OCTG(Oil Country Tubular Goods) 연결은 유정의 수력학적 무결성을 유지하기 위해 케이싱과 튜브 세그먼트를 연결하는 나사식 메커니즘입니다. 제조에는 API 5CT, 성능 테스트에는 API 5C5, 특히 중요한 서비스에는 CAL IV가 적용됩니다. 고장은 주로 열충격(급속 냉각), 높은 주기 부하 또는 설치로 인한 응력 부식 균열로 인해 발생합니다.
OCTG 연결에 관한 일반적인 현장 질문
CAL IV를 통과했음에도 불구하고 빠른 가스 블로우다운 중에 프리미엄 씰이 실패하는 이유는 무엇입니까?
표준 CAL IV 시리즈 C 테스트는 압축 한계를 테스트하기 위한 가열 주기(항복-흡수)에 중점을 두지만 종종 가스 킥의 빠른 냉각 속도를 간과합니다. 이로 인해 핀이 상자보다 빠르게 수축되는 열적 차이가 발생하여 느린 주기 실험실 프로토콜에서 포착되지 않는 밀봉 이완이 발생합니다.
집게 자국이 실제로 L80 파이프에 황화물 응력 균열(SCC)을 일으킬 수 있습니까?
예. L80 재료는 API에 따라 23HRC로 제한되어 있지만 표준 집게 다이는 국부적인 표면 경도를 28-30HRC로 높이는 냉간 가공을 유도합니다. 이는 NACE MR0175 제한인 22HRC를 초과하므로 모재가 규정을 준수하더라도 SCC의 시작점이 생성됩니다.
장비의 압력 테스트를 통과했지만 생산 시작 후 누출이 발생하는 이유는 무엇입니까?
이는 갇힌 스레드 컴파운드로 인해 발생하는 '유압 잠금'일 가능성이 높습니다. 과도한 도핑으로 인해 짧은 장비 테스트 중에 임시 유압 지지대가 생성됩니다. 유정이 가열되면 도프의 휘발성 물질이나 코크스가 증발하고 부피가 줄어들며 누출 경로가 열립니다.
1. '냉간 충격' 델타: 열 순환과 급속 냉각
HPHT 가스정 및 CCS 인젝터의 운영 경험을 통해 API 5C5 CAL IV 시리즈 C(열 사이클링)에 심각한 격차가 있음이 드러났습니다. 이 표준은 가열 단계(최대 135°C+) 동안 씰 무결성을 효과적으로 검증하여 금속 간 씰의 압축 항복을 테스트합니다. 그러나 JT(Joule-Thomson) 냉각 의 물리학을 재현하지 못합니다..
급속 블로우다운 또는 CO2 주입 시작 중에 연결에 열 충격이 발생합니다(초당 -30°C ~ -70°C). 질량이 적은 핀 멤버는 무거운 박스 커플링보다 더 빨리 수축됩니다. 이러한 순간적인 분리는 씰 접촉 압력을 완화시킵니다. 자격 테스트에 급속 냉각 모니터링을 위한 '시리즈 A' 수정이 포함되지 않은 경우 CAL IV 인증을 받았음에도 불구하고 이러한 과도 현상 중에 연결이 누출될 수 있습니다.
API 5C5는 CO2 주입 시나리오를 다루나요?
기본적으로는 아닙니다. 단순히 체류 기간이 아닌 냉각 램프 동안 씰 접촉 압력을 모니터링하려면 테스트 프로토콜에 특정 '급속 냉각' 부록을 요청해야 합니다.
2. NACE MR0175 규정 준수와 설치 현실
자재 제조 표준과 현장 설치 현실 사이에는 위험한 행정적 격차가 있습니다. NACE MR0175/ISO 15156은 황화물 응력 균열(SCC)을 방지하기 위해 부품 경도를 22HRC로 제한합니다. 그러나 API 5CT는 L80 등급 파이프를 최대 23HRC까지 허용합니다.
그러나 주요 실패 모드는 야금학적이라기보다는 기계적입니다. 표준 다이를 사용하는 파워 집게는 연결 표면에 막대한 포인트 로딩을 적용합니다. 이러한 냉간 가공 공정은 국부적인 경도 스파이크를 유도하여 종종 강철 표면을 28-30HRC 로 만듭니다 . 이로 인해 산성 환경에 노출되면 즉시 SCC에 취약한 '장애 구역'이 생성됩니다. 상자 끝 근처에서 연결이 실패하는 경우 표면을 에칭하면 집게 표시에서 정확하게 시작된 균열이 나타나는 경우가 많습니다.
야금을 변경하지 않고 어떻게 통으로 인한 SCC를 방지할 수 있습니까?
NACE 규격 표면층을 유지하기 위해 작업을 실행하는 모든 L80, C90 및 T95 사워 서비스에 대해 저응력 또는 비마킹 다이의 사용을 의무화합니다.
3. '유압식 잠금 장치' 거짓 긍정
프리미엄 연결은 금속 간 밀봉에 의존하지만 스레드 컴파운드(도프)를 적용하면 실험실에서는 제어되지만 장비에서는 제어되지 않는 변수가 발생하는 경우가 많습니다. 자동화된 구성에서는 과도한 도프가 실뿌리와 볏 사이 또는 밀봉 링 뒤에 갇힐 수 있습니다.
조건
메커니즘
결과
장비 바닥 테스트
갇힌 도료는 높은 국부적 압력(유압 잠금 장치)을 생성합니다.
거짓 긍정: 금속 씰 간섭이 아닌 유체 비압축성으로 인해 연결이 압력을 유지합니다.
생산
온도가 높으면 도프 휘발성 물질이 증발하거나 코크스가 됩니다.
실패: 볼륨 손실로 인해 유압 지원이 제거되고 연결이 느슨해지며 누출 경로가 열립니다.
엔지니어링 요점: 성공적인 리그 차트 테스트는 도프 용량이 제어되지 않는 경우 밀봉 무결성을 보장하지 않습니다. 유압식 잠금 장치의 토크 '혹' 신호를 감지하려면 컴퓨터화된 토크 회전 모니터링이 필요합니다.
유압식 잠금 위험을 완전히 제거할 수 있는 방법이 있습니까?
예, '도프리스' 또는 '제로 도프' 연결 기술을 활용하면 점성 유체 변수가 제거되므로 씰 무결성이 강철 간섭에만 의존하여 보장됩니다.
4. FEA 맹점: 스레드 점프아웃 및 균열 형태
FEA(유한 요소 분석)는 다양한 크기에 걸쳐 제품 라인을 검증하기 위한 표준이지만 표준 모델은 물리적 '해변 표시' 테스트와 일치하지 않는 마찰 및 균열 성장에 관한 단순화된 가정을 활용하는 경우가 많습니다.
후프 응력 과소평가: FEA 모델은 주기적인 하중을 받는 스레드의 쐐기 효과로 인해 발생하는 상자의 반경 방향 확장을 과소평가하는 경우가 많습니다. 이는 실제보다 10~15% 더 높은 부하에서 스레드 점프 아웃(분리)을 예측하게 합니다. 더욱이, 반타원형 균열 성장을 가정하는 모델은 낙관적입니다. 물리적 파손은 마지막으로 맞물린 나사산 루트의 피로 균열이 길고 얕은 환형 결함 으로 커지는 것을 보여줍니다 . 이러한 형태는 표준 파괴 역학에 의해 예측되는 파손 전 누출 시나리오가 아닌 갑작스러운 '지퍼' 고장으로 이어집니다.
FEA 보고서에서 '지퍼 오류' 위험을 의미하는 것은 무엇입니까?
LBB(Leak-Before-Break) 계산이 균열 형상의 물리적 검증 없이 표준 반타원형 균열 성장 속도에 의존하는 경우 치명적인 분할의 위험이 과소평가됩니다.
표준 CAL IV OCTG 연결이 잘못된 선택인 경우
고속 가스/CCS 유정: 표준 CAL IV 데이터에 의존하지 마십시오. 블로우다운이나 주입으로 인한 열충격에는 '급속 냉각' 프로토콜 검증이 필요합니다.
표준 집게를 사용한 신맛 서비스: MTR 경도 한계가 설치 후 조건을 포함한다고 가정하지 마십시오. 표준 다이는 NACE 준수를 무효화합니다.
보간된 크기: 간섭이 최소화되는 '안장 지점'에 대한 물리적 검증 없이 '코너 테스트'(최대/최소 크기만 테스트)로만 검증된 연결을 피하십시오.
FAQ: OCTG 연결에 대한 규정 준수 및 문제 해결
자격 서류의 비드 블래스팅이 상업적 신뢰성에 어떤 영향을 미치나요?
비드 블라스팅은 밀봉 영역을 거칠게 만들어 표면 마찰과 밀봉 성능을 증가시킵니다. 제조업체의 CAL IV 서류가 통과하기 위해 비드 블라스트 표본에 의존하지만 생산 케이스가 기계 마감 처리되어 판매되는 경우 배송된 제품에 대한 자격은 유효하지 않습니다. 마찰 계수와 씰 결합은 테스트 결과와 일치하지 않습니다.
현장 구성과 실험실 테스트에서 단열 열 위험은 무엇입니까?
실험실 테스트는 제어된 느린 속도(1-2RPM)에서 수행됩니다. 현장 구성이 훨씬 빨라져 실에 단열열이 발생합니다. 이는 스레드 컴파운드의 마찰 계수를 실시간으로 변경하여 실험실 테스트에서 한 번도 경험하지 못한 순간적인 마모 또는 잘못된 토크 판독값을 위험에 빠뜨립니다.
중요한 HPHT 유정에 대해 '코너 테스트'가 불충분한 이유는 무엇입니까?
제조업체는 종종 성능 범위의 극단(고장력/고압 및 저장력/고압)만 테스트하고 FEA를 사용하여 중간을 보간합니다. 중요한 유정은 씰 간섭이 최소화되는 동적 부하 시나리오인 '안장 지점'에서 작동합니다. 이러한 중간 지점에 대한 물리적 검증이 없으면 밀봉성은 이론적입니다.
균열 형태는 LBB와 과도하게 설계된 안전 계수 간의 결정에 어떤 영향을 줍니까?
물리적 피로 균열은 깊은 타원이 아닌 얕은 환형 결함으로 커지기 때문에 파이프가 분리되기 전에 벽을 뚫고 감지 가능한 누출이 발생하지 않습니다. 따라서 LBB(Leak-Before-Break) 논리에 의존하는 것은 OCTG에 위험합니다. 엔지니어는 나사산 연결에 대한 LBB 모니터링 시스템보다 더 높은 피로 안전 계수(SF)를 우선시해야 합니다.
