ASTM F2619/F2619M-20
Стандартные спецификации для трубопроводных труб из полиэтилена высокой плотности (ПЭ)
- Стандартный №
- ASTM F2619/F2619M-20
- Дата публикации
- 2020
- Разместил
- American Society for Testing and Materials (ASTM)
- Последняя версия
- ASTM F2619/F2619M-20
- сфера применения
-
Обзор стандарта и техническая база
ASTM F2619/F2619M-20 — это стандартная спецификация для линейных труб из полиэтилена высокой плотности (HDPE), разработанная Американским обществом по испытаниям и материалам, специально для напорных и безнапорных применений в нефтегазодобыче. Впервые опубликованный в 2007 году, стандарт был пересмотрен в 2020 году, отражая последние разработки в области технологии полиэтиленовых труб в энергетическом секторе.
Разработка этого стандарта основана на международных принципах установления стандартов, установленных Международной организацией по стандартизации (ВТО/ТБТ), что обеспечивает международную применимость и развитие его технического содержания. По сравнению с более ранними версиями, F2619/F2619M-20 имеет значительные обновления в классификации материалов, требованиях к испытаниям и методах проектирования. В частности, чёткое различие между обозначениями материалов PE3608 и PE4710 отражает улучшение эксплуатационных характеристик трубопроводов, достигнутое благодаря достижениям в технологии материалов.
Углублённый анализ технических требований к материалам
Стандарт устанавливает строгие технические требования к полиэтиленовым материалам, в основном охватывая две марки: PE3608 и PE4710. Эти два материала существенно различаются по плотности, стойкости к медленному росту трещин (SCG) и гидростатическому расчётному базису (HDB).
Параметры производительности PE3608 PE4710 Методы испытаний Значение HDB при 140°F (60°C) 800 фунтов на кв. дюйм (5,5 МПа) 800 фунтов на кв. дюйм (5,5 МПа) ASTM D2837 и PPI TR-3 Значение HDS при 73°F (23°C) 800 фунтов на кв. дюйм (5,5 МПа) 1000 фунтов на кв. дюйм (6,9 МПа) ASTM D2837 и PPI TR-3 Скорость течения расплава ≤0,15 г/10 мин ≤0,15 г/10 мин ASTM D1238 Диапазон плотности 0,940–0,947 г/см³ 0,947–0,955 г/см³ ASTM D3350 Стойкость к SCG (PENT) ≥100 часов ≥500 часов ASTM F1473 В материал необходимо добавить 2–3 % сажи в качестве УФ-стабилизатора для обеспечения стабильности характеристик после незащищенного хранения на открытом воздухе в течение не менее 24 месяцев. Для труб с цветными полосами также необходимо добавить достаточное количество УФ-стабилизатора. Использование переработанного материала строго ограничено квалифицированным материалом из собственного производственного процесса производителя и должно смешиваться с первичным материалом.
Требования к размерам труб и допускам
Стандарт устанавливает подробные требования к размерам труб и допускам. Все измерения проводятся при температуре 73 ± 4 °F (23 ± 2 °C) независимо от влажности. Труба может поставляться в бухтах или прямой форме по согласованию между производителем и покупателем.
Допуски на наружный диаметр различаются в зависимости от размера трубы и составляют от ±0,004 дюйма для трубы диаметром 1/2 дюйма до ±0,284 дюйма для трубы диаметром 63 дюйма. Допуски на толщину стенки стандартизированы до +12% от минимальной толщины стенки, что обеспечивает равномерную и постоянную толщину трубы.
Особо следует отметить требования к неровности наружной поверхности трубы, которая напрямую влияет на герметичность между трубой и соединительным оборудованием, таким как электромуфтовые фитинги. В таблице 2 стандарта указаны максимальные допуски на неровность наружной поверхности для различных диаметров труб в диапазоне от 0,03 дюйма (0,8 мм) до 0,284 дюйма (7,2 мм).
Испытания производительности и контроль качества
Стандарт определяет ряд строгих требований к испытаниям производительности для обеспечения надежности труб в реальных условиях применения:
Испытание пластичности внутренней поверхности
Пластичность внутренней поверхности трубы проверяется путем испытания на растяжение или испытания на изгиб. Испытание на растяжение требует, чтобы удлинение при разрыве превышало 400% от длины измерительной базы, а испытание на изгиб не требует наличия трещин или разрывов на внутренней поверхности.
Испытание на длительное давление при высокой температуре
Испытание на длительное давление проводится при температуре 176 °F (80 °C). В зависимости от выбранных условий испытания (условия 1–6) среднее время до отказа (MTTF) должно соответствовать указанным значениям. Для материала PE4710 минимальное требование к MTF при условии 1 составляет 200 часов, а при условии 6 — 1200 часов.
Испытание на кратковременную прочность
Трубы диаметром 12 дюймов и менее испытываются кратковременным давлением (ASTM D1599), требующим минимального кольцевого напряжения разрыва 2900 фунтов на кв. дюйм (20,2 МПа). Трубы диаметром 3 дюйма и более могут быть испытаны кажущимся пределом прочности на растяжение (ASTM D2290), также требующим минимального кажущегося предела прочности на растяжение 2900 фунтов на кв. дюйм.
Требования к фитингам и системам соединения
Стандарт охватывает различные полиэтиленовые фитинги, каждый из которых имеет соответствующую спецификацию стандарта ASTM:
- Фитинги для сварки враструб: соответствуют требованиям ASTM D2683
- Фитинги для сварки встык: соответствуют требованиям ASTM D3261
- Электросварные фитинги: соответствуют требованиям ASTM F1055
- Сборные фитинги: соответствуют требованиям ASTM F2206
- Переходные фитинги: соответствуют требованиям ASTM F1973
Все фитинги должны быть изготовлены из полиэтиленового материала, который соответствует требованиям раздела 4 и иметь маркировку с соответствующим обозначением материала и номером стандарта ASTM.
Требования к маркировке и идентификации
Маркировка труб должна быть четкой, видимой и постоянной. Для удаления маркировки необходимо физически удалить часть материала стенки трубы. Содержание маркировки должно включать:
- Номинальный диаметр трубы и размерную систему (IPS или MM или OD)
- Соотношение размеров (DR) или минимальную толщину стенки
- Название или товарный знак производителя
- Обозначение материала (PE3608 или PE4710)
- Номер стандарта ASTM F2619
- Номер производственной партии
- Дата производства
Стандарт прямо запрещает маркировку информации о номинальном давлении (такой как PR, WP, WPR, PC, PN или NP) на трубах, а также запрещает использование таких цветов, как красный, оранжевый, синий, зеленый и фиолетовый, чтобы избежать путаницы с трубами для других целей.
Метод расчета давления и инженерное применение
В Приложении X2 представлен подробный метод расчета давления. Формула расчета проектного давления:
P = 2S / (DR - 1) × FS × FT
Где:
P = проектное давление (фунты на кв. дюйм или МПа)
S = гидростатическое проектное напряжение (HDS) (фунты на кв. дюйм или МПа)
DR = соотношение размеров (наружный диаметр/толщина стенки)
FS = коэффициент проектирования рабочей жидкости
FT = коэффициент проектирования температурыКоэффициент проектирования рабочей жидкости (FS) варьируется в зависимости от транспортируемой среды:
- Сбор сухого газа: 1,00
- Сбор влажного газа: 0,50
- Многофазный поток: 0,50
- Жидкие углеводороды: 0,50
- Нефтепромысловая вода: 1,00 (0,50 для содержания углеводородов ≥ 2%)
Температурный расчетный коэффициент (FT) рассчитывается на основе среднегодовой температуры и учитывает изменения характеристик материала при различных температурах. HDS для PE3608 составляет 800 фунтов на кв. дюйм при 73 °F, уменьшаясь до 800 фунтов на кв. дюйм при 140 °F; HDS для PE4710 составляет 1000 фунтов на кв. дюйм при 73 °F, уменьшаясь до 1000 фунтов на кв. дюйм при 140 °F.
Важные замечания по полевому испытанию под давлением
В стандарте особое внимание уделяется безопасности во время полевого испытания под давлением. Поскольку расчетное давление полиэтиленовой трубы уменьшается с ростом температуры, фактическую температуру поверхности трубы необходимо измерить во время полевых испытаний под давлением и соответствующим образом рассчитать расчетное давление при текущей температуре.
Предупреждение: Неправильное определение давления полевых испытаний на основе расчетного давления при фактической температуре трубы может привести к пластичному разрыву трубы, что может привести к повреждению имущества или травмам. Это является нарушением процедуры полевых испытаний, а не отказом продукта.
Как для поверхностных, так и для надземных систем, черная полиэтиленовая труба может значительно нагреваться под воздействием солнечного света, особенно днем в теплую погоду. Недавно установленная труба или труба, не заполненная жидкостью, может нагреться до уровней, превышающих максимальную расчетную температуру и расчетное давление.
Рекомендуется проводить испытания под давлением рано утром или перед рассветом, когда температура трубы ниже, или снизить температуру трубы путем заполнения ее охлаждающей жидкостью. Температура трубы должна полностью сравняться с температурой внутренней жидкости перед испытанием; задержка с испытанием может привести к повторному нагреву трубы и ее содержимого.
Рекомендации по внедрению и передовой опыт
На основе внедрения ASTM F2619/F2619M-20 даны следующие рекомендации:
Выбор материала
Предпочтительным является PE4710. Его более высокая плотность и сопротивление SCG (≥500 часов) обеспечивают более длительный срок службы и лучшую стойкость к растрескиванию под воздействием окружающей среды. Для требовательных применений, таких как транспортировка многофазного потока, содержащего углеводороды, превосходные характеристики PE4710 гарантируют безопасность системы.
Проектные соображения
Влияние фактических изменений рабочей температуры на несущую способность трубопровода следует в полной мере учитывать на этапе проектирования. Для трубопроводов, прокладываемых на поверхности, необходимо учитывать повышение температуры, вызванное воздействием солнечного света, и соответствующим образом снизить проектное давление или принять меры по изоляции.
Монтаж и испытания
Контроль качества должен строго осуществляться в соответствии с частотой и методами испытаний, требуемыми стандартом. Перед испытанием под давлением на месте необходимо измерить температуру трубопровода, а испытательное давление определить на основе расчетного давления при фактической температуре для обеспечения безопасного и эффективного испытания.
Техническое обслуживание и мониторинг
Создайте систему регулярных осмотров и технического обслуживания, особенно для открытых участков трубопровода, для контроля состояния их внешней поверхности и возможных признаков ультрафиолетового разрушения. Для критически важных применений рассмотрите возможность внедрения программы управления целостностью.
Полное соблюдение требований ASTM F2619/F2619M-20 и сочетание их с передовой инженерной практикой позволяет обеспечить долгосрочную безопасную и надежную эксплуатацию трубопроводов из полиэтилена высокой плотности при добыче нефти и газа.
ASTM F2619/F2619M-20 Ссылочный документ
- ASTM D1238 Стандартный метод определения скорости потока термопластов с помощью экструзионного пластометра
- ASTM D1598 Стандартный метод определения времени до разрушения пластиковых труб при постоянном внутреннем давлении
- ASTM D1599 Стандартный метод испытаний пластиковых труб, трубопроводов и фитингов на устойчивость к кратковременному гидравлическому сбою
- ASTM D1600 Стандартная терминология для сокращенных терминов, относящихся к пластмассам
- ASTM D1603 Стандартный метод испытаний на содержание технического углерода в олефиновых пластиках
- ASTM D2122 Стандартный метод испытаний для определения размеров термопластических труб и фитингов
- ASTM D2290 Стандартный метод испытания кажущейся кольцевой прочности пластиковых или армированных пластиковых труб на разрыв
- ASTM D2513 Стандартные спецификации для термопластичных газовых труб, трубок и фитингов
- ASTM D2683 Стандартные спецификации на полиэтиленовые фитинги раструбного типа для полиэтиленовых труб и трубок с регулируемым наружным диаметром
- ASTM D2837 Стандартный метод испытаний для получения основы гидростатического расчета термопластичных трубных материалов
- ASTM D3261 Стандартные спецификации для пластиковых фитингов из полиэтилена (PE) методом стыковой термоплавки для пластиковых труб и трубок из полиэтилена (PE)
- ASTM D3350 Стандартные технические условия на полиэтиленовые пластиковые трубы и фитинги*， 2024-08-01 Обновление
- ASTM D4218 Стандартный метод определения содержания технического углерода в полиэтиленовых соединениях методом муфельной печи
- ASTM D638 Стандартный метод испытания свойств пластмасс на растяжение
- ASTM F1055 Стандартные спецификации для полиэтиленовых фитингов электросварного типа для полиэтиленовых труб и трубок с контролируемым наружным диаметром
- ASTM F1473 Стандартный метод испытаний на растяжение с надрезом для измерения устойчивости полиэтиленовых труб и смол к медленному росту трещин
- ASTM F1973 Стандартные спецификации для безанодных стояков и переходных фитингов заводской сборки в системах распределения топливного газа из полиэтилена (ПЭ)
- ASTM F2206 Стандартные спецификации для фасонных фитингов из полиэтилена, сплавленного встык (ПЭ)*， 2024-07-01 Обновление
- ASTM F412 Стандартная терминология, относящаяся к пластиковым трубопроводным системам*， 2025-09-01 Обновление
- CSA Z662 Нефте- и газопроводные системы*， 2023-06-01 Обновление
ASTM F2619/F2619M-20 История
- 2020 ASTM F2619/F2619M-20 Стандартные спецификации для трубопроводных труб из полиэтилена высокой плотности (ПЭ)
- 2019 ASTM F2619/F2619M-19 Стандартные спецификации для трубопроводных труб из полиэтилена высокой плотности (ПЭ)
- 2013 ASTM F2619/F2619M-13 Стандартные спецификации для полиэтилена высокой плотности 40;PE41; Линейная труба
- 2011 ASTM F2619/F2619M-11 Стандартные спецификации для трубопроводных труб из полиэтилена высокой плотности (ПЭ)
- 2007 ASTM F2619/F2619M-07 Стандартные спецификации для трубопроводных труб из полиэтилена высокой плотности (ПЭ)
