Корзина
Ваша корзина пуста!
Это никогда не поздно исправить :)
Устьевые фланцы из стали 20: конструкция и применение в фонтанной арматуре
Устьевые фланцы из стали 20 — это элементы трубной обвязки устья скважины, предназначенные для соединения колонной головки, фонтанной арматуры и манифольдных линий. Изготовление из стали 20 (ГОСТ 1050) обеспечивает сочетание достаточной прочности, пластичности и свариваемости, что делает эти фланцы пригодными для эксплуатации в составе стационарных и передвижных устьевых систем при рабочих давлениях до 35 МПа.
Материал — конструкционная углеродистая сталь 20 с содержанием углерода 0,17–0,24%. После нормализации структура феррито-перлитная, твердость 131–179 HB. Предел текучести — не менее 245 МПа, временное сопротивление — 410–530 МПа. Относительное удлинение — не менее 25%, ударная вязкость KCU при +20 C — не менее 59 Дж/см. Фланцы поставляются в термообработанном состоянии, что исключает внутренние напряжения после механической обработки.
Конструктивные особенности и исполнение
Устьевые фланцы стали 20 выпускаются по ГОСТ 28919, ГОСТ 33259, а также по техническим условиям заводов-изготовителей нефтегазового оборудования. Типовые исполнения — плоские приварные, с выступом, с впадиной, с кольцевой проточкой под металлическую прокладку типа RX или BX. Присоединительные размеры соответствуют стандартам API 6A для фланцевых соединений 2 1/16" – 11".
Для герметизации соединения применяются прокладки из мягкой стали, овального или восьмиугольного сечения. Крепеж — шпильки класса прочности 8.8 или 10.9 с гайками по ГОСТ 1759.0. Уплотнительные поверхности обрабатываются с шероховатостью Ra 1,6 мкм, что обеспечивает надежный контакт по всей окружности.
Условия эксплуатации
Рабочая среда — нефть, газ, газоконденсат, пластовая вода с содержанием сероводорода до 6% и CO до 20%. Диапазон рабочих температур — от –40 C до +300 C для нормализованного состояния. При температурах ниже –40 C рекомендуется применять фланцы из сталей с гарантированной хладостойкостью (09Г2С, 20ХГСА).
Сталь 20 не рекомендуется для сред с высоким содержанием HS (более 6%) без ингибиторной защиты, так как возможны сульфидное растрескивание и водородное охрупчивание. Для сероводородсодержащих сред применяются фланцы из легированных сталей с контролем твердости 22 HRC.
Типовые размеры и параметры
| Условный проход, мм | Рабочее давление, МПа | Наружный диаметр, мм | Толщина, мм | Масса, кг |
|---|---|---|---|---|
| 50 | 14 | 165 | 18 | 2,8 |
| 80 | 14 | 200 | 20 | 4,5 |
| 100 | 21 | 230 | 24 | 7,2 |
| 150 | 21 | 280 | 28 | 12,5 |
Области применения
- Фонтанная арматура для нефтяных и газовых скважин с рабочим давлением до 21 МПа
- Колонные головки для обвязки эксплуатационных и промежуточных колонн
- Манифольдные линии и выкидные линии скважин
- Системы ППД (поддержания пластового давления) и нагнетательные скважины
- Устьевое оборудование для ремонтных работ и освоения скважин
Преимущества фланцев из стали 20
Основное преимущество — технологичность: фланцы хорошо свариваются ручной дуговой сваркой электродами УОНИ-13/45 или автоматической сваркой под флюсом без предварительного подогрева при толщине до 20 мм. Это упрощает монтаж на кустовых площадках и при ремонтных работах. Механическая обработка не требует специального инструмента, что снижает стоимость изготовления нестандартных исполнений.
При выборе фланцев для конкретного месторождения необходимо учитывать коррозионную агрессивность среды, климатическое исполнение (ХЛ1, У1 по ГОСТ 15150) и требования заказчика к контролю качества. Для ответственных узлов рекомендуется проведение ультразвукового контроля сварных швов и гидроиспытаний на пробное давление, превышающее рабочее в 1,5 раза.
Вопросы и ответы
Какое максимальное рабочее давление для устьевых фланцев из стали 20?
Для стандартных исполнений — до 35 МПа, однако при давлениях свыше 21 МПа рекомендуется проверять расчет на прочность с учетом коэффициента запаса и температуры эксплуатации.
Можно ли использовать фланцы из стали 20 при низких температурах?
При температурах до –40 C — да, при условии нормализации и контроля ударной вязкости. Ниже –40 C следует применять хладостойкие стали типа 09Г2С.
Какие прокладки применяются для герметизации фланцевых соединений?
Для исполнения с кольцевой проточкой — металлические прокладки овального или восьмиугольного сечения из мягкой стали. Для гладких поверхностей — паронитовые или спирально-навитые прокладки.
Требуется ли термообработка после сварки фланца с патрубком?
Для толщин до 20 мм и при отсутствии требований заказчика — не требуется. Для толстостенных элементов или при сварке в условиях низких температур рекомендуется отпуск для снятия напряжений.