"ПНСТ 515-2021. Предварительный национальный стандарт Российской Федерации. Нефтяная и газовая промышленность. Системы подводной добычи. Гидравлические шланги"
(утв. и введен в действие Приказом Росстандарта от 19.01.2021 N 4-пнст)

1 РАЗРАБОТАН Обществом с ограниченной ответственностью "Газпром 335" (ООО "Газпром 335")

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 023 "Нефтяная и газовая промышленность"

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 19 января 2021 г. N 4-пнст

Создание и развитие отечественных технологий и техники для освоения шельфовых нефтегазовых месторождений должно быть обеспечено современными стандартами, устанавливающими требования к проектированию, строительству и эксплуатации систем подводной добычи. Для решения данной задачи Министерством промышленности и торговли Российской Федерации и Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии реализуется "Программа по обеспечению нормативной документацией создания отечественной системы подводной добычи для освоения морских нефтегазовых месторождений". В объеме работ программы предусмотрена разработка национальных стандартов и предварительных национальных стандартов, областью применения которых являются системы подводной добычи углеводородов.

Целью разработки настоящего предварительного национального стандарта является установление общих требований и методов испытаний к гидравлическим шлангам, применяемым при эксплуатации систем подводной добычи.

1.1 Настоящий стандарт распространяется на гидравлические шланги и шлангокабели, применяемые в системах подводной добычи углеводородов.

1.2 Требования настоящего стандарта следует применять при разработке конструкторской документации на проектирование и изготовление, а также при испытаниях гидравлических шлангов, применяемых в системах подводной добычи углеводородов.

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ ISO 6803-2013 Рукава резиновые или пластиковые и рукава в сборе. Импульсные гидравлические испытания под давлением без изгиба

ГОСТ 34370 Пластмассы. Определение механических свойств при растяжении. Часть 1. Общие принципы

ГОСТ Р ИСО 1402 Рукава резиновые и пластиковые и рукава в сборе. Гидравлические испытания

ГОСТ Р ИСО 1817 Резина. Определение стойкости к воздействию жидкостей

ГОСТ Р 55735 Оборудование горно-шахтное. Рукава шахтные резиновые высокого давления с металлическими навивками и металлическими оплетками с концевой арматурой. Требования безопасности и методы испытаний

ПНСТ 477-2020 Нефтяная и газовая промышленность. Системы подводной добычи. Чистота гидравлических жидкостей. Классификация

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.

3.1 В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:

3.1.1 гидравлический шланг (hydraulic hose): Гибкий трубопровод (рукав), предназначенный для передачи энергии давления жидкости от источника энергии к исполнительным органам, для передачи гидравлической жидкости и химических реагентов, имеющий соединительную (концевую) арматуру или без нее.

3.1.2 гидравлическая соединительная перемычка (hydraulic flying lead): Многокомпонентный гибкий трубопровод, который предназначен для передачи под давлением гидравлических и технологических жидкостей между подводным оборудованием.

3.1.3 максимальное рабочее давление (design pressure): Максимальное давление, при котором допускается эксплуатация гидравлических шлангов в течение длительного времени.

В настоящем стандарте использованы следующие обозначения:

ГСП - гидравлическая соединительная перемычка;

ППВО - подводное противовыбросовое оборудование;

ТНПА - телеуправляемый необитаемый подводный аппарат.

В настоящем стандарте использовано следующее обозначение:

P_р - максимальное рабочее давление.

4.1.1 Гидравлические шланги в оборудовании системы подводной добычи углеводородов обеспечивают транспортировку под давлением следующих жидкостей:

- гидравлической жидкости;

- ингибиторов коррозии;

- ингибиторов гидратообразования;

- других химических реагентов (ингибиторов образования парафинов, отложений, деэмульгаторов и т.д.).

4.2.1 Гидравлические шланги в оборудовании системы подводной добычи углеводородов могут быть разделены на:

- гидравлические шланги в составе оборудования, постоянно эксплуатируемого под водой, т.д. в течение всего срока разработки месторождения;

- гидравлические шланги в составе оборудования, используемого для проведения краткосрочных работ.

4.2.2 Гидравлические шланги используются в составе следующего оборудования, постоянно эксплуатируемого под водой:

- шлангокабели (основной и внутрипромысловый);

- гидравлические соединительные перемычки.

4.2.3 Гидравлические шланги используются в составе следующего оборудования, используемого для проведения краткосрочных работ:

- шлангокабели оборудования системы доступа в скважину;

- шлангокабели и гидравлические перемычки для управления ППВО;

- гидравлические шланги, используемые в различных инструментах, ТНПА и другом оборудовании.

5.1.1 Гидравлические шланги предназначены для эксплуатации в морской воде и должны соответствовать условиям эксплуатации оборудования системы подводной добычи углеводородов.

5.1.2 Гидравлические шланги должны обеспечивать транспортировку жидкостей с сохранением уровня чистоты, определяемым по ПНСТ 477-2020, в соответствии с требуемым уровнем.

5.1.3 Гидравлические шланги, используемые в составе оборудования, постоянно эксплуатируемого под водой, должны быть рассчитаны на весь срок его службы.

5.1.4 Гидравлические шланги, входящие в состав шлангокабелей, целесообразно проектировать с учетом [1].

5.2.1 Материал внутреннего слоя гидравлических шлангов должен быть стойким к транспортируемым по ним жидкостям.

5.2.2 Для придания гидравлическому шлангу стойкости к внешнему давлению при эксплуатации на больших глубинах внутренний слой может быть упрочнен стальной гофрированной трубой или стальным спиральным каркасом.

5.2.3 Материал внешней оболочки гидравлических шлангов должен быть стойким к:

- озону;

- ультрафиолетовому излучению;

- морской воде.

5.3.1 Концевая арматура гидравлических шлангов должна быть выполнена из коррозионно-стойких материалов и должна быть стойкой к морской воде и жидкостям, транспортируемым по гидравлическим шлангам.

5.3.2 В случае, если коррозионная стойкость концевой арматуры гидравлических шлангов к морской воде обеспечивается применением электрохимической защиты, концевая арматура должна быть в обязательном порядке включена в расчет катодной защиты подводного оборудования.

5.4.1 Максимальное рабочее давление гидравлических шлангов, используемых в системе подводной добычи углеводородов, предпочтительно выбирать из стандартного ряда уровней рабочего давления (см. [1], приложение C): 20,7 МПа (3000 psi), 34,5 МПа (5000 psi), 51,7 МПа (7500 psi), 69 МПа (10000 psi).

5.4.2 Внутренний диаметр гидравлических шлангов предпочтительно выбирать из следующего ряда стандартных значений: 6,3 мм (1/4"), 9,5 мм (3/8"), 12,7 мм (1/2"), 15,9 мм (5/8"), 19 мм (3/4"), 25,4 мм (1"), 31,8 мм (1 1/4"), 38,1 мм (1 1/2").

5.4.3 В таблице 1 приведено соответствие уровней максимального рабочего давления и допустимых внутренних диаметров гидравлических шлангов (см. [1], приложение C).

5.5.1 Значение испытательного давления должно быть кратно максимальному рабочему давлению с коэффициентом, указанным в таблице 2.

5.5.2 Испытания на разрывное давление проводят на образцах гидравлического шланга, взятых от каждой партии (непрерывной длины), давлением, равным 4·P_р.

5.5.3 Для каждой произведенной партии (непрерывной длины) гидравлического шланга и для каждого отдельного гидравлического шланга после установки концевой арматуры должно быть проведено испытание путем выдерживания проверочного давления, равного 2·P_р.

5.5.4 Приемо-сдаточные испытания гидравлических шлангов в составе шлангокабеля или ГСП (если ранее они уже были испытаны двукратным максимальным рабочим давлением), а также повторные испытания отдельных гидравлических шлангов (например, на входном контроле по требованию заказчика) следует проводить с использованием давления, равного 1,5·P_р.

Гидравлический шланг, изогнутый до минимального радиуса изгиба, должен быть стойким к критическому внешнему (дифференциальному) давлению, которое определяют, как 150% разницы в гидростатическом давлении столба морской воды и столба гидравлической жидкости (внутри шланга) на максимально допустимой глубине эксплуатации.

Примечание - Настоящее требование применимо к гидравлическим шлангам, которые предполагается использовать в гидравлических системах, подача гидравлической жидкости в которых осуществляется от надводного оборудования (береговой комплекс, морская платформа/технологическое судно).

5.7.1 На наружной оболочке гидравлических шлангов с шагом не менее чем один метр должна быть нанесена следующая маркировка:

- производитель;

- тип шланга и номер партии;

- номинальный внутренний диаметр;

- максимальное рабочее давление;

- номер линии для гидравлических шлангов в составе шлангокабеля или гидравлических соединительных перемычек.

5.8.1 Следующие испытания, представленные в таблице 3, должны быть выполнены на образцах гидравлических шлангов при постановке продукции на производство, при приемке партии продукции и при приемке готовых изделий (гидравлических шлангов с концевой арматурой).

5.8.2 В рамках приемочных испытаний, а также в рамках приемо-сдаточных испытаний с каждой изготовленной катушки гидравлического шланга должны быть взяты образцы для проведения испытаний по 6.1 - 6.12 согласно таблице 3.

6.1.1 Для контроля необходимо взять по одному образцу длиной не менее 150 мм с каждого конца гидравлического шланга изготовленной партии.

6.1.2 Должны быть проконтролированы следующие параметры:

- внутренний диаметр;

- толщина внутреннего слоя;

- диаметр по каждому слою усиления;

- внешний диаметр;

- концентричность шланга.

6.1.3 Во время проведения измерений следует руководствоваться ГОСТ Р 55735.

6.1.4 Должна быть проконтролирована длина каждого отрезка гидравлического шланга после установки концевой арматуры.

6.2.1 Должно быть проведено испытание каждой произведенной партии (непрерывной длины) гидравлического шланга и каждого отдельного гидравлического шланга после установки концевой арматуры путем выдерживания проверочного давления, равного 2·P_р, в соответствии с ГОСТ Р ИСО 1402.

6.2.2 Гидравлические шланги, предназначенные для включения в шлангокабель, должны быть испытаны выдерживанием:

- в течение 30 мин под испытательным давлением;

- затем в течение 60 мин с отсеченным источником давления.

Во время испытания следует осуществлять непрерывный контроль и регистрировать давление в шланге.

6.2.3 По требованию заказчика при приемке гидравлического шланга на производство шлангокабеля или ГСП может быть проведено испытание путем выдерживания проверочного давления, равного 1,5·P_р, в соответствии с ГОСТ Р ИСО 1402, если ранее гидравлический шланг уже был испытан двукратным максимальным рабочим давлением.

6.3.1 Для испытания необходимо взять по одному образцу с каждого конца гидравлического шланга изготовленной партии (непрерывной длины).

6.3.2 После установки концевой арматуры на образцы длина тела гидравлического шланга между концевой арматурой должна быть не менее 400 мм.

6.3.3 Измерение деформации под давлением должно быть проведено при максимальном рабочем давлении в соответствии с ГОСТ Р ИСО 1402.

6.4.1 Для испытания необходимо взять по одному образцу с каждого конца гидравлического шланга изготовленной партии (непрерывной длины). На образцы требуется установить ту концевую арматуру, которая будет использована для серийных изделий.

6.4.2 После установки концевой арматуры на образцы длина тела гидравлического шланга между концевой арматурой должна быть не менее 400 мм.

6.4.3 Испытания следует проводить согласно ГОСТ Р ИСО 1402 с использованием давления, составляющего не менее 70% разрывного давления гидравлического шланга, т.е. давления, равного 0,7·4·P_р.

6.4.4 По окончании испытания не должно быть утечек или признаков разрушения. Утечка у концевой арматуры, негерметичность арматуры или разрыв рукава в месте крепления к арматуре рассматриваются как ошибки при сборке рукава и требуют проведения повторных испытаний.

6.5.1 Для испытания необходимо взять по одному образцу с каждого конца изготовленной партии (непрерывной длины) гидравлического шланга.

6.5.2 В испытание должен быть также включен образец шланга, в котором применено сращивание нитей усиления (если сращивание допустимо технологией изготовления шланга). Место сращивания должно находиться в середине образца и должно быть четко отмечено на наружной поверхности образца.

6.5.3 После установки концевой арматуры на образцы длина тела гидравлического шланга между концевой арматурой должна быть не менее 400 мм.

6.5.4 Испытание на разрывное давление проводят согласно ГОСТ Р ИСО 1402 с использованием давления, равного не менее 4·P_р, как это указано в таблице 2.

6.5.5 Допускается проводить испытание после контроля деформации под давлением. Проведение контроля деформации под давлением (см. 6.3) после испытаний на разрывное давление не допустимо.

6.6.1 После изготовления внутренней оболочки с каждого конца должен быть взят образец внутренней оболочки длиной 1 м и подвергнут испытанию на внутреннее разрушающее давление.

6.6.2 Внутреннее разрушающее давление не должно быть менее 80% расчетного внутреннего разрушающего давления, вычисленного для минимально допустимой толщины стенки, максимально допустимого внутреннего диаметра и при растягивающем напряжении, возникающем при 20%-ном удлинении материала внутренней оболочки.

6.7.1 Для испытания необходимо взять по два образца с каждого конца гидравлического шланга изготовленной партии (непрерывной длины).

6.7.2 В испытание должны быть также включены два образца шланга, в котором применено сращивание нитей усиления (если сращивание допустимо технологией изготовления шланга). Место сращивания должно находиться в середине образцов и должно быть четко отмечено на наружной поверхности образцов.

6.7.3 На образцы должна быть установлена концевая арматура, причем должны быть установлены не менее четырех образцов концевой арматуры такой конструкции, которая будет использована для серийных изделий.

6.7.4 Длину образцов выбирают в соответствии с ГОСТ ISO 6803-2013 (рисунок 1).

6.7.5 Все испытуемые образцы должны перед этим успешно пройти испытание на выдерживание проверочного давления, как это описано в 6.2.

6.7.6 Испытание импульсным давлением должно быть проведено в соответствии с ГОСТ ISO 6803 при уменьшенной температуре испытаний (55 +/- 3) °C. Совместимость испытательной жидкости с материалом шланга должна быть проверена до начала проведения испытаний. Давление испытаний должно быть не менее чем в 1,33 раза больше максимального рабочего давления. Образцы должны выдержать не менее 200000 циклов без каких-либо утечек.

6.7.7 Для гидравлических шлангов внутренним диаметром более 25,4 мм, для шлангов с максимальным рабочим давлением выше, чем указано в таблице 1, и для шлангов с использованием внутреннего стального каркаса (для стойкости к внешнему гидростатическому давлению) могут быть использованы иные критерии проведения настоящего испытания, указанные в спецификации производителя гидравлического шланга.

6.8.1 Для испытания необходимо взять по два образца с каждого конца гидравлического шланга изготовленной партии (непрерывной длины).

6.8.2 Длина образцов должна быть не менее 400 мм и достаточной для проведения испытаний.

6.8.3 Образцы выдерживают в течение не менее 24 ч при температуре (минус 40 +/- 2) °C.

6.8.4 Затем в течение (10 +/- 2) с, не вынимая из камеры холода, образцы изгибают вокруг оправки радиусом, равным минимальному радиусу изгиба испытуемого гидравлического шланга.

6.8.5 Шланги внутренним диаметром 22 мм и менее изгибают на 180°, а шланги внутренним диаметром более 22 мм изгибают на 90°.

6.8.6 Допускается испытывать шланги внутренним диаметром более 22 мм вне камеры холода, но время переноса из камеры холода на испытательный стенд не должно быть более 15 с.

6.8.7 На образцах не должно быть трещин.

6.8.8 Образцы доводят до комнатной температуры и проводят выдерживание проверочного давления, равного 2·P_р, так, как это описано в 6.2.

6.9.1 Для испытания используют образец гидравлического шланга длиной между концевой арматурой не менее 500 мм.

6.9.2 Образец изгибают до минимального радиуса изгиба и помещают в барокамеру так, что оба его конца выведены наружу и внутри образца поддерживается атмосферное давление.

6.9.3 Образец полностью наполняют водой так, что один его конец подсоединен к измерительной мензурке.

6.9.4 Затем плавно повышают давление. Фиксируют значение давления, при котором уровень воды в мензурке скачкообразно повышается из-за того, что происходит смятие гидравлического шланга. Полученное давление должно быть больше критического внешнего (дифференциального) давления.

6.10.1 Испытание проводят для подтверждения стойкости гидравлического шланга с концевой арматурой типа муфта-ниппель к эксплуатации в перекрученном состоянии.

6.10.2 Для испытания изготовляют два образца гидравлического шланга длиной 600 мм каждый. С одной стороны на каждый образец устанавливают резьбовые фитинги с внутренней резьбой (муфта), которые идентичны фитингам, применяемым для серийных изделий. С другой стороны могут быть выбраны любые испытательные фитинги, обеспечивающие возможность проведения испытания.

6.10.3 Два шланга со стороны штатных фитингов соединяют через переходник с двусторонней внешней резьбой (ниппель-ниппель) с номинальным установочным крутящим моментом. Свободными концами (с испытательными фитингами) сборку шлангов закрепляют таким образом, чтобы сборка оказалась перекрученной на 90° вокруг собственной оси. При этом шланги должны быть закручены в таком направлении, чтобы стремиться ослабить затяжку штатных фитингов.

6.10.4 Далее образцы должны быть подвергнуты 10 циклам изменения давления между атмосферным давлением и давлением 1,5·P_р, с выдержкой не менее 10 с. Затем следует выдержка при давлении 1,5·P_р в течение не менее 10 мин.

6.10.5 Во время испытания не должны наблюдаться утечки, разрушение или ослабление затяжки образцов.

6.11.1 Испытание на совместимость следует проводить для демонстрации того, что материалы конструкции шланга совместимы с рабочими флюидами и морской водой. Настоящее испытание необходимо проводить для каждой комбинации флюида/материала.

6.11.2 Испытание образцов материалов наружной и внутренней оболочек шланга проводят методом погружения. При проведении испытаний следует руководствоваться ГОСТ Р ИСО 1817 (см. также [2]).

После выдержки образцов должно быть измерено увеличение их объема, изменение таких свойств, как относительное удлинение и прочность при разрыве. Настоящие параметры следует измерять по ГОСТ 34370 (см. также [2]).

Настоящее испытание применимо только для того, чтобы определить наличие явной несовместимости между материалами шланга и флюидом. Этого испытания достаточно для проверки совместимости наружной оболочки шланга с рабочими флюидами и морской водой. Для внутренней оболочки следует проводить как испытание методом погружения, так и длительное испытание циклическим давлением.

Настоящему испытанию подвергают образцы гидравлических шлангов, эксплуатируемых под водой в течение длительного времени (например, в течение всего срока службы месторождения). В обязательном порядке настоящему испытанию подвергают гидравлические шланги, входящие в состав:

- основных и внутрипромысловых шлангокабелей;

- гидравлических соединительных перемычек.

Испытания циклическим давлением выполняют на минимум шести образцах шланга, каждый приблизительно длиной 1 м с концевой арматурой, использование которой предполагается на серийных изделиях. Шесть образцов шланга для удобства могут быть последовательно соединены.

Перед этим шланги должны быть подвергнуты испытаниям на измерение деформации под давлением (см. 6.3) и выдерживание проверочного давления (см. 6.2). Шланги должны быть заполнены гидравлической жидкостью (использование которой предполагается при эксплуатации).

Сборка шлангов должна быть погружена в водопроводную (или морскую) воду и должна удерживаться при температуре (40 +/- 1) °C в течение 12 мес. В случае, если график работ не позволяет выполнить 12-месячное испытание, может быть использована более высокая температура с меньшей продолжительностью испытания. В этом случае продолжительность и температура должны быть указаны в документально оформленных технических условиях изготовителя.

Воду следует обновлять ежемесячно.

Сборка шлангов должна быть подвергнута циклическому изменению давления от нуля до максимального рабочего давления со скоростью 1 цикл/ч.

Каждый цикл должен состоять из следующих временных интервалов:

- возрастания давления продолжительностью 5 мин +/- 10 с;

- выдержки при максимальном давлении продолжительностью 40 мин +/- 10 с;

- падения давления продолжительностью 5 мин +/- 10 с;

- выдержки без давления продолжительностью 10 мин +/- 10 с.

Периодически (предпочтительно раз в два месяца) друг за другом один из шлангов следует извлекать для проведения исследований, а с оставшимися шлангами следует продолжать испытания.

Извлеченные образцы подвергают контролю, и измеренные физические свойства внутренней оболочки шланга сравнивают с контрольными образцами из той же партии. Измерение физических свойств внутренней оболочки шланга следует проводить по ГОСТ 34370.

Комбинацию шланг/флюид считают успешно прошедшей испытание на совместимость, если:

- ни один из шлангов не имеет отказов в течение испытания;

- анализ опытных данных позволяет прогнозировать минимальную проектную долговечность больше, чем заданный срок службы.

Могут быть использованы режимы испытания, отличающиеся от приведенного.

6.12.1 По требованию покупателя продукции должно быть проведено испытание на проницаемость материала внутреннего слоя гидравлического шланга.

6.12.2 Испытание на проницаемость проводят для определения проницаемости внутренней оболочки шланга для заданных рабочих флюидов. Результаты этого испытания используют для того, чтобы характеризовать конструкцию шланга, но они не устанавливают приемочные/отбраковочные критерии.

6.12.3 Проницаемость внутренней оболочки к жидкостям измеряют на образце длиной не менее 1 м с использованием испытательной аппаратуры (см. [3]).

Давление зарядки азота следует ежедневно проверять и при необходимости регулировать. Потерю флюида следует измерять ежедневно в течение не менее 30 суток.

Должен быть построен график потери флюида в зависимости от затраченного времени. Средний градиент этого графика следует использовать для определения характерной скорости проницаемости для определенной комбинации флюида/материала.