套管螺纹气密封检测装置

变压器套管密封不良的安全隐患与防范措施发表时间：2020-07-31T10:08:18.857Z 来源：《中国电业》2020年3月7期作者：景勇[导读] 我国电力行业最近几年发展非常迅速，改善我国人们的生活水平和生活质量,使我国快速进入现代化科学技术发展阶段。

摘要：我国电力行业最近几年发展非常迅速，改善我国人们的生活水平和生活质量,使我国快速进入现代化科学技术发展阶段。

作为变压器的重要部件，套管的可靠性会直接对变压器的安全运行产生影响。

套管必须有足够的机械强度和绝缘性，因为套管除将变压器内部的高低压侧引线导出外，还担负着连接外部架空线路及固定引线的作用。

电力变压器在电力系统安全稳定运行中起着十分关键的作用，而套管又是其重要部件，因此套管对于电力系统的重要性不言而喻。

关键词：变压器套管密封不良；安全隐患与防范措施引言电力行业的发展关系到我国整体经济的发展速度和发展方向，一直以来我国大力发展，改革创新。

变压器是电力系统中的关键设备。

近年来，在运行中，因变压器套管端部密封问题引起了多起变压器故障，致使主变受损而返厂修理。

按运行经验，在发生密封不良的套管中，尤以穿缆型套管、拉杆型套管为多。

为防范类似问题重复发生，有必要对套管发生密封不良的情况进行总结。

1变压器套管密封不良的安全隐患 1.套管的电流型发热故障原因分析：①电力变压器的套管接线板和外部引接导线接线板之间的接触面积不够、加工安装工艺不符合要求。

加工安装工艺要求：接触面平滑、平光垫垫圈合适、垫与垫之间留有足够的间隙、铜铝材料的接头需要经过特殊工艺加工之后才可连接；②在导电杆的上部引出部分与接线板管型夹件配合不当或者紧固力度不够，就会使两者接触不良，导致接触电阻会变大。

接触电阻变大，在电流流过时，产生的温度就越高，高温又导致接触面加速氧化而形成氧化膜，氧化膜又使接触电阻变得更大，温度更高，最终形成一个恶性的循环；③导电头内螺纹需要与变压器绕组引线接头的螺纹紧密相连，如果两者连接不紧，发生接触不良现象，就会引起发热故障。

首选需要明确一点常规套管一般指API丝扣API钢级的套管API丝扣三种长圆短圆偏梯扣气密封套管是丝扣部分经过特殊研发，增加气密封结构目前的气密封结构的主流是金属对金属密封锥面结构还有其他的金属对金属密封，但是是球面对锥面等结构国内常见VAM扣里面的VAM TOP，日本的FOX，3SB等，国内生产的TPCQ，BGC等世界上按照市场占有率第一大是VAM系列，市场占有率约50%，然后是hydril, Hunting，TMK等这个问题详细说起来特别复杂。

简单一句话气密扣套管就是增加了气密封结构，丝扣结构经过改良，使用上比常规普通套管性能好PI 5CT石油套管扣型长圆扣短圆扣偏梯扣，石油套管是石油钻探用重要器材，其主要器材还包括钻杆、岩心管和套管、钻铤及小口径钻进用钢管等。

国产套管以地质钻探用钢经热轧或冷拔制成，钢号用“地质”(DZ)表示，常用的套管钢级有DZ40、DZ55、DZ753种。

压扁试验(GB246-97)拉力试验(GB228-87)及水压试验。

(2)按美国石油学会APISPEC5CT1988年第1版规定作静水压试验、压扁试验、硫化物应力腐蚀开裂试验、硬度试验(ASTME18或E10最新版本规定进行)、拉伸试验、横向冲击试验(ASTMA370、ASTME23和有关标准最新版本规定进行)、晶粒度测定(ASTME112最新版本或其他方法)。

日本、罗马尼亚、捷克、意大利、英国、奥地利、瑞士、美国，阿根廷、新加坡也有进口。

进口标准多参照美国石油学会标准API5A，5AX，5AC。

钢级是H-40，J-55，N-80，P-110，C-75，C-95等。

规格主要为139.77.72R-2，177.89.19R-2，244.58.94R-2，244.510.03R-2，244.511.05R-2等。

(2)API规定长度有三种：即R-1为4.88～7.62m，R-2为7.62～10.36m，R-3为10.36m至更长。

隔热防腐连接装置1 范围本文件规定了油田用隔热防腐连接装置的分类与命名、要求、试验方法、检验规则及标志、包装运输与贮存。

本文件适用于油田套管、油管用隔热防腐连接装置的设计、生产、安装与维护。

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 (包括所用的修改单) 适用于本文件。

GB/T222-2006 钢的成品化学成分允许偏差GB/T985.1-2008 气焊、焊条电弧焊、气体保护焊和高能束焊的推荐坡口GB/T3077-2015 合金结构钢GB/T4336-2016 碳素钢和中低合金钢多元素含量的测定火花放电原子发射光谱法 (常规法) GB/T8110-2008 气体保护电弧焊用碳钢、低合金钢焊丝GB/T8162-2018 结构用无缝钢管GB/T9253.2-2017 石油天然气工业套管、油管和管线管螺纹的加工、测量和检验GB/T11170-2008 不锈钢多元素含量的测定火花放电原子发射光谱法 (常规法)GB/T19830-2017 石油天然气工业油气井套管或油管用钢管GB/T22513-2013 石油天然气钻采设备井口装置和采油树SY/T5324-2013 预应力隔热油管SY/T6327-2005 石油钻采机械产品型号编制方法SH/T3022-2011 石油化工设备和管道涂料防腐蚀设计规范3 分类与命名按SY/T6327-2005进行命名3.1 产品型号表示方法Cn：表示碳纤维补强、石墨烯防腐、真空隔热；: mm；: mm；“隔” 、“防” 、“连” 、“接”拼音中第一个拼音大写字母；62D、76D：62、76表示通径为62mm、76mm的隔热管，D表示防腐涂层；高度 : mm；: mm；“隔” 、“防” 、“连” 、“接”拼音中第一个拼音大写字母；FLJ × /示例 1 ：GFLJ380× 500/Cn ，表示钢体最大外径为380mm ，高度500mm ，具有真空隔热层、碳纤维补强层、 防腐涂层的热采套管使用的隔热防腐连接装置。

1研究现状螺纹是套管柱的主要连接形式,套管可以分为API标准套管和特殊螺纹连接套管。

API标准套管是指按照API Spec 5B标准制造的系列套管。

API 标准规定的螺纹连接类型有4种,即:短圆螺纹(STC)、长圆螺纹(LTC)、偏梯形螺纹(BTC)和直连形螺纹(XL)。

特殊螺纹连接套管是指各大钢管厂为了满足各种特殊工况的需要,保证套管柱的结构完整性和密封完整性而开发的系列套管。

1.1 API标准螺纹连接强度研究现状1997年6月,王琍等研究了螺距误差对螺纹牙过盈分布的影响,求出了由于过盈产生的接触压力,进而得到装配扭矩,从理论上揭示了螺距误差对扭矩的影响规律,为进一步深入分析螺纹几何参数对扭矩的影响奠定了基础。

朱翠娥等利用有限元法对存在制造误差的油井套管进行了应力分析,并对套管与套管之间的丝扣联接部分进行了应力分析,编制了数值计算软件,指出了应力提高系数屈服过程,为套管设计提供了依据。

同年7月,张毅等通过全尺寸实物试验发现:套管试件的几何尺寸与螺纹参数的诸多可变参量中,尺寸因素的加权值占到98.4%。

而且在尺寸因素中, 中径所占比例最大,达到64.5%,接箍不圆度占27.1%,锥度仅占2.52%，并给出了推荐的螺纹参数加工公差带。

2000年,习俊通等根据套管螺纹接头的结构和受载特点,在先期建立套管接头螺纹旋合接触的有限元分析模型和分析程序的基础上,研究了因加工误差而造成套管接头内、外螺纹螺距不一致时对其载荷传递特性的影响;为设计时合理选择套管接头内、外螺纹的螺距公差提供了依据。

2001年,王治国等在圆螺纹油套管的API设计思想框架内, 讨论了如何确定最佳上扣扭矩, 得出为了能够发挥API圆螺纹油套管的最佳使用性能,应该根据油套管的实物情况确定对应于最佳上紧位置的实需最佳上扣扭矩。

2005年,高连新等利用弹塑性有限元法,研究了圆螺纹套管接头发生滑脱失效的过程与机理,然后通过全尺寸试验,分析了这种接头在失效过程中的应变分布及变形情况,验证了有限元结果，并得出圆螺纹套管滑脱失效最先发生在啮合大端的第1、2牙螺纹上,设法提高此处螺纹的承载能力,对提高圆螺纹套管的连接强度具有重要意义。

套管井下附件及工具的应用1 套管浮鞋：将引鞋套管鞋和单流阀制成一体的注水泥作用工具，是套管附件之一，从结构上可分为两种：尼龙球式浮鞋（适用浅井）球面钢阀式浮鞋（适用深井，大位移井）。

2 套管浮箍：装有单流阀的套管接箍，是套管附件之一，可于套管浮鞋一起配合使用，从结构上可分为两种：尼龙球式浮鞋（适用浅井）球面钢阀式浮鞋（适用深井，大位移井）。

3 套管扶正器：装在套管柱上使套管在井眼内居中的装置，是套管附件之一。

可分为弹性扶正器（螺旋弹性扶正器）、刚性扶正器、滚轮扶正器（适用于大位移井和水平井）三种4 旋流发生器：装在套管柱上，下的位置是在大井径处，使水泥浆在大井径处发生旋流，达到紊流顶替，保证固井质量。

5 水泥伞：是注水泥时防止井壁与套管环形空间水泥浆下沉的井下工具，作用是防止水泥浆下沉，造成水泥返高低返。

6 热应力补偿器：在稠油热采蒸汽区块使用，作用是缓解稠油热采注蒸汽热载荷对套管的影响。

7 地锚：在稠油热采蒸汽驱区块使用，地锚下到套管最下端，固井施工后对套管憋压，将地锚处的地锚爪打开，上提套管，对套管进行预应力处理，以减少在采油过程中的蒸汽吞吐对套管造成破坏。

8 双级注水泥器接箍：在套管柱预定位置安放双级注水泥器接箍为双级注水泥作用的专用工具，是套管附件之一。

应用条件是井下封固段长或井下漏失严重的井。

有机械式和液压式两种。

机械式在使用时井斜不能大于45度9 套管外封隔器：接在套管柱上，能使套管与裸眼环空形成桥堵的专用工具，是套管附件之一。

（1）机械封隔器：用于预防高压油气层气窜，防止水泥浆漏失，选择性封固油气水层等。

（2）遇油膨胀封隔器：用于分支水平井，预防高压油气层间相互油气窜通，选择性封固油气水层等。

（3）遇水膨胀封隔器：用于分支水平井，用于预防高压油气层气窜，防止水泥浆漏失，选择性封固油气水层等。

以上三种封隔器可以单独使用，也可以组合起来使用。

10 尾管悬挂器：是将尾管悬挂在上层套管柱的工具，是套管附件之一。

套管悬挂器的螺纹标准通常会根据制造商和特定应用而有所不同。

在工程和制造领域中，常见的螺纹标准包括：
1. UNC（Unified National Coarse Thread）：这是一种常见的粗螺纹标准，适用于一般用途的螺纹连接。

2. UNF（Unified National Fine Thread）：UNF是一种细螺纹标准，通常用于需要更高密封性的应用。

3. NPT（National Pipe Thread）：NPT螺纹标准用于管道连接，具有锥形的螺纹，适用于气体和液体的密封连接。

4. Metric螺纹：在一些国家和地区，特别是欧洲和亚洲，使用度量制的螺纹标准，如M8x1.25，M10x1.5等。

5. BSPT（British Standard Pipe Taper）：BSPT螺纹标准是英国标准，类似于NPT，用于管道连接。

6. BSP（British Standard Pipe Parallel）：BSP螺纹标准也是英国标准，但是与BSPT 不同，它具有平行螺纹，适用于一些特定应用。

要确定您所需的套管悬挂器的螺纹标准，您应该查看制造商的规格表或联系他们以获取准确的信息。

不同的套管悬挂器可能使用不同的螺纹标准，所以确保选择正确的螺纹类型非常重要，以确保连接的安全性和紧密度。