關于產品標準中對材料性能要求處理問題的探討

李東傳，樸慶梅，孫成艷，余海鷹

1.石油工業(yè)油氣田射孔器材質量監(jiān)督檢驗中心(黑龍江大慶163853)

2.中國石油大慶油田有限責任公司第五采油廠(黑龍江大慶163513)

關于產品標準中對材料性能要求處理問題的探討

李東傳1，樸慶梅1，孫成艷2，余海鷹1

1.石油工業(yè)油氣田射孔器材質量監(jiān)督檢驗中心(黑龍江大慶163853)

2.中國石油大慶油田有限責任公司第五采油廠(黑龍江大慶163513)

闡述了產品標準編寫過程中如何處理與原材料性能相關的產品性能要求的問題。分析了SY/T 5562-2000《油氣井用射孔槍》行業(yè)標準修訂中的實際問題，完成了對該標準中材料性能要求與抽樣不統(tǒng)一的問題的分析，結合井下施工需求、國內射孔槍產品質量控制現(xiàn)狀等，提出了建立“材料”章、將材料性能檢驗與抽樣統(tǒng)一的建議。正確處理好產品中原材料質量控制、生產過程中質量控制及產品材料性能檢驗問題，為標準的修訂提供了依據(jù)。

產品標準;射孔槍;材料

標準的要求是表達如果聲明符合標準需要滿足的規(guī)則，并且不準許存在偏差的條款［1］。如果“要求”是一項標準中的“規(guī)范性要素”，則應用“要求”二字作為章標題。“要求”章中提出的要求是由要求型條款構成，不但需要滿足，而且需要證實，并且應該能夠做到。

產品標準的主要內容是規(guī)定產品應該滿足的要求，包括適用性的要求。這些要求通常用性能特性表示。此外，為了驗證是否滿足各項要求，還需要有針對每項要求的試驗方法，通過試驗方法的測試，才能得到比較的數(shù)據(jù)，來判斷各項要求是否滿足［2］。

對產品的要求在“要求”章中規(guī)定，要求是針對產品的。對于那些由原材料通過機械加工直接制造的產品，材料性能要求對原材料也是適用的。

SY/T 5562-2000油氣井用射孔槍［3］中的射孔槍拉伸性能無法直接檢驗，只能利用檢驗射孔槍材料的拉伸性能來代表產品的拉伸性能。然而，標準的“要求”章中的材料性能等內容與檢驗規(guī)則中的在原材料中抽取樣品相矛盾。本文主要分析了問題產生的原因，并探討了改進方法。

1 問題來源

2014年，根據(jù)《國家能源局關于下達2014年第一批能源領域行業(yè)標準制(修)訂計劃的通知》(國能科技［2014］號)，準備修訂SY/T 5562-2000油氣井用射孔槍。

SY/T 5562-2000中關于射孔槍拉伸性能的要求如下:

1)射孔槍主要受力零件的材料，其力學性能應符合下列要求:屈服強度:Rel≥724MPa;抗拉強度: Rm≥739MPa;斷后伸長率:A4≥11%;硬度:(30～35)或(269～302)HB;橫向沖擊性能見表1。

2)主要受力件或承壓件的磁粉檢測應符合JB/ T 4730.4-2005［4］中的Ⅱ要求。

3)螺紋應符合國家或行業(yè)標準規(guī)定。

4)射孔槍應按GB/T 20488［5］的規(guī)定進行綜合性能試驗。模擬井打靶槍體裂紋長度不超過10mm。

表1 橫向沖擊性能

SY/T 5562-2000中對應的檢驗樣品取樣的內容如下:

1)拉伸試驗。樣品的抽取:從每一批熱處理(或連續(xù)熱處理時，每50個管件為一批)的管件中，任意抽取一段管子或半成品毛坯，切取拉伸試樣進行試驗。

2)硬度試驗。樣品的抽取:從每一熱處理批(或連續(xù)熱處理時，每50個管件為一批)的管件中任取一個試樣進行試驗，以確認符合硬度要求。試樣應按標準中圖1所示切取。

3)橫向沖擊試驗。樣品的抽取:從每一批熱處理(或連續(xù)熱處理時，每50個管件為一批)的管件中，任意抽取一段管子或半成品毛坯，切取沖擊試樣進行試驗。

產品標準的《要求》章中的內容是針對產品的，通過對產品的出廠檢驗和型式檢驗來判定是否滿足要求。而出廠檢驗、型式檢驗不能在原材料中抽取未形成產品的管材，只能在產品中抽取樣品。因此，標準中上述抽樣方法規(guī)定的內容是不合適的。

2 井下施工對射孔槍性能的要求

射孔完井時，需要使用電纜、油管或連續(xù)油管等工具將射孔器輸送到目的油層，射孔后取出或直接投入生產。電纜輸送的射孔器較短，一般不超過6m;油管輸送的射孔器一般較長，直井射孔作業(yè)時可達數(shù)百米、水平井甚至達到1km。這就要求射孔槍不但有較好抗射孔沖擊性能，還要具備足夠的抗拉性能以及厚度，主要體現(xiàn)在射孔后的抗拉性能，以免脫落在井中。

3 射孔槍的拉伸性能檢驗

3.1 理想的檢驗方法——直接檢驗

射孔槍的抗沖擊性能可以通過地面混凝土靶射孔試驗和模擬井射孔試驗來檢驗與評價。射孔槍的抗拉伸性能檢驗，即承受射孔作業(yè)時的起下管串時的應力檢驗最理想的方法是模擬井下管串受力情況進行射孔并檢驗。

按外徑102mm、長500m的射孔器串在直井中的受力計算，射孔器串上部連接處的受力與下掛16～20t重物相當，考慮到井液浮力的作用，射孔器串在井下的實際受力要低一些。即使這樣，在試驗室內也很難模擬射孔器串在井下的受力情況進行檢驗。

如果將試驗分成兩部分，即射孔時不受力，射孔后對管串進行受力檢驗也是可以考慮的。射孔器檢驗時，普遍接受的能夠代表現(xiàn)場射孔器性能的樣品有效長度為1.0m，加上槍頭、槍尾的長度一般不少于1.2m，能夠進行這么大樣品拉力試驗的裝置需要專門設計。但國內尚未見到專用試驗裝置的報道。

3.2 普遍采用的檢驗方法——間接檢驗

由于很難直接檢驗射孔槍樣品在射孔后的受力情況，生產廠家嘗試通過射孔槍材料的力學性能來間接反映產品的拉伸性能(表2)。通過大量的試驗給出了相關的技術指標，滿足現(xiàn)場對材料性能的要求，并建立了SY/T 5562-2000標準，實踐證明該方法切實可行。

表2 槍管材料主要性能參數(shù)

目前使用的射孔槍均是按標準要求對材料性能檢驗合格后進行相應的加工、組裝的，可以保證射孔槍的拉神性能。

4 產品性能的標準化

對于無法利用產品性能特性直接檢驗的性能可以考慮利用其材料性能間接檢驗。如果生產廠家希望通過標準規(guī)定原材料性能以便于原材料的驗收和質量控制可以在產品標準中增加“材料”章;如果用于產品性能檢驗則可以將其放入“要求”章，當然，原材料的入廠檢驗也可以做為依據(jù)使用。

在“要求”章中規(guī)定的材料性能必需給出對應的試驗方法和檢驗規(guī)則，而在“材料”章給出的材料性能為原材料性能則不必給出。

4.1 材料

鑒于目前國內射孔槍體使用的材料均是鋼材、密封件均為橡膠，生產廠家希望使用標準來規(guī)定原材料的技術性能，為生產控制提供依據(jù)，通過控制生產射孔槍的管材性能來保證產品質量，則材料性能的相關內容應該在“材料”章中。

4.1.1 金屬材料

1)射孔槍主要受力零件(槍體、槍頭、槍尾、中間接頭)的材料，其力學性能應符合下列要求:屈服強度:Rel≥724MPa;抗拉強度:Rm≥793MPa;斷后伸長率:A4≥11%;硬度:(30～35)HRC或(269～302)HB;橫向沖擊性能要求見表1。

2)射孔槍和接頭有含硫化氫環(huán)境的材料要求時，所有防腐設計和材料應按GB/T 20972.1-2008 (NACEMR0175/ISO 15156:203MOD)［6］相關標準進行。防硫的橡膠密封件依據(jù)環(huán)境、時間要求選擇氟橡膠或全氟醚橡膠，也可在專業(yè)橡膠密封件制造商協(xié)助下選擇，并提交用戶符合防硫要求的證明性材料。

3)鍛鋼件應符合JB/T 5000.8［7］中Ⅱ類鍛件的規(guī)定。

4)主要受力件或承壓件的磁粉檢測應符合JB/T 4730.4-2005中的Ⅱ級規(guī)定。

4.1.2 密封件

橡膠密封件表面不得有飛邊、撕裂、硫化不良等缺陷存在，目視檢測應符合GB/T 3452.2［8］的規(guī)定。

4.2 標準內容統(tǒng)一

如果“要求”章中含材料性能相關的內容，應是對產品的材料性能要求，其對應的檢驗應是“出廠檢驗”或“型式檢驗”，試驗樣品應在射孔槍樣品中抽取。即，將SY/T 5562-2000中6.3.1.1、6.3.2.1和6.3.3.1條中的“從每一熱處理批的管件中，任取一段管子或半成品毛坯”改為“從射孔槍組批中抽取樣品”。

4.3 材料相關要求存在的問題

在標準中規(guī)定材料的成份等相關要求存在以下問題:

1)對于某些特殊井，滿足以上指標要求的材料制造的射孔槍不一定能夠滿足現(xiàn)場需要。

2)規(guī)定了材料的技術指標不利于技術的發(fā)展，如國外已開始償試使用的復合材料槍，其材料的某些性能不能滿足以上規(guī)定。

5 結論與建議

1)對產品進行標準化首先遵循性能原則，然而，在實踐中常常出現(xiàn)部分內容無法遵循上述原則，只能選用特性描述，但在涉及到材料性能要求時要慎重處理。“要求”章中的材料條款規(guī)定的是產品的性能，其試驗方法、出廠檢驗或型式檢驗以及相應的抽樣方法均與產品相對應。如果制定該條款的目的僅僅是用于原材料的入廠檢驗或質量控制則應放入“材料”章。

2)射孔槍抗拉性能是產品在使用中才能體現(xiàn)出來的特性，施工設計時也需要該參數(shù)，應該作為要求中的內容，但目前尚無成型的檢測裝置，建議開展相應的檢測技術研究。

3)在SY/T 5562-2000“要求”章中規(guī)定射孔槍材料的抗拉強度等力學性能可行，可以滿足產品的出廠檢驗、型式檢驗需要，達到控制產品質量的目的。但抽樣應是在成品的射孔槍組批中取而不是在原材料的管組批中抽取，建議在標準修訂時修正。如果生產廠家需要對材料進行檢驗可以在”原料”章中進行規(guī)定。

4)考慮到盡可能不要限制技術的發(fā)展，建議在條件允許時將產品標準中涉及到材料性能的要求修改為產品的性能特性。

［1］GB/T 1.1-2009標準化工作導則第1部分:標準的結構和編寫［S］.

［2］白殿一.標準的編寫［M］.北京:中國標準出版社，2009.

［3］SY/T 5562-2000油氣井用射孔槍［S］.

［4］JB/T 4730.4-2005承壓設備無損檢測第4部分磁粉檢測［S］.

［5］GB/T 20488-2006油氣井聚能射孔器材性能試驗方法［S］.

［6］GB/T 20972.1-2008(NACEMR0175/ISO 15156:203 MOD)石油天然氣工業(yè)油氣開采中用于含硫化氫環(huán)境的材料第1部分:選擇抗裂紋材料的一般原則［S］.

［7］JB/T 5000.8-2007重型機械通用技術條件第8部分:鍛件［S］.

［8］GB/T 3452.2液壓氣動用O形橡膠密封圈第2部分:外觀質量檢驗規(guī)范［S］.

It is expounded how to dealwith the requirements of product properties concerned withmaterial properties in writing product standards.The practical problem involved in revising the industry standard SY/T 5562-2000“Perforating Gun for Oil and Gas Wells”，that is，the inconsistence of the requirements ofmaterial properties in the standard with the test properties of sampling products，is analyzed.According to downhole construction demands and the current situation of domestic perforation gun product quality control，it is suggested to add a chapter“Material”to the standard so as to unify the requirements ofmaterial properties in the standard with the test properties of samp ling products and correctly deal with the relationship among material quality control，product manufacturing process and productmaterial inspection，which provides the basis for the revision of the standard.

product standard;perforating gun;material

路萍

2014-10-23

李東傳(1969-)，男，高級工程師，主要從事油氣井用射孔器材檢測技術工作。