GOST R 54918-2012

GOST R 54918−2012 (ISO/TR 10400:2007) Casing, tubing, foring pipes et pipes for oil and gas oil pipelines. Formules et calcul de propriété

GOST R 54918−2012
(ISO/TR 10400:2007)

NORME NATIONALE DE LA FÉDÉRATION DE RUSSIE

CARTER, POMPE ET COMPRESSEUR, FORAGE ET TUYAUX POUR PIPELINES DE L'INDUSTRIE PÉTROLIÈRE ET GAZIÈRE

Formules et calcul de propriété

Casing, tubing, forage et conduites pour les industries du pétrole et du gaz naturel. Équations et calcul de propriétés

OKS 75.180.10
OKP 13 2100
13 2700
13 2400
13 9000

Date de lancement 2013-10-01

Avant-propos

1 PRÉPARÉ PAR Sous-comité P. K. 7 "Rotated Oil Country of Goods" du Comité technique de normalisation TK 357 "Tubes et cylindres en acier et en fonte" sur la base d'une traduction authentique en russe de la norme internationale spécifiée au paragraphe 4, qui a été faite par Société de Traduction Spécialisée LLC Interservice"

2 INTRODUIT par le Comité Technique de Normalisation TC 357 "Tubes et cylindres en acier et fonte"

3 APPROUVÉ ET MIS EN VIGUEUR par arrêté de l'Agence fédérale de réglementation technique et de métrologie du 27 juin 2012 N 123-st

4 Cette norme est modifiée par rapport à la norme internationale ISO/TO 10400:2007* « Industrie pétrolière et gazière. Formules et calculs pour déterminer les caractéristiques des casing, tubing, drill pipes et pipelines utilisés comme casing ou tubing" (ISO/TR 10400 : 2007 "Industries du pétrole et du gaz naturel - Équation et calcul des propriétés des casing, tubing, drill pipe and tube de canalisation utilisé comme casing ou tubing") par :

- changements de mots individuels (phrases, valeurs d'indicateurs, références) en italique dans le texte de cette norme * ;

- les changements d'éléments structurels individuels (articles, paragraphes, paragraphes, articles terminologiques, tableaux et figures) mis en évidence dans le texte de cette norme en italique et une ligne verticale en gras située dans les marges de ce texte ** ;

- introduction de mots supplémentaires (phrases, valeurs d'indicateurs, références) mis en évidence dans le texte de cette norme en italique gras * ;

- l'introduction d'éléments de structure supplémentaires (sous-sections, paragraphes, alinéas, paragraphes, articles terminologiques, tableaux et figures) mis en évidence dans le texte de la présente norme par un trait vertical gras situé en marge de ce texte ** ;

— des modifications de sa structure pour la mettre en conformité avec les règles établies par VGOST R 1.5 (paragraphes 4.2 et 4.3). Une comparaison de la structure de la présente Norme internationale avec celle de la présente Norme internationale est donnée dans l'Annexe DA.
________________
* Dans l'original papier, les désignations et numéros des normes et documents réglementaires dans les rubriques « 2 Références normatives » ; « 3 Termes et définitions », « 10 Calcul de la résistance des accouplements sous pression », « 11.1 Dispositions générales » « Annexe DB » sont donnés en caractères normaux ; marqué dans le texte par " » sont en italique gras, le reste du texte du document est en italique ;
** Dans la version électronique, la ligne verticale est située à droite des marges de texte. — Notes du fabricant de la base de données.

Le nom de cette norme a été modifié par rapport au nom de la norme internationale spécifiée pour l'aligner sur GOST R 1.5 (sous-section 3.5).

Lors de l'application de cette norme, il est recommandé d'utiliser à la place des normes internationales de référence les normes nationales correspondantes de la Fédération de Russie et les normes interétatiques, dont les informations sont fournies dans l'annexe supplémentaire DB

5 INTRODUIT POUR LA PREMIÈRE FOIS


Les règles d'application de cette norme sont établies dans GOST R 1.0-2012 (section 8). Les informations sur les modifications apportées à cette norme sont publiées dans l'index d'information annuel (au 1er janvier de l'année en cours) "Normes nationales", et le texte officiel des modifications et modifications - dans l'index d'information mensuel "Normes nationales". En cas de révision (remplacement) ou d'annulation de cette norme, un avis correspondant sera publié dans le prochain numéro de l'index d'information mensuel "Normes nationales". Les informations, notifications et textes pertinents sont également publiés dans le système d'information public - sur le site officiel de l'Agence fédérale de réglementation technique et de métrologie sur Internet (gost.ru)

Introduction

Cette norme a été élaborée dans le but de transférer l'industrie russe à la pratique mondiale du calcul des caractéristiques des tubages, des tubes, des tiges de forage et des conduites pour pipelines, effectué conformément à la norme internationale ISO / TO 10400, en éliminant les obstacles au commerce, en utilisant des et produits interchangeables, augmentant la comparabilité des résultats de calcul, améliorant le niveau de conception et de sélection des tuyaux pour diverses applications.

L'ISO/TR 10400 décrit le calcul des caractéristiques des conduites à l'aide d'approches déterministes et probabilistes (ou statistiques), qui comparent les charges prévues auxquelles les conduites seront soumises et leur résistance prévue à ces charges. Les charges et la résistance des tuyaux, individuellement ou ensemble, peuvent être modifiées au moyen de facteurs de conception appropriés.

Avec une approche déterministe, les paramètres géométriques nominaux et les propriétés des conduites sont utilisés pour calculer une valeur unique des propriétés de performance d'une structure. Avec une approche probabiliste, les mêmes paramètres et propriétés sont utilisés comme variables aléatoires, à partir desquelles une distribution statistique de l'indice de performance est obtenue. Cette distribution des propriétés de performance, associée à un certain centile inférieur, vous permet d'obtenir la formule de calcul finale.

L'ISO/TR 10400 ne traite pas des calculs de puits en général et de la détermination des charges prévues, il ne contient que des formules de calcul qui servent à déterminer la résistance des conduites à des charges données, quelle que soit leur origine. Il fournit également des formules de valeur limite qui peuvent être utilisées pour déterminer la résistance d'un échantillon particulier avec une géométrie et des propriétés connues, ainsi que des formules utilisées pour la conception de puits sur la base d'estimations conservatrices de la géométrie et des propriétés du tuyau. Le choix des valeurs de coefficient utilisées pour les calculs, si possible, appartient à l'utilisateur de la norme.

Cette norme a été modifiée par rapport à l'ISO/TO 10400 en raison de la nécessité de compléter les dimensions, les types de raccords filetés et les groupes de résistance des tubages, tubes, tiges de forage et tuyaux pour pipelines largement utilisés dans l'industrie pétrolière et gazière russe.

La modification de la présente Norme internationale par rapport à l'ISO/TR 10400 est la suivante :

- formules et recommandations complétées pour les tuyaux fabriqués selon les normes de tubage et de tubage (GOST R 53366), les tiges de forage (GOST R 54383) et les tuyaux pour pipelines (GOST ISO 3183);

— les calculs pour les tubes de tubage et de tubage des groupes de résistance K72 et Q135, avec des diamètres extérieurs de 146,05 ont été complétés ; 250,83 ; 323,85 et 425,45 mm, avec raccords filetés OTTM, OTTG, tuyau, NKTV, NKM ;

— les raccords filetés Extreme-line et Integral-joint, qui ne sont pas utilisés dans l'industrie russe, sont exclus ;

- les valeurs d'indicateurs exprimées dans le système d'unités américain, qui sont inappropriées pour une utilisation dans la normalisation nationale, et l'annexe L correspondante ont été exclues ;

— les symboles pour les tailles de tuyaux Rangée 1 et Rangée 2 sont remplacés par les valeurs correspondantes des diamètres extérieurs et des épaisseurs de paroi, les termes correspondants « Rangée 1 (étiquette 1) », « Rangée 2 (étiquette 2) » sont exclus ;

- les informations sur l'historique du développement des formules ont été remplacées par des liens appropriés vers la source d'information.

Les formules et les recommandations de cette norme peuvent être appliquées pour calculer les caractéristiques et les propriétés de tuyaux similaires (y compris ceux avec des connexions filetées similaires) fabriqués selon les spécifications et les normes de l'entreprise.

1 domaine d'utilisation

Cette norme s'applique aux tubages, tubages et tiges de forage pour l'industrie pétrolière et gazière, ainsi qu'aux tuyaux pour pipelines utilisés comme tubages et tubages.

La présente Norme internationale contient des formules et des lignes directrices pour le calcul de diverses propriétés de tuyaux, notamment :

- propriétés opérationnelles (résistance aux charges axiales, à la pression interne et à l'effondrement) ;

- propriétés physiques;

- couple pendant le vissage ;

— tester la pression hydrostatique ;

- dimensions critiques des produits selon les critères de différents tests ;

— dimensions critiques de l'équipement d'essai ;

— Dimensions critiques des éprouvettes.

Selon les formules de calcul des indicateurs des propriétés opérationnelles des produits, des informations sont fournies sur l'application de ces formules.

Les formules et recommandations données dans cette norme sont destinées au calcul des propriétés des tuyaux fabriqués conformément aux normes GOST R 53366, GOST R 54383 et GOST ISO 3183. Les formules et recommandations peuvent également être utilisées pour calculer les propriétés des tuyaux fabriqués selon d'autres normes. Le domaine d'application de cette norme comprend également les tubes soumis à une déformation à froid au cours du processus de fabrication, tel que le dressage par rotation à froid. Le domaine d'application de cette norme n'inclut pas les tuyaux qui ont été formés à froid après fabrication, tels que dilatés ou enroulés.

Les formules données dans cette norme sont applicables pour le calcul des propriétés de performance des tuyaux selon GOST ISO 3183 uniquement lorsque ces tuyaux sont utilisés comme tubage et tubage dans des puits ou dans des essais en laboratoire, en tenant compte de la conformité des processus de traitement thermique, du redressement, du rendement résistances et autres paramètres de ces conduites aux mêmes processus, caractéristiques et paramètres de tubage et de tubage. Dans les mêmes conditions, la présente Norme internationale peut être utilisée pour calculer les propriétés des tiges de forage.

Cette norme et les formules qu'elle contient permettent de lier les paramètres initiaux pour la fabrication de tuyaux conformément à GOST R 53366, GOST R 54383 et GOST ISO 3183 avec les indicateurs de performance attendus. Les formules de calcul des propriétés ne sont pas une garantie de ces propriétés. Le fabricant a le droit de fabriquer des tuyaux conformément aux normes qui établissent leurs dimensions et leurs propriétés physiques. Les formules servent de point de départ au consommateur lors de l'évaluation des performances des tuyaux, de la conception des puits ou de l'étude des propriétés des tuyaux.

La présente Norme internationale ne contient pas de règles de conception formelles. Il contient des formules et des exemples pour calculer les propriétés des tuyaux destinés aux puits. Elle ne contient pas d'indications sur la détermination des charges agissant sur les tuyaux ou sur le facteur de sécurité requis. L'utilisateur doit déterminer indépendamment la charge de conception et choisir un facteur de sécurité qui assure la sécurité et l'efficacité de la structure. La charge de conception et la marge de sécurité doivent être déterminées en fonction de l'expérience, des réglementations de l'industrie et des conditions d'exploitation d'un puits particulier.

Toutes les formules et les chiffres de performance donnés dans cette norme sont pour des conditions de service normales et les caractéristiques des tuyaux conformément à GOST R 53366, GOST R 54383 et GOST ISO 3183. Les calculs qui peuvent être nécessaires pour des conditions de service spéciales sont donnés à l'annexe D.

Le domaine d'application de cette norme n'inclut pas les propriétés de performance des tuyaux sous charges dynamiques et l'étanchéité des raccords de tuyaux filetés.

Pour les besoins de la présente norme, les contraintes de traction sont toujours considérées comme positives.

2 Références normatives

_______________
* L'utilisation de la référence simultanée à deux normes signifie que ces normes sont interchangeables dans leurs exigences.


Cette norme utilise des références normatives aux normes suivantes :

GOST ISO 3183−2012 Tubes en acier pour les pipelines de l'industrie pétrolière et gazière. Spécifications générales

GOST R 51906−2002 Raccords filetés pour tubages, tubes et conduites et jauges de filetage pour ceux-ci. Exigences techniques générales

GOST R 53365−2009 Tuyaux de tubage et de tubage et raccords correspondants. Paramètres de base et contrôle des connexions filetées. Exigences techniques générales

GOST R 53366-2009 (ISO 11960:2004) Tubes en acier utilisés comme tubage ou tubing pour puits dans l'industrie pétrolière et gazière. Spécifications générales

GOST R 54383−2011 (ISO 11961:2008) Tubes de forage en acier pour l'industrie pétrolière et gazière. Caractéristiques

Remarque - Lors de l'utilisation de cette norme, il est conseillé de vérifier la validité des normes de référence dans le système d'information public - sur le site officiel de l'Agence fédérale de réglementation technique et de métrologie sur Internet ou selon l'index d'information annuel "Normes nationales" , qui a été publié à partir du 1er janvier de l'année en cours, et sur les numéros de l'index d'information mensuel "Normes nationales" pour l'année en cours. Si une norme de référence référencée non datée a été remplacée, il est recommandé d'utiliser la version actuelle de cette norme, en tenant compte des modifications apportées à cette version. Si la norme de référence à laquelle la référence datée est donnée est remplacée, il est recommandé d'utiliser la version de cette norme avec l'année d'approbation (acceptation) indiquée ci-dessus. Si, après l'approbation de la présente norme, une modification est apportée à la norme référencée à laquelle une référence datée est donnée, affectant la disposition à laquelle la référence est donnée, il est alors recommandé d'appliquer cette disposition sans tenir compte de cette modification. Si la norme de référence est annulée sans remplacement, il est recommandé d'appliquer la disposition dans laquelle la référence à celle-ci est donnée dans la partie qui n'affecte pas cette référence.

3 Termes et définitions

Cette norme utilise les termes selon GOST R 53365, GOST R 53366, GOST R 51906, ainsi que les termes suivants avec les définitions correspondantes :

3.1 méthode probabiliste

3.2 contrainte principale contrainte dans le plan principal dans laquelle la contrainte de cisaillement est nulle

Remarque - Pour tout état de contrainte en tout point, il existe trois plans mutuellement perpendiculaires dans lesquels les contraintes de cisaillement sont égales à zéro. Les composantes de contraintes normales dans ces plans sont les contraintes principales. La plus grande de ces trois contraintes est appelée la plus grande contrainte principale.

3.3 pression de rupture pression interne à laquelle se produit une défaillance du tuyau due à la propagation d'imperfections

3.4 méthode déterministe

Remarque - Les performances des canalisations dépendent d'un ou plusieurs paramètres de contrôle. Les formules utilisées dans l'approche déterministe utilisent des paramètres géométriques et des propriétés métalliques spécifiques pour calculer une seule valeur d'indice de performance. Dans les calculs de conception, cette valeur est le minimum attendu.

3.5 courbe contrainte-déformation vraie courbe en coordonnées contrainte vraie (ordonnée) - déformation logarithmique (abscisse)

3.6 contrainte vraie contrainte de Cauchy contrainte définie comme le rapport de la force agissant sur la surface d'un corps à l'aire finale de cette surface

3.7 coefficient de variance variable aléatoire sans dimension définie comme le rapport de l'écart type à la moyenne

3.8 déformation logarithmique quantité de déformation linéaire du corps de tuyau égale au logarithme népérien du rapport de la longueur finale du corps de tuyau à sa longueur initiale

NOTE La déformation logarithmique peut également être égale au logarithme népérien de la somme de l'unité et de la déformation de conception.

3.9 rupture ductile rupture d'un corps de tuyau dans une région de déformation plastique causée par une pression interne et/ou une tension longitudinale

3.10 déformation technique quantité de déformation linéaire du corps de tuyau, définie comme le rapport entre la variation de la longueur du corps de tuyau et sa longueur initiale

3.11 contrainte technique contrainte définie comme le rapport de la force agissant sur la surface d'un corps à l'aire initiale de cette surface

3.12 modèle document contenant des formules, des méthodes d'essai et des mesures destinées à établir les performances de conception

3.13 biais de limite d'élasticité quantité définie comme le rapport entre la limite d'élasticité réelle et la limite d'élasticité minimale spécifiée

3.14 méthode de synthèse statistique

NOTE Pour déterminer la distribution statistique des mesures de performance, cette distribution est considérée conjointement avec la formule limite. La distribution des indicateurs de performance en combinaison avec le centile inférieur trouvé détermine la forme finale de la formule de calcul.

3.15 déformation permanente inélastique élastique

3.16 limite d'élasticité du corps de tuyau état de contrainte dans lequel le métal commence à s'écouler en tout point du corps de tuyau

3.17 seuil d'inspection taille maximale d'imperfection du type de fissure autorisée par les exigences spécifiées

3.18 équations aux états limites

Remarque - Selon la formule des valeurs limites, les indicateurs des propriétés opérationnelles d'un échantillon séparé de tuyaux sont déterminés avec une précision maximale sans tenir compte des écarts maximaux de cet échantillon.

3.19 équations de conception formules qui permettent, sur la base des exigences des normes ou des mesures, de déterminer les indicateurs de performance utilisés dans les calculs de conception

NOTE Une formule limite de conception peut être dérivée en substituant des variables limites raisonnables dans la formule limite pour déterminer les performances attendues à un niveau de sécurité donné. La formule de limite de conception dérivée statistiquement correspond à un certain centile inférieur de la courbe de distribution de probabilité de vie.

3,20 fils par pouce nombre de fils dans une longueur de 25,4 mm

Remarque - 1 fil par pouce équivaut à 0,0394 fils par millimètre, 1 fil par millimètre équivaut à 25,4 fils par pouce.

3.21 contrainte effective

NOTE La tension efficace telle qu'elle est utilisée dans la présente norme n'est pas une grandeur physique définie. Il s'agit d'une valeur dépendant de la contrainte longitudinale, de la pression interne, de la pression externe et des dimensions du tuyau, à utiliser dans certaines formules. On l'appelle parfois la tension fictive de Lubinsky.

4 Désignations

Les symboles suivants sont utilisés dans cette norme :

- étanchéité lors du maquillage manuel ;

- distance de la face frontale du raccord à la base du poinçon triangulaire lors du vissage manuel ;

est la section transversale critique du composant articulaire le plus faible;

, ,  dimensions du montage d'essai de flexion directionnelle ;

 dimension critique du montage d'essai de flexion directionnelle ;

est l'aire de la section transversale le long du diamètre intérieur ;

- section transversale de l'accouplement;

- la section transversale du tuyau dans le plan du dernier filetage avec un profil complet;

- aire de la section transversale le long du diamètre extérieur ;

est la section transversale du tuyau;

est la section transversale moyenne du tuyau;

- aire de la section transversale de l'éprouvette d'essai de traction ;

- dans la formule des valeurs limites - la plus grande profondeur réelle d'imperfection du type de fissure; dans la formule des valeurs limites de conception - la profondeur maximale d'imperfection du type de fissure, non détectée par le système de contrôle;

— profondeur d'imperfection comparable à un niveau d'acceptation spécifique, c'est-à-dire la plus grande profondeur d'imperfection du type de fissure pouvant être acceptée par le système de contrôle comme une imperfection acceptable ;

est la valeur moyenne des rapports , utilisé dans l'analyse de régression ;

est le paramètre de distribution de Weibull ;

- la distance entre les parois de la matrice ou des supports lorsqu'ils sont testés pour la flexion directionnelle ;

- courbure du tuyau - l'inverse du rayon de courbure de l'axe du tuyau ;

est une variable aléatoire qui caractérise l'incertitude du modèle ;

- diamètre intérieur du tuyau ;

- diamètre intérieur du palier ;

- le diamètre intérieur du tuyau, calculé avec un coefficient ;

est le diamètre du pied de filetage de l'accouplement dans le plan de l'extrémité du tuyau lors du vissage mécanique ;

est le diamètre intérieur du filetage du tuyau dans le plan de l'extrémité de l'accouplement lors du vissage mécanique, mm ;

est le diamètre extérieur nominal du tuyau ;

- le diamètre extérieur moyen du tuyau après l'entaille ;

- diamètre extérieur moyen du tuyau ;

- diamètre extérieur moyen du tuyau avant l'entaille ;

est le diamètre extérieur nominal de l'accouplement spécial ;

- diamètre extérieur du plan d'extrémité d'un accouplement conventionnel avec un chanfrein spécial ;

est le diamètre extérieur nominal d'un accouplement conventionnel ;

— le diamètre extérieur maximal du tuyau ;

 diamètre extérieur minimal du tuyau ;

- diamètre extérieur du filetage du tuyau ;

- Module d'Young;

- le diamètre moyen du filetage au milieu du raccord pour les raccords VS et OTTM ou le diamètre intérieur de l'alésage du raccord pour les raccords NCM et OTTG ;

est le diamètre moyen du filetage dans le plan de l'extrémité d'accouplement ;

est le diamètre moyen du filetage dans le plan de l'extrémité du tuyau ;

- diamètre moyen du filetage dans le plan de vissage manuel ;

- le diamètre moyen du filetage dans le plan principal ;

- nombre d'Euler ou base du logarithme népérien, égal à 2,718281828 ;

- excentricité ;

- degrés de liberté;

est la fonction de densité de la probabilité totale des variables vectorielles ;

- couper le long des creux du profil de filetage du pipeline ;

- force axiale ;

est la composante de la force axiale effective non causée par la flexion ;

— force axiale effective ;

- force axiale en cas de plastification selon la formule de Barlow ;

- longueur de filetage avec un profil incomplet ;

est la fonction valeur limite ;

est le facteur d'influence pour la courbe FAD des valeurs limites;

est le facteur d'influence pour la courbe FAD des valeurs limites;

est le facteur d'influence pour la courbe FAD des valeurs limites;

est le facteur d'influence pour la courbe FAD des valeurs limites;

est le facteur d'influence pour la courbe FAD des valeurs limites;

- hauteur de profil du filetage trapézoïdal ;

- coefficient tenant compte de la forme de la courbe contrainte-déformation ;

est la hauteur du profil de filetage triangulaire ;

- la hauteur du profil de filetage triangulaire d'origine ;

est le moment d'inertie de la section transversale du tuyau ;

est le moment d'inertie moyen de la section transversale du tuyau ;

- moment fléchissant ;

est le moment d'inertie polaire de la section transversale du tuyau ;

- distance entre l'extrémité du tuyau et le milieu du raccord lors du vissage mécanique ;

— résistance du métal à la destruction ;

- résistance du métal à la destruction dans un certain environnement ;

est le facteur d'intensité de contrainte basé sur l'intégrale J ;

L' intégrale J est l'intensité du champ de contraintes et de déformations près du fond de fissure ;

est le facteur d'intensité de contrainte en pointe de fissure ;

est une variable intermédiaire dans la formule du critère d'élasticité de von Mises selon la norme [1] ou [2] ;

est le facteur de résistance à la rupture obtenu à partir des résultats d'essai ;

est une variable intermédiaire dans la formule du critère d'élasticité de von Mises selon la norme [1] ou [2] ;

est une variable intermédiaire dans la formule du critère d'élasticité de von Mises selon la norme [1] ou [2] ;

est la constante dans la formule de l'effondrement élastique ;

- facteur de correction tenant compte de la déformation du tube et de l'écrouissage du métal ;

est le coefficient de déplacement pour l'effondrement élastique ;

 facteur de réduction pour l'effondrement élastique de calcul ;

— facteur d'allongement ;

- facteur de correction pour les valeurs limites d'effondrement élastique ;

- facteur de correction pour le tableau de données selon le Tableau E.1 ;

- coefficient utilisé pour déterminer l'épaisseur de paroi minimale du tube suffisante pour obtenir une éprouvette transversale pour l'essai de flexion par choc ;

est le facteur d'écrouissage pour la vraie courbe contrainte-déformation ;

— facteur de conversion de longueur ;

est le coefficient de ténacité à la rupture du métal dans un certain milieu ;

- facteur de correction pour le calcul de la masse ;

 facteur de conversion de contrainte ;

- le rapport entre la contrainte due à la pression interne et la limite d'élasticité ;

est le coefficient géométrique du quadrant supérieur dans la formule du critère d'élasticité de von Mises selon la norme [1] ou [2] ;

est le coefficient géométrique du quadrant inférieur dans la formule du critère d'élasticité de von Mises selon la norme [1] ou [2] ;

est le facteur d'intensité de contrainte ;

- facteur de correction pour l'écart de la moyenne ;

— facteur de réduction dans la formule des valeurs limites de conception ;

- facteur de réduction dans la formule de la valeur limite ;

- coefficient tenant compte de l'écart maximal établi de l'épaisseur de paroi du tuyau;

- coefficient de conversion de masse par unité de longueur ;

- facteur de correction pour le calcul du diamètre moyen du filetage dans le plan de l'extrémité de l'accouplement ;

est le coefficient de déplacement pour l'effondrement plastique ;

 facteur de réduction pour l'effondrement plastique de conception ;

— facteur de correction pour les valeurs limites d'effondrement plastique ;

est le coefficient de sensibilité ;

- la longueur de la section de transition du palier intérieur ;

- la longueur de l'échantillon en forme de C ;

est la distance entre l'extrémité du tuyau et le début de la section de transition d'atterrissage ;

- la longueur minimale du filetage avec les sommets du profil plein depuis l'extrémité du tuyau ;

- longueur du tuyau en tenant compte de la finition des extrémités ;

- la longueur de la conjugaison lors du vissage mécanique de l'assemblage avec les paramètres géométriques nominaux ;

- la longueur de la section de transition du palier extérieur ;

- la longueur du palier intérieur ;

- longueur du tuyau ;

- longueur de l'attelage ;

— charge déterministe nominale ;

- facteur de charge;

est la longueur totale du filetage du tuyau ;

- distance de l'extrémité du tuyau au plan de vissage manuel ;

- longueur de filetage de tuyau avec un profil plein ;

- masse estimée du tuyau ;

- la masse d'un embrayage classique ;

— poids du fourreau ;

- la masse de l'accouplement retirée lors de l'exécution d'un chanfrein spécial ;

- masse de l'accouplement avec un chanfrein spécial ;

- augmentation de la masse de la conduite lors des paliers extérieurs et intérieurs ;

- augmentation de la masse de la conduite lors de l'atterrissage extérieur ;

- augmentation de la masse de la conduite lors du refoulement interne ;

- la masse estimée de la longueur de tuyau ;

- masse du tube sans filetage et sans refoulement par unité de longueur ;

- la masse retirée lors de la coupe de filetages sur le tuyau ;

est la masse d'un tuyau avec un filetage et un raccord par unité de longueur ;

- masse de la conduite après débarquement par unité de longueur ;

— incertitude du modèle ;

— distance entre l'extrémité de l'attelage et le plan de vissage manuel ;

- couple ;

— nombre d'essais d'effondrement ;

— nombre d'essais ;

- nombre de tours de conjugaison ;

- ovalité ;

- pas de filetage;

- pression de service ;

- pression d'écrasement ;

— pression ultime ;

est la pression d'effondrement en présence de pression interne ;

 pression d'effondrement de conception ;

— pression d'effondrement de calcul corrigée de la pression interne ;

est la pression d'effondrement corrigée de la contrainte axiale et de la pression interne ;

est la pression d'effondrement élastique ;

est la différence de pression d'effondrement élastique ;

est la pression d'effondrement élastique de calcul ;

— pression limite de rupture élastique ;

est la probabilité de défaillance du tuyau due à une défaillance plastique ;

— tester la pression hydrostatique ;

- Pression interne;

— pression interne à la rupture ;

— pression interne en cas de fuite ;

- pression interne lors de la destruction plastique d'un tuyau avec un joint d'extrémité ;

— corrigé pour la charge axiale et la pression externe ;

- modification de la pression des filetages du raccord et du mamelon l'un sur l'autre à la suite d'un vissage après l'application d'une pression interne ;

est la pression interne du début de la fluidité dans un tuyau à paroi mince ;

- pression interne de l'apparition de fluidité dans le raccord ;

est la pression interne du début de fluidité dans un tuyau à paroi épaisse avec un joint d'extrémité ;

est la pression interne du début de la fluidité dans un tuyau à paroi épaisse avec des extrémités ouvertes ;

- force de connexion ;

— différence de pression ;

- pression extérieure;

- limiter la pression externe lors de l'effondrement ;

est la pression d'effondrement plastique ;

est la pression d'effondrement plastique moyenne ;

- la pression des filetages du raccord et du mamelon l'un sur l'autre suite au vissage ;

- pression limite de l'étanchéité de la connexion ;

est la pression d'effondrement transitoire ;

— pression d'effondrement ultime ;

est la pression d'effondrement plastique ;

est la différence de pression d'effondrement plastique ;

est la pression de calcul de l'effondrement plastique ;

est la différence entre la pression de von Mises et l'épaisseur de paroi ;

est la pression d'effondrement lorsque la limite d'élasticité est atteinte ;

est la pression d'effondrement plastique selon Tresca ;

est la pression limite d'effondrement plastique ;

est la pression d'effondrement plastique selon von Mises ;

— diamètre de l'alésage dans le plan de la face d'accouplement ;

est la coordonnée radiale ;

- rayon du mandrin (poinçon) pour les essais de flexion directionnelle ;

est le rayon de la matrice pour l'essai de pliage directionnel ;

 contrainte résiduelle sous compression négative sur la surface intérieure ;

- couper le long des creux du profil de filetage triangulaire ;

est l'écart type des rapports , utilisé pour l'analyse de régression ;

- la distance entre les plaques lors de l'aplatissement ;

— erreur d'estimation quadratique moyenne selon la formule de régression ;

est l'épaisseur nominale de la paroi du tuyau ;

- l'épaisseur moyenne des parois sans tenir compte des imperfections telles que les fissures ;

est l'épaisseur moyenne de la paroi du tuyau ;

 épaisseur maximale de la paroi du tube ;

 épaisseur minimale de la paroi du tuyau ;

 épaisseur de paroi maximale sans tenir compte des imperfections telles que les fissures ;

 épaisseur de paroi minimale sans tenir compte des imperfections telles que les fissures ;

- conique;

est le vecteur de variables aléatoires ;

est l'indice de fiabilité de premier ordre ;

est le coefficient de déformation ;

— déformation logarithmique ;

- déformation correspondant à la limite d'élasticité minimale établie ;

- moyenne;

— la valeur moyenne de la pression d'effondrement pour un ensemble de résultats d'essai d'effondrement ;

 excentricité de conception moyenne ;

- valeur calculée moyenne ;

— ovalité de conception moyenne ;

est la contrainte résiduelle moyenne calculée sous compression négative sur la surface intérieure ;

- coefficient de Poisson ;

-Pi;

— probabilité de défaillance ;

- angle de chanfrein spécial ;

— part non comptabilisée de la population ;

- écart-type;

est la composante de contrainte axiale non causée par la flexion ;

est la composante de contrainte axiale due à la flexion ;

- tension vraie (tension de Cauchy) ;

- tension équivalente ;

est la contrainte effective ;

- contrainte dans la paroi de la conduite lors des essais hydrostatiques ;

— contrainte tangentielle ;

— contrainte de base maximale ;

est la contrainte radiale ;

— contrainte résiduelle ;

est l'écart type d'un ensemble de résultats d'essais d'effondrement ;

- tension de seuil;

- résistance à la traction d'un échantillon représentatif ;

 résistance à la traction minimale spécifiée ;

- résistance à la traction minimale spécifiée pour l'accouplement ;

- résistance à la traction minimale spécifiée pour le corps du tuyau ;

est la résistance ultime à la traction d'une éprouvette représentative du corps de tuyau ;

est la limite d'élasticité en traction d'un échantillon représentatif ;

 limite d'élasticité équivalente en présence d'une contrainte axiale ;

 limite d'élasticité équivalente en présence d'une contrainte axiale ;

est la limite d'élasticité en traction minimale spécifiée ;

- limite d'élasticité en traction minimale spécifiée pour l'accouplement ;

- limite d'élasticité en traction minimale spécifiée pour le corps du tuyau ;

est la limite d'élasticité en traction d'une éprouvette représentative du tuyau ;

- allongement à la longueur estimée de l'échantillon de 50,0 mm ;

- contrainte de cisaillement en torsion ;

- changement de masse lors de la finition des extrémités.

5 Abréviations

Les abréviations suivantes sont utilisées dans cette norme :

BC - type de connexion résistante des tubes de tubage à filetage trapézoïdal;

UE - type de connexion de tubes avec des extrémités renversées vers l'extérieur avec un filetage triangulaire;

FAD - diagramme d'estimation de la probabilité de fracture ;

LC - type de connexion de boîtier avec un filetage triangulaire étendu;

NU - type de connexion de tube avec un filetage triangulaire;

PDF - paramètres de la fonction de distribution de probabilité ;

CDF, fonction de distribution cumulative ;

SC - type de connexion de boîtier avec filetage triangulaire court ;

FEM - modèle d'éléments finis ;

Tube - type de connexion de tube avec un filetage triangulaire;

NKTV - type de connexion de tubes avec des extrémités renversées vers l'extérieur avec un filetage triangulaire;

NKM - type de connexion de tube avec filetage trapézoïdal et assemblage de joint métal sur métal;

OTTM - type de raccordement des tubes de tubage à filetage trapézoïdal;

OTTG est un type de connexion de boîtier avec un filetage trapézoïdal et un assemblage de joint métal sur métal.

6 Fluidité tridimensionnelle du corps de tuyau

6.1 Général

Lors de l'analyse de la fluidité tridimensionnelle du corps du tuyau, le critère de von Mises est utilisé. L'état élastique, conduisant à l'apparition de la fluidité, se produit lorsque les facteurs suivants se superposent :

a) contraintes radiales et tangentielles déterminées par les formules de Lame pour un cylindre à paroi épaisse ;

b) contrainte axiale uniforme provenant de toutes les sources à l'exception de la flexion ;

c) contrainte de flexion axiale pour le bois Timoshenko ;

d) contraintes de cisaillement de torsion par un moment dirigé le long de l'axe de la conduite.

Des informations plus détaillées sur le calcul de la fluidité tridimensionnelle du corps de tuyau sont données à l'annexe A.

6.2 Hypothèses et restrictions

6.2.1 Général

Les formules (1)-(7) sont basées sur les hypothèses données en 6.2.2-6.2.5.

6.2.2 Concentricité et circonférence de la section de conduite

Les formules pour les contraintes radiales et tangentielles, la flexion et la torsion sont basées sur l'hypothèse que la section du tuyau se compose de cercles extérieurs et intérieurs, concentriques et de forme régulière.

6.2.3 Écoulement isotrope

La limite d'élasticité du tuyau est supposée indépendante de la direction. On suppose que les propriétés des échantillons longitudinaux et transversaux sont identiques, ils ont les mêmes modules d'élasticité et de limite d'élasticité en traction et en compression.

6.2.4 Absence de contraintes résiduelles

Lors de la détermination de l'occurrence du rendement, on suppose que les contraintes résiduelles qui se produisent pendant le processus de fabrication peuvent être négligées.

6.2.5 Instabilité transversale (effondrement) et instabilité longitudinale (renflement)

À l'effondrement de la section transversale est possible en raison du flambement avant même que la plastification ne se produise. Pour le cas d'écrasement, lorsque la pression externe est supérieure à la pression interne, voir la section 8. De même, pour 0, le tuyau peut devenir flambant avant que l'élasticité ne se produise, et les contraintes de flexion dues au flambage doivent être prises en compte lors des tests d'élasticité.

6.3 Exigences relatives aux données initiales

Pour calculer la fluidité tridimensionnelle du corps de tuyau, les données initiales suivantes sont nécessaires :

- courbure du tuyau - l'inverse du rayon de courbure de l'axe du tuyau, rad / m;

- diamètre extérieur nominal du tuyau, mm ;

— force axiale, N ;

 limite d'élasticité minimale spécifiée en traction, MPa ;

- coefficient tenant compte de l'écart maximal établi de l'épaisseur de la paroi du tuyau, égal à 0,875 pour l'écart maximal moins 12,5 % ;

— pression interne, MPa ;

— pression extérieure, MPa ;

— couple appliqué, N m ;

— épaisseur nominale de la paroi du tube, mm.

6.4 Formule pour la fluidité tridimensionnelle de conception du corps de tuyau

L'occurrence de la fluidité est déterminée par l'égalité suivante

, (une)

où correspond à l'état élastique ;

— contrainte équivalente, MPa ;

est la limite d'élasticité en traction minimale spécifiée, MPa.

La tension équivalente est calculée par la formule

; (2)

où:

; (3)

; (quatre)

; (5)

; (6)

; (sept)

où — contrainte équivalente, MPa ;

— contrainte radiale, MPa ;

— contrainte tangentielle, MPa ;

est la composante de contrainte axiale non causée par la flexion, MPa ;

est la composante de contrainte axiale causée par la flexion, MPa ;

— contrainte de cisaillement pendant la torsion, MPa ;

— pression interne, MPa ;

- le diamètre intérieur du tuyau, calculé avec un coefficient , égal à , mm;

- coefficient tenant compte de l'écart maximal établi de l'épaisseur de la paroi du tuyau, égal à 0,875 pour l'écart maximal moins 12,5 % ;

 épaisseur nominale de la paroi du tube, mm ;

— pression extérieure, MPa ;

- diamètre extérieur nominal du tuyau, mm ;

est la coordonnée radiale, pour , et , pour et ;

est le diamètre intérieur du tuyau, égal à , mm;

— force axiale, N ;

est la section transversale du tuyau, égale à , mm ;

— moment fléchissant, N m ;

- le moment d'inertie de la section transversale du tuyau, égal à , mm ;

- module d'Young, égal à 206,9 GPa ;

- courbure du tuyau - l'inverse du rayon de courbure de l'axe du tuyau, rad / m;

— couple appliqué, N m ;

est le moment d'inertie polaire de la section transversale du tuyau, égal à , mm .

Le signe ± dans la formule (6) indique que la composante de la contrainte axiale causée par la flexion peut être positive (en traction) ou négative (en compression) selon la position du point considéré de la section. Les contraintes de compression proviennent du coude aux points de section situés plus près du centre du rayon de courbure que l'axe longitudinal du tuyau, et les contraintes de traction surviennent aux points de section situés plus loin du centre du rayon de courbure que l'axe longitudinal. l'axe du tuyau.

Unité variable est un radian par mètre, ce qui n'est pas courant dans l'industrie pétrolière et gazière. L'unité de mesure la plus couramment utilisée pour une variable est un degré par 30 m. /(180 30) ou 5,8178 10 .

En présence d'un coude, la formule (2) doit avoir 4 solutions : pour les surfaces extérieure et intérieure du tuyau en traction et en compression. En présence de torsion, la formule (2) doit avoir 2 solutions : pour les surfaces extérieure et intérieure du tuyau. En l'absence de torsion et de flexion, la formule (2) doit avoir une solution : pour le rayon intérieur du tuyau. Dans tous les cas, la formule (1) doit être remplacée par la plus grande valeur calculée .

À la suite du calcul donné dans cette sous-section, l'état de contrainte est déterminé, conduisant à la fluidité du métal du tuyau dans le cas des pires propriétés de ce métal, c'est- à-dire aux valeurs minimales admissibles de ces propriétés. L'épaisseur de paroi du tuyau est supposée être égale à l'épaisseur de paroi minimale admissible à l'excentricité, qui est un facteur naturel dans le processus de production du tuyau.