案建議表需要在API夏季年會前提交給分委會的主席。

過去一年里，API會標項目穩(wěn)步增長，得到許可的企業(yè)增加了14%(從3860家增加到4415家)，會標認證增加了3%(從6428家增加到6615家)，通過培訓的API審計員增加了6%(從155名增加到165名)。會標項目也正在進行修訂，修改的主要內(nèi)容包括項目推廣和審計開展，可能增加審計的頻次和時間，計劃本年底開始實施。

1.2 管線管落錘撕裂試驗標準

API RP 5L3《管線管落錘撕裂試驗》標準于2014年8月發(fā)布了第四版，與上一版本相比最大的變化在于限定了標準適用范圍，在標準范圍中增加了注：“對于上平臺沖擊吸收能大于200J的鋼管落錘試驗常導致無效試驗，本方法不適用。”

針對高強高韌鋼常出現(xiàn)韌性起裂異常斷口的問題，API啟動了“現(xiàn)代高韌管線鋼抗脆性斷裂試驗方法”的研究。研究內(nèi)容主要包括三個方面：1)建立現(xiàn)代高韌管線鋼管(沖擊吸收能大于200J)爆破試驗數(shù)據(jù)庫；2)修改DWTT試樣，針對大量管線鋼管和不同缺口開展試驗，確定一種可以確保脆性起裂的試樣；3)研究基于實驗室的試驗方法的和全尺寸爆破試驗之間的本質(zhì)聯(lián)系，建立現(xiàn)代高韌管線鋼脆性斷裂止裂評定標準。

會上，美國國家標準與技術(shù)研究院的Timothy Weeks做了“現(xiàn)代高韌鋼斷裂擴展特征和止裂評估”的報告，針對全尺寸爆破試驗費用昂貴的問題，提出了一種全新的中等尺寸試驗，盡管仍然存在諸多技術(shù)難題和費用較高的問題，卻為管線鋼止裂研究提供了新的思路。

1.3 弱酸性環(huán)境服役產(chǎn)品標準

弱酸性環(huán)境下，管材的腐蝕速率很低，按目前的標準開展腐蝕試驗時，所有的材料都不發(fā)生失效。這就為管材性能的評價帶來了難題。

針對這種情況，目前正在研究新的試驗方法，基于歐洲管線研究組織EPRG的研究成果擬在NACE TM 0284《管線鋼和壓力容器抗氫致開裂評定方法》中增加合乎目的的HIC試驗：采用六面暴露試樣，C溶液(質(zhì)量分數(shù)5.0%氯化鈉和0.40%醋酸鈉)，硫化氫和二氧化碳混合氣體并使硫化氫分壓達到規(guī)定值，pH值調(diào)整到規(guī)定值± 0.2，根據(jù)硫化氫分壓暴露時間從96小時到3個月。此基礎(chǔ)上，進而修改NACE MR0175/ISO 15156-2《油田設(shè)備抗硫化物應(yīng)力開裂和應(yīng)力腐蝕開裂的金屬材料》中相關(guān)要求：暴露時間根據(jù)硫化氫分壓從96小時到3個月，驗收標準建議是裂紋長度百分比CLR不超過15%，硫化氫分壓低于1 mbar時則不必進行HIC試驗。

1.4 管線鋼管標準新提案

輸送管任務(wù)組會議上，代表團對一項管線鋼管新提案“拉伸試驗伸長率”進行了報告?，F(xiàn)行標準中拉伸試驗要求：“應(yīng)報告標距長度為50 mm(2 in)試樣的斷后伸長率。對于試樣標距長度小于50 mm(2 in)的試樣，應(yīng)按照ISO 2566-1或ASTM A370，將斷裂后測得的伸長率轉(zhuǎn)換為50 mm(2 in)長度上的伸長率。”上述要求有兩個問題，一是ISO 2566-1的適用范圍局限于材料抗拉強度不超過700 MPa，而現(xiàn)代高強鋼的抗拉強度已普遍超過這個值；二是小試樣伸長率的轉(zhuǎn)換有多種方法，如等截面轉(zhuǎn)換、同比例試樣轉(zhuǎn)換、不同比例轉(zhuǎn)換等，不同的轉(zhuǎn)換方法得到的結(jié)果是不一樣的，因此沒有可比性。

通過對要求值和轉(zhuǎn)換公式進行了驗證換算，提出應(yīng)按照等截面的方法進行轉(zhuǎn)換，統(tǒng)一轉(zhuǎn)換方法；同時提出應(yīng)開展高強鋼伸長率規(guī)律研究，驗證舊轉(zhuǎn)換公式的可行性或建立新的轉(zhuǎn)換公式。該項目不僅是伸長率轉(zhuǎn)換的問題，最終目標是要研究現(xiàn)代高強高韌鋼伸長率變化的內(nèi)在規(guī)律，建立新的評判準則，這需要與國內(nèi)外專家一起開展大量基礎(chǔ)試驗研究工作。提案獲得API支持并成功立項(項目號WI 4238)，管研院代表負責承擔工作組副主席的工作。

1.5 質(zhì)量標準

API質(zhì)量標準分委會上，幾個任務(wù)組對其負責工作進行了匯報：TG3——API會標項目改進建議任務(wù)組，該任務(wù)組負責審查API會標項目遇到的問題并提出改進建議?，F(xiàn)有一項新工作項目建議(NWI 3002)，研究內(nèi)容是對于某一給定的規(guī)范，哪類組織適合被授予許可。TG5——服務(wù)行業(yè)質(zhì)量管理體系任務(wù)組，該任務(wù)組負責API Spec Q2《石油天然氣行業(yè) 服務(wù)企業(yè)質(zhì)量管理體系規(guī)范》的維護和使用。TG6——API產(chǎn)品規(guī)范焊接要求任務(wù)組，該任務(wù)組負責審查所有API產(chǎn)品規(guī)范和推薦作法中涉及的焊接、釬焊等技術(shù)要求。TG7——產(chǎn)品壽命周期任務(wù)組，該任務(wù)組負責制定全壽命周期管理的體系文件，確保產(chǎn)品在整個產(chǎn)品生命周期內(nèi)持續(xù)符合其原始和/或當前的制造和設(shè)計要求，證明產(chǎn)品符合原有的或現(xiàn)有的產(chǎn)品標準和技術(shù)法規(guī)要求。TG8——API Spec Q1指導文件任務(wù)組，該任務(wù)組負責API Spec Q1《石油天然氣工業(yè) 質(zhì)量綱要規(guī)范》的維護和使用。

2 ISO及其標準最新動態(tài)

2.1 ISO/TC67/SC5及其國際標準

API會議聽取了ISO/TC67/SC5“油管、套管和鉆桿分委會”的聯(lián)絡(luò)報告。SC5現(xiàn)有20個積極參加(P)成員、9個觀察(O)成員和3個聯(lián)絡(luò)組織，下設(shè)4個工作組：WG1——油管、套管和鉆桿產(chǎn)品，WG2——套管、油管接頭和使用性能，WG3——耐蝕合金套管和油管，WG4——套管、油管和管線管螺紋脂評價和試驗。

ISO 11960《石油天然氣工業(yè) 油氣井套管或油管用鋼管》(對應(yīng)API Spec 5CT)于2014年1月已發(fā)布第5版，目前正在討論標準升級和中國提交的高抗擠套管的提案。高抗擠套管內(nèi)容的增加分兩步進行，第一步計劃2015年6月前確定高抗擠套管產(chǎn)品的基本要求，第二步計劃未來5年內(nèi)完成最低抗擠性能要求的計算和確定。標準整體升級包括計劃刪除產(chǎn)品規(guī)范等級、增加抗酸性環(huán)境腐蝕產(chǎn)品生產(chǎn)和檢驗的補充要求、刪除M65和L80 9Cr、將L80 13 Cr移動到ISO 13680、明確附件材料的要求、審查硬度要求等。ISO 11961《石油天然氣工業(yè) 鋼制鉆桿》(對應(yīng)API Spec 5DP)目前正在討論中國提交的酸性環(huán)境用鉆桿提案，修訂工作分兩步進行，第一步計劃2015年6月前確定一個酸性環(huán)境用產(chǎn)品的新鋼級，第二步計劃未來5年內(nèi)完成新鋼級規(guī)范的制定。

ISO 13679《石油天然氣工業(yè) 套管及油管螺紋連接試驗程序》(對應(yīng)API TR 5C5)計劃進行第二次最終國際標準草案投票。ISO 13680《石油天然氣工業(yè) 套管、油管和接箍毛坯用耐腐蝕合金無縫管交貨技術(shù)條件》(對應(yīng)API Spec 5CRA)啟動修訂工作并提名了工作組專家。ISO 13678《石油天然氣工業(yè) 套管、油管、管線管和鉆柱構(gòu)件用螺紋脂評價與試驗》(對應(yīng)API RP 5A3)在暫停工作2年后目前工作已重啟。

2.2 ISO/TC67/SC2及其國際標準

為爭取更多的參與者，ISO/TC67/SC2/WG16輸送管工作組會議擇機在API會議期間召開，會議通報了ISO與API關(guān)系的最新情況，分歧依舊。API允許采用ISO標準開展工作但不允許ISO采用API標準，這使ISO相關(guān)標準化工作受到很大影響，但參加WG16工作組會議的代表一致認為應(yīng)盡力促使管線鋼管標準ISO 3183與API Spec 5L保持一致，新的提案只能按照ISO和API各自的程序分別立項和開展工作。

2.2.1 高鋼級管線鋼管非金屬夾雜物檢驗提案

近年來在對多個油氣管道工程用高鋼級管線鋼管的金相檢驗中，多次發(fā)現(xiàn)了超尺寸大型夾雜物。夾雜物破壞了鋼基體的連續(xù)性，增大了組織不均勻性，因此會對鋼管的承載能力、塑性、沖擊韌性及耐蝕性等使用性能產(chǎn)生不利影響。

新提案給出了超大夾雜物定義，提出了夾雜物限定標準。由于國外制造廠強烈反對，多次討論后認為應(yīng)提交給ASTM E45《測定鋼材夾雜物含量的試驗方法》進行深入研究。因此，下一步需要對夾雜物對管材性能的具體影響開展更加深入研究，需要驗證：對HIC等試驗通過的材料，由于超尺寸夾雜物的存在，對管材性能有重大影響，比如影響到管道安全或壽命。同時，有必要與國內(nèi)鋼標委和美國材料與試驗協(xié)會(ASTM)聯(lián)系，參加相應(yīng)的工作組，了解當前的研究方向和內(nèi)容。

2.2.2 針狀鐵素體型管線鋼晶粒度測定法提案

晶粒度大小對材料性能有重大影響，晶粒度越小，材料屈服強度和韌性越好。因此，在中國，重大管道工程用管線鋼晶粒度的要求通常為10級或更細。隨著管線鋼強韌性的提高，管線鋼的微觀組織結(jié)構(gòu)也在演變，由鐵素體-珠光體型管線鋼向針狀鐵素體型管線鋼和貝氏體-馬氏體型管線鋼發(fā)展。目前的晶粒度評定方法(如 ASTM E112)不適用于這種針狀鐵素體型管線鋼晶粒度的評定。

新提案提出了針對這種針狀鐵素體型管線鋼的晶粒度評定方法，多次討論后認為只需保證產(chǎn)品最終性能即可，建議先提交給ISO/TC17鋼技術(shù)委員會進行深入研究。因此，下一步需要與國內(nèi)鋼標委和ISO/TC17鋼技術(shù)委員會聯(lián)系，參加相應(yīng)的工作組。針對相關(guān)試驗方法標準提出修改建議。對晶粒度大小對管材性能的具體影響需要開展更加深入的研究，確認是否晶粒度大小影響到管材的重要性能，以及在管材標準中還沒有規(guī)定晶粒度要求是否合適。

2.2.3 基于應(yīng)變設(shè)計地區(qū)使用鋼管提案

傳統(tǒng)的管道設(shè)計是基于應(yīng)力的設(shè)計。但是，由于管道運行環(huán)境復(fù)雜多變，在地震和地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)區(qū)，管道將承受較大的位移及應(yīng)變，管道的失效不再由應(yīng)力控制，而是由應(yīng)變控制。近年來，國內(nèi)外提出了基于應(yīng)變的設(shè)計理念和方法。與此同時，抗大變形的管線鋼開始生產(chǎn)和應(yīng)用，但目前還沒有統(tǒng)一的標準規(guī)范。

新提案圍繞縱向拉伸試驗屈服強度、抗拉強度、屈強比、均勻延伸率、應(yīng)力比和試驗管條件等關(guān)鍵技術(shù)問題提出了控制指標，國外埃克森美孚公司也提交了相關(guān)提案。經(jīng)會議討論，基于應(yīng)變設(shè)計已完成工作組草案。我們提案中部分具體指標被認為過于嚴格，暫時還未采納，需要再次研究這些具體指標的必要性，并提供更多的支持數(shù)據(jù)。

2.2.4 鋼化學成分中鈮含量提案

ISO 3183標準正文和附錄M在鋼化學成分上的規(guī)定是有區(qū)別的，在鈮、釩和鈦總量控制基礎(chǔ)上，歐洲適用的附錄M對鋼中鈮、釩和鈦單個的含量進行了明確限制，如X80ME要求鈮含量不超過0.07%(質(zhì)量分數(shù))。這反映了歐洲管道建設(shè)企業(yè)對高含鈮鋼焊接性能的擔憂。但大量研究表明，高含鈮鋼也能獲得良好的綜合性能，達到標準要求，如歐盟HIPERC計劃——高性能經(jīng)濟型鋼的概念在管線鋼和一般結(jié)構(gòu)鋼中的應(yīng)用。因此，新提案提出修訂標準中關(guān)于鈮含量的相關(guān)規(guī)定。

3 結(jié)束語

通過參加此次會議，進一步落實了ISO/API提案，增強了國際交流和聯(lián)系，掌握了石油管工程標準項目最新進展情況，深入了解了API標準化工作機制及在制定維護石油管標準方面的先進做法和經(jīng)驗。

API標準化工作嚴謹、規(guī)范且對市場反應(yīng)迅速，對相關(guān)提案和議題非常歡迎，但要求提案具有針對性，技術(shù)條款科學合理。為驗證其科學合理性，需開展大量科學研究和試驗，且十分關(guān)注全球工業(yè)的整體制造水平和試驗水平。任何指標的修改，在工作組會議階段需要進行充分的研究和討論，因此每個工作組會議就是一場高水平的專業(yè)技術(shù)研討會，技術(shù)人員持續(xù)參加必將受益匪淺。

API標準為何能吸引眾多美國國內(nèi)相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)專家免費參與其工作，很重要一點是API標準很大部分會被美國法律所引用而成為強制性標準，對其相關(guān)方的影響巨大，因此大家參與熱情高。另一方面，API堅持市場需求和協(xié)商一致的原則，確保了標準質(zhì)量和水平。這對我國按年度計劃開展標準化工作的方式有很好的借鑒意義。

[1] API RP 5L3:2014. Recommended Practice for Conducting Drop-Weight Tear Tests on Line Pipe[S].

[2] API SPEC 5L:2012. Specification for Line Pipe[S].

[3] ISO 3183:2012. Petroleum and natural gas industries - Steel pipe for pipeline transportation systems[S].

[4] ISO 11960:2014. Petroleum and natural gas industries - Steel pipes for use as casing or tubing for wells[S].

[5] ISO 11961:2008. Petroleum and natural gas industries - Steel drill pipe[S].

(收稿：2015-03-24 編輯：馬小芳)

Development Progresses of ISO and API Standards for Oil Tubular Goods

XU Xiaofeng MA Qiurong QIN Changyi LI Weiwei

(CNPCTubularGoodsResearchInstitute,Xi’an,Shaanxi710077,China)

The development progresses of ISO and API standards acquired from API’s 2015 exploration and production winter standards meeting were consolidated and analyzed, focusing on the summary and introduction to the development of oil tubular goods related international standard proposals, to provide a reference and illumination for the people working on the research, manufacture, usage and standardization of oil tubular goods.

oil tubular goods， standard， progress

許曉鋒，男，1982年生，工程師，碩士研究生，2007年畢業(yè)于中國石油大學(華東)材料加工工程專業(yè)，目前在石油管工程技術(shù)研究院從事石油管材標準制修訂和標準化管理工作。E-mail：xuxiaofeng009@cnpc.com.cn

TE21

A

2096-0077(2015)02-0085-04