ПНСТ 484-2020 Нефтяная и газовая промышленность. Системы подводной добычи. Крепежные изделия из легированной и нержавеющей стали для эксплуатации в условиях низких температур. Технические условия

        ПНСТ 484-2020

ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Нефтяная и газовая промышленность

СИСТЕМЫ ПОДВОДНОЙ ДОБЫЧИ

Крепежные изделия из легированной и нержавеющей стали для эксплуатации в условиях низких температур. Технические условия

Petroleum and natural gas industries. Subsea production systems. Alloy-steel and stainless steel fasteners for low-temperature service. Specifications

ОКС 75.020

Срок действия с 2021-08-01

до 2024-08-01

Предисловие

1 РАЗРАБОТАН Обществом с ограниченной ответственностью "Газпром 335" (ООО "Газпром 335")

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 023 "Нефтяная и газовая промышленность"

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 18 декабря 2020 г. N 100-пнст

Правила применения настоящего стандарта и проведения его мониторинга установлены в ГОСТ Р 1.16-2011 (разделы 5 и 6).

Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии собирает сведения о практическом применении настоящего стандарта. Данные сведения, а также замечания и предложения по содержанию стандарта можно направить не позднее чем за 4 мес до истечения срока его действия разработчику настоящего стандарта по адресу [email protected] и/или в Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии по адресу: 123112 Москва, Пресненская набережная, д.10, стр.2.

В случае отмены настоящего стандарта соответствующая информация будет опубликована в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты" и также будет размещена на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет ()

Введение

Создание и развитие отечественных технологий и техники для освоения глубоководных шельфовых нефтегазовых месторождений должно быть обеспечено современными стандартами, устанавливающими требования к проектированию, строительству и эксплуатации систем подводной добычи. Для решения данной задачи Министерством промышленности и торговли Российской Федерации и Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии реализуется "Программа по обеспечению нормативной документацией создания отечественной системы подводной добычи для освоения морских нефтегазовых месторождений". В объеме работ программы предусмотрена разработка национальных стандартов и предварительных национальных стандартов, областью применения которых являются системы подводной добычи углеводородов.

Целью разработки настоящего предварительного национального стандарта является обеспечение безопасности эксплуатации систем подводной добычи за счет установления требований к шпилькам, болтам, винтам, а также к горячекатаным пруткам, предназначенным для изготовления крепежных изделий, применяемых в сосудах под давлением, клапанах, фланцах и фитингах, эксплуатируемых при низких температурах в системах подводной добычи.

1 Область применения

1.1 Настоящий стандарт устанавливает технические условия на шпильки, болты и винты диаметром до 100 мм, гайки и шайбы к ним, а также на горячекатаные прутки, предназначенные для изготовления крепежных изделий, применяемых в сосудах под давлением, клапанах, фланцах и фитингах, эксплуатирующихся при температуре от минус 60°С до плюс 120°С в системах подводной добычи (далее - СПД).

1.2 Настоящий стандарт распространяется на крепежные изделия из легированных ферритных марок сталей и нержавеющих аустенитных марок стали. Выбор материала крепежных изделий зависит от конструкции, условий эксплуатации, механических свойств и температурных характеристик.

1.3 Настоящий стандарт допускает применение не указанных в нем марок сталей, при условии, что они имеют аналогичный химический состав, а также аналогичные физические и механические свойства, подтвержденные соответствующими испытаниями.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 1497 Металлы. Методы испытаний на растяжение

ГОСТ 2904 Основные нормы взаимозаменяемости. Метки на деталях с левой резьбой

ГОСТ 9012 Металлы. Метод измерения твердости по Бринеллю

ГОСТ 9013 Металлы. Метод измерения твердости по Роквеллу

ГОСТ 9454 Металлы. Метод испытания на ударный изгиб при пониженных, комнатной и повышенных температурах

ГОСТ 18160 Изделия крепежные. Упаковка. Маркировка. Транспортирование и хранение

ГОСТ 28473 Чугун, сталь, ферросплавы, хром, марганец металлические. Общие требования к методам анализа

ГОСТ ISO 898-1 Механические свойства крепежных изделий из углеродистых и легированных сталей. Часть 1. Болты, винты и шпильки установленных классов прочности с крупным и мелким шагом резьбы

ГОСТ ISO 10684 Изделия крепежные. Покрытия, нанесенные методом горячего цинкования

ГОСТ Р 54153 Сталь. Метод атомно-эмиссионного спектрального анализа

ПНСТ 485 Нефтяная и газовая промышленность. Системы подводной добычи. Гайки из углеродистой и легированной стали для болтов для эксплуатации в условиях высокого давления и/или высоких температур. Технические условия

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 деформационное упрочнение (strain hardening): Увеличение прочностных свойств материала в результате пластических деформаций при температурах ниже температуры рекристаллизации.

3.2 отжиг на твердый раствор (solution annealing): Термообработка, предусматривающая нагрев материала до заданной температуры, выдержку при этой температуре, длительность которой должна быть достаточной для перехода одного или несколько компонентов в твердый раствор, и последующее охлаждение, скорость которого должна быть достаточной для того, чтобы эти компоненты остались в твердом растворе.

3.3 отпуск (tempering): Термическая обработка стали, сплавов, проводимая после закалки для уменьшения или снятия остаточных напряжений в стали и сплавах, повышающая вязкость, уменьшающая твердость и хрупкость металла.

3.4 раскисление (killing): Процесс удаления из расплавленных металлов (главным образом стали и других сплавов на основе железа) растворенного в них кислорода, который является вредной примесью, ухудшающей механические свойства металла.

4 Общие требования

В заказе на поставку изделий по настоящему стандарту указывают следующее:

- количество;

- обозначение настоящего стандарта;

- наименование изделия (прутки, болты, винты или шпильки);

- наименование марки стали в соответствии с настоящим стандартом (см. также [1]);

- размер, нормативный документ на размеры;

- состояние термической обработки для аустенитной нержавеющей стали - отжиг на твердый раствор (класс 1), отжиг на твердый раствор после конечной обработки (класс 1А) и отжиг на твердый раствор и деформационное упрочнение (класс 2);

- требования к покрытиям;

- необходимость поставки гаек и шайб;

- дополнительные требования согласно приложению А.

5 Материалы

Необходимо провести выбор химического состава ковшевой пробы сталей для крепежных изделий (см. [1]), предельные отклонения по массовой доле химических элементов в готовом изделии от результатов анализа ковшевой пробы должны соответствовать требованиям, указанным в таблицах Б.1 и Б.2 приложения Б.

6 Изготовление

6.1 Сталь для производства крепежных изделий должна быть полностью раскислена, если не указано иное.

6.2 Если заказчик предъявляет требования к способу выплавки, то они должны быть указаны в заказе.

6.3 Сталь может быть разлита в слитки или непрерывнолитые заготовки. В случае разливки разных марок стали в непрерывнолитые заготовки, производитель должен удалить металл переходного химического состава в соответствии с процедурой производителя.

6.4 Заказчик может предъявлять требования к макроструктуре слитка или непрерывнолитой заготовки. В этом случае в заказе указываются метод контроля и критерии приемки.

6.5 Прутки для изготовления крепежных изделий должны быть горячедеформированными (коваными или катаными) и могут в дальнейшем обрабатываться бесцентровым шлифованием или холодным волочением.

6.6 Прутки для изготовления крепежных изделий должны быть охлаждены до комнатной температуры после прокатки или ковки.

6.7 Прутки для изготовления крепежных изделий из сталей L7, L7A, L7B, L7C, L7M, L43, L1, L70, L71, L72 и L73 должны быть закалены и отпущены. Минимальная температура отпуска должна соответствовать требованиям, указанным в таблице В.1 приложения В.

6.8 После высадки или нарезки резьбы крепежные изделия из ферритных марок стали не должны подвергаться закалке.

6.9 Прутки для изготовления крепежных изделий из сталей B8, B8C, B8M, B8T, B8F, B8P, B8LN и B8MLN должны быть подвергнуты отжигу на твердый раствор. Изделия, обработанные таким образом, относятся к классу 1.

6.10 При наличии указания в заказе на поставку, крепежные изделия подвергают отжигу на твердый раствор в готовом состоянии. Изделия, обработанные таким образом, относятся к классу 1А.

6.11 При необходимости улучшения механических свойств, крепежные изделия из аустенитной стали подвергают отжигу на твердый раствор и деформационному упрочнению, если это указано в заказе на поставку. Изделия, обработанные таким образом, относятся к классу 2.

6.12 По требованию заказчика крепежные изделия поставляют после очистки, снятия окалины. Это требование указывают в заказе на поставку.

6.13 Для крепежных изделий из стали L7M окончательную термическую обработку - отпуск при температуре не менее 620°С - выполняют после механической обработки или нарезки резьбы.

7 Размеры

При выборе конструкции и размеров крепежных изделий рекомендуется использовать соответствующий нормативный документ:

- болты с шестигранной головкой - [2];

- винты с внутренним шестигранником - [3];

- резьба - [4], класс 6G.

8 Механические свойства

8.1 Объем испытаний

8.1.1 Для каждой партии термически обработанных прутков проводят одно испытание на растяжение и испытания трех образцов на ударный изгиб с учетом 9.5. Партия прутков комплектуется из прутков одного диаметра, одной плавки, совместно прошедших термическую обработку.

8.1.2 В случае когда термическая обработка проводится непрерывно в проходных печах, партия прутков комплектуется из прутков одной плавки, одного диаметра и должна подвергаться термической обработке по одному режиму. Не менее двух испытаний на растяжение и двух испытаний по три образца на ударный изгиб должны быть проведены для каждой партии массой не более 9000 кг. Для каждых дополнительных 4500 кг проводят дополнительно одно испытание на растяжение и испытания на ударный изгиб на трех образцах.

8.1.3 Для шпилек, болтов и винтов одно испытание на растяжение и испытания трех образцов на ударный изгиб выполняют для каждой партии. Партия комплектуется из крепежных изделий одного диаметра одной плавки, при этом максимальный размер партии не должен превышать значений, указанных в таблице 1.

Таблица 1 - Максимальный размер партии крепежных изделий

8.2 Критерии приемки

8.2.1 Механические свойства крепежных изделий должны соответствовать требованиям, указанным в таблице В.1 (приложение В).

8.2.2 Значения работы удара при испытании на ударный изгиб образцов, отобранных из крепежных изделий или прутков, должны соответствовать требованиям, указанным в таблице 2.

Таблица 2 - Требования к работе удара

9 Методы испытаний

9.1 Определение химического состава

9.1.1 Химический анализ стали выполняют методами, установленными в ГОСТ Р 54153, ГОСТ 28473, или другими методами, обеспечивающими требуемую точность измерений и аттестованными в установленном порядке.

9.2 Испытания на растяжение

9.2.1 Испытания на растяжения термически обработанных прутков должны проводиться по ГОСТ 1497. Испытания болтов, винтов и шпилек должны проводиться по ГОСТ ISO 898-1.

9.2.2 Крепежные изделия из ферритных сталей и аустенитных сталей классов 1 и 1А должны проходить испытания на растяжение на стандартных образцах, отобранных из прутка или изделия.

9.2.3 Крепежные изделия из аустенитных сталей класса 2 должны проходить испытания на образцах полной толщины.

9.3 Измерение твердости

9.3.1 Измерение твердости по Бринеллю проводят в соответствии с ГОСТ 9012.

9.3.2 Измерение твердости по Роквеллу проводят в соответствии с ГОСТ 9013.

9.3.3 Твердость должна определяться на торце болта, винта и шпильки. Там, где это невозможно, определение твердости проводят в иных местах.

9.3.4 Допускается использование электромагнитного метода измерения твердости в качестве альтернативы определению твердости по отпечатку. В этом случае каждая контролируемая партия должна быть исследована электромагнитным методом в 100%-ном объеме. После измерений твердости электромагнитным методом, пробы в количестве как минимум 100 штук из каждой партии, отобранные случайным образом, должны быть подвергнуты измерению твердости методом вдавливания. Для осуществления приемки партии все пробы должны соответствовать требованиям к твердости, указанным в таблице В.1. Если любая из проб выходит за пределы указанных максимального или минимального значений твердости, партия должна быть отбракована и либо подвергнута повторной термической обработке и повторному отбору проб, либо испытана в 100%-ном объеме для определения твердости методами вдавливания.

9.4 Испытание на разрыв на косой шайбе

Испытание на разрыв на косой шайбе для болтов и винтов проводят в соответствии с ГОСТ ISO 898-1.

9.5 Испытания на ударный изгиб

9.5.1 Испытания на ударный изгиб проводят в соответствии с ГОСТ 9454 на образцах с концентратором вида V.

9.5.2 Испытание на ударный изгиб должно проводиться для всех крепежных изделий диаметром более 12,5 мм из сталей, указанных в таблице 2.

9.5.3 Для крепежных изделий диаметром менее 25 мм ось образца для испытаний на ударный изгиб должна совпадать с осью изделия, для крепежных изделий диаметром более 25 мм ось образца должна проходить на расстоянии, равном % диаметра (диагонали) от поверхности изделия.

9.5.4 Температура испытаний на ударный изгиб указана в таблице 2. Допускается по требованию заказчика проведение испытаний на ударный изгиб при температурах, отличающихся от указанных в таблице 2, при условии, что температура испытания ниже предполагаемой температуры эксплуатации. В этом случае крепежные изделия должны быть соответствующим образом промаркированы для идентификации температуры проведения испытания.

9.6 Повторные испытания

Если результаты механических испытаний любой испытываемой партии не соответствуют указанным требованиям, производитель может провести повторную термическую обработку такой партии не более двух раз. В этом случае проводят дополнительные испытания на растяжение, ударный изгиб на удвоенном количестве образцов, взятых из данной партии. Все результаты повторных испытаний должны соответствовать требованиям настоящего стандарта. Образцы, не прошедшие испытания, должны быть отбракованы.

10 Покрытие

10.1 Крепежные изделия из ферритных сталей поставляются с покрытием. Требования к покрытиям должны согласовываться между производителем и заказчиком.

10.2 Крепежные изделия из аустенитных сталей по требованию заказчика могут поставляться как с покрытием, так и без покрытия.

10.3 Рекомендуется использовать следующие типы покрытий:

- для крепежных изделий из ферритных сталей размером до М16 включительно - горячее цинкование по ГОСТ ISO 10684;

- для крепежных изделий размером свыше М16 - термоотверждаемые антифрикционные покрытия с добавлением политетрафторэтилена. Требования к покрытию указывают в заказе.

11 Требования к гайкам и шайбам

11.1 Крепежные изделия из сталей L7, L7A, L7B, L7C, L43, L1, L70, L71, L72 и L73 должны быть укомплектованы гайками из ферритной стали 4 или 7 в соответствии с ПНСТ 485 или соответствовать стали L43 или L73.

11.2 Гайки из стали 7М в соответствии с ПНСТ 485 (см. также [5]) с твердостью, не превышающей 235 HBW (или эквивалентной), должны использоваться с болтами и шпильками из стали марки L7M.

11.3 Гайки, изготовленные из стали марок L43 и L73, в дополнение к требованиям, предъявляемым к этим маркам, должны соответствовать требованиям максимально допустимой нагрузки для гаек сталей 4 и 7 в соответствии с ПНСТ 485 (см. также [5]).

11.4 Испытания на ударный изгиб гаек из ферритных сталей должны быть проведены на одном комплекте образцов, отобранных одним из следующих способов: из гаек; из заготовок под гайки; из прутков из плавки, используемой для изготовления гаек. Образцы для испытаний должны быть термически обработаны вместе с заготовками под гайки. Требования к проведению испытаний на ударный изгиб указаны в соответствии с ПНСТ 485 (см. также [5]).

11.5 Болты, шпильки из сталей B8, B8C, B8T, B8P, B8F, B8M, B8LN и B8MLN должны быть укомплектованы гайками из аустенитной стали, соответствующих маркам 8, 8C, 8T, 8F, 8M, 8LN и 8MLN в соответствии с ПНСТ 485 (см. также [5]).

11.6 Шайбы для использования в крепежных изделиях из ферритной стали выбирают в соответствии с требованиями заказчика (см. также [6]).

11.7 Шайбы, применяемые совместно с крепежными изделиями из аустенитной стали, должны быть выполнены из аустенитной стали.

11.8 Размеры шайб выбирают в соответствии с требованиями заказчика (см. также [7]).

12 Маркировка, упаковка, транспортирование и хранение

12.1 Маркировка должна содержать как минимум: имя поставщика, марку материала, номер плавки, товарный знак или клеймо предприятия-изготовителя.

12.2 Размеры знаков маркировки должны быть четкими, хорошо видными невооруженным глазом.

12.3 Маркировочные знаки следует наносить на головку болта, на торец конца шпильки и на торец или грань гайки.

12.4 Маркировке подлежат болты, гайки и шпильки с диаметром резьбы М16 и более.

12.5 Шпильки, гайки и болты с диаметром резьбы менее М16 и шайбы всех размеров маркируют на бирке, прикрепляемой к партии изделий.

12.6 Изделия с левой резьбой следует маркировать по ГОСТ 2904.

12.7 Общие требования к упаковке, транспортированию, хранению и маркировке тары указаны в ГОСТ 18160.

Приложение А

(рекомендуемое)

Дополнительные требования к крепежным изделиям

Следующие дополнительные требования должны предъявляться только при указании заказчиком. Заказчик может устанавливать объем проводимых по дополнительным требованиям испытаний. По договоренности могут быть изменены условия переиспытаний и проведения повторной термической обработки для удовлетворения предъявленным дополнительным требованиям.

А.1 Испытания на ударный изгиб

При указании в заказе дополнительного требования А.1 должны быть проведены испытания на ударный изгиб крепежных изделий из марок аустенитной стали. Критерии приемки должны быть согласованы между производителем и заказчиком.

А.2 Поперечное расширение

При указании в заказе дополнительного требования А.2 должно быть измерено поперечное расширение образцов при испытаниях на ударный изгиб ферритных сталей в соответствии с ГОСТ Р ИСО 148-1 в дополнение к требованиям 8.2.2. Значение поперечного расширения для каждого образца из набора должно быть не менее 0,38 мм. Температура проведения испытания должна быть указана заказчиком и согласована с производителем.

А.3 Измерение твердости крепежных изделий класса 2

При указании в заказе дополнительного требования А.3 твердость должна быть не более 35HRC. Твердость должна быть измерена на внутреннем диаметре резьбы на плоской площадке с поперечным размером как минимум 3 мм, подготовленной посредством удаления витков резьбы, и без удаления материала более, чем это необходимо для подготовки плоских площадок. Измерения твердости должны проводиться в том же объеме, что и испытания на растяжение.

А.4 Ограничение на использование литой стали в слитках

При указании в заказе дополнительного требования А.4 в качестве сырья для производства крепежных изделий могут быть использованы только слитки. Использование непрерывнолитой заготовки недопустимо.

Приложение Б

(обязательное)

Химический состав сталей

Приложение В

(обязательное)

Требования к механическим свойствам

Таблица В.1 - Требования к механическим свойствам

Библиография