GBT 25428-2015 石油天然气工业 钻井和采油设备钻井和修井井架、底座.pdf 48页

'ICS75.180.10E92中华人民共和国国家标准GB/T25428—2015代替GB/T25428—2010石油天然气工业钻井和采油设备钻井和修井井架、底座Petroleumandnaturalgasindustries—Drillingandproductionequipment—Drillingandwell-servicingstructures2015-12-31发布2016-04-01实施中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局发布中国国家标准化管理委员会 GB/T25428—2015目次前言…………………………………………………………………………………………………………Ⅲ1范围………………………………………………………………………………………………………12规范性引用文件…………………………………………………………………………………………13术语和定义………………………………………………………………………………………………24产品规范级别……………………………………………………………………………………………45标志和信息………………………………………………………………………………………………45.1铭牌…………………………………………………………………………………………………45.2塔形井架和轻便井架铭牌信息……………………………………………………………………55.3修井机井架铭牌信息………………………………………………………………………………55.4底座铭牌信息………………………………………………………………………………………65.5天车总成铭牌信息(仅当天车总成与塔形井架一起使用时要求)………………………………66结构安全级别(SSL)……………………………………………………………………………………77设计载荷…………………………………………………………………………………………………78设计规范…………………………………………………………………………………………………98.1许用应力……………………………………………………………………………………………98.2作业载荷……………………………………………………………………………………………108.3风载荷………………………………………………………………………………………………108.4动力载荷……………………………………………………………………………………………188.5地震载荷……………………………………………………………………………………………198.6冰载荷………………………………………………………………………………………………198.7安装载荷……………………………………………………………………………………………198.8运输载荷……………………………………………………………………………………………198.9倾覆和滑移…………………………………………………………………………………………198.10设计验证…………………………………………………………………………………………209材料………………………………………………………………………………………………………219.1总则…………………………………………………………………………………………………219.2书面规范……………………………………………………………………………………………219.3力学性能……………………………………………………………………………………………219.4材料质量鉴定………………………………………………………………………………………219.5材料制造……………………………………………………………………………………………219.6螺栓…………………………………………………………………………………………………219.7钢丝绳………………………………………………………………………………………………2110焊接要求………………………………………………………………………………………………2110.1总则………………………………………………………………………………………………2110.2焊接评定…………………………………………………………………………………………2210.3书面文件…………………………………………………………………………………………22Ⅰ GB/T25428—201510.4焊接材料的控制…………………………………………………………………………………2210.5焊缝性能…………………………………………………………………………………………2210.6焊后热处理………………………………………………………………………………………2210.7质量控制要求……………………………………………………………………………………2210.8特定要求———补焊………………………………………………………………………………2211质量控制………………………………………………………………………………………………2311.1总则………………………………………………………………………………………………2311.2质量控制人员资格………………………………………………………………………………2311.3测试设备…………………………………………………………………………………………2311.4无损检测…………………………………………………………………………………………2311.5尺寸验证…………………………………………………………………………………………2411.6加工和修整………………………………………………………………………………………2411.7采购方的检验和拒收……………………………………………………………………………2411.8试验………………………………………………………………………………………………2511.9追溯性……………………………………………………………………………………………2511.10要求确认的过程…………………………………………………………………………………2612文件……………………………………………………………………………………………………2612.1总则………………………………………………………………………………………………2612.2制造商保存的文件………………………………………………………………………………2612.3设备交付时的随机文件…………………………………………………………………………27附录A(规范性附录)附加要求…………………………………………………………………………28附录B(资料性附录)注解………………………………………………………………………………30附录C(资料性附录)购买指南…………………………………………………………………………39参考文献……………………………………………………………………………………………………43Ⅱ GB/T25428—2015前言本标准按照GB/T1.1—2009给出的规则进行起草。本标准代替GB/T25428—2010《石油天然气工业钻井和采油设备钻井和修井井架、底座》,与GB/T25428—2010相比主要技术变化:———删除了术语“导轨和导向小车”“最大额定风速”“二层台”“抽油杆平台”(见2010年版3.10、3.19、3.24、3.27);———增加了术语“最大额定设计风速”“修井机井架”“风环境”(见3.20、3.28、3.31);———增加了修井井架铭牌信息(见5.3);———删除了“标准额定值”的内容(见2010年版第6章);———修改了第7章的内容并增加了修井机井架设计载荷(见第7章表3);———增加了设计“用于井架底座起升的液缸”时的要求(见8.1.5);———增加了“冰载荷”的内容(见8.6);———质量控制中增加了“要求确认的过程”内容(见11.10);———对设备交付时的说明书中增加了部分内容(见12.3.1);———删除了2010版附录B“标准井架”(见2010年版附录B);———增加了资料性附录B“注解”和资料性附录C“采购指南”(见附录B和附录C)。本标准由全国石油钻采设备和工具标准化技术委员会(SAC/TC96)提出并归口。本标准起草单位:宝鸡石油机械有限责任公司、中石化石油工程机械有限公司第四机械厂、南阳二机石油装备(集团)有限公司、四川宏华石油设备有限公司、兰州兰石石油装备工程有限公司、石油工业井控装置质量监督检验中心、胜利油田高原石油装备有限责任公司、川庆钻探工程有限公司川西钻探公司。本标准主要起草人:刘红芳、黄悦华、张志伟、杨玉刚、金宗祥、余利军、邬柯、乔长奎、万夫、朱恒、罗辉。本标准所代替标准的历次版本发布情况为:———GB/T25428—2010。Ⅲ GB/T25428—2015石油天然气工业钻井和采油设备钻井和修井井架、底座1范围本标准规定了石油工业钻井和修井作业用钢结构的要求和推荐作法,提供了统一的钢结构检定方法以及两种产品规范级别(PSL)。本标准适用于生效日期后制造的所有新的钢制塔形井架、轻便井架(包括绷绳轻便井架和修井机轻便井架)、底座和天车总成。注:附录A规定了一些标准附加要求(SR),只有当采购方指定时才适用。附录B是关于注解的资料性附录,用来帮助理解本标准。附录C是关于采购指南的资料性附录,用来帮助采购方采购按本标准要求制造的设备。2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB/T9445无损检测人员资格鉴定与认证GB/T19190石油天然气工业钻井和采油提升设备SY/T5170石油天然气工业用钢丝绳SY/T6408钻井和修井井架、底座的维护与使用SY/T6666石油天然气工业用钢丝绳的使用和维护推荐作法SY/T10030海上固定平台规划、设计和建造的推荐作法工作应力设计法ISO19901-1石油天然气工业海上结构的特殊要求第1部分海洋气象设计和运行研究(Petroleumandnaturalgasindustries—Specificrequirementsforoffshorestructures—Part1,Meto-ceandesignandoperatingconsiderations)APIBulletin2INT-MET墨西哥湾飓风条件临时指南(InterimGuidanceonHurricaneConditionsintheGulfofMexico)1)AISC335-89结构钢建筑物规范许用应力设计和塑性设计(SpecificationforStructuralSteelBuildings—AllowableStressDesignandPlasticDesign)2)ASCE/SEI7-05建筑物和其他结构的最低设计载荷(MinimumDesignLoadsforBuildingsandOtherStructures)3)ASTMA370钢产品力学性能标准试验方法及定义(StandardTestMethodsandDefinitionsforMechanicalTestingofSteelProducts)ASTMA578/A578M特殊用途的轧制钢板直波束超声检验标准规范(StandardSpecificationfor1)美国钢结构学会,1EastWackerDrive,Suite3100,Chicago,Illinois60601,www.aisc.org.2)美国土木工程师学会,1801AlexanderBellDriveReston,Virginia20191,www.asce.org.3)美国材料和试验协会,100BarrHarborDrive,POBoxC700,WestConshohocken,Pennsylvania19428-2959,www.astm.org.1 GB/T25428—2015Straight-BeamUltrasonicExaminationofRolledSteelPlatesforSpecialApplications)4)AWSD1.1/D1.1M钢结构焊接规范(StructuralWeldingCode—Steel)3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1横摇角angleofroll纵摇角angleofpitch从垂线向一侧运动的角度。3.2裸钻井结构baredrillingstructure钻井结构的结构件,如适用,包括天车、天车台、起重架。3.3附件appurtenances裸钻井结构连接的,但不是裸钻井结构组成部分的所有零部件。3.4关键零部件criticalcomponent当结构按第7章设计载荷加载时,位于结构主载荷路径内的保持结构稳定性所必需的零部件。3.5关键焊缝criticalweld连接关键零部件的焊缝。3.6天车总成crownblockassembly安装在塔形井架、轻便井架顶部的定滑轮组或其总成。3.7制造日期dateofmanufacture在开始制造和交付给采购方之间由制造商选择的日期。3.8塔形井架derrick四侧构件格构或桁构的横截面为正方形或矩形结构的塔架。注:它可以用或不用绷绳加固。3.9设计载荷designload结构设计承受的不超过任何构件内许用应力的力或力的组合。3.10设计参考风速designreferencewindvelocityvref用于对预期钻井位置合理周期的重现,在10m(33ft)参考高度,3s阵风条件下的风速。4)美国焊接学会,550NorthwestLeJeuneRoad,Box351040,Miami,Florida33135,www.aws.org.2 GB/T25428—20153.11动载dynamicloading因运动而在结构上施加的载荷。3.12起升载荷erectionload起升和下放期间,在轻便井架及其支承结构或井架底座上产生的载荷。3.13绷绳guyline在设计载荷条件下,给轻便井架提供结构上和(或)横向支承,一端连接轻便井架总成,另一端连接在合适的锚具上的钢丝绳。3.14绷绳图guyingpattern相对于井眼中心线,制造商推荐的绷绳位置及其在锚具外的距离的平面图。3.15塔形井架和无绷绳轻便井架的高度heightofderrickandmastwithoutguylines从钻台顶面到天车支承梁底面的最小垂直距离。3.16有绷绳轻便井架的高度heightofmastwithguyline从地面到天车支承梁底面的最小垂直距离。3.17冲击载荷impactloading因力的瞬时改变所产生的载荷。3.18轻便井架mast横截面为矩形的前开口式格构塔架。3.19轻便井架安装距离mastset-updistance为了帮助钻机安装而由制造商规定的从井眼中心线到轻便井架结构指定点的距离。3.20最大额定设计风速maximumrateddesignwindvelocityvdes通过陆上或海洋系数对10m(33ft)参考高度,3s阵风进行结构安全级别(SSL)调整之后的风速,用来计算钻井结构设计所能承受的力。3.21最大额定静钩载maximumratedstatichookload游动设备重量和游动设备上施加的静载荷组成的载荷。注:在本标准规定的指南范围内,在规定的游车穿绳数和没有立根排放、抽油杆或风载荷的情况下,该载荷是结构可以施加的最大载荷(假定死绳固定器和绞车在指定位置)。3.22钢丝绳总成公称强度nominalwireropeassemblystrength钢丝绳的公称强度乘以钢丝绳的端部附件的效率。3 GB/T25428—20153.23周期periodτ(横摇、纵摇或升沉)一个完整循环要求的时间。3.24钻杆倾角pipelean排放的典型钻杆立根与铅垂线的夹角。3.25产品规范级别productspecificationlevelPSL涵盖设备主承载件材料和过程控制的级别。3.26转盘额定静载荷ratedstaticrotaryload转盘支承梁所能支承的最大重量。3.27额定立根载荷ratedsetbackload底座立根盒内所能支承的管材的最大重量。3.28修井机井架servicerigmast设计具有额定作业值(有或没有立根排放或抽油杆)的轻便井架。3.29结构安全级别structuralsafetysevelSSL采购方对钻井结构的应用进行分类,以反映各种不同程度的失效结果,其中考虑了生命安全以及污染、经济损失,公众利益等诸多事项。3.30底座substructure传递大钩载荷、转盘载荷和(或)立根载荷的任何结构。3.31风环境windenvironment在给定的风载下,所要考虑的钻机结构的组合和载荷的组合。4产品规范级别本标准确立了钻井和修井结构的两种产品规范级别(PSL)要求,这两种产品规范级别(PSL)规定了两种级别的技术和质量要求。这些要求反映了制造业目前普遍执行的作法。PSL1包括制造业目前普遍执行的作法。PSL2包括PSL1的所有要求,以及附加要求。5标志和信息5.1铭牌按照本标准制造的钻井和修井结构,应采用铭牌予以识别,铭牌上至少应有5.2~5.5中规定的信息,如适用,包括测量单位。标志应为凸印或凹印。铭牌应牢固地固定在结构的醒目位置。4 GB/T25428—20155.2塔形井架和轻便井架铭牌信息应提供下列信息:a)制造商名称;b)制造商地址;c)制造日期,包括年和月;d)编号;e)井架高度,m(ft);f)在规定的游车绳数下,带有绷绳时(如适用)的最大额定静钩载,kN(短吨);g)在平均海平面或地面之上10m(33ft)的参考高度,3s阵风,带有绷绳(如适用),排放额定容量立根时的最大额定设计风速vdes,m/s(kn);h)在平均海平面或地面之上10m(33ft)参考高度,3s阵风,带有绷绳(如适用时),不排放立根时的最大额定设计风速vdes,m/s(kn);i)风载设计所用的平均海平面或地面之上的塔形井架或轻便井架的底部高度m(ft);j)制造所依据的标准及其版本,GB/T25428—2015;k)制造商的绷绳图,如适用;l)铭牌上应有下列说明:注意:加速度或冲击、以及排放立根、抽油杆和风载均会降低最大额定静钩载能力。m)制造商的载荷分布图(可放在轻便井架说明书中);n)在满额定立根排放和最大游车绳数下,许用静钩载与各种风速(零到最大额定设计风速vdes)之间绘制的关系曲线;o)有绷绳轻便井架安装距离,m(ft);p)PSL2(如适用);q)具体附加要求内规定的附加信息,如适用(见附录A)。5.3修井机井架铭牌信息应提供下列信息:a)制造商名称;b)制造商地址;c)制造日期,包括年和月;d)编号;e)井架高度,m(ft);f)在规定的游车绳数下,带有绷绳时(如适用)的最大额定静钩载,kN(短吨);g)在规定的游车绳数下,带有绷绳(如适用),在井架额定立根排放能力和最大额定抽油杆悬挂能力[kN(短吨)(如适用)]时的许用静钩载,kN(短吨);h)在平均海平面或地面之上10m(33ft)的参考高度,3s阵风,带有绷绳(如适用),排放额定容量立根时的最大额定设计风速vdes,m/s(kn);i)在平均海平面或地面之上10m(33ft)参考高度,3s阵风,带有绷绳(如适用时),不排放立根时的最大额定设计风速vdes,m/s(kn);j)风载设计所用的平均海平面或地面之上的井架的底部高度,m(ft);5 GB/T25428—2015k)GB/T25428—2015;l)制造商的绷绳图,如适用;m)下列字样:注意:加速度或冲击、以及排放立根、抽油杆和风载均会降低最大额定静钩载能力。n)制造商的载荷分布图(可放在轻便式井架说明书中);o)在满额定立根排放、但无抽油杆和最大游车绳数下,许用静钩载与各种风速(零到最大额定设计风速vdes)之间绘制的关系曲线;p)有绷绳轻便井架安装距离,m(ft);q)PSL2(如适用);r)具体附加要求内规定的附加信息,如适用(见附录A)。5.4底座铭牌信息应提供下列信息:a)制造商名称;b)制造商地址;c)制造日期,包括年和月;d)编号;e)最大额定静钩载,kN(短吨);f)转盘额定静载荷,kN(短吨);g)额定立根载荷,kN(短吨);h)最大额定静钩载和额定立根载荷组合能力,kN(短吨);i)转盘额定静载和额定立根载荷组合能力,kN(短吨);j)以下方面的内容适用于支承塔形井架或轻便井架的底座:———最大额定设计风速v,m/s(kn),在平均海平面或地面之上10m(33ft)的参考高度,3sdes阵风,带有绷绳(如适用),排放额定容量的立根;———最大额定设计风速v,m/s(kn),在平均海平面或地面之上10m(33ft)的参考高度,3sdes阵风,带有绷绳(如适用),不排放立根;———风载设计所用的平均海平面或地面之上的底部基础的高度,m(ft);k)GB/T25428—2015;l)PSL2(如适用);m)具体附加要求内规定的附加信息,如适用(见附录A)。5.5天车总成铭牌信息(仅当天车总成与塔形井架一起使用时要求)应提供下列信息:a)制造商名称;b)制造商地址;c)制造日期,包括年和月;d)编号;e)最大额定静钩载,kN(短吨);f)GB/T25428—2015;6 GB/T25428—2015g)PSL2(如适用);h)具体附加要求内规定的附加信息,如适用(见附录A)。6结构安全级别(SSL)钻井结构按照其结构安全级别(SSL)进行鉴定。针对于每一个具体的位置,制造商和采购方协商选择预期或非预期的结构安全级别SSL(例如SSLE2/U1)。对于给定的结构安全级别(SSL)和位置,设计环境条件可以根据遵循的指南制定。结构安全级别(SSL)反映各种不同程度失效结果,其中考虑生命安全及污染、经济损失和公众利益等事项。它也反映期望(预期或非预期)的环境事件。表1给出了这些结构安全级别(SSL)。每个结构有两个结构安全级别(SSL),第一个是预期环境事件,第二个是非预期环境事件(例如SSLE2/U1)。表1结构安全级别(SSL)其他问题(污染、经济损失和公众关注等)生命安全高中低高E1或U1E1或U1E1或U1中E1或U1E2或U2E2或U2低E1或U1E2或U2E3或U3结构安全级别E1或U1———用于高失效结果的结构。结构安全级别E2或U2———用于中失效结果的结构。结构安全级别E3或U3———用于低失效结果的结构。前缀E指预期环境事件,例如大飓风或风暴,事先可作准备。前缀U指非预期环境事件,例如突然的风暴或地震,不允许充分的准备。如果结构在预期的严重事件前撤离,有人事件的结构安全级别(SSL)可不同于所撤离的严重事件的结构安全级别(SSL)。可运输的“不固定”钻井结构通常,钻井结构在其寿命期间用于不同的位置,因此,评价其在给定位置使用的稳定性,应考虑在该位置的环境条件、安装高度和新安装的结构安全级别(SSL)。对于相同的结构安全级别(SSL),塔形井架或轻便井架的设计风载是相同的,不管是固定设施还是移动设施(例如固定钻井平台、自升式钻井平台、半潜式钻井平台或钻井船)。7设计载荷每个钻井结构应按照表2或表3的组合载荷设计(如适用)。按照第8章相应的设计规范进行的结构设计应满足或超过这些条件。7 GB/T25428—2015表2钻井结构设计载荷a工况设计载荷条件恒载b/%钩载c,d/%转盘载荷/%立根载荷d,e/%环境载荷f1a工作1001000100100%工作环境1b工作100TE100100100%工作环境2预期100TE1000100%预期风暴环境3a非预期100TE100100100%非预期风暴环境3b非预期100适用时适用时适用时100%地震4起升100适用时适用时0100%起升环境5运输100适用时适用时适用时100%运输环境a不包括修井机井架(见表3)。b对于稳定性计算,应按照8.9考虑恒载的下限值。c对于非工作的风环境,如适用,在所有载荷情况下,应考虑天车悬挂的所有游动设备和钻井钢丝绳的重量(TE)。d不支承轻便井架或塔形井架的底座不需要按钩载设计。同样地,不支承立根的底座不需要按立根载荷设计。e钻杆倾角是应考虑的立根载荷的一个组成要素。f环境载荷包括立根设计的所有受风面积,如适用。表3修井机井架设计载荷工况设计载荷条件恒载a/%钩载b/%抽油杆载荷/%立根载荷/%环境载荷c1a工作10010000100%工作环境1b工作100待定1000100%工作环境1c工作100待定100100100%工作环境2预期100TE00100%预期风暴环境3a非预期100TE100100100%非预期风暴环境3b非预期100适用时适用时适用时100%地震4起升100适用时00100%起升环境5运输100适用时适用时适用时100%运输环境a对于稳定性计算,应按照8.9考虑恒载的下限值。b对于非工作有风环境,如适用,在所有载荷情况下,应考虑天车悬挂的所有游动设备和钻井钢丝绳的重量(TE)。c环境载荷包括立根和抽油杆设计的所有受风面积,如适用。8 GB/T25428—20158设计规范8.1许用应力8.1.1总则除非本标准另有规定,否则,钢结构应按照AISC335-89进行设计。AISC335-89许用应力设计(通常称为弹性设计)部分,应用来确定许用单位应力。不允许使用第5部分第N章—塑性设计。AISC335-89应用来确定许用单位应力和考虑次应力,但除非采购方另有规定,否则现行作法和经验并未规定需要遵循AISC335-89的“承受疲劳载荷的构件及其连接件”(第K4章)。对于本标准而言,在格构或桁架结构的独立构件中,由于弹性变形和节点刚性而引起的应力规定为次应力。这些次应力可以取下列两个应力的差值:一个是假定节点完全刚性,而载荷只作用在节点上分析所得到的应力,另一个是按节点为铰接作类似分析得到的应力。因节点偏心连接、节点之间的构件横向载荷或外加力矩而引起的应力,应认为是主应力。对于除地震载荷外的所有载荷,当把计算的次应力增加到独立构件中的主应力时,许用单位应力可增加20%。但是,主应力不应超过许用单位应力。除8.1.2中允许的增加外,当考虑次应力时,还可以增加许用应力。地震载荷和有关的许用应力,在8.5中专门表述。冰载荷和有关的许用应力,在8.6中专门表述。8.1.2风载和动载应力在工作和起升工况下,许用单位应力不应(应力修改系数=1.0)超过8.1.1中规定的基本许用应力。在运输条件下,如果采购方规定,许用单位应力可比8.1.1中规定的基本许用应力增加三分之一(应力修改系数=1.33)。对于预期和非预期的风暴设计条件,当由风载荷或动载荷单独作用或者与设计静载荷和动载荷联合作用产生时,许用单位应力可比8.1.1中规定的基本许用应力增加三分之一(应力修改系数=1.33)。为了规定5.2n)或5.3o)要求的许用静钩载与风速之间的铭牌关系曲线,采用的应力修改系数可以从操作情况的1.0线性过渡到非预期风暴情况的1.33。8.1.3钢丝绳钢丝绳的结构型式和尺寸应按照SY/T5170和SY/T6666的规定。当通过钢丝绳总成起升和下放时,钻井结构用钢丝绳总成的设计最小坡段拉力应不小于起升时该总成最大设计载荷的2.5倍。绷绳所用钢丝绳总成的最小坡段拉力,应不小于载荷条件引起的最大绷绳载荷的2.5倍。按照SY/T6666,当绳端连接效率和D/d之比小于18,应降低钢丝绳总成的额定强度值。8.1.4天车轴天车轴,包括快绳和死绳滑轮支承轴,除弯曲屈服安全系数应大于1.67外,应按照AISC335-89(见8.1.1)设计。钢丝绳滑轮和轴承的规定应按照GB/T19190。8.1.5用于井架底座起升的液缸用于井架和底座起升的液缸在设计时,应按照AISC对整个起升轨迹的预期起升载荷考虑屈曲合成应力的安全系数。这些分析应考虑液缸的安装条件和液缸轴承的配合公差。9 GB/T25428—20158.2作业载荷作业载荷应包括下列一项或表2的多项组合和买方的规定。a)在每一个适用的穿绳条件下,最大额定静钩载与快绳和死绳载荷的联合作用;b)转盘最大额定静载荷;c)最大额定立根载荷;d)钻井结构总成恒载;e)与钻井结构组成一体的所有管道系统和储罐内的流体载荷。应考虑满罐和空罐两种情况,以便按8.9进行稳定性计算;f)买方和制造商协商确定的因辅助设备而同时附加的载荷或独立载荷。对于所有钻井结构,制造商应将其零部件的清单包括在钻机手册中,这些零部件应包括设计时所用的自重和总成重量。此外,制造商应规定总的重量和在自重和总成重量条件下在钻井结构底部上产生的静力矩。8.3风载荷8.3.1设计用风8.3.1.1总则每个钻井结构应按照下列适用的设计用风的值进行设计。底座设计的风速应与支承结构的风速相同。钻井结构按照其结构安全级别(SSL)和位置分为陆上或海上两类。钻井结构的结构安全级别(SSL)反映各种不同程度的失效结果,其中考虑了生命安全以及污染、经济损失,公众利益等诸多事项。在给定的风环境下应考虑钻井结构的外形。以下规定了风的环境:a)作业时的风———在此之下,可以连续无限制地进行钻井作业;b)安装时的风———在此之下,可以连续地进行正常的钻机安装作业;c)运输时的风———在此之下,可以连续地进行买方规定的特殊运输作业;d)非预期的风———突然到来的飓风或风暴,没有足够的时间进行所有准备,因此,在计算风载时,需考虑立根排放;e)预期的风———已知到来的飓风或风暴,有足够的时间进行准备,例如放下立根。8.3.1.2陆上风作业、安装和运输环境下的设计参考风速vref应按照买方的规定。对于美国陆上非作业设计环境,预期风暴条件的vref从ASCE/SEI7-05风速图获得。对于其他陆地场所,vref应从原始资料获得,例如从公认的权威机构或政府气象部门。应在下列条件下选择风速:3s阵风,单位为节(kn)(1kn=1.15mph),在开阔地带10m(33ft)高度处测量,相应重现期50年。对于非预期风条件,立根也许排放在钻井井架上,vref应不小于预期风暴vref的75%。对于每一种风环境,各种SSL的最大额定设计风速vdes按照式(1)计算,是通过设计参考风速vref乘以表4中所列的陆上系数α陆上来确定,但不小于表5中的规定。vdes=vref×α陆上…………………………(1)式中:vdes———最大额定设计风速,单位为米每秒(m/s);vref———设计参考风速,单位为米每秒(m/s);α陆上———陆上结构安全级别系数。10 GB/T25428—2015在所有情况下,风的方向可来自于任何方位。8.3.1.4中论述的方法可用于在设计中确定局部的风速。表4陆上结构安全级别系数α陆上情况设计载荷条件结构安全级别SSL系数α陆上近似重现期(年)1a工作所有1.00不适用1b工作所有1.00不适用2预期E11.071002预期E21.00502预期E30.93253非预期U11.07不适用3非预期U21.00不适用3非预期U30.93不适用4起升所有1.00不适用5运输所有1.00不适用表5最小设计风速vdes陆上海洋工作和起升非预期预期工作和起升非预期预期m/s(kn)m/s(kn)m/s(kn)m/s(kn)m/s(kn)m/s(kn)有绷绳轻便井架12.7(25)30.7(60)38.6(75)21.6(42)36(70)47.8(93)无绷绳轻便井架16.5(32)30.7(60)38.6(75)21.6(42)36(70)47.8(93)塔形井架16.5(32)30.7(60)38.6(75)24.7(48)36(70)47.8(93)8.3.1.3海上风作业、安装和运输环境下的设计参考风速vref应按照采购方的规定。对于预期风的设计环境,海上钻井结构的vref应从ISO19901-1获得,但墨西哥湾所用结构的预期风速应从APIBulletin2INT-MET获得。该值应为3s阵风,单位为节(kn)(1.15mph=1kn=0.514m/s),在开阔水面10m(33ft)高度处测量,相应重现期100年。对于这些规范没有明确涵盖的区域,vref应从原始资料获得,例如从公认的权威机构或政府气象部门,或者可以采用符合ISO指南的现场特定研究。对于非预期风条件,立根也许排放在钻井井架中,除非在预期风暴情况之前,风暴警报系统和钻机操作程序允许足够的时间下放立根,非预期风vref应为预期风暴vref的100%。在墨西哥湾,非预期风条件的vref应不小于40.1m/s(78kn)。对于其他热带风暴地区,可以采用符合ISO指南的现场特定研究来确定非预期风条件的vref。该值应为3s阵风,单位为m/s(kn),在开阔水面10m(33ft)高度处测量,相应重现期100年,因为那些风暴形成和加强的速度所允许的报警足以满足全部立根安全下放所要11 GB/T25428—2015求的操作时限。对于每一种风环境,各种SSL的最大额定设计风速vdes按照式(2)计算,是通过设计参考风速vref乘以表6中所列的海上系数α海上来确定,但不小于表5中的规定。vdes=vref×α海上…………………………(2)式中:vdes———最大额定设计风速,单位为米每秒(m/s);vref———设计参考风速,单位为米每秒(m/s);α海上———海上结构安全级别系数。在所有情况下,风的方向可来自于任何方位。8.3.1.4中论述的方法可用于在设计中确定局部的风速。表6海上结构安全级别系数α海洋情况设计载荷条件结构安全级别SSL系数α海洋近似重现期(年)1a工作所有1.00不适用1b工作所有1.00不适用2预期E11.092002预期E21.001002预期E30.91503非预期U11.09不适用3非预期U21.00不适用3非预期U30.91不适用4起升所有1.00不适用5运输所有1.00不适用8.3.1.4局部风速采用表4和表6计算的最大额定设计风速vdes,要乘以适当的高度系数β按式(3),以获得按8.3.3估算风力所用的局部的风速。vz=vdes×β…………………………(3)式中:vz———局部风速,单位为米每秒(m/s);vdes———最大额定风速,单位为米每秒(m/s);β———高度系数:●高度不超过4.6m(15ft)时,β=0.85;0.211●高度>4.6m(15ft)时,β=2.01×(z/900),z=地平面或平均海平面之上的高度(ft);●表7列出的高度系数。12 GB/T25428—2015表7高度系数β,位置:所有a,b在地面或平均海平面之上的高度高度系数m(ft)0~4.6(0~15)0.926(20)0.957.6(25)0.979(30)0.9912.2(40)1.0215.2(50)1.0518.3(60)1.0721.3(70)1.0824.4(80)1.1027.4(90)1.1130.5(100)1.1236.6(120)1.1542.7(140)1.1748.8(160)1.1854.9(180)1.2061(200)1.2176.2(250)1.2491.4(300)1.26106.7(350)1.28121.9(400)1.30137.2(450)1.32152.4(500)1.33a高度中间值的线性内插值是可以接受的。b在10m(33ft)数值等于1.00。8.3.2风载除了正好在挡风墙前面或后面的结构可以不包括外,风的力应施加在全部结构上。风面积的计算应包括所有已知的或预期的结构和附件,例如设备、挡风墙以及安装或附属在钻井结构上的附件。结构上的总风力应按照8.3.3叙述的方法估计。制造商在钻机手册中,应包括设计中被用于无遮蔽投影面积的所有零部件清单。该清单应包括至少两个相互垂直方向的面积。此外,制造商应说明所设计的钻井结构在所选方向上的承风面积的总和,以及该承风面积对钻井结构底部附近的静力矩。为计算风面积的静力矩,应假设游动设备位于从底部算起结构净高0.7倍的地方。13 GB/T25428—20158.3.3逐件法8.3.3.1总则结构上的总风力应通过单个构件和附件上作用的风力的向量总和估计。应考虑和确定对结构上的每个零部件会产生最大应力的风向。应根据式(4)、式(5)和表计算各种设计风速的风力:2Fm=0.611×Ki×vz×Cs×A…………………………(4)Ft=Gf×Ksh×∑Fm…………………………(5)式中:Fm———垂直于单个构件纵轴、或挡风墙表面、或附件投影面积的风力,单位为牛(N);Ft———结构上的总风力。作用在整个钻井结构的每个单独构件或附件上风力的向量和乘以系数Gf和Ksh。Ft不应小于裸钻井结构每个单独构件计算风力的向量和;Ki———考虑单个构件纵轴与风之间倾角ϕ的系数:当风垂直于构件(ϕ=90°),或对于附件,包括挡风墙,Ki取1.0;当风与单个构件的纵轴成角度ϕ(单位度)K2,按8.3.3.3。i=sinϕvz———按8.3.1.4在高度Z的局部风速,单位为米每秒(m/s);Cs———按8.3.3.5的形状系数;A———按8.3.3.6的单个构件的投影面积,等于构件长度乘其相对于风法向分量的投影宽度,或挡风墙的垂直表面积,或按8.3.3.7的附件而非挡风墙的投影面积,单位为平方米(m2);Gf———按8.3.3.4考虑空间相干性的阵风作用系数;Ksh———按8.3.3.2考虑构件或附件全部遮蔽和构件或附件端部周围气流变化的换算系数。设计人员应考虑到整个钻井结构上的遮蔽是不均匀的,而且任何单独构件或局部的构件总成可能没有遮蔽。这种考虑应形成文件。设计人员至少应采用全风载Ft分析的构件力,以及构件本身或未遮蔽的局部构件总成而产生的构件附加超载,计算单独构件的相互作用比率。未遮蔽的构件上的附加载荷计算按照式(6):Fm×(1-Ksh×Gf)…………………………(6)8.3.3.2遮蔽和纵横比校正系数校正系数Ksh用来计算全部遮蔽的影响和构件或附件端部周围气流的变化。仅当计算Ft时,才应采用Ksh。对于塔形井架,Ksh的计算基于实积比ρ,用于塔形井架框架内的所有构件,按照式(7)计算:2Ksh=1.11ρ-1.64ρ+1.14…………………………(7)式中:0.5≤Ksh≤1.0。当计算构件的Ksh时,实积比ρ规定为裸框架前面所有构件的投影面积除以由框架外部构件封闭的投影面积,投影垂直于风向。当计算塔形井架其他零部件的全部遮蔽影响时,包括但并不局限于挡风墙、立根盒、导轨、天车、排放管、顶驱和人字架,Ksh应等于0.85。对于轻便井架,在所有风向下,所有构件或附件的遮蔽和方位比例校正系数Ksh应为0.9。8.3.3.3构件倾角倾角ϕ规定为构件纵轴与风向之间的角度,单位为度(见图1)。14 GB/T25428—2015构件方位角θ规定为垂直于纵轴作用的风的分量与构件主轴之间的角度(单位度),主轴垂直于纵轴。角度θ所在的平面垂直于纵轴,用来按8.3.3.5选择形状系数。对于挡风墙,倾角系数Ki等于1.0。图1构件倾角8.3.3.4阵风作用系数应采用表8所列的阵风作用系数。应基于轻便井架或塔形井架总投影面积选择Gf,该面积规定为投影垂直于风向的框架外部构件包含的投影面积。仅当计算结构上作用的总风力时,才采用Gf。当计算单个构件或附件上作用的风力时,不施加Gf。表8阵风作用系数(Gf)总投影面积系数Gf2(ft2)m>65(>700)0.8537.2~65(400~700)0.909.3~37.1(100~399)0.95<9.3(<100)1.008.3.3.5构件或附件形状系数表9中提供了各种典型结构的形状系数。在部分结构中,大量构件非常靠近,例如在钻台总成内,逐项法将高估总成上的风力。在这种范围内,该总成的形状系数可以采用封闭区域相应形状系数1.5予以代替。15 GB/T25428—2015表9形状系数(Cs)截面风向(θ):所有方向类型形状角钢、槽钢、工字钢、T形钢1.8结构件组合构件2.0正方形1.5管材矩形1.5圆形0.8除结构件外,棱边平直的任何构件(例如天车组、下拖1.2式潜水工作舱、游车、大钩、顶驱)附件除管状构件外,表面连续的即棱边不平直的任何构件0.8(例如立管、软管、接箍、电缆)16 GB/T25428—2015表9(续)截面风向(θ):所有方向类型形状1.2正方形或矩形Ⅰ和Ⅱ:1.2但70°≤θ≤90°时,立根和抽油杆Ⅰ:1.2,Ⅱ:0.3半圆形1.2与法向与对角线0°±20°45°±25°Ⅰ:0.8Ⅰ:0.5Ⅱ:-0.5Ⅱ:0.5四边:允许进入围墙的气流Ⅲ:-0.5Ⅲ:-0.5Ⅳ:-0.3Ⅳ:-0.5挡风墙注1:+向着围墙内单边1.10.6-向着围墙外注2:θ值圆整为最接近的表中值θⅠⅡⅢ0°0.8-0.5-0.545°0.50.5-0.5三边:允许进入围墙的气流90°-0.50.8-0.3135°-0.50.5-0.9180°-1.2-0.2-0.28.3.3.6构件投影面积单个构件投影面积A的计算是相对于与纵轴垂直的风分量(vzsinϕ)。因此,对于所有数值的ϕ,构件的投影面积将等于构件长度L乘以构件相对于风垂直分量的投影宽度w。此外,计算的风力将垂直作用于构件的纵轴上(即垂直于投影面积)(见图2)。17 GB/T25428—2015图2构件投影面积8.3.3.7附件投影面积附件(除挡风墙外)的投影面积A应为在垂直于风向的平面上的投影面积。此外,计算的风力作用的方向与风向相同。对于挡风墙,给定墙部分的面积A等于其表面积。形状系数正号指合成风力作用迎着墙,而负号指合成风力作用背离墙,合力作用垂直于墙。表9中所示风墙的形状系数仅适用于部分覆盖的钻井轻便式井架或塔形井架。对于钻井轻便式井架或塔形井架完全覆盖的情况(例如钻机安装在北极钻井船上),其他风载标准特别是ASCE/SEI7-05可以采用,并宜用来估计这种情况下的风载。8.3.4风洞试验假定雷诺数的模拟适当,风洞试验或使用除了空气之外的流体的类似试验,对确定力和压力而言应认为是可接受的。8.3.5风动力学对因在风和结构之间动力相互作用可能经受附加载荷的风敏感结构,应进行动力分析程序。在其他标准中,可以找到各种结构动力分析的详细程序。8.4动力载荷8.4.1惯性载荷采购方应提供因支承船只、适应平台或深水固定结构运动引起的钻井结构动力载荷分析所要求的所有运动信息。应采用运动数据产生合适的推理方法,计算因运动引起的力。动力的组合至少应如下:a)纵向动力,包括纵荡和纵摇,以及升沉;18 GB/T25428—2015b)横向动力,包括横荡和横摇,以及升沉;c)对角线动力与升沉组合。对角线动力应按纵向和横向力平方和的平方根确定,除非采购方另有规定。只要钻井结构的刚性足以按照刚性体对待,则采用上面规定的支承结构的运动,可以对钻井结构进行静态分析。8.4.2动力放大对于因基础支承结构运动引起的动力放大可能经受附加载荷的钻井结构,应进行动力分析程序。在其他出版的参考文献中,可以找到各种结构动力分析的详细程序。采购方应负责提供支承结构必需的运动信息。8.5地震载荷如用户规定,地震可考虑为所要描述的一种特殊载荷条件。用户负责提供包括设计载荷、设计分析方法和许用响应在内的设计准则。陆上装置的设计准则可以按照地方建筑规范,采用等效的静态设计方法。对于海洋平台上的装置,地震载荷的设计方法应遵循SY/T10030内概述的强度水平分析指南。钻井和修井装置应设计成能抵抗其所在的甲板的运动,即甲板对海洋平台设计规定的地面运动的响应。地震、重力和工作载荷联合作用时的许用应力,可相对于8.1.1中规定的基本许用应力增加三分之一(应力修改系数=1.33)。计算的应力宜包括主应力分量和次应力分量。8.6冰载荷冰载荷是需要处理的一种特殊载荷条件(如用户规定)。用户负责提供设计准则,包括设计载荷和载荷组合和许用应力修改系数。8.7安装载荷按采购方的规定,在设计每个钻井结构及其支承结构时,应考虑恒载与安装环境风组合的安装载荷,或作为选择应考虑风载荷和惯性载荷。在钻井结构铭牌上和在钻机操作说明书中,应清楚地规定流体载荷或附加的静重,例如在安装期间提供倾覆稳定性所专门要求的平衡重。设计采用起重机安装的钻井结构,其设计应按照SY/T10030中的提升指南,包括其中规定的动载系数。8.8运输载荷按采购方的规定,在设计每个钻井结构时,应考虑恒载与运输环境风组合的运输载荷,或作为选择应考虑风载荷和惯性载荷。8.9倾覆和滑移在土壤、混凝土或枕木基础支承的钻井结构的钻机倾覆或意外滑移计算中,所采用的最大许用静态摩擦因数的极限应为0.15,对于钢基础支承的那些钻井结构,应为0.12,但如下例外:最大设计摩擦因数可以采用替代值,只要该值通过试验得到确认,并符合钻机操作程序(例如海洋滑橇式钻机设计,包含的摩擦因数对应的表面不润滑,要求业主/经营者维护和检验横梁,以确保其并未无意中润滑)。对于所有稳定性和滑移计算,提供抵抗倾覆或滑移的自重的极限,最大应按其预期最小重量的90%。最小重量的计算应假定,除去所有可选择的结构和设备,流体箱应认为是空的,除非钻机说明书19 GB/T25428—2015中对风暴准备或钻机安装另有规定。对于承受垂直升沉的钻井结构,维持稳定重量受负升沉加速度大小影响。陆上独立式结构的最低倾覆安全系数应为1.25,计算是按倾覆线附近结构自重的最低稳定力矩除以同一倾覆线或轴线附近任何悬挂的垂直活载加上包括风或地震载荷在内的环境载荷总和的倾覆力矩的比率。设计人员应考虑合适的倾覆线,以便确定最低安全系数,并应考虑因任何可能的应用方向而引起的可能的倾覆载荷。倾覆线位置应这样确定,倾覆线应沿所考虑情况地面公称垂直支承反力的力心;地面支承反力的分布极限应符合所考虑结构设计许用的地面支承压力。制造商在钻机手册中应包括基础载荷图和安装操作条件下要求的许用地面安全支承压力。陆上独立式钻井结构抵抗意外滑移的安全系数最低为1.25,计算是按设计最大许用静摩擦因数下的最低滑移阻力除以因环境载荷而引起的施加的总剪切载荷的比率。海洋独立式钻井结构的最低倾覆安全系数应为1.50,计算是按倾覆线附近结构恒载重的最低稳定力矩除以同一倾覆线或轴线附近任何悬挂的垂直活载和环境载荷(包括风、地震或因船只运动而引起的动载荷)在内的总和的倾覆力矩的比率。设计人员应考虑合适的倾覆线,以便确定最低安全系数,并应考虑因任何可能的应用方向而引起的可能的倾覆载荷。倾覆线位置应这样确定,倾覆线应沿所考虑情况基础公称支承反力的力心。若采购方有规定,基础支承反力的分布极限应符合支承结构基础许用设计载荷。制造商在钻机说明书中应包括图表,规定基于计算的横向载荷的最大基础支承载荷。海洋独立式钻井结构最低意外滑移的安全系数应为1.5,计算是按设计最大许用静摩擦因数下的最低滑移阻力除以因环境载荷而引起的施加的总剪切载荷的比率。不能够满足独立式结构要求的结构,应装有合适的装置,以防止上述运动,包括:a)在滑橇式钻井结构上使用时,这些构件应称为固定卡箍;在AISC许用应力级别,风载或动力载荷不增加1/3的情况下,这些构件的额定值应能抵抗采用悬挂垂直活载、设计横向风力、地震力和因船只运动引起的动力乘以系数1.25计算的所有载荷组合中的倾覆和滑动载荷。b)非固定卡箍的结构构件的额定值应按8.1确定。有些结构连接提供两种方法或路径来承载。该双载荷路径连接的示例就是采用法兰连接的塔形井架大腿连接板或塔形井架大腿底板连接,一方面,一个法兰板承受压力,而受拉的螺栓承受张力。另一个示例是设计的轻便式井架大腿,通过接触支承承受压缩载荷,而通过销连接承受张力载荷。除满足8.1的要求之外,双载荷路径连接(固定卡箍除外)的设计,也应抵抗采用悬挂垂直活载、设计横向风力、地震力和因船只运动引起的动力(适当时)乘以系数1.25计算的主载荷:———在所有操作和安装载荷组合中,许用应力增加1/3;———在预期和非预期风载组合中,许用应力增加2/3;———在运输载荷组合中,许用应力增加1/3,或如采购方规定,许用应力增加2/3。在任何情况下,双载荷路径连接的一个载荷路径的设计载荷绝对值不应小于另一载荷路径的设计载荷的20%。制造商应在与装置一起提供的钻井结构文件中,提供如何正确安装固定用卡箍、销和螺栓的说明书。安装预期张紧数次的螺栓的紧固零部件,设计规定的螺栓预紧力应不大于螺栓材料最低极限强度乘以其公称横截面积的50%,以便允许重复使用螺栓。卡箍安装说明书应包括预张力值和公差。螺栓张力调整应采用校准张力调整方法获得。规定预张紧到较高数值的螺栓,仅应使用一次。钻机业主/经营者应根据制造商的推荐作法,制定包括风暴准备信息(含适当的卡箍安装)在内的程序。8.10设计验证见11.8.2的要求。20 GB/T25428—20159材料9.1总则除非另有规定,否则,本章表述了关键件材料质量鉴定、性能和加工的各项要求。按本标准提供的设备,制造时所用的所有材料,应适用于预期作业。9.2书面规范材料应按照书面的材料规范生产。规范要求至少应明确下列参数和极限:a)力学性能要求;b)化学成分和偏差;c)材料质量鉴定。9.3力学性能材料应满足制造商材料规范中规定的力学性能。若采购方规定,应使用A.1中的附加冲击韧性要求。9.4材料质量鉴定本标准所要求的力学性能试验,应在质量鉴定试样上进行,该试样应与所制造的零部件有相同的炉号及热处理批号。试验应按照ASTMA370或等效标准的要求,在材料最终热处理状态下进行。质量鉴定试样应与其代表的零部件是一整体或分体,或取自供试验的产品零件。在所有情况下,试样应与其鉴定的零部件出自同一炉,经过相同的工序,并且应与零部件一起进行热处理。9.5材料制造所有锻造材料的制造过程,应在整个零件内产生同一种锻造组织。对于PSL2,应采用按制造商或加工商规定要求鉴定合格的设备,进行所有热处理操作。热处理炉内材料的装载,应使任何一个零件的存放不会反过来影响该热处理批。热处理周期的温度和时间要求,应按照制造商或加工商的书面规范确定。应记录实际热处理温度和时间,热处理记录应能溯源到相应的零部件。9.6螺栓符合公认工业标准的螺栓,应按照该标准标志。可以采用其他螺栓,但化学、力学和物理性能应符合螺栓制造商保证的极限。9.7钢丝绳用作绷绳或安装目的的钢丝绳,应符合SY/T5170。10焊接要求10.1总则本章规定了关键件的焊接要求。21 GB/T25428—201510.2焊接评定零部件上进行的所有焊接,应采用符合AWSD1.1或类似的公认工业标准的焊接程序进行。只有按照上述标准鉴定合格的焊工或焊机操作工,才应进行本焊接。工艺和技术应符合同一标准。10.3书面文件焊接应按照根据合适标准制定的焊接工艺规范(WPS)进行。WPS应规定相应标准所列的所有基本变量。可以使用AWSD1.1中规定的免除评定的合格连接接头详图。制造商应具有免除评定的合格连接接头的书面焊接工艺规范(WPS)。不满足AWSD1.1免除评定要求的焊接接头和工艺过程,应按照相应标准进行评定。工艺评定记录(PQR)应记录评定试验用焊接工艺的所有基本变量和补充变量(如要求)。WPS和PQR均应作为记录按第12章的要求保存。10.4焊接材料的控制焊接材料应符合国家相应标准或美国焊接协会(AWS)或材料制造商的规范。制造商应具有贮存和控制焊料的书面程序。低氢型材料应按焊料制造商的推荐作法贮存和使用,以保持其原有的低氢性能。10.5焊缝性能对于所有要求评定的焊接工艺,工艺评定试验确定的焊缝力学性能,至少应满足设计要求的规定的最低力学性能。当母材要求做冲击试验时,冲击试验也应作为工艺评定的要求。焊缝和母材热影响区(HAZ)的试验结果应按合同要求和AWSD1.1。针对于连接焊缝,仅要求冲击试验的材料的HAZ应满足上述要求。所有焊缝试验应在试验焊件相应的焊后热处理状态下进行。10.6焊后热处理零部件的焊后热处理应按照相应的评定合格的WPS。10.7质量控制要求允许的焊缝的质量控制要求应按照第11章。10.8特定要求———补焊10.8.1方法应有适当的方法,评价、消除和检验引起补焊的不合格状态。10.8.2熔合选定的焊接工艺规范(WPS)和可以采用的补焊方法,应确保与母材完全熔合。10.8.3热处理评定补焊所用的焊接工艺规范(WPS),应反映补焊的实际顺序和补焊后的热处理。22 GB/T25428—201511质量控制11.1总则本章规定了设备和材料的质量控制要求。所有质量控制工作应通过制造商形成文件的指导书加以控制,该指导书应包括相应的方法、定量和定性的验收准则。制造商应有质量纲要,确保计划、实施和保持产品质量。质量手册中应表述质量纲要,质量手册的颁发和修订应是受控的,并应包括最新版手册的识别方法。在设备、零部件和材料上或在其有关的记录中,应指明所有设备、零部件和材料的验收状态。11.2质量控制人员资格11.2.1无损检测(NDE)人员应按GB/T9445或ISO9712进行资格鉴定和(或)发证。注:ASNTTC-1A与ISO9712等效,适用于本规定。11.2.2对焊接操作和完工焊缝进行目检的人员,应按照下列方式进行资格鉴定和发证:a)AWS发证的焊接检验员;b)AWS发证的助理焊接检验员;c)制造商形成文件的按要求发证的焊接检验员。11.2.3所有从事直接影响材料和产品质量的其他质量控制活动的人员,应按照制造商形成文件的程序进行资格鉴定。11.3测试设备用于检查、试验或检验材料所用的设备或其他设备,应按照制造商形成文件的程序,在特定的时间间隔内,进行识别、控制、校准和调整,并应符合公认的工业标准,以保持要求级别的准确度。11.4无损检测11.4.1总则NDE活动指导书应详述有关本标准的要求和所有适用的引用规范的要求。所有NDE指导书应由GB/T9445或ISO9712的3级合格检验员批准。注:ASNTSNT-TC-1AIII级与ISO9712的3级等效,适用于本规定。若要求检验,检验应在最终热处理后进行。除非另有规定,11.4的要求应适用于制造商工程设计部门规定的所有关键件。11.4.2目检所有关键焊缝应进行100%的目检。11.4.3表面无损检测关键焊缝的20%应采用磁粉(MP)或液体渗透法(LP)按照AWSD1.1进行检验。制造商的检验员应选择随机检验涵盖的区域。11.4.4体积无损检测11.4.4.1总则设计确定的所有承受拉伸载荷不小于其许用应力70%的全焊透或部分焊透焊缝,应按照AWSD1.23 GB/T25428—20151进行超声波或射线检验。制造商工程设计部门应将要求体积无损检测的焊缝形成文件。11.4.4.2PSL2全壁厚无损检测若设计确定的关键件连接处的全壁厚拉伸应力大于许用应力的70%,则应按照ASTMA578进行超声波检验,检验是否存在层状和内部缺陷,变化如下:a)受检区域应包括焊缝及其周围76mm(3in)以内区域。该区域应100%探伤;b)下列缺陷应予以记录,并应提交给制造商工程设计部门处置:———造成初始底波损失50%的所有尺寸的缺陷;———振幅大于初始底波50%,但不包含在直径25mm(1in)圆圈内的所有缺陷;和———技术人员认为会影响完工焊件超声波检验的任何缺陷。制造商工程设计部门应评审所有记录,并确定返修要求(如果有)。所有记录和处置应形成文件,记录应按照第12章保存。11.4.5验收准则目检、表面和内部NDE检测,应采用AWSD1.1静载荷结构验收准则。PSL2—井架关键焊缝应采用AWSD1.1循环载荷结构验收准则。11.5尺寸验证尺寸验证应按照制造商规定和形成文件的抽样方法进行。11.6加工和修整11.6.1结构钢结构件和产品的制造应符合AISC335-89有关制造的相应章节。11.6.2铸件所有铸件应彻底清理干净,所有芯孔应吹净,以确保尺寸合适的螺栓自由通过。11.6.3保护在发运之前,所有锻造的、轧制的结构钢型材和板材以及铸件应清理干净,应采用优质商业油漆或其他规定的涂料涂底层及其他涂层。机加工表面应采用合适的滑润脂或复合油脂加以保护。11.6.4浇铸绳套应按照SY/T6666概括的作法,浇铸轻便井架起升、安装或伸缩用钢丝绳绳套。浇铸的连接应按照11.8.3进行验证试验。11.7采购方的检验和拒收11.7.1检验通知如果代表采购方的检验人员提出要求检验产品、检查正在加工中的产品或亲临目睹产品试验,则制造厂应将所确定的检查日期适时地通知买方检查人员。11.7.2检验当正在加工采购方的产品时,采购方的检验人员应有权随时进入制造商工厂与制造所订购产品有24 GB/T25428—2015关的所有部门。制造商应免费地给检验人员提供一切适当的便利条件,以便使检验人员满意地认为该产品正在按照本标准制造。除非采购单另有规定,否则,所有检验均宜于发运之前在制造地点进行,检验不应妨碍工厂的作业。这样的妨碍应成为制造商拒绝检验的理由。11.7.3拒收对制造商已验收合格的材料在检验时发现有损伤性缺陷,或在作业正常使用时证明有缺陷,则可以予以拒收,并书面通知制造商。如果要求做材料破坏性试验,则采购方应支付满足本标准的材料的费用,但不应支付未满足本标准的材料的费用。11.7.4记录制造商应保持所有计算和试验的全部记录。如果设备的实际采购方要求使用或设备的用户要求,则制造商应提供详细的计算、图样、试验或其他可以证明符合本标准所必需的支持性数据,以供审查。但应指出,这些信息仅仅是用户或潜在用户用来核查设备额定值是否符合本标准,并且应要求制造商保管该信息。11.8试验11.8.1验证载荷试验按照本标准制造的产品,本标准不要求进行验证载荷试验。如果采购方规定,验证载荷试验应按照A.2。11.8.2设计验证每一结构设计标准额定值的准确性,应通过验证载荷或计算机模型例如有限元分析(FEA)试验。该试验的目的应是验证结构是否满足第7章中规定的设计载荷值。试验方法和假设应形成文件。计算机模拟文件应包括载荷、构件特性、模型几何形状、连通性、构件有效长度系数和非支承长度、支承情况、构件端部固定以及证明符合第8章的分析结果。文件应由试验或计算机模型设计人员以外的合格人员验证。11.8.3钢丝绳连接用作起升目的的钢丝绳端部连接,应按照钢丝绳总成公称强度的50%进行验证试验。11.8.4液缸和绞车用于起升轻便井架或底座的液缸和绞车,应按照系统设计工作压力的1.5倍进行压力试验。试验压力应保持10min。11.9追溯性制造商应获得并保存收到的规定屈服强度大于下列数值的所有钢材的材料试验报告:———结构型材或板材248MPa(36ksi);———管材317MPa(46ksi);———实心圆钢414MPa(60ksi)。代用材料对工程图或说明书中注明的材料的任何替代,宜予以形成文件,并宜通过编号或类似的特定标识能溯源到特定装置。PSL2关键零部件应能通过炉和热处理批标识溯源。标识应在制造的各个阶段予以保持,并应通25 GB/T25428—2015过编号能溯源到特定装置。PSL2有色材料和轴承应有合格的报告书,以充分证明其符合要求。PSL2只要螺栓按照公认的工业标准制造和标志,则其应免除追溯性要求。11.10要求确认的过程11.10.1总则当过程完成后,不能验证最终产品规定的性能时,应要求对下列过程确认:———无损检测(NDE);———焊接;———热处理。11.10.2热处理凡设计中规定要求性能,且材料鉴定(例如材料试验报告,质量鉴定式样试验等)验证每一生产炉和(或)热处理批获得了要求的性能,则不再要求进一步的确认。如果规定了热处理工艺,但结果并不经过该热处理工艺的每一生产炉和(或)热处理批材料试验来验证,则该热处理工艺应通过试样试验来确认,以证明该工艺会稳定地生产设计要求的性能。确认方法和结果应形成文件。11.10.3螺栓预紧当设计规定预载时,螺栓预紧应视为要求确认的过程。当上述数值按AISC335-89中的数值规定时,过程确认按AISC研究委员会的结构连接文件“结构连接用ASTMA325或A490螺栓规范”的螺母转角法是可以接受的。12文件12.1总则本标准中引用的任何文件的全部记录,应在设备制造和销售之后,由制造商保存5年。文件应清晰、易读、可复制、可检索,并应防止损坏、变质或丢失。本标准要求的所有质量控制记录,应签字并注明日期。计算机存储的记录应包含原始人的个人代码。当设备采购方、权威机构(管理机构)或鉴定机构要求时,制造商应提供审查用的所有记录和文件,以证明符合本标准。12.2制造商保存的文件下列文件应由制造商保存:a)设计验证文件(见11.8.2);b)书面规范(见第9章、第10章和第11章);c)评定和(或)鉴定记录,例如:1)焊接工艺评定记录;2)焊工资格鉴定记录;3)无损检测人员资格鉴定记录;4)测试设备校准记录。26 GB/T25428—2015d)材料试验报告,包括下列试验(如适用):1)化学分析;2)拉伸试验;3)冲击试验;4)硬度试验。e)无损检测记录,包括第11章的表面和(或)体积无损检测要求;f)性能试验记录(如适用),包括:1)验证载荷试验记录;2)静水压试验记录;3)吊索绳套验证试验记录。g)特殊过程记录(如适用)。12.3设备交付时的随机文件12.3.1说明书制造商应向采购方提供一套说明书,涵盖每一个钻井或修井井架、底座的操作要点、滑轮穿绳图、基础载荷图和要求的地面安全承载压力或最大基础支承载荷(如适用,见8.9)、固定卡箍、销和螺栓如何正确安装说明(见8.9)和润滑点、以及轻便井架和(或)底座的起升和下放的说明。说明书中应包含铭牌的复制图样。应按照8.2包含表格,概括钻井结构和所有附件的净重、毛重以及其在设计中所用的在钻井结构底部附近的静力矩。应按照8.3.2包含表格,包括乘风面积以及其在设计中所用的在钻井结构底部附近的静力矩。12.3.2数据手册如采购方规定,应按照A.3提供综合数据手册。27 GB/T25428—2015附录A(规范性附录)附加要求A.1SR1—低温试验当采购方规定时,应采用本附加要求(SR)。在所有情况下,采购方和制造商应就最低设计温度和要求的试验温度达成一致。关键零部件应由在要求的最低设计温度下具有规定缺口冲击韧性的材料制造。冲击试验应按照ASTMA370的要求进行。当必需使用小尺寸冲击试样时,则验收准则应乘以表A.1中所列的相应的修正系数。不允许采用宽度小于5mm的小尺寸试样。表A.1小尺寸冲击试样的修正系数试样尺寸修正系数mm×mm10.0×7.50.83310.0×5.00.667冲击试验评定焊件应按照AWSD1.1进行。满足本SR的产品应在其铭牌上标明SR1和最低设计温度(℃)。钻井说明书中应规定各种母材金属的冲击值要求。A.2SR2—验证载荷试验设备应按照采购方和制造商商定的某一载荷进行载荷试验。在载荷试验之后,设备应按照本标准11.4.2进行目检。设备的铭牌上应标明SR2和试验载荷与设计载荷的比值(试验载荷/设计载荷),例如SR2-1.0。A.3SR3—数据手册若采购方规定,制造商应在数据手册中对记录加以编制、收集和进行适当地整理。每一产品的数据手册,至少应包括下列信息:a)符合性声明;b)设备名称和(或)编号;c)(总)装配图和关键区域图;d)公称能力和额定值;e)零部件清单;f)追溯代码和追溯系统(标志在零部件上和(或)记录在文件中);g)钢材牌号;28 GB/T25428—2015h)热处理记录;i)材料试验报告;j)无损检测记录;k)性能试验记录,包括静水压和载荷功能试验证明书(如适用);l)附加要求(SR)证明书(如要求);m)焊接工艺规范和焊接工艺评定记录;n)说明书。29 GB/T25428—2015附录B(资料性附录)注解5)B.1范围(对本标准第1章的注解)本标准适用于生效日期后制造的产品,以前版本制造的产品,可以不必符合本标准的所有要求。本标准的目的是制定应满足现在和未来操作条件的要求,例如更深的钻井、浮式装置海洋钻井、以及地震、风暴和其他不利操作条件的影响。本标准的制定将指导制造商和用户共同理解钻井和修井作业各种结构的能力和额定值。B.2结构安全级别(对本标准第6章的注解)本标准以前的版本在塔形井架和轻便井架之间是有区别的,隐含的假定是轻便井架具有较低的失效结果或较低的失效概率(轻便井架可能被放下,以防备大风暴)轻便井架相对于塔形井架规定较低的设计风速反映了该假设。现行规范消除了这一差别。通常,给定的轻便式井架或塔形井架的设计具有下列一组参数(为了简化该讨论,不考虑地震情况):———额定钩载;———额定立根排放;———作业风;———设计预期风;———设计非预期风。如果设计的轻便式井架或塔形井架为恶劣环境条件区域SSLE3/U2,那么,它可以用于不太苛刻环境区域SSLE2/U1作业。换言之,只有当钻井装置在类似环境条件区域作业时,通过其结构安全级别(SSL)分类才有意义。如果操作策略未变,在给定的地理位置,例如墨西哥湾,结构安全级别(SSL)的鉴定预期不会发生变化。通过规定SSL为双参数,经营者和(或)承租方可更广泛地评价预期或生存条件(在此条件下,钻机上通常是无人值守的)下可能会产生的后果。下列6个SSL认为是可能的。———SSLE1/U1;———SSLE2/U1;———SSLE3/U1;———SSLE2/U2;———SSLE3/U2;———SSLE3/U3。而———SSLE1/U2;———SSLE1/U3;———SSLE2/U3;5)并非所有章节都有注解。30 GB/T25428—2015认为是不现实的。通常,在非预期的条件下,钻机超载的后果往往相对于预期的条件下的后果相当,甚至较其后果更为严重。在有些区域,例如像墨西哥湾有风暴的热带区域,结构事先从极端环境事件撤出。在上述情况下,有人事件的结构安全级别(SSL)可以更高一级,此时直到严重事件期间人员不在场。在这些情况下,无人结构安全级别(SSL)可低于更高的极端事件。当因平台或船只运动而规定动载荷条件时,用户可考虑运动与设计风载采用的重现期大致相同,因为这可能符合钻井结构选择的结构安全级别(SSL)。现有陆上结构评定现有的钻井装置时,所需的检验结果需要体现SY/T6408中所要求的那些检验结果。表4中陆上结构安全级别(SSL)系数的选择基于GB/T25428—2010规定的预期风载和本标准中的风载之间相等这一目标。人们认为按照GB/T25428—2010正确设计的带绷绳轻便井架,很可能满足本标准的要求,在美国非沿海区域用于SSLE3/U3。同样地,人们认为按照GB/T25428—2010正确设计的无绷绳轻便井架,很可能满足本标准的要求,在美国非沿海区域用于SSLE1/U1。为了达到上述目标,经验和判断影响的程度不尽相同。现有海洋结构评定现有的钻井装置时,所需的检验结果需要体现SY/T6408中所要求的那些检验结果。现有塔形井架和轻便式井架海洋作业结构安全级别(SSL)的选择,基于GB/T25428—2010标准中的风载之间相等这一目标。人们认为按照GB/T25428—2010正确设计的轻便井架,很可能满足本标准的要求,在墨西哥湾中部以外的所有区域用于SSLE3/U3。同样地,人们认为按照GB/T25428—2010正确设计的塔形井架,很可能满足本标准的要求,在墨西哥湾中部以外的所有区域用于SSLE2/U2。为了达到上述目标,经验和判断影响的程度不尽相同。可移动的“非固定式”钻井结构当考虑把钻井结构用于新位置时,钻井结构新的底部高度可以不同于铭牌底部高度。在评价新位置用结构的稳定性时,应考虑这一差别。通常,按本标准的钻井结构的设计风载,大于采用空间载荷和组合载荷的移动式或浮动式平台总响应分析中所用的风载。移动、浮动或固定平台相应的总风载不在本文件的范围之内。用户宜咨询针对于这些条件的相应设计文件。B.3设计载荷(对本标准第7章的注解)作业、起升安装和运输载荷情况包括采购方规定的风速,不小于规定的最小值,取决于钻井结构的型式和用途(陆上或海洋)。对于风或惯性力作用下的作业或起升情况,不允许增加许用应力。采用应力修正系数从作业情况的1.0线性过渡到非预期风暴情况的1.33方法,在铭牌上绘制钩载与风速之间的铭牌关系曲线。针对不同工况确定风速额定值对结构的安全来说没有太大关系,这是因为通过将钻柱固定在转盘卡瓦内来减轻大钩载荷,对风速确定来说通常并无多大影响;但对用户来说,选定的额定风速体现了用户成本和收益之间的一种权衡:额定风速越高,则成本越高;额定风速越低,则作业时窗越小。因此,人为地分别将作业额定风速的最低值确定在如下水平:对陆上钻机,该风速在非预期风工况(全部钻杆在钻台上)下可产生应力比约20%;对海上结构,该风速在预期风工况(钻台上无钻杆)下可产生最高应力比的20%。因为铭牌上也有许用钩载与风速的关系曲线,所以用户已具备必要的数据来制定合适的作业程序,并规划钻机的作业工况,以缓解在风速超过工况设计风速时对作业的影响。31 GB/T25428—2015B.4对标准第8章有关内容的注解B.4.1作业载荷(对应8.2)规定作业载荷包括钻井载荷例如大钩、转盘和立根载荷和重力载荷(包括恒载和流体载荷)。本标准包括净重和毛重以及其在钻井结构底部附近静力矩的要求,允许用户监视在结构寿命期间因增加结构和附件而引起的重量的任何增加,和制定重量增加的限极,超过该极限,要求重新鉴定结构。B.4.2风载荷(对应8.3)本标准与以前的标准不同之处在于,不再规定仅基于结构型式(例如轻便井架与塔形井架)的最小额定设计风速值。而本标准要求使用公认的国家和国际规范的地区风速数据,确定额定设计风速值,这与结构的型式无关。本标准中设计风力的确定,部分基于题为“钻井结构风载抗力测量”的2001联合工业项目(JIP)。联合工业中提出的方法是以塔形井架正方形结构为准,而在本标准内,已经修改了该方法,谨慎地用于其他型式的钻井结构,特别是对于前开口式轻便井架的遮蔽。为了钻井结构设计而研究制定的风载规范。这一基本技术有效地预测钻井结构上的风力。本标准内使用的风速是3s阵风。但是,其他规范中引用的风速平均时间可不同。因此,宜注意确保在特定的设计规范中引用合适的平均时间。B.4.3设计用风(对应8.3.1)结构安全级别———塔形井架和轻便井架结构安全级别(SSL)的选择要充分地考虑失效后果。通常,陆上带绷绳轻便井架比无绷绳轻便井架失效后果轻。通常,塔形井架失效后果最严重。海洋失效后果通常由钻井装置系统支承结构支配。风环境———作业风与重现期无关,但与正常作业继续进行的预期情况有关,作业风由采购方规定。预期风环境有时称为生存风,非预期风有时称为暴风。起升和运输的风环境由采购方规定。B.4.4陆上风(对庆8.3.1.2)对于陆风,在选择风速时,已经考虑了标准ASCE/SEI7-05建筑物和其他结构的最低设计载荷。在美国,ASCE7-05基本风速图提供3s阵风风速,参考高度10m,年概率0.02,或50年重现期。表4的结构安全级别(SSL)系数用来根据参考风速确定最大额定设计风速;对于E1、E2或E3结构,规定的结构安全级别(SSL)系数分别近似对应于100年、50年和25年重现期。在美国境外作业的轻便井架和塔形井架的设计风准则,宜适当地考虑和实施与ASCE/SEI7-05等效的当地标准(如可能)或其他公认的文件资料。B.4.5海上风(对应8.3.1.3)对于海风,ISO19901用来提供参考风速数据,或者在墨西哥湾用文件API2INT-MET。表6的结构安全级别(SSL)系数用来根据参考风速确定最大额定设计风速;对于E1、E2或E3结构,相应重现期分别近似对应于200年、100年和50年重现期。B.4.6局部风速(对应8.3.1.4)陆上轻便井架和塔形井架的高度系数,与ASCE/SEI7-05暴露类别C中推荐的压力系数Kz相一32 GB/T25428—2015致:“暴露C:障碍物分散的开阔地带,高度通常小于9m(30ft)。”。海洋轻便井架和塔形井架的高度系数,与SY/T10030—2004中海洋平台提出的数值相一致。B.4.7风载(对应8.3.2)在结构的总风载中,钻井结构上的附件所引起的风载占的比例颇大。这一事实在联合工业项目风洞试验结果中很好地形成文件,许多国际风规范(包括ASCE7、澳大利亚和英国规范)要求,在力的计算中应包括附件引起的风载;可是,这些规范通常并未提供精确的计算方法来估算这些附件上的风。本标准还包括风面积以及其在钻井结构底座附近静力矩的要求,允许用户监视在结构寿命期间因增加结构和附件而引起的受风面积的任何增加,并制定受风面积增加的限极,超过该极限,要求重新鉴定结构。B.4.8逐件法(对应8.3.3)通过计算作用在轻便井架或塔形井架单个构件和毗邻零部件上风力总和估算钻井总风力的方法,类似于其他已发表的风载标准中所给出的估算敞开桁架上总风力。当确定关键风向时,通常,对角线风的总风力大于正面风力,因为对角面相对于正面投影面积更大。这一规则在其他风规范例如ASCE/SEI7-05和澳大利亚规范AS1170.2中得到普遍承认。通常,当作用在构件上的风力合力与构件成角度ϕ(ϕ<90°),采用三种方法之一确定构件上合成风力的方向。为了讨论起见,假设FI等于同向风力,FC等于横向风力(垂直于FI),FN等于构件纵轴法向风力,FT等于与纵轴平行的切向力(垂直于FN)。采用伯努利方程式,形状系数等于1,构件面积等于A(宽度乘长度),作用在该构件上的风力将作为风速v和倾角ϕ的函数而变化。第一种方法如图B.1所示,是通过把构件面积投影在与风垂直的平面上,计算同向风力。对于这个“投影面积法”,F将是v222)和F(v2IAsinϕ的函数,FC=0。因此,FN=f(vAsinϕT=fAsinϕcosϕ)。图B.1投影面积法第二种方法如图B.2所示,是采用沿构件长度投影的风压法向分量1/2ρv2,计算垂直于构件的风力222)和FFN。对于这个“投影压力法”,FN将是vAsinϕ的函数,FT≌0。因此,FI=f(vAsinϕC=f(v2Asinϕcosϕ)。第三种方法如图B.3所示,是通过采用风速的法向分量vsinϕ,计算垂直于构件纵轴的风力FN。对于这个“速度分量法”,F将是v22(sin2),NAsinϕ的函数ϕ是通过伯努利方程式从vsinϕ平方导出23)和F(v22)。FT≌0。因此,FI=f(vAsinϕC=fAsinϕcosϕ33 GB/T25428—2015图B.2投影压力法图B.3速度分量法表B.1概括了三种方法的每一种的变项(省略v2A)。表B.1三种方法的风力分量风力分量相对于构件相对于风向FNFTFIFC(法向)(切向)(同向)(横向风)投影面积sin2ϕsinϕcosϕsinϕ0投影压力sinϕ0sin2ϕsinϕcosϕ速度分量sin232ϕ0sinϕsinϕcosϕ当结构件及管构件与流体流动方向成一角度时,通过对作用于其上的风力与洋流力的测定可以表明,大致上,法向力起支配作用,而切向力可忽略不计。“投影面积法”意指同向风力起支配作用,同时存在着明显的切向力。相反,“投影压力法”和“速度分量法”意指法向力起支配作用,而切向力可忽略不计。此外,这两种方法也采用形状系数,方式与其来源相一致。可是,“投影压力法”采用压力分量,与作为标量的压力定义不一致。相反,“速度分量法”采用速度向量分量计算流体(即风)力。该方法符合流体力学引用文件中给出的信息。当按8.3.3估算裸钻井结构和挡风墙的风力时,采用“速度分量法”。因此,可以假定平行作用在构件纵轴或挡风墙上的切向风力对总风力的贡献甚微。当按8.3.3估算裸结构构件上的总风力时,仅考虑与纵轴(v)垂直作用的法向风分量。对于挡风墙,表9的形状系数大致包含了sin2,所以zsinϕϕ项34 GB/T25428—2015Ki=1.0。“投影面积法”用于附件而不是挡风墙。根据定义,“投影面积法”指构件宽度和长度投影在垂直于风的平面上。该计算不同于对裸结构构件投影面积A所作的计算。当采用法向速度分量(即“速度分量法”)估算风力时,采用系数sin2(因v取平方,所以sinϕ也取ϕz平方)计算风相对于纵轴的倾角。合成风力将沿构件或零部件长度作用,垂直于纵轴。采用本方法意味着,同向风分量(根据合成法向力计算)随sin3。该变化符合按SY/T10030估算海洋固定平台上ϕ而变洋流力所采取的方法。设计人员宜验证设计中所用的任何结构软件程序的风载方法基于本规范。采用构架实积比ρ,可以初步估算钻井轻便井架或塔形井架上的总风力。然而,该方法仅宜用于初步分析。不宜用来代替在最终设计或分析期间规定的程序。这里,实积比ρ规定为裸结构框架前面的投影面积(Aface)除以裸结构框架边缘包封的总面积(Agross)。几个引用文件提供了作为实积比和风向函数的桁架、板梁、起重机和塔形井架的形状系数。对于实积比0.1~0.3的钻井轻便井架和塔形井架,采用下面公式可以合理地估算总风力。对于由构件(例如角钢、槽钢、丁字钢)组合的承受法向风的方构架,按式(B.1)计算:2Fnorm,1=0.611×vz×Gf×Cf×Aface…………………………(B.1)式中:2Cf=(4.0ρ-5.9ρ+4.0)对于由构件(例如角钢、槽钢、丁字钢)组合的承受对角风的方构架,按式(B.2)计算:Fdiag,1=Fnorm,1×(1.0+0.75ρ)…………………………(B.2)Fdiag,1不大于1.2×Fnorm,1对于由圆管件组合的承受法向风的方构架,按式(B.3)计算:2Fnorm,2=Fnorm,1×(0.51ρ+5.7)…………………………(B.3)Fnorm,2不大于Fnorm,1对于由圆管件组合的承受对角风的方构架,按式(B.4)计算:Fdiag,2=Fnorm,2×(1.0+0.75ρ)…………………………(B.4)Fdiag,2不大于1.2×Fnorm,2这些公式仅适用于开式构架。应单独地进行计算,按8.3.2估算挡风墙、立根盒、其他附件和设备上的风力。B.4.9遮蔽和纵横比校正系数(对应8.3.3.2)其他构件或零部件对轻便井架或塔形井架构件或零部件的遮蔽,将取决于构件的排列和形状、结构的实心度,和轻便井架的定向或塔形井架与平均风向的定向。对于塔形井架,规范规定基于正面面积充实度的裸结构的遮蔽系数变化范围0.5~1.0。该公式根据ASCE7-05中的方形桁构塔架遮蔽公式修改,允许其与规范方法一起使用,考虑塔形井架所有面上的所有构件(而不仅仅是ASCE7-05中与风垂直的塔形井架面)。附件规定的遮蔽系数统一为0.85。这些系数可适当地按联合工业项目试验结果调整。因为轻便井架结构没有试验数据或形成文件的规范方法,轻便井架裸结构和附件的遮蔽系数局限于0.9。对于天车组、游车、软管、接箍、立根盒或挡风墙,在表9内所示的这些截面选择的形状系数当中,考虑了这些形状周围气流的变化。表9内立根和抽油杆的形状系数也包括纵横比的校正。采用整体遮蔽,其遮蔽系数由于结构被整体遮蔽,结构框架上的载荷被平均分配在框架内所有的构件上,从而使各个构件上的载荷降低。(气流流过构件端部时情况也是如此,虽然仅为总体修正的一小部分。)事实上,只有背风构件将遮蔽,而迎风构件将完全暴露于风。在大多数情况下,迎风构件和背风35 GB/T25428—2015构件(即遮蔽)上实际载荷和平均载荷之差大约为±10%~±15%。虽然除了风载以外,其他载荷也很可能对结构的设计有控制性的影响,但是仍要求单个构件能满足许用应力的要求,该许用应力的要求是针对无遮蔽构件上的风载与被整体遮蔽的桁架上的载荷相互叠加的情况而提出来的。计算双立根遮蔽影响时,风向与两个立根共有垂面之间的夹角不大于20°(见表9)。B.4.10构件或附件倾角(对应8.3.3.3)当采用8.3.3中等式估算风力时,垂直、水平和对角线构件纵轴的定向方式为,对于暴露于侧向(即法向)风的钻井轻便井架或塔形井架ϕ=90°,且仅适用于侧向构件。相反,对于暴露于对角线风的钻井轻便井架或塔形井架,仅垂直构件纵轴的定向ϕ=90°,而水平和对角线构件ϕ<90°。B.4.11阵风作用系数(对应8.3.3.4)阵风持续时间与空间范围有关。3s阵风作用的距离较短,因此,影响较少的钻井井架结构构件。对于给定的钻井结构总尺寸,通过施加阵风作用系数,以考虑更大空间范围内风速的变化。表8内所示的数值基于澳大利亚标准AS1170.2-1989,并符合ASCE/SEI7-05标准现行和过去版本给出使用的阵风作用系数。B.4.12构件或附件形状系数(对应8.3.3.5)表9内的形状系数(也称为阻力或力系数)有几个来源,这些来源把系数作为构件形状和风向角的函数。这些来源包括澳大利亚标准AS1170.2-1989、格构塔架和轻便式井架(英国标准学会)、ASCE/SEI7-05建筑物和其他结构的最低设计载荷、风对结构的影响(Simiu和Scanlan)和输电塔力系数(Mehta和Lou)。为了简化钻井轻便式井架和塔形井架共有构件和毗邻零部件系数的选择,各种截面型式和形状的典型值源自这些来源。为了提供构件横截面平面内所有风向的典型值,对风向的敏感性进行了评估(q)。当与构件投影面积结合使用时,角钢、槽钢、工字钢、T形钢之类的结构型钢的典型形状系数1.8认为是合理值。当比较角钢或工字钢之类的单个构件的系数时,就导致了与这个1.8数值的偏差,不过,对于槽钢和管材之类的矩形断面,产生的偏差更大。构件值1.8与石化设备构件风产生的力ASCE工作委员会选择的数值相同。由于粘滞流动效应,棱边平直构件的系数较大,但圆形构件的系数较小。因雷诺数的影响,管状型材与几何形状类似的结构型材相比形状系数较小。对于像天车组、游车、软管和接箍之类的附件,形状系数代表值类似于结构(即棱边平直)型材或管状(即表面连续)型材之值,调整采用的纵横比校正系数0.6。对于横截面形状与方形或矩形管状型材相似的立根与抽油杆,其典型形状系数值为1.5。因此,取立根的形状系数为1.2,就反映了已按纵横比对其进行过调整。对于双立根,因风向对着两个立根,遮蔽影响变得很明显。因此,当风向在两个立根共有的垂面20°之内时,提供两个形状系数,一个迎风立根值(1.2)和另一个背风立根值(0.3)。对于半圆立根,因角是圆形的并非平直的,所以,选择的形状系数值是1.2。风墙典型形状系数的推导,基于实体标牌或墙上风载估算的不同标准提供的信息。合成风力作用可以向着或离开墙面,取决于风向和墙结构。估算完全覆盖的钻井轻便井架或塔形井架上风力的过程比本规范内提供的过程更为复杂。因此,宜采用像ASCE7-95之类的其他标准估算上述情况的风载。B.4.13构件或附件投影面积(对应8.3.3.6)形状系数的计算基于构件的特有面积,可以表示为常量(例如不等边角钢长边的表面积)或表示为变量,通常等于垂直于给定风向的构件的投影面积。通常,投影面积认为对设计人员更为直观,用来计36 GB/T25428—2015算构件和毗邻零部件上的静风力。在风洞试验期间,通常,流动垂直于纵轴,即在构件横断面平面内,构件端部周围无气流。因此,大多数形状系数和有关的特有面积仅适用于这些试验条件。因而,构件或毗邻零部件投影面积的计算,是相对于垂直作用于纵轴的风分量的垂直平面。投影面积将等于构件长度乘以构件垂直于风的宽度。对于挡风墙,给定墙体部分的投影面积等于其表面积(宽乘高)。B.4.14风动力学(对应8.3.5)当预测因风和结构之间动力相互作用而产生的附加载荷时,一些标准可用来估算结构上的风力。上述分析的基础取决于引用的标准。例如如果(1)高度或长度与宽度之比大于5,和(2)一阶振型振动调频率小于1Hz,则澳大利亚标准AS1170.2-1989要求对任何结构的主结构零部件设计进行动力分析。而且,ASCE/SEI标准7-05不适用于动力扭转载荷或固有频率在1Hz以下的挠性结构或高宽比超过4的细高建筑物。B.4.15惯性载荷(对应8.4.1)本标准把惯性力的计算扩大到包括纵荡力和横荡力;以前版本所列公式仅确定结构上正弦规律变化的旋转运动例如横摇、纵摇和升沉的惯性力。B.4.16动力放大(对应8.4.2)本标准中包括基本要求,以确保设计人员充分考虑动力放大,响应钻井结构在“固定式”平台上发生危险振荡时的事故;实际上,平台安装的水深大于304.8m(1000ft),在波浪周期大约5s的工作海况下具有明显的运动。B.4.17地震载荷(对应8.5)因为本标准未表述地震的设计方法,如果可能的话,用户应负责规定结构安全级别(SSL)如何用来分析。海洋平台上钻井结构地震评估程序———IADC/SPE74454(J.W.Turner,M.Effenberger和J.Irick著)的文件,给海洋平台和自升式平台上钻井结构评估和设计提供指南。其中给出的许多信息也适用于陆上结构地震设计的考虑。B.4.18倾覆和滑移(对应8.9)除非更高的值通过试验予以确认,并且操作程序符合该值,否则,本标准规定了倾覆和滑动计算用摩擦因数的最大许用值。应将起稳定作用的恒载限制在其预期值的90%之内,除非制造厂在钻机说明书中对起升安装要求有所规定,或者在结构铭牌上有所注明,否则不允许再增加其稳定性,以抵抗流体载荷或临时安装的设备所导致的滑移和倾覆。除非制造商在钻机说明书中形成文件,并当起升要求时在结构铭牌上也有说明,否则,稳定恒载的极限为其预期值的90%,不允许因流体载荷或临时安装的设备而增加倾覆和滑移的稳定性。本标准规定了独立式结构倾覆和滑移安全系数,要求根据下面基础的许用支承载荷计算安全系数,防止基础坍塌。固定卡箍设计载荷与递增的倾覆和滑移载荷的关系曲线,可能显示载荷高度非线性或双线性;在达到某一载荷级别,克服了重力载荷稳定作用之后,卡箍才有载荷。固定卡箍载荷的计算,采用倾覆垂直活载和滑移载荷施加的载荷系数1.25,以及“空载船”恒载;不得增加固定卡箍的许用应力。这一要求确保若风暴事件大于设计情况时所引起的过载情况下的稳定性。37 GB/T25428—2015双载荷路径零部件(固定卡箍除外),不仅应满足8.1的要求(极端事件下许用应力放大系数1.33),还应满足采用倾覆垂直活载和滑移载荷施加的载荷系数1.25计算的情况的要求,以及“空载船”恒载,许用应力放大系数1.67。如果AISC中的公称安全系数为1.67(即拉杆或弯曲梁),未乘系数情况的公称最小安全系数为该值除以许用应力放大系数即1.67/1.33=1.25。同样,附加要求提供乘系数载荷情况公称最小安全系数1.67/1.67×1.25=1.25。因而,附加要求确保安全系数一致,即使在倾覆和滑移载荷级别下,这些构件显示的载荷高度非线性或双线性。38 GB/T25428—2015附录C(资料性附录)购买指南C.1咨询信息在询问价格或订购时,买方宜提供下列各项信息:a)提及本标准;b)引用第三方认证的任何要求,第三方机构名称,认证级别(如适用);c)引用附录A关于低温试验、验证载荷试验及数据手册要求的附加要求选择;d)C.2给出了本标准一些采购信息。C.2本标准章节的采购信息规定单位制:公制英制第4章:产品规范级别(PSL)涵盖设备的主承载件的材料级别和过程控制级别。PSL1PSL2PSL1包括工业普遍执行作法。PSL2包括所有PSL1和附加要求。5.2、5.3、5.4及5.5—铭牌要求塔形井架和轻便井架铭牌要求是否修井井架铭牌要求是否底座铭牌要求是否天车铭牌要求是否第6章结构安全级别(SSL)结构安全级别(SSL)其他关注问题(污染、经济损失和公众关注等)生命安全高中低高E1U1E1U1E1U1中E1U1E2U2E2U2低E1U1E2U2E3U3E=预期环境事件(只选择一个)U=非预期环境事件(只选择一个)每一结构应有两个SSL,第一个是预期环境事件,而第二个是非预期环境事件。注:SSLE1/U2、E1/U3、E2/U3是不现实的。详细信息参考附录B.6。39 GB/T25428—2015第7章—设计载荷最大额定静钩载=kN(kips)抽油杆最大额定静载=kN(kips)转盘最大额定静载=kN(kips)最大额定立根载荷=kN(kips)注:修井机轻便井架抽油杆工作载荷按表2。8.1.1—疲劳设计钻井结构设计很少控制疲劳设计;采购方是否要求疲劳设计?是否8.2—特殊工作载荷是否按照采购方要求,是否存在超出表2或表3的任何特殊作业载荷?如果“是”,在下面列出特殊工作载荷:8.3.1.1—陆上风设计准则采购方应规定作业、安装和运输的设计参考风速。作业vref=m/s(kn)安装vref=m/s(kn)运输vref=m/s(kn)注:1kn=1.15mile/h=0.514m/s。预期和非预期暴风数据可以由下列形式之一规定:———采购方直接规定,单位:m/s(kn);在钻井操作的陆地区域,预期风速应规定为3s阵风,在开阔地带10m(33ft)高度处测量,相应重现期50年。非预期风速不应小于预期风速的75%。———由结构安全级别(SSL,参考第6章)和结构工作的各种地区要求规定。制造厂商应使用来自公认的权威机构或政府气象部门关于预期使用地区的数据,确定适当的设计风速。例如:美国大陆的数据用ASCE/SEI7-05。注意世界上的某些地区,这样的气象数据不容易获得,而买方和制造厂商宜商定合适的设计风速。预期vref=m/s(kn)非预期vref=m/s(kn)8.3.1.2—海上风设计准则采购方应规定作业、安装和运输的设计参考风速。作业vref=m/s(kn)安装vref=m/s(kn)运输vref=m/s(kn)注:1kn=1.15mile/h=0.514m/s。预期风速应规定为3s阵风,单位:m/s(kn),在钻井操作的位置,在开阔水面10m(33ft)高度处测量,相应重现期100年。非预期风速应规定为3s阵风,单位:m/s(kn),在钻井操作的位置,在开阔水面10m(33ft)高度处40 GB/T25428—2015测量,相应重现期100年。预期和非预期暴风数据可以由下列形式之一规定:———采购方直接规定,单位:m/s(kn);———由结构安全级别(SSL,参考第6章)和结构应工作的各种地区要求规定。制造厂商应使用ISO19901-1的数据确定适当的设计风速。对于墨西哥湾预期和非预期的海上风暴,风速应从API2INT-MET获得。对于以上列出的这些标准未涵盖的任何地区,参考风速应从公认的权威机构、政府气象部门、或ISO指南的特定研究站点获得。注意世界上的某些地区,这样的气象数据不容易获得,而买方和制造厂商宜商定合适的设计风速。预期vref=m/s(kn)非预期vref=m/s(kn)8.4—动力载荷对于海上钻井结构的所有类型,采购方应规定适用的动力载荷组合。海上动力目前通用两种输入方法。第一种海洋建筑工程要求通常规定列出如下数据:纵荡=g横荡=g纵摇角=(°)周期=s横摇角=(°)周期=s升沉=g船只纵向稳心=m(ft)船只横向稳心=m(ft)船只垂直稳心=m(ft)第二种方法提供的海上动力数据规定了加速度:线性×加速度=m/s2(ft/s2)线性×加速度=m/s2(ft/s2)线性×加速度=m/s2(ft/s2)转动×加速度=rad/s2转动×加速度=rad/s2转动×加速度=rad/s2船只纵向稳心=m(ft)船只横向稳心=m(ft)船只垂直稳心=m(ft)8.5—地震载荷用户规定地震可考虑为一种特殊载荷条件。采购方负责提供钻井装置所处地震带的所有设计准则。若钻井装置设计用于地震,采购方应在下面横线上规定设计数据。8.6—冰载荷根据标准要求,冰载荷作为一种特殊载荷工况由采购方或用户提供。若钻井装置设计考虑冰载荷,采购方应在下面横线上提供设计数据。41 GB/T25428—20158.7—安装载荷根据标准要求,在设计每个钻井结构时,应考虑恒载、起升环境风的组合的安装载荷。采购方应规定任何附加的起升载荷、风载荷、惯性载荷或其他载荷。若存在任何附加的安装载荷,采购方应在下面的横线上提供设计数据。8.8—运输载荷根据标准要求,在设计每个钻井结构时,应考虑恒载与运输环境风组合的运输载荷。采购方应规定任何附加的运输、风、惯性或其他载荷。若存在任何附加运输载荷,采购方应在下面横线上提供设计数据。8.9—倾覆和滑动若采购方规定,任何基础支承作用力的分布应符合支承结构基础许用设计载荷。制造商在钻机说明书中应包括图表,规定基于计算的横向载荷的最大基础支承载荷。例如,地面支承的陆地钻井结构可规定采用最大许用地面支承压力的适当极限支承在钻机垫上。钻井装置座放在制造商设计范围未涵盖的附加支承结构?是否若适用,采购方应规定以下数据(所有许用载荷和工况,包括基础许用地面支承压力)附录AA.1SR1—低温试验采购方和制造厂商应就最低设计温度和试验温度要求达成一致。最低设计温度=℃(℉)冲击试验结果要求=N-m(ft-lbs)A.2SR2—验证载荷试验设备应按照采购方和制造商商定的某一载荷进行载荷试验。验证载荷试验=kN(lbs)A.3SR3—数据手册采购方需要依照本标准的数据手册吗?是否42 GB/T25428—2015参考文献6)[1]AS1170.2StructuraldesignactionsPart2:Windactions[2]ABS7)RulesforBuildingandClassingOffshoreDrillingUnits,1991[3]ASNTTC-1A8)RecommendedPracticeforPersonnelQualificationandCertificationinNon-DestructiveTesting(alsoknownasASNT2055)[4]ISO9712Non-destructivetesting—QualificationandcertificationofNDTpersonnel6)澳大利亚标准。7)美国船级社,ABSPlaza,16855NorthchaseDrive,Houston,Texas77060,www.eagle.org.8)美国无损检测学会,POBox28518,1711ArlingateLane,Columbus,Ohio43228-0518,www.asnt.org.43 510—282452/TBG中华人民共和国国家标准石油天然气工业钻井和采油设备钻井和修井井架、底座GB/T25428—2015*中国标准出版社出版发行北京市朝阳区和平里西街甲2号(100029)北京市西城区三里河北街16号(100045)网址:www.spc.org.cn服务热线:400-168-00102016年6月第一版*书号:155066·1-54735版权专有侵权必究'