ГОСТ Р 51161-2002
Группа Г43
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ШТАНГИ НАСОСНЫЕ, УСТЬЕВЫЕ ШТОКИ И МУФТЫ К НИМ
Технические условия
Sucker rods, mouth stocks and couplings for them.
Specifications
ОКС 75.180
ОКП 36 6523
Дата введения 2004-01-01
Предисловие
1 РАЗРАБОТАН АНО СЭ ПС НГК "Технонефтегаз", ЗАО "СОЮЗНЕФТЕМАШ", ОАО "МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЙ ЗАВОД им. А.К.СЕРОВА"
ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 261 "Материалы и оборудование для нефтяной и газовой промышленности"
2 ПРИНЯТ И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Госстандарта России от 15 декабря 2002 г. N 471-ст
3 Стандарт гармонизирован со стандартами ИСО 10428 и API Spec 11В 4
4 ВЗАМЕН ГОСТ Р 51161-98
1 Область применения
1 Область применения
Настоящий стандарт распространяется на насосные штанги (нормальной длины, укороченные, утяжеленные), устьевые штоки и муфты к ним, предназначенные для передачи возвратно-поступательного движения от наземного привода штанговой насосной установки к плунжеру скважинного насоса или вращательного движения, в случае применения винтовых насосов при добыче нефти.
Стандарт может быть использован для целей сертификации.
2 Нормативные ссылки
В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие стандарты:
ГОСТ 2.601-95 Единая система конструкторской документации. Эксплуатационные документы
ГОСТ 9.014-78 Единая система защиты от коррозии и старения материалов и изделий. Временная противокоррозионная защита изделий. Общие требования
ГОСТ 166-89 (ИСО 3599-76) Штангенциркули. Технические условия
ГОСТ 1050-88 Прокат сортовой, калиброванный, со специальной отделкой поверхности из углеродистой качественной конструкционной стали. Общие технические условия
ГОСТ 1497-84 (ИСО 6892-84) Металлы. Методы испытания на растяжение
ГОСТ 2216-84 Калибры-скобы гладкие регулируемые. Технические условия
ГОСТ 2590-88 Прокат стальной горячекатаный круглый. Сортамент
ГОСТ 2789-73 Шероховатость поверхности. Параметры и характеристики
ГОСТ 2991-85 Ящики дощатые неразборные для грузов массой до 500 кг. Общие технические условия
ГОСТ 3565-80 Металлы. Методы испытания на кручение
ГОСТ 4381-87 Микрометры рычажные. Общие технические условия
ГОСТ 4543-71 Прокат из легированной конструкционной стали. Технические условия
ГОСТ 5639-82 Стали и сплавы. Методы выявления и определения величины зерна
ГОСТ 7502-98 Рулетки измерительные металлические. Технические условия
ГОСТ 8908-81 Основные нормы взаимозаменяемости. Нормальные углы и допуски углов
ГОСТ 9013-59 (ИСО 6508-86) Металлы. Метод измерения твердости по Роквеллу
ГОСТ 9378-93 (ИСО 2632-1-85, ИСО 2632-2-85) Образцы шероховатости поверхности (сравнения). Общие технические условия
ГОСТ 9454-78 Металлы. Метод испытания на ударный изгиб при пониженных, комнатной и повышенных температурах
ГОСТ 10243-75 Сталь. Метод испытаний и оценки макроструктуры
ГОСТ 10354-82 Пленка полиэтиленовая. Технические условия
ГОСТ 11708-82 Основные нормы взаимозаменяемости. Резьба. Термины и определения
ГОСТ 12344-88 Стали легированные и высоколегированные. Методы определения углерода
ГОСТ 12345-2001 Стали легированные и высоколегированные. Методы определения серы
ГОСТ 12346-78 (ИСО 439-82, ИСО 4829-1-86) Стали легированные и высоколегированные. Методы определения кремния
ГОСТ 12347-77 Стали легированные и высоколегированные. Методы определения фосфора
ГОСТ 12348-78 (ИСО 629-82) Стали легированные и высоколегированные. Методы определения марганца
ГОСТ 12352-81 Стали легированные и высоколегированные. Методы определения никеля
ГОСТ 12354-81 Стали легированные и высоколегированные. Методы определения молибдена
ГОСТ 14192-96 Маркировка грузов
ГОСТ 14810-69 Калибры-пробки гладкие двусторонние со вставками диаметром свыше 3 мм до 50 мм. Конструкция и размеры
ГОСТ 15150-69 Машины, приборы и другие технические изделия. Исполнения для различных климатических районов. Категории, условия эксплуатации, хранения и транспортирования в части воздействия климатических факторов внешней среды
ГОСТ 15846-79 Продукция, отправляемая в районы Крайнего Севера и труднодоступные районы. Упаковка, маркировка, транспортирование и хранение
ГОСТ 16493-70 Качество продукции. Статистический приемочный контроль по альтернативному признаку. Случай недопустимости дефектных изделий в выборке
ГОСТ 18321-73 Статистический контроль качества. Методы случайного отбора выборок штучной продукции
ГОСТ 18895-97 Сталь. Метод фотоэлектрического спектрального анализа
ГОСТ 21014-88 Прокат черных металлов. Термины и определения дефектов поверхности
ГОСТ 22235-76 Вагоны грузовые магистральных железных дорог колеи 1520 мм. Общие требования по обеспечению сохранности при производстве погрузочно-разгрузочных и маневровых работ
ГОСТ 23170-78 Упаковка для изделий машиностроения. Общие требования
ГОСТ 24634-81 Ящики деревянные для продукции, поставляемой для экспорта. Общие технические условия
ГОСТ 25670-83 Основные нормы взаимозаменяемости. Предельные отклонения размеров с неуказанными допусками
ГОСТ 28473-90 Чугун, сталь, ферросплавы, хром, марганец металлический. Общие требования к методам анализа
3 Определения
В настоящем стандарте применяют следующие термины с соответствующими определениями:
3.1 Элементы оборудования штанговой скважинной насосной установки (рисунок 1)
Рисунок 1
1 - устьевой шток; 2 - муфта устьевого штока; 3 - штанга;
4 - соединительная муфта; 5 - переводная муфта; 6 - утяжеленная штанга
Рисунок 1
3.1.1 колонна насосных штанг: Совокупность деталей (устьевой шток, штанги нормальной длины, укороченные и утяжеленные), соединенных муфтами в упругую тягу, передающую возвратно-поступательное движение к плунжеру скважинного насоса или вращательное движение к ротору винтового насоса.
3.1.2 ступень колонны: Совокупность штанг одного типоразмера.
3.1.3 устьевой шток: Стержень с резьбой на двух концах, служащий для соединения колонны штанг с наземным приводом штанговой установки.
3.1.4 муфта устьевого штока: Муфта с резьбой, предназначенной для соединения устьевого штока с колонной насосных штанг.
3.1.5 насосная штанга: Составная часть колонны насосных штанг, представляющая собой стержень с головками на концах, заканчивающихся наружной резьбой.
3.1.6 насосная штанга нормальной длины: Штанга, с использованием которой производится компоновка основной части штанговой колонны.
3.1.7 укороченная штанга: Штанга, предназначенная для регулировки необходимой длины колонны штанг.
3.1.8 штанговая муфта: Составная часть штанговой колонны, служащая для соединения насосных штанг при помощи внутренней резьбы. Штанговая муфта может быть соединительной или переводной.
3.1.9 штанговая соединительная муфта: Штанговая муфта с резьбой, предназначенной для соединения насосных штанг одинакового диаметра.
3.1.10 штанговая переводная муфта: Штанговая муфта с резьбами, предназначенными для соединения насосных штанг различных диаметров.
3.1.11 утяжеленная штанга: Насосная штанга увеличенного диаметра, используемая для создания дополнительной нагрузки в нижней части колонны насосных штанг.
3.2 Элементы насосной штанги (рисунок 2)
Рисунок 2
1 - тело штанги; 2 - подэлеваторный бурт; 3 - упорный бурт;
4 - зарезьбовая канавка
Рисунок 2
3.2.1 торцовая контактная поверхность: Кольцевая поверхность, по которой происходит контакт торцов штанговой муфты и упорного бурта штанги при свинчивании с муфтой.
3.2.2 ниппель: Часть головки штанги, сопрягаемая с торцом упорного бурта и включающая в себя зарезьбовую канавку, резьбу и фаску.
3.3 приведенное напряжение в штанге : Напряжение, включающее значения напряжений, характеризующих цикл нагружения в верхней штанге каждой ступени колонны и определяемое по формуле
,
где - максимальное напряжение в теле штанги за цикл нагружения;
- амплитудное напряжение, равное ( - минимальное напряжение в теле штанги за цикл нагружения).
3.4 зона термического влияния: Участок тела насосной штанги длиной 250 мм, измеряемый от торца штанги.
3.5 термины и определения дефектов поверхности: По ГОСТ 21014.
3.6 термины и определения по резьбе: По ГОСТ 11708.
4 Конструкция, основные параметры и размеры
4.1 Настоящий стандарт устанавливает требования к металлическим (стальным) и неметаллическим (стеклопластиковым) насосным штангам, устьевым штокам и муфтам.
Металлические штанги должны изготовляться с высаженными головками (рисунок 3а) или с приваренными головками (рисунок 3б) на концах тела штанги.
Стеклопластиковые насосные штанги допускается изготовлять с металлическими головками (рисунок 3г). Способ соединения выбирает производитель.
По требованию заказчика штанги с приваренными головками и стеклопластиковые штанги могут изготовляться полыми (рисунки 3в, 3д).
Рисунок 3 - Насосные штанги
а - металлическая штанга с высаженными головками (ШН)
_____________________
* Размер приведен в таблице 9.
** Допускается другая форма сопряжения упорного бурта и подэлеваторного бурта с квадратом.
б - металлическая штанга с приваренными головками (ШНП)
в - металлическая полая штанга с приваренными головками (ШНПП)
г - стеклопластиковая штанга (ШНС)
д - стеклопластиковая полая штанга (ШНСП)
Рисунок 3 - Насосные штанги
4.2 Штанги следует изготовлять:
- нормальной длины - 8000, 7620 (7518*) и 9140 (9042*) мм;
____________________
* Длина по API 11B соответствует расстоянию между торцами упорных буртов штанги.
- укороченной длины - 450**, 610, 915, 1220 (1118*), 1500, 1830 (1727*), 2440 (2337*), 3050 (2946*) и 3660 мм.
____________________
* Длина по API 11B соответствует расстоянию между торцами упорных буртов штанги.
** Стеклопластиковая штанга.
Конструкция и основные размеры штанг должны соответствовать указанным на рисунке 3 и в таблице 1. Массы штанг приведены в приложении А.
Таблица 1 - Основные размеры штанг
Размеры в миллиметрах
|
| ||||
16 | 19 | 22 | 25 | 29 | |
Длина штанги | 8000; 6200 (6100*); 7620 (7518*); 9140 (9042*) | ||||
Длина укороченной штанги | 450, 610, 915, 1220, 1500, 1830, 2440, 3050, 3660 | ||||
Диаметр тела штанги | 16 | 19 | 22 | 25 | 28 |
Верхняя граница поля допуска | +0,18 | +0,3 | +0,4 | +0,4 | |
Нижняя граница поля допуска | -0,36 | -0,5 | -0,5 | -0,7 | |
Диаметр упорного бурта | 34,0 | 38,0 | 43,0 | 51,0 | 57,0 |
Верхняя граница поля допуска | +0,13 | +0,38 | |||
Нижняя граница поля допуска | -0,25 | -0,38 | |||
Диаметр подэлеваторного бурта | 30 | 35 | 38 | 48 | 55 |
Верхняя граница поля допуска | +0,13 | ||||
Нижняя граница поля допуска | -3,17 | -6,35 | |||
Размер квадрата под ключ | |||||
+0,7 |
|
|
|
| |
-0,9 |
| ||||
Длина квадрата | |||||
+0,8 |
|
|
| ||
-1,7 | |||||
Длина ниппеля | |||||
+1,6 | 32,0 | 36,5 | 41,0 | 47,5 | 54,0 |
Длина зарезьбовой канавки | |||||
+1,0 | 13 | 15 | 17 | 20 | 22 |
Длина ниппеля и упорного бурта |
| ||||
+1,6 | 42,5 | 48,0 | 55,0 | 63,0 | 71,5 |
+1,6 | 3,2 | 4,8 | |||
-0,40 | |||||
| |||||
±3 | 47,5 | 57,0 | 66,5 | 76,0 | 86 |
| |||||
+0,5 | 1,5 | 2,0 | 2,5 | ||
Диаметр зарезьбовой канавки | |||||
±0,13 | 20,07 | 23,24 | 26,42 | 31,17 | 35,92 |
Диаметр канала полой штанги | |||||
±1,5 | - | - | 8,5 | 9,2 | 11,0 |
Расчетная площадь сечения полой штанги, мм |
|
|
|
|
|
Длина головки ШНП | |||||
+3,0 | 131 | 145 | 158 | 176 | |
-1,5 | |||||
Диаметр шейки ШНС | надежный отечественный шток гидроцилиндра | ||||
+0,3 | 24,0 | 28,0 | 33,0 | 38,0 | 44,0 |
Длина головки ШНС | |||||
+2,0 | 175,0 | 210,0 | 245,0 | 275,0 | 320,0 |
Длина шейки бурта | |||||
+0,3 | 28,0 | 32,0 | 35,0 | 40,0 | |
Примечание - Овальность канала полой штанги в поперечной плоскости в пределах суммы предельных отклонений на диаметр . |
Примеры условных обозначений штанг:
Штанга металлическая условным размером 19 мм, с высаженными головками длиной 8000 мм из стали марки 40 (нормализованная), с соединительной муфтой из стали 40 (45) (нормализованная), класса Н, исполнения 2, нормальной длины:
Штанга насосная ШН19-8000-40н-Н2 ГОСТ Р 51161-2002
То же, штанга длиной 8000 мм с приваренными головками:
Штанга насосная ШНП19-8000-40н-Н2 ГОСТ Р 51161-2002
То же, штанга длиной 8000 мм полая:
Штанга насосная ШНПП19-8000-40н-Н2 ГОСТ Р 51161-2002
То же, штанга насосная стеклопластиковая с головками, прошедшими нормализацию:
Штанга насосная ШНС19-8000-40н-Н2 ГОСТ Р 51161-2002
То же, штанга длиной 8000 мм полая:
Штанга насосная ШНСП19-8000-40н-Н2 ГОСТ Р 51161-2002
Штанга условным размером 19 мм, длиной 8000 мм из стали марки 40, подвергнутая термообработке втмо, с соединительной муфтой из стали марки 20Н2М, класса Т, исполнения 2, удлиненная:
Штанга насосная ШН19-8000-40втмо-20Н2М-2У ГОСТ Р 51161-2002
То же, с муфтой класса П, исполнения 3:
Штанга насосная ШН19-8000-40втмо-20Н2М-ПЗ ГОСТ Р 51161-2002
Штанга условным размером 19 мм, длиной 8000 мм из стали марки 40 (нормализация), без соединительной муфты:
Штанга насосная ШН19-8000-40н ГОСТ Р 51161-2002
Штанга условным размером 19 мм, длиной 8000 мм из стали марки 30ХМА, нормализованная с высоким отпуском с последующим поверхностным упрочнением нагревом ТВЧ, без соединительной муфты:
Штанга насосная ШН19-8000-30ХМАнво ТВЧ ГОСТ Р 51161-2002
Штанга условным размером 22 мм, длиной 8000 мм из стали марки 15Х2НМФ, закаленная с высоким отпуском, без соединительной муфты:
Штанга насосная ШН22-8000-15Х2НМФзво ГОСТ Р 51161-2002
То же, нормализованная с высоким отпуском:
Штанга насосная ШН22-8000-15Х2НМФнво ГОСТ Р 51161-2002
4.3 Штанговые муфты (далее - муфты) следует изготовлять следующих исполнений:
1 - муфты с лысками нормального диаметра;
2 - муфты без лысок нормального диаметра;
3 - муфты без лысок уменьшенного диаметра.
Муфты по длине могут быть нормальными и удлиненными.
Муфты каждого исполнения могут быть соединительными или переводными.
4.4 Конструкция, основные размеры и масса соединительных муфт должны соответствовать указанным на рисунке 4 и в таблице 2, а переводных муфт - на рисунке 5 и в таблице 3.
Рисунок 4 - Соединительные муфты
Исполнение 1 | Исполнения 2, 3 |
Рисунок 4 - Соединительные муфты
Таблица 2 - Основные размеры соединительных муфт
Размеры в миллиметрах
|
|
|
|
|
|
|
|
|
МШ16 | 1; 2 | 38,0 |
|
|
| 35,0 | 36,0 | 0,5 (0,6) |
3 | 34,0 | - | - | 0,34 (0,40) | ||||
МШ19 | 1; 2 | 42,0 |
| |
| 38,0 | 36,0 | 0,56 (0,7) |
3 | 40,0 | - | - | 0,4 (0,48) | ||||
МШ22 | 1; 2 | 46,0 |
| 12 |
| 41,0 | 36,0 | 0,68 (0,85) |
3 | 42,0 | - | - | 0,42 (0,53) | ||||
МШ25 | 1; 2 | 56,0 |
|
|
| 48,0 | 38,0 | 0,88 (1,10) |
3 | 51,0 | - | - | 0,72 (0,9) | ||||
МШ29 | 1; 2 | 60,0 | 40,13 | 14 | 115 | 54,0 | 42,0 | 1,54 |
Рисунок 5 - Переводные муфты
Рисунок 5 - Переводные муфты
Таблица 3 - Основные размеры переводных муфт
Размеры в миллиметрах
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
МШП1619 | 1; 2 | 42,0 |
|
|
| 38,0 | 36,0 |
|
| 0,72 | ||
3 | 40,0 | - | - | 0,50 | ||||||||
МШП1922 | 1; 2 | 46,0 |
|
| | 12 | 102 | 41,0 | 36,0 |
|
| 0,86 |
3 | 42,0 |
| - | - | 0,55 | |||||||
МШП2225 | 1; 2 | 56,0 |
|
|
| 48,0 | 38,0 |
|
| 1,30 | ||
3 | 51,0 | 14 | - | - | 1,00 | |||||||
МШП2529 | 1; 2 | 60,0 | 35,40 | 40,10 | 14 | 130 | 54,0 | 42,0 | 50 | 60 | 1,64 |
4.5 В зависимости от наличия термообработки или износостойкого покрытия на наружной цилиндрической поверхности муфты подразделяют на три класса (см. таблицу 4).
Таблица 4 - Виды термообработки и покрытия муфт
|
|
|
Н (Т*) | 1, 2, 3 | Нормализация |
Т (S*) | 2, 3 | Упрочнение наружной цилиндрической поверхности нагревом токами высокой частоты (ТВЧ) |
П (SM*) | 2, 3 | Износостойкое покрытие на наружной цилиндрической поверхности |
______________________ |
Примеры условных обозначений муфт:
Муфта соединительная условным размером 19 мм из стали марки 40 (45), класса Т, исполнения 1, нормальной длины:
Муфта МШ19-1 ГОСТ Р 51161-2002
То же, из стали марки 20Н2М, класса Н, исполнения 2, удлиненная:
Муфта МШ19-20Н2М-Н2У ГОСТ Р 51161-2002
То же, из стали марки 20Н2М, класса П, исполнения 3:
Муфта МШ19-20Н2М-ПЗ ГОСТ Р 51161-2002
Муфта переводная условным размером 1922 мм из стали марки 40(45), класса Т, исполнения 2:
Муфта МШ1922-2 ГОСТ Р 51161-2002
4.6 Устьевой шток
4.6.1 Устьевые штоки следует изготовлять в соответствии с рисунком 6а или 6б и таблицами 5 и 8. Массы устьевых штоков приведены в приложении А.
Рисунок 6 - Устьевой шток
а - устьевой шток цельный
б - устьевой шток полый
Рисунок 6 - Устьевой шток
Таблица 5 - Основные размеры устьевых штоков
Размеры в миллиметрах
Условный размер штока | |||
Размеры | ШУ28 | ШУ31 | Ш38 |
Обозначение резьбы | |||
Ш19 | Ш22 | Ш25 |