GB/T 20657-2011 石油天然气工业套管、油管、钻杆和用作套管或油管的管线管性能公式及计算 GB/T20657-2011 标准压缩包解压密码：www.bzxz.net

ICS 75. 180. 10
中华人民共和国国家标准
GB/T 20657—2011/ISO/TR 10400:2007代替G1B/T20657--2005
石油天然气工业套管、油管、钻杆和用作套管或油管的管线管性能公式及计算Pelroleun and natural.gas industries-Eyuations andcaleulations for the properties of casing,tubing,drill pipe andline pipe used as casing and lubing(ISO/TR 10400:2007,IDT)
2011-12-30 发布
酸国酸衡
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中国国家标化管理委员会
2012-06-01实施
中华人民共
国家标谁
石油天然气工业套管、油管钻杆和用作套管或油管的管线管性能公式及计算GE/T 20657—2011/1S0/TR 104C0:2007中国标准出凝计出版发行
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总编室：(010)64275323发行中心：(010)517302.35读者服务部：（01016852346
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开本880×123C1/16印张：23字数702下宁2012年6小第一版
2012 年 6月第一次印刷
书号：550661-44909
定价158.00元
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1范围
2一致性
2. 1规范性引用文件
2.2计量单位
3规范性引用文件
4术语和定义
符号私缩略语
臂俄三轴应力屈服设计
假设条件利适用范围··
计算所需参数·
管体三轴应力屈服设计公式
管线管三轴应打屈服设计公式使用计算示例
管体延性断裂·
7.2假设条件和适用范围.
7.3计算所稿参数
7.4谢堵管端延性断裂设计公式·目
7.5轴向拉伸和外压作用下延性断裂设计公式修正....7.6针算示例
8外压挤殿-
假设条件和适用范围·
计算所需参数·
管体挤毁压力设计公式.
8.5终经验系数
8.6排毁压力公式在管线管的应用8.7
计算示例···
9接头连接强度·
A:.PI套管接头拉伸连接强度设计公式9.2
U.3A,PI油管接头拉伸连接强度
臂线臀连接强度
[0接箍抗内压性能
GB/T 20657—2011/IS0/TR 10400:200715
GB/T 20657—2011/ISO/TR 10400:2007通则
10.2圆螺纹和偏梯形螺纹接箍内屏服压力10.3圆螺纹或偏梯形螺纹接箍的内压泄漏弼度11bzxZ.net
名义质量
平-端管质量
管端加工管子质量
螺纹和接箍质量
端部加厚和带螺纹的整体连接油管和直连型套管的质量端部划厚质量
接箍质量
J1.9螺纹加工损失质量
11.10端部加厚质量…
伸长率
13压扇试验
13.1套管和油管的压扁试验
13.2管线管压扁试验
14静水压试验
14.1、平端管子、自连型套管和整体接头油管的静水压试验·14.2带纹和接髓管子的静水压试验压力15圆螺纹套管和油管上扣扭矩
16理弧焊管线管导向弯曲试验
16.2背景
17AFI接箍和管体最小冲击试样规格确定17.1
临界厚度
接箍卡成品壁厚
横向冲击试样壁原
17.4纵向冲击试样壁厚
17.5API接箍最小试样尺寸
17.6管体冲击试样尺寸
17.7更大尺寸减样
17.8参考信息
附录A（资料性附录）
管休兰轴居服公式讨论
附录B（资料性附录）延性断裂公式的讨论附录C（资料性附录）
内压破裂试验程序
附录D（资料性附录）破裂公式讨论附录E（资料性附录）API挤毁公式发展讨论附录F（资料性附录）
挤毁強度可靠性研究发展
GB/T20657—2011/IS0/TR10400:2007附录（资料性附录）出外压挤毁试验数据计算抗挤毁强度设计值附录1［（资料性附录）根据产品数据确定抗挤毁强度附录1（资料性附录）外压挤毅试验程序：附录」（资料性附录）接头连接强度公式讨论·附录K（资料性附录）国际单位制计算性能表格列表附录L（资料性附录）美国惯用单位制性能列表142
本推按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。GB/T20657—2011/1S0/TR10400:2007本准代替丁GB/T20657一2006石油天然气工业套管、油管，钻杆和管线管性能公式及计算》。本杨准与GB/T20657.-2006相比，半要技术变化如下：—-修订了标准名称，明确了该标准适用于套、油管和钻杆：增加了三轴应力屈服设计公式；-增加了考虑缺欠尺寸的延性断裂强度公式；·增加了冲击试样加工所需接箍或管体临界壁厚计算公式：-附录中增加了抗挤毁强度延性断裂公式的更新研究成果本标准使用翻详法等同采用IS0/TR10400：2007《石油天然气工业套管、油管、钻杆和用作套管或油管的曾线管性能公式及计算》。由于IS0/TR10100：2007中部分公式的推导是在统计基础上由回归分析方法：得到的.公式中的参数（包括有量纲参数及无量纳参数）在从英制间国际单位制转化过程中相对变化较大，从而导致原公式变形：而且，150/TR10400：2007也采用英制单位，因此，本标准同IS0/TR10400，2007保持一致，此类公式也采用英制单位。为便于使用，本标准做了下列编辑性修收：a）删去了国际标准表头中的数字序号：b）谢除国际标准的前言和通则。本标准由中国石油关燃气集团公可提出。本标准由全国石油天然气标准化技术委员会（SAC/TC355)归口，本标准起草单位：中国石油集团石油管工程技术研究院。本标准主要起草人：申昭、王建军、林凯、徐婷、许晓峰。1范围
GB/T20657-2011/ISO/TR10400:2007石油沃然气工业套管、油管、钻杆和用作套管或油管的管线管性能公式及计算本树准给出了各种管材性能必要的计算公式和模板，包括：管体性能，如轴向强度、内压抗力和外压挤毁抗力；一-最小物理指标：
上扣扭矩；
.产品试验压力；
一与试验检测标准相关的产品临界尺寸试验设备的临界尺寸：
·试样临界尺寸。
对管材性能计算公式，提供了与其发展和使用相关的人量节景资料。木准的公式叫用于根据ISO1960或APISec：5CT，1SO11961或APISp5D,IS3183或APISe:5I.牛产的管材，根据只体情况选用合适的公式。这些公式和模板用于其他管材时应谨慎。制造过科中有冷加工（如冷矫直管)的产品也包括在本标准范制内。成品管再进行冷加7.的，如膨胀管和连续润管就超出了木标准的范雨。管缴管和其他管材使用本标准中的性能计算公式时仅限于这些管材用作套管/油管或试验室使用，并需对期热处理过程、矫直过程和屈服强度等与最接近的套管/油管产品谨慎对应。这些公式用于钻杆性能计算时也应保持同样的谨慎。通遵输人管材儿何、生产工艺及材料参数，本标准公式可计算出IS)11960或APISpec5CT，ISO1194|或APISpec5D,1SO3183或APISpec5L中管材预期性能：本标准公式计算结果不能理解为生产划程的保证。制造厂根据包括产品尺寸和理化性能的生产规范要求可尘产油管材。本标准设计公式为用了解管材性能提供了一个参考数值，可用丁进行并身设计或研究。本树准不是设计规程，它只提供用丁下并使用的管材性能计算的公式和模板。本标准不提供任何关于管可能会遇到的载荷或者可按受的设计必须的安全裕量，用户确定合适的设计载荷和选择足够的安企系数以进行安全有效的设计。设计载荷和安全系数应基于历史经验、当地法规要求和特定并况选择确穿。
本树准中所有的公式和所列管材性能数据均假定处于良好环境，材料性能满足ISO11960或APISpec5CI,IS011961或APISpcc5D1SO3183或APISpec5L要求。其他环境可能需要另外的分析，如附D中所列的那样，
本准不包括管材接头密封强度和动裁荷作用下的管材性能本标准中所有的拉仲应力都是正值，2一致性
2. 1规范性引用文件
为慢本标准能在世界范用内使用，经仔细讨论后，在.4PI、ASTM和ANSI雅备的相关文件相关要1
GB/T20657—2011/IS0/TR10400:2007求条款里，JSO/TC67决定在第3条款中所列的规范性引用文件和IS()/TC67或其他ISO技术委员会推荐的文件是可互换的，这些文件在后面以ISO参考书自形式列出，或在前面以\ISOXXX或APIXXX\形式列出。以这种方式列出的可替换的规范性引用文件的应用可能导致与前面ISO引用文献不同的技术结果。但是这两种结果都是可接受的，这些文件在应用中是互换的。2.2计量单位
本标准中，所有数据都以国际单位制和美国惯用单位制同时给出，对某个特定订货条款，只需使用一种单位制，不必配合使用其他单位制。3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。凡是注口期的引用文件，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)适用于本文作。GB/T9253.2套管、油管和管线管螺纹的加T.、测量和检验规范GB/T17745不油天然气工业套管和油管的维护与使用（G13/T17745—1999.ISO10405：1993.IDT)
SY/T6417套管、油管和钻杆的使用性能公报（SY/T6417—2009，APIBul5C2.1999,1DT）IsO3183：2007石油天然气工.业管线输送系统用钢管（Petrolem&ndnaturalgasindustriesSteel pipe for pipeline transportation systems)TSO11960:2004石油天然气T业油气升套管或油管用钢管（Petroleumandnaturalgasiudustries-Stecl pipes for use as casing ar tubing for wells)ISO11961石油天然气工业钢钻杆（Petroleunandnaturalgasindustries-Steeldrillpipe）ISO13679石油天然气工业一套管和油管接头试验程序（Petroleumandnaluralgasindustrics-Procedures far testing casing and tubing connections)ANST-NACETM0177硫化氢环境中金属材料硫化氮应力开裂和应力屑蚀开裂的试验室检测(Laboratory testing af inetals for resistance lo sulfide stress cracking and stress corrsion crackings inH,Senvironments)
APIRP579服役通用性评价推荐作（Recommendedpracliccforfitncss-for-service)APlRP5Cl套管和油管的维护与使用推荐做法（Recommendednracticeforcareanduseafcasing and tuhing)
APIRP5C5套管和油管接头试验程序推荐做法（Recommrndlecpracticeon Proceclurefurtesting casing and lubing connections)APlSpec5B套管，油管和管线管螺纹的加L、测量和检验规范（Specificationforthreading：gauging and thrcad inspection of casing,tubing,and line pipe threatls)API Spet 5cT套管和油管规范(Specification for casing and tubing)APISpec5)钻杆舰范(Specification fardrill pipe)APISpec5L：2004管线管规范(Specificationforlinepipe）BS79l金属结构可接受裂纹评估方达指导（Guidcto tnethodsfaraccessing theacceptabilityonflaw in metallic structures)4术语和定义
下列术诸和定义适用于本文件，2
柯洒应力Cauchystress
真应力 true stress
施加在物体表面的作用力与作用面积的比值。变异系数crefficient of varian.ceGB/T 20657—2011/IS0/TR 10400:2007表乐随机变量分散性的无量纲参数，其值为标谁差与平均值的比值。设计公式design equation
基专产品测量参数或名义值设计计算使用性能参数的公式。注：没计公式可定义为迈过刘极限状态方释中变望来用合的极催来得到期望性能的保守数值。适用统计方法时，设计公式对成于抗力可靠性分布曲线上预定的较低百分点。4.4
确性方法detcrministic
假定所有影响性能参数的变量都是确定可知的一种方法注：管体性能一般是由多个控制参数确定的,确定性方法公式使用名义几何尺寸和材料性能参数以评估单个性能数值。对设计公式来说.这个值是最小期望值，4.5
延性断裂ductile rupture
管对山丁内压和/或轴向拉伸载荷作用发生的塑性变形范胃内的失效。4.6
e(欧拉常数-自然对数的基底）Euler'sconstant取 .718 281 828
有效应力effective stress
不挂难中为简化公式使用的压力和轴向应力的命应办注：求标谁中使的有效应力并不是引人一个清晰的有明确物理意义应力量值。有效应力不是一个独立变量，由熟向应力、内压力、外正力和管材尺寸综合确定.在某些公式中提供了一个方便的上述参数的组合效应。有效放力有时候又称为鲁宾斯基(1.uhinaki)想应力。4.8
工程应变cngincering strain
变形的直线单元的尺寸仲长效应，定义为直线单元长度的变化与原始长度的比值。4.9
工程应力engineering siress
施加到物体表面的力与这块表面原始面积的比值。4.10
破压力fracturc pressiire
由缺欠扩展导致管材失效时的内压力。4.11
检测门槛值
直inspection threshold
由检测系统确定的可接受的类裂纹的最大尺寸。4.12
J积分J-iniegral
近裂尖区域内应力-应变场的强度量值。3
GB/T 20657—2011/IS0/TR 10400 :20074.13
代号 1 Jable-1
管材订货时使用的规格或名义外径代号名称。4.14
代号2 lalile-2
管材订货时使用的单位长度质量或壁厚的代号名你，4.15
极限状态方程limit state equation采用样品测量的儿何和材料参数对该样品的失效抗力做出评估的方程。注：极限状态方程最大程度地描述了单个样品的性能,不考虑该样品实际存在的偏差。4. 16
对数应变 logarithmic strain变形的苣线单儿的尺寸仲长效应，定义为直线单儿变形后的长度与原始长度的比值的自然对数。注：可以选择，对数应变也可用1加上工程应变取白然对数的方泌得到。4. 17
单位质量
用于表征给定规格的管材截面厚的代号。4.18
管体屈服
pipebodyyield
管体的任一部位达到初始屈服的应方状态。4.19
主应力 prineipal stress
剪切应力为！的主半面上的应力，注：对任何一点的普通应状态，一定存在三个剪切应为为的互相重直的平百，在这个平面上的正应力就是主应力。这二个应力中的最人值殊为最大主力，4.20
可靠性方法pibahilistic method使用几何尺寸和材料性能分布数值来计算性能数值分布的方法，4.21
综合方法synthesis method
一-种可靠性方法，使而几何尺寸和材料性能分布数值来描述管材性能的不确定性和可能数值的方法。
注：这些分布与极限状态方程结合一起码定了能参数能统计分布，性能参数的分布与定义的较低的百分点结合确定了最终的设计公式。
模板teimplate
由方程、试验方法和检测数据组成的确定管材性能的方法指南，4.23
每英寸螺纹数
每英寸的螺纹数。
注，1 牙每英寸=C. 039 4,牙每斑米,1 牙每亲米=25, 4 牙每荧寸。4.24
真应力-应变曲线
true stress-strain curve
柯西应力(纵坐标)-对数应变(横坐标)曲线。4
屈服 yield
永久性的、超出弹性的变形。
屁服应力偏差
yjeld stress bias
实标屈服应力对规定最小用服强度的比值，5符和缩略语
A gari
手紧紧密距
APT挤般公式中的经验系数
较弱的接头构件的临界截面面积GB/T 20657-2011/IS0/TK 10400:2007导间弯曲试验夹具临界尺寸.ISO3183或APISpcc51.中的A接箍横截面面积A=(W\—d\)/4管体人端最后一个完整螺纹处横截面面积管休横截面面积，A，
+--1(D*d)/4
管体横截面平均面积，A*元/1[D2—（D—2）\以平方毫米（平方英寸）表征的拉仲试样横裁面面积.基于名义外径或名义试样宽度和名义壁序计算得到的，圆整到最近的10rnm（0.0li*）。取计值和490mm（0.75in）4的较小值
直连型外螺纹密封接触面切线处的最大外径对极限状态公式，是指类裂纹的最大实际深度：对设计公式，是可通过生产商检测系统的类裂纹最大深度
与特定检测方法门槛值相关的缺欠深度，如允许管林检测系统忽略的类裂的最大深度
示例：5%缺欠门槛值检测12.7mIm(0.5i)壁厚的管体时.2%=.635mm(0.025in)回归公式中的{/刀比值的平均值API挤毁公式中的经验系数
特殊倒角端最大直径，参见ISO11960或AP1Spcc5CT威布尔分布形状参数
API 挤毁公式中的经验系数
表征模型不确定性的自由变显
管休弯曲曲率，管材中心线弯曲半径的倒数管体名义外径
加工后平均外径
管休平均外径
加工前平均外径
直连型加厚端内螺纹-均内径，参见APISeo5B5
GB/T 20657--2011/IS0/TR 10400.2007Dra
管体最大外径
管体最小外径
直连型外螺纹临界截面外径，D,=HIx+—9大端直径，参见APISncr5B
管体内径,d=D一2.
直连型内螺纹临界截面内径,d=I,+2h-△+0加厚端外螺纹内径，参见1SO11960或APISpcc5CT1.扣后直连型接头名义内径
加厚端内径
基于kwllt的内径,dwll=D一2hwal.z机紧后外螺纹端部接箍螺紋根部的直径弹性模量
接箍中间螺纹中径
接箍端部螺纹中径
密封面中径
管子端部中径
手紧面中径，参见APISpec5B
中径,参见 API Spec: 5B
璧厚不均度
管端加工后增重
轴向载荷
有效轴向载荷
API挤毁公式的历史经验常数
API公式中的轴向用服载荷
自山度—N,—1
的联合概率密度函数
API管线管螺纹根部切除高度，其值如下：每英寸27牙：0.030mtm(0.0012in）；每英小18牙：0.046mm(0.00l8in);每英寸14牙：0.061mm(0.0024in)：每英寸11以牙：0.074mm(0.0029in）；每英寸8牙：0.104mm(0.004！in）典型拉伸试样的拉伸强度
接箍的典型拉伸试样的拉伸强度规定最小拉仲强度
接箍的规定最小拉伸强度
管体的规定最小拉仲强度
管体典型拉伸试样的拉伸强度
典型拉伸试样屈服强度
有轴向应力时的等效屏服强度
有轴间应力时的等效尽服应力
规定最小届服强度
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