GB/T 35146-2017 石油天然气工业 海上钻井和修井设备

　　ICS 75 . 180 . 10 E 92

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 35146—2017

　　石油天然气工业

　　海上钻井和修井设备

　　petroleum andnaturalgasindustries—

　　offshoredrillingandworkoverequipment

　　2017-12-29 发布 2018-07-01 实施

　　中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中 国 国 家 标 准 化 管 理 委 员 会

　　发

　　布

　　GB/T 35146—20 17

　　GB/T 35146—20 17

　　前 言

　　本标准按照 GB/T 1 . 1—2009 给出的规则起草。

　　本标准由全国石油钻采设备和工具标准化技术委员会(SAC/TC 96)提出并归口 。

　　本标准起草单位：宝鸡石油机械有限责任公司、国家油气钻井装备工程技术研究中心、中海油研究总院、中海油田服务股份有限公司、中国船级社海工审图中心、兰石石油装备工程有限公司、四川宏华石油设备有限公司、中石化石油工程机械有限公司四机厂、中石油钻井工程技术研究院江汉机械研究所、南阳二机石油装备集团股份有限公司。

　　本标准主要起草人：马广蛇、王春春、杨向前、王维旭、凌爱军、吴新胜、冯云、鲁献、范亚民、高杭、朱再思、刘勇、仝兆盘、杨玉刚。

　　GB/T 35146—20 17

　　石油天然气工业

　　海上钻井和修井设备

　　1 范围

　　本标准规定了石油天然气工业海上石油钻井设备、修井设备和辅助设备的设计原则、材料、焊接、结构、试验程序和要求。

　　本标准适用于在各种类型移动式和固定式海上钻井和修井平台上新安装使用的钻井设备、修井设备和辅助设备的设计和建造，在役设备适用时可参照执行。

　　本标准适用于从概念设计到建造完成的全部过程，也包括大修。

　　本标准给出的技术和程序上的要求也适用于临时安装的设备。

　　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/T 3098 . 1—2010 紧固件机械性能 螺栓、螺钉和螺柱(ISO 898-1:2009, MOD)

　　GB/T 3098 . 2 紧固件机械性能 螺母(GB/T 3098 . 2—2015 , ISO 898-2:2012, MOD)

　　GB/T 4208 外壳防护等级(IP代码)(GB/T 4208—2017 , IEC 60529:2013, IDT)

　　GB/T 9445 无损检测 人员资格鉴定与认证(GB/T 9445—2015 , ISO 9712—2012, IDT) GB/T 17744 石油天然气工业 钻井和修井设备

　　GB/T 19190 石油天然气工业 钻井和采油提升设备

　　GB/T 19869 . 1 钢、镍及镍合金的焊接工艺评定试验

　　GB/T 20174 石油天然气工业 钻井和采油设备 钻通设备(GB/T 20174—2006 , ISO 13533 : 2001, MOD)

　　GB/T 20972(所有部分) 石油天然气工业 油气开采中用于含硫化氢环境的材料[ISO 15156(所有部分)]

　　GB/T 25428 石油天然气工业 钻井和采油设备 钻井和修井井架、底座

　　GB/T 30217 . 1 石油天然气工业 钻井和采油设备 第 1 部分：海洋钻井隔水管设备的设计和操作(GB/T 30217 . 1—2013 , ISO 13624-1:2009, IDT)

　　NB/T 47013 . 2 承压设备无损检测 第 2 部分：射线检测

　　NB/T 47013 . 3 承压设备无损检测 第 3 部分：超声检测

　　NB/T 47013 . 4 承压设备无损检测 第 4 部分：磁粉检测

　　NB/T 47013 . 5 承压设备无损检测 第 5 部分：渗透检测

　　SY/T 5053.2 钻井井口控制设备及分流设备控制系统规范(SY/T 5053.2—2007 , API Spec 16D:

　　1993, IDT)

　　SY/T 5323 石油天然气工业 钻井和采油设备 节流和压井设备(SY/T 5323—2016 , API Spec

　　16C:2015, MOD)

　　SY/T 6666 石油天然气工业用钢丝绳的使用和维护推荐作法(SY/T 6666—2012 , API RP 9B:

　　2005, MOD)

　　GB/T 35146—20 17

　　SY/T 6667 分流器系统设备及作业推荐作法(SY/T 6667—2006 , API RP 64:2001, IDT)

　　SY/T 6868 钻井作业用防喷设备系统(SY/T 6868—2016 , API STD 53:2012, MOD)

　　SY/T 6913 海洋钻井隔水管设备规范(SY/T 6913—2012 , API Spec 16F:2004, MOD)

　　SY/T 10033 海 上 生 产 平 台 基 本 上 部 设 施 安 全 系 统 的 分 析、设 计、安 装 和 测 试 的 推 荐 作 法

　　(SY/T 10033—2000 , API RP 14C:1994, IDT)

　　材料与焊接规范(2015) 中国船级社(CCS)

　　海上移动平台入级规范(2016) 中国船级社(CCS)

　　钻井装置发证指南：GD 02—2006 中国船级社(CCS)

　　海上固定平台安全规则(2000) 中华人民共和国国家经济贸易委员会

　　ISO 13628-7 石油天然气工业 水下生产系统的设计与操作 第 7 部分：完井/修井隔水管系统

　　(Petroleum and natural gas industries—Design and operation of subsea production systems—Part 7 : Completion/workover riser systems)

　　ISO 13628-11 石油天然气工业 水下生产系统的设计与操作 第 11 部分：水下和海上用挠性管

　　系统 (Petroleum and natural gas industries—Design and operation of subsea production systems—Part 11 : Flexible pipe systems for subsea and marine applications)

　　ANSI B2.1 通用管螺纹(英制)(干密封除外)[Pipe Threads , General Purpose(Inch)(Except Dr- yseal)]

　　ANSI/ASME B31.3 : 2012 工艺管道系统(Process Piping)

　　ASME 锅炉和压力容器规范，第 Ⅸ卷 焊接、钎接和粘接评定(ASME Boiler and pressure vessel code, Section Ⅸ , Welding and brazing qualifications)

　　ASTM A193/A193M 高温高压和其他专用合金钢和不锈钢用栓接材料标准 规 范 ( Standard specificafion for Alloy-steel and stainless steel bolting materials for high temperature or high pressure service and other special purpose applications)

　　AWS D1.1/D1.1M 钢结构焊接规范(Structural Welding Code—Steel)

　　DNVGL-OS-D202 : 2015 自动控制、安全和无线电通信系统 (Automation, Safety and Telecom- munication Systems)

　　DNVGL-OS-E201 碳氢化合物生产设备(适用于试井)[Hydrocarbon Production Plant(Only ap- plicable for well testing)]

　　3 术语、定义和缩略语

　　3 . 1 术语和定义

　　下列术语和定义适用于本文件。

　　3 . 1 . 1

　　警报 alarm

　　用视觉和(或)听觉信号发出异常情况的警告。 听觉部分通常引起人员的注意，而视觉部分用于识别异常情况。

　　注：在特殊操作条件下，视觉和听觉部分可分别提供两个功能。

　　3.1.2

　　预期的偶然事件 definedaccidentalevents

　　船上设施可能引起人员死亡或严重人身伤害，并得到控制以满足风险验收准则的事件。 包括可能导致设施结构重大损害、失稳或要求撤离设施的事件。 预期的偶然事件构成定义计算偶然载荷的一个基础。

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　　3.1.3

　　深水 deepwater

　　超过 500 m 的水深。

　　3.1.4

　　设计压力 designpressure

　　系统设计的最大压力。

　　注：压力安全阀(PSVs) 的设定值不应超过该压力。

　　3.1.5

　　钻井设备 drillingequipment

　　安全钻井作业所必需的设备和系统，但仅限于本标准所涵盖的系统。

　　3.1.6

　　控压钻井 managedpressuredrilling;MPD

　　用于精确控制井筒环空压力剖面的自适应钻井工艺。

　　3.1.7

　　动态 MPD压力控制设备 dynamicMPD pressurecontrolequipment

　　用于动态适应井筒环空压力剖面的机械设备。

　　3.1.8

　　静态 MPD压力控制设备 staticMPD pressurecontrolequipment

　　用于隔离井内回压的机械设备。

　　3.1.9

　　设备 equipment

　　本标准所述钻井系统涉及的所有机械和结构零部件。

　　3 . 1 . 10

　　基本功能 essentialfunction

　　丧失或失效能对人员、环境或装置造成直接危险的功能

　　3 . 1 . 1 1

　　重要功能 importantfunction

　　不需要连续利用的功能，尽管功能的失效或不可用能削弱人员、环境或设施的安全，但不能造成直接的危险。

　　3 . 1 . 12

　　非重要功能 non-importantfunction

　　既不是基本或重要的也不是安全的功能。

　　3 . 1 . 13

　　故障保护 failsafe

　　当系统发生故障时元件或系统转到或保持最安全的模式。

　　3 . 1 . 14

　　故障 failure

　　本标准指造成下列一种或两种影响的事件：

　　— 功能恶化到安全性受到很大影响的程度;

　　— 元件或系统功能的丧失。

　　3 . 1 . 15

　　现场检测仪表 fieldinstrumentation

　　组成某一过程段的整体部分以保持功能的所有测试仪表。 现场检测仪表包括：

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　　— 传感器、执行器以及必要的保持该过程段局部控制和检测的局部控制回路和相关的局部处理;

　　— 人工操作的用户界面(需要时)。

　　其他设备项目不属于现场测试设备，无论其是在本地或远程实施。 这适用于远程系统使用的信息的数据采集和预处理的数据通信和设备。

　　3 . 1 . 16

　　危险区域 hazardousarea

　　预期可能经常发生，要求特别防范的易燃、易爆场所。

　　3 . 1 . 17

　　独立系统 independentsystems

　　在多个系统间没有功能联系且不会发生共模故障的系统。

　　3 . 1 . 18

　　指示 indications

　　给使用者的处理设备值或系统状态的视觉显示。

　　3 . 1 . 19

　　设施或钻井设施 installationordrillinginstallation

　　浮动式和固定式结构的总称，包括勘探、钻井、生产、碳氢化合物的处理或储存或其他相关添加剂或液体的设备，也包括预期从事这些活动的人员使用的生活设施。

　　3 . 1 . 20

　　最大许用工作压力 maximum allowableworkingpressure;MAWP

　　系统的最大操作压力。 MAWP不能高于系统的设计压力。

　　3 . 1 . 2 1

　　最长可用时间 maximum availabletime

　　出现故障后功能恢复所用的最长许可的延迟时间。

　　3 . 1 . 22

　　最低设计温度 minimum designtemperature;MDT

　　最低设计操作温度或环境启动温度。

　　3 . 1 . 23

　　MPD压力控制设备 MPD pressurecontrolequipment

　　MPD 的动态和静态压力控制设备。

　　3 . 1 . 24

　　MPD压力控制系统 MPD pressurecontrolsystem

　　在井系统中分别控制流量和压力的 MPD控制器装置、井的检测系统和 MPD压力控制设备的完整系统。

　　3 . 1 . 25

　　MPD 系统 MPD system

　　用于控压钻井作业的特殊井系统(见 3 . 1 . 45) 。

　　3 . 1 . 26

　　操作条件 operatingconditions

　　装置(适用时，可以是浮动式的也可以是固定在海底的)所在的用于钻井或其他类似操作目的，且环境和操作载荷不超过规定的合理操作设计极限的位置条件。

　　3 . 1 . 27

　　过程 process

　　受控设备所进行活动的结果。

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　　3 . 1 . 28

　　过程段 processsegment

　　带有相关现场检测仪表的机械设备的集合，例如机械装置或管道系统。 属于基本功能的过程段称为基本过程段。

　　3 . 1 . 29

　　基准厚度 referencethickness

　　测定焊缝厚度的金属材料板厚。

　　3 . 1 . 30

　　破裂(或爆裂)膜片 rupture(orbursting)disc

　　设计用于在规定的压力和速度下破裂或爆裂并泄压的装置。 该装置启动后将不关闭。

　　3 . 1 . 3 1

　　安全工作载荷 safeworkingload;SWL

　　最大允许提升的质量。

　　3 . 1 . 32

　　安全系数 safetyfactor

　　最大许用应力与规定的材料最小屈服强度间的关系。

　　3 . 1 . 33

　　安全功能 safetyfunction

　　提供偶然事件或异常情况的预防、检测或警报并(或)减轻其影响的功能。

　　3 . 1 . 34

　　安全系统 safetysystem

　　包括所需的有效安全功能的系统。

　　注 1 ：安全系统只执行安全功能。

　　注 2：钻井和修井安全系统示例：

　　— 用于试井的工艺关断(PSD) ;

　　—BOP或分流器或节流压井管汇及控制系统;

　　— MPD安全逻辑单元;

　　— 钻井系统或设备的其他安全系统(例如紧急停机、过载保护等)。

　　3 . 1 . 35

　　主结构 primarystructure

　　对总的结构完整性是基本的结构件。

　　3 . 1 . 36

　　生存工况 survivalcondition

　　平台可承受所设计的最苛刻的环境载荷的条件。

　　注：钻井或类似操作可能因环境载荷的严重程度而中断。 平台可以是浮式的或固定在海底的(适用时)。

　　3 . 1 . 37

　　迁航工况 transitcondition

　　钻井和修井平台从一个位置到另一个位置的所有移动环境。

　　3 . 1 . 38

　　用户输入装置 userinputdevice;UID

　　用户可以发出输入信号的装置，包括手柄、按钮、开关、键盘、操纵杆、定点设备、声音传感器和其他控制执行机构。

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　　3 . 1 . 39

　　公用系统 utilitysystems

　　提供支持功能的设备系统。 典型系统是冷却水、加热用热油、化学注入系统、仪表气源和发电系统。

　　3 . 1 . 40

　　可视显示单元 visualdisplayunit;VDU

　　显示信息的区域，包括信号灯或仪表盘、仪器、模拟图表、发光二极管(LED) 显示器、阴极射线管(CRT)和液晶显示(LCD) 。

　　3 . 1 . 4 1

　　井屏障 wellbarrier

　　依赖井屏障元素预防井事件的一个或几个保护层。

　　3 . 1 . 42

　　井屏障元素 wellbarrierelement

　　实现井屏障部分的技术或操作方法。 如果证明井屏障元素将在预期和确定的操作范围内单独预防井事件，则这种元素仅认为是所规定操作的井屏障，否则，需要几种井屏障元素的结合以得到可接受的井屏障。

　　3 . 1 . 43

　　井控事件 wellcontrolincident

　　井控引起无意流向地面或井与岩层或环境间的损失。

　　3 . 1 . 44

　　井事件 wellincident

　　无意的流向地面、井或井结构与岩层或环境间或受影响的临近岩层至井间的事件。

　　3 . 1 . 45

　　井系统 wellsystem

　　除井身结构和到钻井单元接口之外的包括专用系统和设备的完整钻井系统。

　　3 . 1 . 46

　　工作载荷 workingload

　　悬挂载荷 suspendedload

　　提升载荷质量加附件(例如游车、大钩、吊环等)质量。

　　3 . 1 . 47

　　工作站 workstation

　　执行特定活动的一个或多个功能的场所。

　　3 . 2 缩略语

　　下列缩略语适用于本文件。

　　BHP 井底压力(bottom-hole pressure)

　　BOP 防喷器(blow out preventer)

　　CCS 中国船级社 (china classification society)

　　DP 动力定位(dynamic position)

　　EDS 应急解脱程序或系统(emergency disconnect sequence/system)

　　EQD 应急快速解脱(emergency quick disconnect)

　　EDP 应急解脱总成(emergency disconnect package)

　　ESD 应急关断(emergency shut down)

　　F&G 火气(fire and gas)

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　　HPU 液压动力装置(hydraulic power unit)

　　LMRP 海洋隔水管下部总成(lower marine riser package)

　　LRP 隔水管下部总成(lower riser package)

　　MPD 控压钻井(managed pressure drilling)

　　MDT 最低设计温度(minimum design temperature)

　　MWD 随钻测量(measure while drilling)

　　NDT 无损检测(non-destructive testing)

　　PSV 压力安全(或减压)阀 [pressure safety(or relief) valve]

　　PWD 随钻压力检测(pressure while drilling)

　　PWHT 焊后热处理(post weld heat treatment)

　　SWL 安全工作载荷(safe working load)

　　UID 用户输入装置(user input device)

　　UPS 不间断电源(uninterruptible power supply)

　　4 技术要求

　　4 . 1 设计原则

　　4 . 1 . 1 概述

　　4 . 1 . 1 . 1 目的

　　4 . 1 . 1 . 1 . 1 本章规定了钻井和修井设备设计和布置需要考虑的基本原则，以避免设施发生危险。

　　4 . 1 . 1 . 1 . 2 钻井和修井设备设计的总目的是不应存在因任一故障导致威胁有关人员生命，或对财产、环境的重大损害的情形。

　　4 . 1 . 1 . 2 范围与应用

　　4 . 1 . 1 . 2 . 1 本章的要求适用于对海上钻井和修井平台的安全或完整性有潜在不利影响的所有钻井和修井系统和设备。

　　4 . 1 . 1 . 2 . 2 在执行本标准其他要求时应满足本章规定的原则。

　　4 . 1 . 2 安全原则

　　4 . 1 . 2 . 1 总则

　　4 . 1 . 2 . 1 . 1 钻井和修井系统包括用于钻井和修井作业的公用和专用系统，钻井和修井系统的 目 的是为了使钻井装置按预期功能操作并保证实现钻井装置的用途。

　　注：钻井和修井系统包括本标准涵盖的除安全系统之外的所有专用系统，它们的主要区别是用途。

　　4 . 1 . 2 . 1 . 2 组成钻井和修井系统的所有零部件或功能应按照下列应用原则设计，以便对人员、财产和环境具有最小的危害风险：

　　a) 不应存在因任一故障或误操作导致威胁有关人员生命，或导致财产和(或)环境的重大损害的情形;

　　b) 所有设备应配备指示仪表，以提供安全操作、控制和应急行动的必要信息;

　　c) 如可行，宜通过安全设计避免或预防危险，而无需增加保护措施。

　　d) 系统和设备应防止过高的载荷、压力、温度和速度;

　　e) 系统和设备的设计应满足特定设计寿命期间的操作。 除非另有规定，设计寿命应取 20 年 。

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　　4 . 1 . 2 . 1 . 3 组成安全系统的所有零部件或功能应按照下列应用原则设计：

　　a) 应提供安全系统，以便在发生预期异常状态或故障时履行安全功能。 安全系统应包括实现安全功能所需要的所有资源;

　　b) 安全系统应独立于钻井和修井系统，从而使安全功能分离并独立于钻井控制功能。 钻井控制功能的失效不应对安全功能产生任何影响;

　　c) 即使出现失去控制，安全系统也应使钻井和修井系统或过程处于预期的安全状态。 所有相关的操作方式应规定安全状态;

　　d) 安全系统应具有表 3 适用的 R0 要求或故障保护装置;

　　e) 在故障状况可能发展迅速，不能由局部手动操作消除的地方应做特殊考虑;

　　f) 与钻井有关的安全系统应遵守第 2 章这些系统的相关要求;

　　g) 其他安全系统的要求，例如 ESD 和 F&G,应符合 CCS GD 02—2006 和《海上固定平台安全规则(2000)》的规定。 对于生产或试井设备、关闭和排放系统按照 DNVGL-OS-E201 的规定。

　　本标准涵盖的安全功能不需要组成一个共用的安全系统。

　　4 . 1 . 2 . 2 井屏障

　　4 . 1 . 2 . 2 . 1 下列操作期间要求两个独立并经试验过的井屏障：

　　a) 一级井屏障;

　　b) 二级井屏障

　　4 . 1 . 2 . 2 . 2 每个井屏障包括一个或几个经试验并通过规定和适当方法检验的井屏障元素。

　　4 . 1 . 2 . 2 . 3 井屏障或井屏障元素应按照下列最低要求设计、选择和建造：

　　a) 能承受最大的额定压差;

　　b) 能通过其他方法进行密封试验、功能试验或检验;

　　c) 能在全寿命周期内胜任操作和经受住可能暴露的环境;

　　d) 能安全维修或替换井屏障元素;

　　e) 重建丧失的井屏障或执行建立另一个临时井屏障;

　　f) 当可检测时，总是知道其实际位置和完整状态。

　　4 . 1 . 2 . 2 . 4 一级井屏障的井屏障元素应独立于二级井屏障，反之亦然。 已证明通过采用降低风险程度可减少风险至合理可行的除外。

　　4 . 1 . 2 . 2 . 5 本标准涵盖的井屏障元素应识别并按照安全系统或基本功能要求形成文件(见 4 . 5 和 4 . 6) 。

　　注：本标准没有包括所有的井屏障元素。

　　4 . 1 . 2 . 2 . 6 一级井屏障由井内最小的钻井液柱构成，并确保井筒液压始终大于裸露的地层孔隙压力。应避免无意中井筒压力超过裸露的地层破裂压力。 MPD 的一级井屏障也可能按照 4 . 5 . 8 的说明，由另外 MPD压力控制系统的设备组成。

　　4 . 1 . 2 . 2 . 7 二级井屏障由几个相关的井屏障元素保护层组成，例如，BOP、井口装置、套管或衬管、套管外水泥、封隔器等。

　　4 . 1 . 2 . 3 钻井系统和设备

　　4 . 1 . 2 . 3 . 1 钻井系统可以执行基本功能、重要功能或非重要功能。

　　4 . 1 . 2 . 3 . 2 基本功能应具有与表 3 一致的 R0 的有效性。

　　4 . 1 . 2 . 3 . 3 基本功能通常应包括两种独立的保护级，以便将设备、相关系统和控制的任一故障的不利影响降至最低。 为了减少共因故障的可能性，两级保护应由不同形式机理的装置提供，以确保始终的高可靠性。 如果 4 . 1 . 2 . 3 . 2 中的功能有效性要求能够被其他书面证明，则两级保护要求可以忽略。

　　4 . 1 . 2 . 3 . 4 基本功能的要求可适用于所有提供各自功能的系统或设备。

　　注：“提供各自功能的系统或设备”指确保各自功能的所有系统或设备是可用的(根据功能的可用性要求)，这既包括专用设备也包括控制系统和公用系统，例如液压或电力供应(相关的)。

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　　4 . 1 . 2 . 3 . 5 重要功能的要求可适用于所有提供各自功能的系统或设备。

　　4 . 1 . 2 . 3 . 6 钻井设施的各种操作方式是相关的(操作、等待天气、生存工况和迁航工况)。表 1 考虑了操作方式。 目的是识别本标准包含的主要系统哪些是安全系统，哪些是钻井系统。 对于钻井系统，进一步确定一个特定功能是否是基本的、重要的或非重要的。

　　4 . 1 . 2 . 3 . 7 为了帮助全面理解这些安全原则，4 . 5 给出了系统和设备的要求。 然而，如果使用的系统或设备与 4 . 5 叙述的不同，且依据 3 . 1 . 10、3 . 1 . 11 和 3 . 1 . 33 可以确定为基本功能或重要功能或安全功能，则这些系统或设备应遵守各自功能适用的安全原则。

　　4 . 1 . 3 布置与设计

　　4 . 1 . 3 . 1 总体布置

　　4 . 1 . 3 . 1 . 1 钻井设备及系统的布置与设计应尽可能地按照《海上移动平台入级规范(2016)》和《海上固定平台安全规则(2000)》原则布置，以确保安全操作。

　　4 . 1 . 3 . 1 . 2 潜在高风险的设备和区域应与潜在低风险的设备和区域隔离。

　　4 . 1 . 3 . 1 . 3 所有在甲板上操作、检验或维护的设备和零件的安装和布置应安全和便于接近。

　　4 . 1 . 3 . 1 . 4 对所有钻井和公用系统应配备安全隔离装置，包括高压液体、易燃或有害物质，且当系统的相邻部分被激活或增压时，要求接近维护或其他操作。

　　4 . 1 . 3 . 1 . 5 关键设备和装置的位置和设计应包括对潜在落物的适当考虑，特别是与搬运物料和设备有关的。

　　4 . 1 . 3 . 1 . 6 对可能造成人员接触伤害的运动件、裸露带电体或冷、热表面设备应隔离或防护。

　　注：隔离或防护通常应设置在表面，如果表面温度超过 70 ℃ ,则可从工作区、通道、楼梯或梯子接近。

　　4 . 1 . 3 . 1 . 7 如果作业区域可能积雪和结冰，则应设置有效的除冰系统或设备。

　　4 . 1 . 3 . 1 . 8 甲板和工作区应包含可能出现水、油、钻井液等泄漏的有效排泄装置。 钻台、井架底座和试井区的危险排泄应收集并送至专用收集罐系统，并应与非危险区域的排泄隔离。

　　4 . 1 . 3 . 1 . 9 在作业期间，司钻对钻台上和井架内(或类似)的所有活动应具有清晰的视野。

　　注：清晰的视野由操作室的合适位置直接提供或由例如检测器(摄像头)间接提供。

　　4 . 1 . 3 . 2 安全系统布置

　　4 . 1 . 3 . 2 . 1 在预期的偶然事件时可能要求同时操作的安全系统，在可能的范围内应由同一实际位置控制 。作为选择，应提供有效的和安全的视觉和(或)听觉通讯工具，以使钻井设备和设施能够安全操作。

　　4 . 1 . 3 . 2 . 2 安全系统和相关的控制应设置或以其他方法保护，以便在非受控井状态或其他预期的偶然事件时，在必要的时间内保持操作和安全接近。

　　4 . 1 . 3 . 2 . 3 下列系统的主控制装置不应设置在钻台上：

　　a) BOP 或分流器控制系统;

　　b ) 随时切断钻杆的必要系统;

　　c) 解脱系统(仅水下 BOP) 。

　　注：切断钻杆的必要准备系统可能是超级剪切闸板(剪切工具接头)、两个剪切闸板或可能的应急下放或起升。

　　表 1 安全系统和功能分类

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　　表 1(续)

　　4 . 1 . 3 . 2 . 4 安全系统操作所需的控制软管、电缆和其他装置应选择适当的位置或保护，以保证在预期的偶然事件时，在所需的时间内这些系统的有效性。

　　4 . 1 . 3 . 2 . 5 应给重要的安全系统提供备份，以便安全系统能在预期的偶然事件时，在所需要的时间内保持有效。 在气体泄放影响区内要求保持操作的电气设备(例如井控系统)应适用于《海上固定平台安全规则(2000)》第 2 章规定的 2 类危险区域的安装。

　　4 . 1 . 3 . 2 . 6 由控制和检测系统及安全系统启动的所有警报，应在司钻房、钻井队长办公室及中央控制室发出并确认，以便安全地操作钻井设备和装置。 指令位置应清晰显示。

　　4 . 1 . 3 . 2 . 7 当提供缺乏安全措施的暴露装置(伸出)时，应安排预防意外的操作，在操作该装置时应有清晰的指示。

　　4 . 1 . 3 . 3 逃生和逃生通道

　　逃生和逃生通道的总要求，以及楼梯、梯子、扶手等的特定要求见《海上移动平台入级规范(2016)》第 7 篇第 12 章和《海上固定平台安全规则(2000)》第 13 章的规定。

　　4 . 1 . 4 火灾与爆炸

　　4 . 1 . 4 . 1 防火和防爆

　　基本防火和防爆要求按照《海上移动平台入级规范(2016)》第 7 篇和《海上固定平台安全规则(2000)》第 14 章的规定。

　　4 . 1 . 4 . 2 危险区域

　　按照《海上移动平台入级规范(2016)》第 7 篇的规定。

　　4 . 1 . 4 . 3 通风

　　按照《海上移动平台入级规范(2016)》第 7 篇的规定。

　　GB/T 35146—20 17

　　4. 1 .4.4 F&G探测

　　按照《海上移动平台入级规范(2016)》第 7 篇和《海上固定平台安全规则(2000)》第 14 章的规定。

　　4 . 1 . 5 自动控制和检测的安全配置

　　4 . 1 . 5 . 1 总则

　　4 . 1 . 5 . 1 . 1 系统应尽可能设计成不因任一故障或误操作导致威胁有关人员生命、财产和(或)环境的重大损害。

　　4 . 1 . 5 . 1 . 2 人机界面装置的布置设计应包括对用户界面的适当考虑，并注意在应急情况时人的因素的重要性。 图形信息系统应包括所有与安全操作有关的功能，应易于理解和操作并能实现系统观察。

　　4 . 1 . 5 . 1 . 3 对服务于基本或重要功能的系统及安全系统，在指令动作和其预期结果之间有偏差时应启动警报。

　　4 . 1 . 5 . 1 . 4 当由于一个故障情况需启动两个或两个以上安全措施时(例如在润滑油压低时启动备用泵和停止发动机)，这些措施应分级启动。 至少应首先启动果断的措施。

　　4 . 1 . 5 . 2 现场检测仪表

　　4 . 1 . 5 . 2 . 1 属于不同的基本过程段的现场检测仪表应相互独立。

　　注：当系统 A发生任一系统故障时不会对系统 B 的维持操作产生影响，则系统 B独立于系统 A。 但系统 B 出现的任一系统故障可能影响或不影响系统 A 的操作。 两个系统相互独立是指，当任一个系统中出现的任一系统故障不影响其他系统维持操作。 冗余系统可以提供必要的独立性(见 4 . 1 . 5 . 4) 。

　　4 . 1 . 5 . 2 . 2 当过程段的现场检测仪表对几个系统共用时，并且任何一个系统都提供的是基本功能，则任何一个系统的故障不应影响这个现场检测仪表，反之亦然。

　　4 . 1 . 5 . 2 . 3 在可能要求手动应急操作基本过程段的地方，必要的现场检测仪表应独立于任何系统的其他部分。

　　4 . 1 . 5 . 2 . 4 电子元件取代常规的机械构件时，应与被取代的机械构件具有相同的可靠性。

　　4 . 1 . 5 . 2 . 5 无论何种能量传输原理，4 . 1 . 5 . 2 . 6 叙述的故障保护原则应适用于所有系统。

　　注：能量传输原理可以是电、液或气等。

　　4 . 1 . 5 . 2 . 6 作为一个例子，表 1 给出的系统安全功能的输出电路应按表 2 给出的原则配置。

　　4 . 1 . 5 . 3 集成系统

　　4 . 1 . 5 . 3 . 1 用于控制的 UIDs应只能从允许控制的工作站获得。

　　4 . 1 . 5 . 3 . 2 多功能可视显示单元(VDU)和 UID应是冗余的并可互换。 控制台装置的数量应足以确保任何一个不操作的装置能提供所有功能，同时考虑要求连续有效的任何功能。

　　4 . 1 . 5 . 4 冗余系统

　　4 . 1 . 5 . 4 . 1 应设置冗余系统，以便在必需的范围内保持设施的安全操作。 切换到冗余系统应简单，并在控制和(或)检测系统出现故障时可以利用。

　　注 1 ：冗余意味着任何两个或多个相互独立系统(见 4 . 1 . 5 . 2 . 1) 可以保持一个功能。 两个系统可以具有不同的类型或具有不同的功能。

　　注 2：为了确保仪器设备故障时操作的连续性，备用部分、冗余或手动操作设备的选择宜充分考虑人员的配备。

　　4 . 1 . 5 . 4 . 2 两个系统之间的自动转换不应仅依赖一个系统。

　　GB/T 35146—20 17

　　表 2 最安全条件和相应输出电路配置

　　4 . 1 . 5 . 5 动力供应

　　4 . 1 . 5 . 5 . 1 人员和设施安全的关键系统应按《海上移动平台入级规范(2016)》要求提供动力，包括过渡电源或 UPS。

　　注：UPS状态下操作系统所需的时间，在设计系统时是基本因素，并将取决于输入功率的有效持续时间(主动力或应急动力)。

　　4 . 1 . 5 . 5 . 2 对于 UPS故障，应在有人值守的控制室用警报器报警。 通常，宜考虑下列故障：

　　— 失电;

　　— 内部 UPS故障。

　　4 . 1 . 5 . 5 . 3 应急动力系统、UPS 和相关的控制等应是独立的，其设置不应受到可能影响主电源事件的影响。

　　4 . 1 . 6 故障响应

　　4 . 1 . 6 . 1 故障检测

　　4 . 1 . 6 . 1 . 1 安全系统和基本功能及重要功能用系统，应具有检测最有可能引起系统性能错误或性能降低或能够影响设备或海上设施完整性和安全性故障的设备(“自检”设备)。

　　4 . 1 . 6 . 1 . 2 自检设备至少应包括下列故障类型：

　　— 电源故障;

　　— 传感器和执行器故障;

　　— 安全系统中正常断电(正常断开)电路的回路故障(至少断开连接和短路)。

　　此外，对计算机系统故障包括：

　　GB/T 35146—20 17

　　— 通信错误;

　　— 计算机硬件故障;

　　— 软件运行故障;

　　— 软件逻辑故障。

　　4 . 1 . 6 . 1 . 3 充分的故障检测可以由两个相互独立系统的结合获得，共同提供要求的故障探测性能，例如，自动控制系统和独立报警系统。

　　4 . 1 . 6 . 1 . 4 除了非重要系统，系统中的故障检测应启动警报。

　　4 . 1 . 6 . 2 故障安全

　　最可能的故障(例如，动力损失或电缆或导线故障)应不会导致任何可能的新状况。 这应包括本身系统安全的考虑，以及海上设施安全的考虑(见表 2 示例)。

　　4 . 1 . 7 系统和功能有效性

　　4 . 1 . 7 . 1 总则

　　4 . 1 . 7 . 1 . 1 一旦出现故障情况，使系统或功能重回操作所需的时间应适用服役于系统或功能的有效性要求。

　　4 . 1 . 7 . 1 . 2 不同类别典型有效性恢复的最长可用时间见表 3 。

　　表 3 最长可用时间

　　4 . 1 . 7 . 2 连续有效性(R0)

　　4 . 1 . 7 . 2 . 1 连续有效性功能的设计，在正常操作模式或任一故障时不应有功能性中断。

　　4 . 1 . 7 . 2 . 2 冗余系统之间的转换应自动进行，且在系统出现故障时不应干扰功能的连续操作。 转换应简单、易于启动，并在转换发生时，功能保持连续性。

　　4 . 1 . 7 . 2 . 3 冗余系统的用户界面应允许从同一位置监控两个系统。

　　4 . 1 . 7 . 2 . 4 作为一个原则，除非证明暂停这些特定操作可能不损伤人员、设备或设施的安全(见表 1) ,否则所有的安全功能(系统)和基本功能宜属于该类别。

　　4 . 1 . 7 . 3 高可靠性(R1)

　　4 . 1 . 7 . 3 . 1 具有高可靠性的功能，应设计成在正常操作模式下能提供连续的可靠性。

　　4 . 1 . 7 . 3 . 2 如果发生故障，冗余系统之间的转换应自动进行(如果要求该冗余)。 正常操作时用户要求的转换应简单、易于启动，并应在同样的最长可用时间内完成连接。

　　4 . 1 . 7 . 3 . 3 冗余系统的用户界面位置应彼此靠近，系统之间的转换不应显著影响用户继续执行其他任务。

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　　4 . 1 . 7 . 4 手动系统恢复(R2)

　　要求手动系统恢复的功能，应设计成一旦发生故障时，在 R2 规定的相应最长可用时间内能提供功能的恢复。

　　注 1 ：功能的恢复可能包括少量简单手工操作。

　　注 2：如果要直接配备人员，需要时，冗余系统的用户界面可设计用于通常无人管理工作站的人员配备。

　　4 . 1 . 7 . 5 可修理系统(R3)

　　可修理系统的功能，应设计成一旦发生故障时，在 R3 规定的相应最长可用时间内能提供功能恢复。

　　注：功能的恢复可能包含少量手工操作，包括设备小的更换或设备修理。

　　4 . 1 . 8 设计载荷条件

　　4 . 1 . 8 . 1 总则

　　4 . 1 . 8 . 1 . 1 钻、修井系统和钻、修井设备的每一部分都应设计成在钻、修井作业期间经历的最大可预见载荷条件下能安全运行，并限制钻、修井事故的风险。 4 . 1 . 8 和 4 . 1 . 9 给出了这种载荷和载荷条件计算的详细信息。

　　4 . 1 . 8 . 1 . 2 应考虑所有可能对钻井设备的正常功能、安全、强度和可靠性产生不利影响的外部载荷。

　　4 . 1 . 8 . 2 设计压力和温度

　　4 . 1 . 8 . 2 . 1 设备和部件规定的设计温度和压力条件应包括适当的裕度，以适用内外温度或压力条件预测时的不确定性。

　　4 . 1 . 8 . 2 . 2 设计压力通常应包括在最大操作压力之上一个裕度。

　　4 . 1 . 8 . 2 . 3 设计条件应包括被认为有可能发生的启动、关闭和异常情况。

　　4 . 1 . 8 . 2 . 4 必要时应通过分析来确定不易或不可靠获得的操作限制。

　　注：例如，节流和试井系统中的低温等。

　　4 . 1 . 8 . 3 环境载荷

　　4 . 1 . 8 . 3 . 1 总则

　　4 . 1 . 8 . 3 . 1 . 1 应采用适用操作和非操作条件期间装置设计所用的环境准则和运动特性。 通常，宜评价下列设计条件：

　　— 运行;

　　— 等候天气;

　　— 迁航;

　　— 生存;

　　— 意外倾侧。

　　4 . 1 . 8 . 3 . 1 . 2 系统设计应包括系统不同零部件间相对运动的余量，其程度须避免产生有害应力(例如，隔水管系统设计)。

　　4 . 1 . 8 . 3 . 1 . 3 需要时，应进行部件或系统预期用途适用性确认试验并形成文件。

　　4 . 1 . 8 . 3 . 1 . 4 如适用，在确定环境载荷时应考虑以下方面：

　　— 装置的运动[例如，垂荡(升沉)、横摇、纵摇、横荡、纵荡和艄摇];

　　— 风载;

　　GB/T 35146—20 17

　　— 空气温度和湿度;

　　— 可能的积雪和结冰载荷;

　　— 地震(仅对固定式设施)。

　　4 . 1 . 8 . 3 . 2 装置的运动

　　4 . 1 . 8 . 3 . 2 . 1 钻井设备所有重要的主构件(例如，管子处理设备、BOP 处理吊车、井架结构等)的设计载荷，应包括因风、海流和波浪载荷引起的装置运动。

　　4 . 1 . 8 . 3 . 2 . 2 当评价具有相当大质量的承压设备的固定装置时(例如，贮气罐等)，也应考虑装置的运动。

　　4 . 1 . 8 . 3 . 2 . 3 因纵荡、横荡和艄摇而引起的装置运动通常相对较小。 如果实际位置和所有相关模式(例如，迁航、操作和非操作模式)考虑了保守的组合值(见 4 . 1 . 8 . 3 . 2 . 4)中的较大值，则可忽略该运动。

　　4 . 1 . 8 . 3 . 2 . 4 组合值主要包括：

　　a) 最大垂荡(升沉)和最大纵摇;

　　b ) 最大垂荡(升沉)和最大横摇;

　　c) 最大垂荡(升沉)和最大横摇与最大纵摇平方和的平方根，即：

　　垂荡max+槡(横摇max ) 2 +(纵摇max ) 2

　　4 . 1 . 8 . 3 . 2 . 5 如果更精确的运动分析构成设计运动载荷的基础，则该分析也宜考虑纵荡、横荡和艄摇加速度的影响。

　　4 . 1 . 8 . 3 . 2 . 6 迁航和操作模式的最大极限值应形成文件，或者定义水平和垂直加速度各自的 g(犗x、犗y和 犗z),或者定义横摇、纵摇和垂荡(升沉)幅度和周期，以及距横摇或纵摇中心的距离。 如果浮式钻井平台运动特性不可用，则宜考虑谨慎的最大横摇和纵摇加速度为 0 . 35 g(在钻台平面，宜按比例调整至更高平面)，以及非操作模式(生存)下最大的垂荡(升沉)加速度为 1 . 3 g。

　　4 . 1 . 8 . 3 . 3 风载

　　4 . 1 . 8 . 3 . 3 . 1 设计计算中，设计载荷应包括所有相关模式下暴露设备和构件的风载。 应明确规定迁航和操作期间出现的极限最大风速(具体参考海平面高度和平均周期)。各种与风速和几何形态有关的风载计算按照 GB/T 25428 的规定。

　　4 . 1 . 8 . 3 . 3 . 2 除非另有规定，应采用预期作业区域 100 年风暴重现值评价生存工况。

　　4 . 1 . 8 . 3 . 4 环境温度

　　除第 2 章相关标准的规定，系统和设备的操作应按下列环境温度设计：

　　— 在 MTD 和 45 ℃之间;

　　— 机房室内或包含设备舱室的温度在 5 ℃ ~55 ℃之间。

　　4 . 1 . 8 . 3 . 5 积雪和结冰

　　对所有相关模式，在已知会发生积雪和结冰天气条件的地方，应按 GB/T 25428 明确规定积雪和结冰的最大载荷。

　　4 . 1 . 8 . 3 . 6 地震载荷

　　地震载荷按 GB/T 25428 的规定。

　　4 . 1 . 8 . 4 操作载荷

　　4 . 1 . 8 . 4 . 1 主载荷

　　需要考虑的主载荷是：

　　GB/T 35146—20 17

　　a) 构件自重载荷(如果设备的自重随着操作方式变化，则应明确规定。 例如，迁航期间的净重和操作期间的总重);

　　b) 工作载荷产生的载荷(例如，大钩载荷、转盘载荷、隔水管张紧器载荷);

　　c) 预应力产生的载荷(即因螺栓、钢丝绳等预应力而在结构件上施加的载荷)。

　　4 . 1 . 8 . 4 . 2 操作运行产生的垂直载荷

　　操作运行产生的垂直载荷按下述方法考虑：

　　a) 考虑操作运行产生的垂直载荷时，工作载荷应乘以动力系数 ψ;

　　b) 本标准相应的章节给出了特定设备设计计算所用的 ψ 的最小值;

　　c) 本标准没有给出特定数值的设备，ψ的量值应按照公认的规范或标准(如适用);

　　d) 如果完全通过试验来证明，则只可以使用比 4 . 1 . 8 . 4 . 2 b) 和 4 . 1 . 8 . 4 . 2 c) 中规定更小的值，即在所考虑的设备操作期间测量 ψ。

　　同时应考虑由张紧系统滞后现象、固有频率和 BOP、隔水管、张紧油缸运行的动态放大产生的载荷。

　　4 . 1 . 8 . 4 . 3 操作运行产生的水平载荷

　　如适用，所要考虑的相关载荷的示例是：

　　a) 水平运动产生的惯性力;

　　b) 离心力;

　　c) 旋转和倾斜运动产生的垂直于轨道的力;

　　d) 缓冲载荷等。

　　4 . 1 . 8 . 4 . 4 钻井液的成分和密度

　　钻井液的成分和密度应作如下考虑：

　　a) 设计应充分考虑钻井液的成分，以及腐蚀、应力腐蚀开裂、冲蚀、污垢等现象。

　　b) 除非另有规定，否则 2 . 1 g/cm3 密度的钻井液应作为有关设备的设计基础(例如，钻井液罐、隔水管张紧器等)。

　　4 . 1 . 8 . 4 . 5 偶然载荷

　　偶然载荷应按照下列考虑：

　　a) 除非另行确定(例如，安全评价或当地要求)，否则，应采用 4 . 1 . 8 . 4 . 5 b) ~d)给出的偶然载荷。

　　b) 钻台的设计应能承受从 1 . 5 m 高处下落的外径 241 . 3 mm(9 1/2 in)钻铤立根的冲击。

　　c) 对于浮动式设施，所有可能损害装置通道或应急出 口 的设备，当该装置意外侧倾角倾斜时，应能承受应急静态条件。 侧倾角应相当于两个舱室损坏(静态)，以及在损坏位置一年重现期导致的动态运动响应。 这也适用于可能使损害情况严重升级的设备。 如果两个舱室损坏角度未知，宜采用 17°角。 动态运动响应宜依据损坏位置处的装置计算。 如果这些装置特性未知，宜采用 10°的附加静态角。

　　d) 除非提供应急载荷降低的方法，否则，对该最大倾斜应施加最大操作重量。 在该应急情况下，不需考虑其他环境载荷的影响(例如风载)。

　　4 . 1 . 8 . 5 载荷组合

　　除非另有规定，应按下列操作和非操作条件评价设备的适用载荷组合：

　　— 运行;

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　　— 等候天气;

　　— 生存;

　　— 迁航;

　　— 意外倾侧。

　　4 . 1 . 9 设计计算

　　4 . 1 . 9 . 1 总则

　　对每一载荷条件和所要考虑的每一项 目，分析中应采用可能同时起作用的最不利的载荷组合、位置和方向。

　　4 . 1 . 9 . 2 设计安全系数

　　4 . 1 . 9 . 2 . 1 确定不同载荷条件的许用应力水平应采用合理的安全系数。

　　4 . 1 . 9 . 2 . 2 除非本标准另有规定，安全系数应符合每一具体构件相关认可的规范、标准或推荐作法。

　　4 . 1 . 9 . 2 . 3 计算中采用的屈服强度应不大于所规定的最小拉伸强度的 0 . 85 。

　　4 . 1 . 9 . 3 失效模式

　　4 . 1 . 9 . 3 . 1 总则

　　相关时，钻井系统机械构件设计应防止下列可能的失效模式：

　　— 过度屈服;

　　— 结构失稳;

　　— 疲劳断裂。

　　4 . 1 . 9 . 3 . 2 过度屈服

　　应力分析通常根据弹性理论。 如适用，可采用极限强度(塑性)分析。

　　4 . 1 . 9 . 3 . 3 结构失稳

　　结构稳定性分析应按照通常公认的理论进行。

　　4 . 1 . 9 . 3 . 4 疲劳断裂

　　疲劳断裂应作如下考虑：

　　a) 应评价易疲劳损伤的机械构件区域;

　　b) 直接暴露于风载的细长杆件的结构应形成文件，以便能够抵抗可能的风引起的振荡;

　　c) 疲劳分析应基于与钻井设备设计寿命相等的时间周期。 除非另有规定，应采用 20 年的设计寿命;

　　d) 疲劳分析应基于所出现载荷的典型载荷谱。

　　注：如果不能获得详细的惯性载荷谱，可以采用的韦伯参数 h 为 1 . 1,以及极限惯性载荷对应的钻井设备设计寿命。如果采用这种方法，疲劳分析中不宜采用定向分布的环境载荷的影响。

　　4 . 2 材料和焊接

　　4 . 2 . 1 概述

　　4 . 2 . 1 . 1 选择的材料应适用于目的，并应具有足够的强度、缺口韧性和延展性能。 焊接用材料应具有良好的焊接性能。

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　　4 . 2 . 1 . 2 含 H 2 S液体用材料的选择，应符合 GB/T 20972(所有部分)和本标准任何附加的要求。

　　4 . 2 . 1 . 3 材料通常应符合公认的标准规定。 如果实际情况证明合理，也可接受专用的书面规范。

　　4 . 2 . 1 . 4 标准和规范应规定材料性能、试验程序以及相关的 NDT要求。 本章给出的要求适用。

　　4 . 2 . 2 特定要求

　　4 . 2 . 2 . 1 总则

　　如果采用被试验验证过的合适的焊接程序，则可以采用不满足此条件的材料。

　　注：该材料的焊接通常要求更严格的制造程序，耗材的选择、预热、焊后热处理和 NDT 见 5 . 3 . 1 . 7 。

　　4 . 2 . 2 . 1 . 3 结构和机械构件用材料应由符合表 4 的最低纵向冲击韧性材料制造。 如果仅可获得横向值，则采用表 4 值的 2/3。 3 个试样的最小平均值应满足这些要求，且没有单个值小于规定最小平均值的 2/3 。

　　4 . 2 . 2 . 1 . 4 管道和承压件材料的冲击应满足下列要求：

　　a) 管道和承压件材料要求夏比冲击值最低 27 J,并形成文件，且与材料厚度和 MDT 无关，包括下列高压管道系统：

　　1) 节流和压井系统;

　　2) 高压钻井液系统;

　　3) 试井系统;

　　4) 固井系统。

　　注 1 ：由于通常在标准过程管道系统中没有给出特定设计条件[例如水击作用和节流(焦耳汤普森)作用]，因此，认为公认的管道标准(例如 ANSI/ASME B31 . 3)没有完全覆盖上述高压系统。 对这种情况，重要的是考虑适当的冲击性能。

　　注 2：对其他压力系统中设备，适用时，夏比冲击试验宜执行公认的规范或标准。

　　b ) 对于钻井和修井隔水管，夏比冲击值的要求按 4 . 2 . 2 . 1 . 3 的规定。

　　4 . 2 . 2 . 1 . 5 如果 MDT低于 0 ℃ ,则基准厚度超过 6 mm 的钢材通常要求冲击试验。 该类材料试验应在不大于 MDT下进行。

　　4 . 2 . 2 . 1 . 6 如有要求(见 4 . 2 . 2 . 7 . 2),螺栓材料书面规定的夏比冲击性能应与所用螺栓的系统相一致，用于管道和承压螺栓总成见 4 . 2 . 2 . 1 . 4 要求，用于结构和机械螺栓总成见 4 . 2 . 2 . 1 . 3 要求。

　　表 4 平均最小夏比 V型缺口冲击功

　　GB/T 35146—20 17

　　4 . 2 . 2 . 1 . 7 在不能获得标准试样时，则可以采用小尺寸试样，其修正系数见表 5 。

　　表 5 平均夏比 V 型缺口冲击试样修正系数

　　4 . 2 . 2 . 1 . 8 奥氏体不锈钢仅在设计温度低于- 105 ℃时才要求冲击试验。

　　4 . 2 . 2 . 1 . 9 冲击试样应从下列位置取样：

　　a) 厚度 ≤50 mm 时，表面下 2 mm;或

　　b) 厚度>50 mm 时，t/4 处。

　　对于具体情况，可以采用选择性的试样位置。

　　4 . 2 . 2 . 1 . 10 用于“酸性环境”的材料应满足 GB/T 20972(所有部分)的硬度要求。 影响硬度的任何焊接或其他制造应按照合格程序进行，以便确保不超过最大规定的硬度。

　　4 . 2 . 2 . 1 . 1 1 在厚度方向(Z方向)传递有效载荷的平板，应保证具有全厚度韧性，以便降低层状撕裂的可能性。 最小断面收缩率不应小于 25%。 有效载荷可建立在下列典型位置：

　　a) 板厚近似相等的所有十字接头，或角焊板比连续板更厚处;

　　b ) 依靠极限解释的所有 T 型接头;

　　c) z方向额定载荷超过 100 MPa 的所有 T 型和十字接头。

　　特别注意使用全熔透焊缝处。

　　4 . 2 . 2 . 2 轧钢

　　轧钢材料标准或规范规定的试验应符合《材料与焊接规范(2015)》的规定。

　　4 . 2 . 2 . 3 钢管

　　4 . 2 . 2 . 3 . 1 工作压力大于 3 . 2 MPa,或设计温度超过 300 ℃时不应使用电阻焊接管。

　　4 . 2 . 2 . 3 . 2 钢管材料标准或规范规定的试验应符合《材料与焊接规范(2015)》的规定。

　　4 . 2 . 2 . 4 锻钢件和铸钢件

　　4 . 2 . 2 . 4 . 1 锻件和铸件的力学性能试验，通常应在完成最终热处理的锻件或铸件上钻取或切取延伸部分上进行，或从同炉和同热处理批的锻件或铸件随机选择。 试验材料应代表零件的最厚截面。

　　4 . 2 . 2 . 4 . 2 证明合理时，可以采用分体试棒。 确定力学性能的分体试棒应在各方面代表实际零件。 试棒应与该实际零件取自同一炉，并与其代表的材料采用相同的锻造比和同时热处理。 试棒的尺寸应反映实际零件的关键壁厚。

　　4 . 2 . 2 . 4 . 3 试样应符合下列规定：

　　a) 力学试样应取自距表面 1/4 厚度(t)处的试验材料。 适用时，试样应位于内表面 t/4 ;

　　b ) 通常应采用横向试样;

　　c) 每批至少应试验一整套力学试验(一批由同炉和同热处理批的零件组成)。如果同批中有不同尺寸的零件，只要所有尺寸强度要求相同，仅试验最大尺寸就足够。

　　4 . 2 . 2 . 4 . 4 通常，法兰、阀体等应锻造或铸造成形。 如果该零件由锻造棒料、轧制棒料、锻造钢板或轧制钢板加工，则材料应进行横向试验，并应满足锻件纵向试样的要求。 如果使用钢板，也应在高度(全厚

　　GB/T 35146—20 17

　　度)方向上进行试验。

　　4 . 2 . 2 . 4 . 5 材料标准或规范规定的试验应符合《材料与焊接规范(2015)》的规定。

　　4 . 2 . 2 . 5 铸铁

　　4 . 2 . 2 . 5 . 1 除非明确证明合理且所有各方达成一致，否则铸铁不应用于 MDT低于 0 ℃的关键件。

　　4 . 2 . 2 . 5 . 2 对于非焊接滑轮，材料不要求冲击试验。 滑轮用球墨铸铁应具有最低 10%的延伸率。

　　4.2.2.5.3 铸件的力学性能试验应符合 4.2.2.4.1~4.2.2.4.3 的要求。

　　4 . 2 . 2 . 5 . 4 材料标准或规范规定的试验应符合《材料与焊接规范(2015)》的规定。

　　4 . 2 . 2 . 6 其他金属材料

　　满足 CCS《材料与焊接规范》要求的铝、铜和其他非铁合金应具有符合材料标准的供应条件、化学成分、力学性能、焊接性能和完整性。

　　4 . 2 . 2 . 7 螺栓材料

　　4 . 2 . 2 . 7 . 1 通常结构和操作安全性所必需的螺栓总成的性能等级应符合 GB/T 3098 . 1—2010 的规定，螺栓材料性能分类表 6 。

　　4 . 2 . 2 . 7 . 2 结构和机械螺栓连接所用的螺栓材料应与连接用系统一致，应考虑(见表 6) :

　　— 外部载荷的性质;

　　— 螺栓连接的设计或能力;

　　— 螺栓载荷;

　　— 失效的后果。

　　4 . 2 . 2 . 7 . 3 屈服强度大于 355 MPa 的 B类(见表 6)螺栓，磁粉检测应至少在淬火和回火结束后 48 h 进行 。检验应按照 NB/T 47013 . 4 的规定。

　　纵向不连续的深度不应超过公称直径的 3%。 无论深度和位置如何，不应有横向裂纹。 根据具体情况应考虑其他表面缺陷。

　　4.2.2.7.4 海洋环境的紧固件(螺栓、螺母和垫圈)通常应热浸镀锌或粉末镀锌，镀层厚度最小 50 μ。如果特殊的螺纹牙型或紧密公差禁止这样的涂层厚度，只要安装后涂层或油漆适当，螺栓或螺母可以电镀或无镀层。 酸洗和电镀操作应在去氢(除气)处理后立即进行，以消除脆性影响。

　　4 . 2 . 2 . 7 . 5 最低屈服强度超过 490 MPa 的主承压或结构螺栓和螺母，应采用低合金钢或合金钢制造，并应淬火和回火。

　　4 . 2 . 2 . 7 . 6 当在大气环境中一般作业安装时，拉伸性能应不超过 GB/T 3098 . 1—2010 中的 10 . 9 级 。如果表面平面度和预应力要求符合公认的原则，则可以采用性能 12 . 9 级 。

　　4 . 2 . 2 . 7 . 7 对于水下安装，拉伸性能不应超过性能 8 . 8 级或 ASTM A193/A193M B7 或等效规范。

　　4 . 2 . 2 . 7 . 8 对于直接暴露于酸性环境(湿式)连接的螺栓，拉伸性能低于 8 . 8 级的应符合 GB/T 20972 (所有部分)的要求。

　　表 6 螺栓材料性能分类

　　GB/T 35146—20 17

　　表 6(续)

　　4 . 2 . 2 . 8 密封材料

　　4 . 2 . 2 . 8 . 1 密封所用材料应适用于预期作业，并应能够保持特定装置或流体规定的工作压力和温度。

　　4 . 2 . 2 . 8 . 2 关键构件中所用的弹性密封材料宜进行试验，以确保弹性密封材料与其作业期间暴露的所有流体兼容。

　　4 . 2 . 3 腐蚀

　　4 . 2 . 3 . 1 选择的材料应具有足够的抗腐蚀性，或者适用时，可以应用其他的腐蚀保护系统，例如，涂层、阴极保护或腐蚀流体的化学处理。

　　4 . 2 . 3 . 2 材料和(或)腐蚀性保护系统的选择应确保相互兼容，重视有关操作参数、检验、检测和维护方法及要求的设计寿命。

　　4 . 2 . 3 . 3 对于某些应用，可以应用腐蚀裕度(例如，额外壁厚以补偿腐蚀引起的金属损失)。 可以单独应用或腐蚀性保护涂层或化学处理组合应用。

　　4 . 2 . 4 材料证书

　　所有主承载和承压件材料应书面提供以下内容：

　　— 制造和热处理(金属材料)工艺;

　　— 通过按公认标准进行适当的试验获得的有关性能的结果。

　　4 . 3 管道系统

　　4 . 3 . 1 概述

　　管道系统包括：

　　— 管子;

　　— 挠性管道系统，例如膨胀元件和柔性软管;

　　— 其他原件，例如阀和管件;

　　— 管道系统连接，例如，焊接连接、栓接法兰、卡箍、管接头、垫圈等;

　　— 吊架和支架。

　　4 . 3 . 2 管道系统设计

　　4 . 3 . 2 . 1 总则

　　4 . 3 . 2 . 1 . 1 装置安全操作所用的管道系统，通常应与钻井和试井操作所用的管道系统分开。 如果钻井

　　GB/T 35146—20 17

　　或试井操作必需交叉连接，为避免通过危险介质时安全系统可能的污染，应安装单向阀或其他等效装置。

　　4 . 3 . 2 . 1 . 2 在设计评价可能的失效模式时，应考虑有关因素和因素的组合，包括但不限于下列示例：

　　— 腐蚀或侵蚀类型;

　　— 振动、水击;

　　— 压力脉冲;

　　— 异常极端温度;

　　— 冲击力;

　　— 泄漏;

　　— 连接的设备和管道支架的受迫运动。

　　管道系统总设计指南见 ANSI/ASME B31 . 3 : 2012 。

　　4 . 3 . 2 . 2 硬管道系统设计

　　4 . 3 . 2 . 2 . 1 硬管道系统计算应确保管子在其整个设计寿命期间具有足够的强度(例如厚度强度)。 除了内压引起的应力外，管道系统设计应具有必要的挠性和抵抗 ANSI/ASME B31 . 3 : 2012 中概述的附加载荷的能力。

　　4 . 3 . 2 . 2 . 2 硬管道系统的设计应按照 ANSI/ASME B31 . 3:2012、SY/T 5323 的要求。

　　注：ANSI/ASME B31 . 3 : 2012 第 Ⅱ章规定了普通管道系统(例如级别 CL150~CL2500 的管道系统)的设计，典型的

　　管道系统是钻井液输送管线和所有消防管线。 SY/T 5323 管道系统级别都是高压管道系统。

　　4 . 3 . 2 . 2 . 3 对于普通管道系统(级别 CL150~CL2500), 直管和弯管的最小设计壁厚 t 应按 ANSI/ ASME B31.3 : 2012 第 Ⅱ 章 304 计算。对于高压管道系统，最小壁厚 t可按 ANSI/ASME B31.3 : 2012第 Ⅸ章 K304 计算。

　　4.3.2.2.4 螺纹、腐蚀、制造公差和冲蚀裕度应增加到最小设计压力壁厚，见 4. 3. 2. 2. 7 ~ 4. 3. 2. 2. 10。 ANSI/ASME B31 . 3 : 2012 相应章节最小壁厚设计公式中列出了这些裕度。

　　4 . 3 . 2 . 2 . 5 所选择的实际管子尺寸的标准壁厚应不小于下面计算的 tm :

　　tm =t+裕度 ………………………………( 4 )

　　式中：

　　t —设计压力厚度。对于管子系统级别 CL150~CL2500, 按照 ANSI/ASME B31.3 : 2012 中

　　304.1.2 公式(3a)计算，对于高压管道，按照 ANSI/ASME B31.3 : 2012 中 K304.1.2 计算;裕度 —腐蚀+冲蚀+螺纹深度。

　　4 . 3 . 2 . 2 . 6 对于普通管道系统，弯管和弯头在弯曲后的最小厚度 tm 应按照 ANSI/ASME B31 . 3 : 2012中 304.2 计算，对于高压管道系统，最小厚度 tm 应按照 ANSI/ASME B31.3 : 2012 中 K304.2 计算。

　　4 . 3 . 2 . 2 . 7 加工螺纹的管道系统计算的最小强度厚度，应增加的裕度等于 ANSI B2 . 1 尺寸 h 的螺纹深度或应采用等效值。 对没有规定公差的加工表面或槽，除规定的加工深度外公差应为 0 . 5 mm。

　　4 . 3 . 2 . 2 . 8 适用时，钢管的腐蚀裕度 c应按照表 7 的规定，并应符合下列特殊要求：

　　a) 对于紫铜、黄铜、Cu-Sn合金和 Ni含量小于 10%的 Cu-Ni合金管子，腐蚀裕度应为 0 . 8 mm;

　　b ) 对于 Ni含量大于或等于 10%的 Cu-Ni合金管子，腐蚀裕度应为 0 . 5 mm;

　　c) 如果介质对所使用的材料的腐蚀影响可以忽略不计，则腐蚀裕度可以减少至零;

　　d) 如果管子具有严重腐蚀和(或)冲蚀的风险，宜考虑较大的腐蚀裕度。

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　　表 7 钢管的腐蚀裕度

　　4 . 3 . 2 . 2 . 9 如果壁厚制造公差值用%表示，则选择的管子公称壁厚 T 应满足下列公式：

　　T ≥ tm × [100/(100-a)] …………………………( 5 )

　　式中：

　　tm —见 4.3.2.2.5 ;

　　a —制造公差的百分比，对于普通管道系统通常为 12 . 5%。

　　如果制造壁厚公差值用毫米表示，则选择的管子公称壁厚 T 应满足下列公式：

　　T ≥ tm + MT …………………………( 6 )

　　式中：

　　MT—制造公差，单位为毫米(mm) 。

　　4 . 3 . 2 . 2 . 10 如果管道系统可能暴露于冲蚀，则应考虑可能的作业条件规定冲蚀裕度。 除非另有规定， 3 mm 以上的冲蚀裕度也包括钻井液或水泥管道系统。

　　4 . 3 . 2 . 3 柔性软管

　　4 . 3 . 2 . 3 . 1 在设计文件中应明确地表示柔性软管的位置。

　　4 . 3 . 2 . 3 . 2 在不适合采用硬管的位置可以安装适合预期用途的柔性软管。

　　注：可能要求液体兼容性的书面文件。

　　4 . 3 . 2 . 3 . 3 柔性软管安装的位置应便于检查。

　　4 . 3 . 2 . 3 . 4 对介质泄漏会导致危险情况的系统中所用的柔性软管应提供保护方法。

　　4 . 3 . 2 . 3 . 5 钻井作业活动中关键柔性软管的设计：节流压井软管等应符合 SY/T 5323 规定;钻井液和水泥软管 等 应 符 合 GB/T 17744 的 规 定;增 压 和 液 压(电 缆 管 线)月 池 软 管 应 符 合 SY/T 5323 和GB/T 17744 的规