QZX-001—2022石油和天然气工业用合金钢B7和碳钢2H螺栓质量鉴定规范.docx

*公司企业标准Q/ZX-0012022石油和天然气工业用合金钢B7和碳钢2H螺栓质量鉴定规范编制:审核:批准:2022-11-01 实施2022-10-20发布*公司发布石油和天然气工业用合金钢B7和碳钢2H螺栓质量鉴定规范1范围1.1 目的本标准规定了用于石油和天然气工业的合金和碳钢螺栓的质量鉴定、生产和文件编制的相关要求。1.2 适用性本标准适用于当一个适用的APl设备标准或规定为符合性要求的规范被引用时。1.3 螺栓规范等级(BSL)本标准建立了两个螺栓规范等级，该两个等级规定了不同的技术、质量和合格要求:BSLT和BSL-2o螺栓等级数的逐渐提高为了反应在技术、质量和合格水平方面的要求逐渐严格。1.4螺栓类型本标准涵盖以下成品制作、加工和尺寸：a)机加工螺柱：b)机加工螺母：C)直径L5英寸(38.1mm)的滚螺纹螺柱：d)直径1.5英寸(38.mm)的滚螺纹螺柱：e)公称直径1.5英寸(38.1mm)的热成型螺母：f)公称直径1.5英寸(38.1mm)的热成型螺母。注:买方可指定按照本规范制造的替代几何部件。1.5 API会标的使用本产品是在经API许可的工厂生产，向顾客提供带有APl会标的产品，APl会标的使用执行API会标使用控制程序(QP/ZX-26-2022)。2规范性引用文件本标准中所引用的下列文件包含构成本标准规定的条款。凡是注日期的引用文件，只有该引用版本适用。凡是不注日期的参考文件，其最新版本适用于本标准(包括增补部分)APISPECQl石油和天然气工业制造组织质量管理体系要求规范QM/ZX-02-2022质量手册QP/ZX-26-2022APl会标使用控制程序API6A-20TH井口和采油树设备规范API6HT-2ND碳钢和低合金钢大截面和临界截面构件的热处理和试验ASTM2929M热锻碳素钢和合金钢棒一般要求的标准规范ASTMA193高温或高压设备和其他特殊用途用合金钢和不锈钢螺栓材料的标准规范ASTMA194高压或高温设备或两者用螺栓用碳素钢、合金钢和不锈钢螺母的标准规范ASTMA370钢制品机械试验的标准试验方法和定义ASTMA751钢制品化学分析的标准试验方法、实践和术语ASTMA941与钢、不锈钢、相关合金和铁合金有关的标准术语ASTMA962在从低温到蠕变范围的任何温度下使用的钢紧固件或紧固件材料或两者的通用要求的标准规范STMB850-98(15)降低氢脆风险的钢的后涂层处理的标准指南ASTMElO金属材料布氏硬度的标准试验方法ASTME18金属材料洛氏硬度的标准试验方法ASTME45钢中杂质含量测定的标准试验方法ASTME112测定平均粒度的标准试验方法ASTME381钢棒、钢坏、初轧坏和锻件的宏观腐蚀试验方法ASTME384材料显微压痕硬度的标准试验方法ASTME1268评定微观组织带状或定向程度的标准实施规程ASTMF519电镀/涂层工艺和使用环境的机械氢脆评定的标准试验方法ASTMF606测定内外螺纹紧固件、垫圈、直接张力指示器和钾钉机械性能的标准试验方法ASTMF1470-12指定机械性能和性能检验用紧固件取样的标准实施规程ANSI/NCSLZ540.3测量和试验设备的校准要求ISO17025测试和校准实验室能力的一般要求SAEAMS2750测温法SAEAMSH6875钢铁原料的热处理3术语、定义和缩写本标准采用20E的术语、定义和给缩写。4质量鉴定4.1 总则4 .1.1本标准陈述了三种螺栓规范等级和九种类型的螺栓的相关要求。制造商可以取得1.4条款中列出的一个或多个螺栓类型及一个或多个等级的螺栓的资质。每种类型的螺栓都应该分别进行质量鉴定。高等级的螺栓可覆盖低等级的螺栓鉴定。以下段落描述了当满足时，允许螺栓满足适当螺栓类型和BSL分类水平的条件。5 .1.2合格的螺栓螺母，应该从5.1中定义的经批准的原材料供应商处购买原材料，并根据4.3.1所列出的螺栓材料等级，依照适用的制造过程规范进行加工。4.2 质量鉴定测试4. 2.1合格螺栓应由本公司进行测试和评估，以确定1.4中所列螺栓类型及一个螺栓规范等级对应的合格性。只有当生产的螺栓符合表1中列出的所有本标准对应的章节的相关要求，才可以被认定为合格的螺栓。表1:螺栓测试要求BSL材料要求锻造/热处理化学成分机械性能金相组织硬度表面探伤内部探伤15.5.15.4.55.65.7.15.8.25.9.2.25.10.1/25.5.25.4.65.65.7.25.8.35.9.2.35.10.2.15.10.2.24.2.2所有要求的试验，包括由原材料供应商进行的认证，应由符合ISO17025的合格实验室进行。5. 2.3可以专门生产部分产品用来进行螺栓的质量鉴定，也可从一个生产批产品中随机挑选部分来执行，应使用足够数量的零件为所有要求的试验提供足够的材料。6. 2.4制造商应具有至少满足APIQl要求的质量管理体系。7. 2.5制造商应为每种合格产品保留并可获得一份MPS（见5.3）和质量鉴定记录（见.5）°质量定记录应显示所有合格的产品、工艺和尺寸，以及表1中对每个质量鉴定的所有要求，包括试验和检验结果。4.3 材料和尺寸4.3.1本标准覆盖了以下螺栓材料等级： ASTMA193B7等级 ASTMA1942H等级 设备制造商专有螺栓材料规范2. 3.2除非本标准进行了修改，否则所有引用的ASTM规范或设备制造商专有螺材料规范中的要求都必须予以满足，在引用的规范要求和本标准有冲突时，以本标准为准。由专有材料制成的螺栓应符合本标准的要求。4. 3.3螺母内螺纹超上限或者螺栓外螺纹超下限都是不分许的。5. 3.4不允许进行焊接。1.4 合格螺栓的验收4. 4.1总则表1中规定的测试结果，应符合第5章节中规定的验收准则以及螺栓生产商的书面规范，结果必须按照4.5的要求进行记录5. 4.2质量鉴定样件6. 4.2.1不符合验收准则的样件应重新评估MPS和所用的工艺规程和工艺方法，并要求重新鉴定。7. 4.2.2如果从一个生产批（见3.L9）中挑选的质量鉴定样件不符合验收准则，那么整批都应当拒收8. 4.2.3如果生商继续选择该批进行质量鉴定，则应对整个批次进行重新加工。最多允许进行两次整体重新热处理。9. 4.2.4对于重新加工的批次，应重复进行所有的鉴定试验。如果任何鉴定试验不符合验收标准，则应拒收整个批次。10. 4.2.5如果重新加工导致MPS发生任何变化，则应修改MPS,以反映新的过程控制变量。1.5 质量鉴定记录对于螺栓质量鉴定，应形成以下记录：a）ASTM规范号、版本和等级或设备制造商专有的螺栓材料规范；b）炉号；C）钢材生产商；d）钢材熔炼方法；e）尺寸；f）过程控制参数；g）制造过程规范；h）成型加工；i）热处理；j）机加工；k）滚丝；1）适用于4、5章节的测试结果记录；Hl）检验；n）人员资质；0）实验室资质；P）质量鉴定测试失败及纠正措施的记录。1.6 螺栓质量鉴定的限定条件4. 6.1BSL-I热处理工艺（含炉子的型号、炉子的控制方法和冷却控制方法）发生变更时需要重新鉴定。5. 6.2BSL-2BSL-I限制条件适用BSL-2,另外，以下更改需要重新鉴定；a）原材料供应商变更；b）机加工或形成螺纹的方法或设备的变更；C）热成型作业变更一一设备类型、加热方法及温度控制方法；d）5.2.1a）、b）、C）和d）所列过程的分包商变更。5合格螺栓的生产5.1 原材料供货商评定5.1.1 只有经过本公司批准认可的原材料厂家才能提供原材料；本公司应制定并全面实施文件化的程序，对每种等级及热处理条件的原材料供应商进行评定。确认过程应同时基于质保认证和技术评估，确认过程应建立一种对原材料供应商持续作为认可供应商的评估的方法基础上。5.1.2 除了保持一个符合适用标准的质量体系仕匕如APIQI或者IS09001）外，原材料供应商还应保持他们生产符合本标准的材料的技术能力的文件化的证据，并有一份能证明他们有持续生产合格产品能力的书面程序，以下是对不同BSL等级材料的厂商进行技术认可的方法：a）BSL-I用以下四个方法中的一个或多个：1）原材料接收检验，包括无损检测（NDE）、化学分析、宏观腐蚀等；2）原材料首件评估；3）技术能力证明，如：试验/检验、接收材料的质量、不合格分析等；4）每三年至少进行一次现场技术评审。5. b）BSL-2应使用a）条中的三个。6. 1.3本公司有责任确保原材料供应商已对所订购的每个等级的原材料实施了以下控制要求：a）化学成分控制；b）熔炼方法控制；C）浇铸操作；d）热轧控制；e）原材料检测和验收标准（纯净度要求，疏松或夹杂的限值，晶粒尺寸，显微组织，宏观组织等）；f）无焊接。5.2 分包商评定5.2.1总则公司分包以下操作，分包操作的供应商应由制造商根据本节的规定进行评定：a）热处理：b）电镀/涂层；c）力学性能试验；d）5.8规定的金相检测。e）化学分析。6. 2.2评定要求6.1 2.1只有评定合格的供应商才能进行分包作业。木公司应制定并全面实施文件化的程序，对分包供应商进行评定。确认过将应基于以下内容：5.2.2.1.1根据ISO9001、APTQl或ISo17025进行质量管理体系评估（适用于所有螺栓规范等级）；5.2.2.1 .2技术权威按照5.2.3中列出的方法进行的现场工艺评估。5.2.2.2 分包商应具有现场技术权威，且技术权威的能力应有据可查。5.2.3技术评估对各种螺栓规范等级的分包商技术评估方法如下a）、b）和C）所示：a）BSL-I要求符合IS09001.APIQl或ISO17025的质量管理体系评估。b）BSL-2要求DBSL-I的要求适用于BSL-2；2）技术权威每间隔不超过3年进行一次现场工艺审核；3）根据笫5.4条对供应商执行分包作业的技术能力的书面证据进行评估。评估至少应包括认证、生产日志、书面程序和不合格分析。1.3 材料规范5. 3.1除了4.3的要求之外，本公司应以材料规范的形式编制和文件化原材料要求。对于BSL-1,这可以是适用的ASTM规范，对于BSL-2,材料规范应包括下列内容：a）材料钢级，包括化学成分及允许的范围；b）可接受的熔炼和钢包精炼方式；c）可接受的热加工压缩比范围；d）可接受的纯净度等级范围；e）机械性能要求；f）可接受的检测方法和验收标准。6. 3.2在用原材料生产螺栓之前，本公司应对进货的原材料依照材料规范的要求进行验收并记录。1.4 制造过程规范（MPS）5. 4.1总则本公司应制定一份制造过程规范，该规范至少包括所有螺栓制造参数的允许水准，包括5.4.2中列出的过程控制变素和5.4.3中列出的热处理参数。6. 4.2一般变素以下为一般变素：a）锁粗设备；b）热成型加热方法；C）热成型温度控制方法；d）热处理设备和工艺；e）机加工和螺纹加工设备一单点加工（车床）、滚丝、切制丝锥、成型丝锥；f）机加工和螺纹控制方法；g）原材料供应商（名称和地址）；h）外包活动供应商（名称和地址）。5. 4.3锻造/热徽参数以下是锻造/热傲参数：a）设备；b）加热方式（感应炉）；C）温度控制（热电偶、光学或红外高温计、失效保护切断）；d）时间和温度；e）尺寸控制。5.4.4热处理参数以下是锻造/热处理参数；a）设备（间歇炉，感应炉）；b）时间和温度；C）冷却介质（例如：类型、聚合物浓度、淬火温度、搅拌）；d）控制和校准方法；e）最大转移时间；f）淬火介质起始和结束温度；g）装炉示意图。5.4.5BSL-I要求5.4.5.1锻造和热锻应符合本公司的标准工艺流程。5.4.5.2热处理应符合4.3.1所列的适用标准。5.4.5.3应执行制造工艺以避免在尖锐的角度和刀痕处产生应力集中现象，螺纹采用切削或滚制，统一标准外螺纹应为“R”系列（UNR底部圆弧螺纹）。5.4.5.4炉子的校准应符合API6A附录M,SAEAMS2750或SAEAMSH6875,对于电磁感应热处理炉，应按照本公司书面的规范执行校准。5.4.6BSL-2要求5.4.6.1BSL-I规定的要求也适用于BSL-2。5.4.6.2本公司应具有书面锻造程序，至少规定5.4.3中规定的参数。当采用感应加热进行锻造时，本公司的设备应包括温度监测设备和自动失效保护系统，以防止过热。5.4.6.3对于滚制螺纹的螺栓，应在低于最终回火温度28Cj但不超过回火温度的范围内进行去应力处理。5.4.6.4装炉应符合API6HT第6.3.3节的要求。5.4.6.5每种装载配置都应配备装炉图。5.4.6.6水、油和聚合物淬火介质应根据API6HT第6.2.2节进行控制。5.4.8电镀和涂层5.4.8.1只有在采购协议中规定的情况下，才能提供电镀和涂层。5.4.8.2电镀和涂层应按照行业或设备制造商专有的螺栓材料规范进行规定。5.4.8.3接触海浪或服务于海下的螺栓不允许镀锌。5.4.8.4防止内部氢脆：一所有电镀零件（无论强度等级如何）应在电镀后2小时内在191C。-218C。温度下烘烤至少8小时。备注：参考ASTMB850-98（15）ER9级。一一5.4.5.4的要求应适用于用于烘烤的烘箱。一电镀浴的控制应符合ASTME519中引用的样品强度的要求，并以不超过60天的频率进行验证。验收标准应为一件拉伸样品（la.1型）200小时后在75%极限强度下未失效。5. 4.8.5订购电镀和涂层时，应规定以下内容：a）部件的描述；b）规范编号和版本（ASTM规范的年份日期）；C）电镀/涂层的描述，包括类型、厚度、表面抛光，及其他适用的要求；d）供应商符合本文件5.4.8要求的声明。5.5原材料5.5.1BSL-I5.5.Ll钢材应该为全熟钢；5.5.1.2基于原始材料直径的压缩比至少是4:1；5.5.1.3钢应该符合4.3.1中所列出的标准要求，如适用；5.5.1.4不允许刻意添加硼元索；5.5.1.5所有刻意添加至炉内的元素都应该予以记录。5.5.2BSL-25. 5.2.1BSLT规定的要求也适用于BSL-2；6. 5.2.2原材料的熔化方法应为ASTMA941规定的细晶粒法。钢材应采用电炉或真空感应熔炼，然后进行二次精炼或钢包精炼；7. 5.2.3最大含S量是0.025%,最大含P量是0.025%；8. 5.2.4残留硼含量不得超过0.0005%O5.6 化学分析与化学分析有关的方法和操作应符合ASTM751o化学分析的频率应为每炉一次。结果应记录在试验报告中。5.7 机械性能5. 7.1总则所有热处理（包括应力消除）后，应由原材料供应商或本公司进行机械性能试验。在连续炉中不间断地进行热处理时（如3.1.5定义），试验应如下所示：前20000磅（9000千克）或以下不少于两次试验，之后每IoOOO磅（4500千克）或以下不少于一次附加试验。结果应记录在试验报告中。5. 7.2BSL-2当原材料供应商己经进行过一些测试时，螺栓生产商要进行复验。5.8 金相要求5. 8.1总则应进行以下适用于规定BSL的试验。原材料供应商未执行的任何规定的试验应由本公司执行。结果应记录在试验报告中。6. 8.2BSL-I微观组织和宏观组织应符合4.3.1所列标准的要求。7. 8.3SBL-28. 8.3.1微观组织测试9. 8.3.1.1总则应按照ASTME45方法A对微观组织试样的夹杂物含量进行测试。对于其他微观组织评估，应在1/4T的纵向上取试样。10. 8.3.L2夹杂物含量非金属夹杂物含量应符合表2的要求。每炉应进行一次测试。11. 8.3.L3奥氏体晶粒度在用合适的试剂腐蚀后，应根据ASTMEI12的要求确定每炉的奥氏体晶粒度。奥氏体晶粒度尺寸应符合表2。12. 8.3.L4微观组织螺栓的微观组织应主要为回火马氏体，螺母的微观组织应主要为何火索氏体。每炉应进行一次测试。13. 8.3.1.5带状组织不允许出现如ASTME1268图AL20所示的严重带状微观组织。当观察到带状组织的可接受性存在疑问时，应该在最有代表性的带状组织上按照ASTME384进行至少三次努氏硬度试验，试验载荷应为500g,除非观察到的带状组织非常薄，不允许进行精确的50Og试验，在这种情况下，允许将试验载荷降低至50g以获得准确读数。单个读数不得超过470hk°每炉应进行一次试验。注：本规范的带状组织指的是用诸如硝酸酒精溶液之类的腐蚀剂进行腐蚀白后无特性的显相，如果存在，这一显相显示为白色的无特性的带状组织，这些带状组织可能会有非常高的硬度应通过整个带宽的显微硬度测试来确认。14. 8.3.2宏观组织测试应按照ASTME381和ASTMA962制备和评估宏观组织试样。结果应符合表2的要求。每炉应进行一次试验。表2:BSL-2的微观组织和宏观组织要求测试BSL-2夹杂物含量，ASTME45方法A所有类别的夹杂物严重等级：细系2级，粗系1.5级夹杂物测试频率每炉一次晶粒度5级或更细晶粒度测试频率每炉一次微观组织主要是回火马氏体微观组织测试频率每炉一次（热处理后）宏观组织ASTME381S1,R1,C2宏观组织测试频率每炉一次带状组织不允许有ASTME1268中图Al.20所示带状组织测试频率每炉一次5.9 检验和测试要求5.9.1总则当检验和测试整个生产批次的产品时，抽取的样品不符合相关的要求则整批都判定为不合格，该不合格批应报废、返工或在实际操作的地方进行100%检查以剔除不合格品，如果是返工或100%检验，应重新检验或测试该批次的不合格特性以及受返工影响的任何特性。5.9.2硬度测试要求5.9.2.1总则硬度试验应按照ASTMA370（含附录A3在内）进行，除此之外试验应符合ASTMElO或ASTMEI8。结果应记录在试验报告中。5.9.2.2BSL-I5.9.2.2.1棒材和紧固件的硬度试验硬度测试结果应符合ASTMAl93、ASTMA194或设备制造商专有材料规范（适用时）的要求，但B7、2H等级和设备制造商专有材料规范的最大硬度不得超过34HRC（319HBW）o除非ASTM规范要求该等级需要进行100%硬度测试外，否则硬度测试的频率应符合ASTME1470,表3,样本数A。5.9.2.2.2感应或电阻法热处理棒材的硬度试验用感应或电阻加热的方法进行热处理的棒材，应按照ASTMA193对热处理棒材进行批量试验所需的相同试验频率，测量棒材横截面，横截面应磨平，并在尽可能靠近ASTMEI8所允许的边缘、半径中点及中心位置贯穿测试洛氏硬度，所有硬度测量应满足5.9.2.2.1的验收标准。5.9.2.2.3允许按照ASTMA193进行电磁硬度试验。5.9.2.3BSL-25.9.2.3.1棒材和紧固件的硬度测试BSLT硬度测试要求也适用于BSL-2,另外，当要对用感应或电阻加热的方法进行热处理的棒材进行横截面测试时，所有的读数必须要3HRC之内；5. 9.2.3.2紧固件的硬度测试每件都应进行解。5.9 .2.3.3不承受强制验证载荷的螺母ASTMA194表3和表4中未列出的螺母，应每炉批切割一个样品并对其横截面按照ASTMF606或ASTMA370进行硬度测试，硬度应符合5.9.2.2.1的验收标准。5.10 无损检测要求5.10.1BSL-I除所引用的ASTM标准有所要求外，无要求。5.10.2BSL-25.10.2. 1应进行表面无损检测，磁粉或渗透法都可以，磁粉探伤包括人员资质应符合ASTMA962S55,渗透探伤包括人员资质应符合ASTMA962S56,验收标准应符合ASTMA962S57,抽检数量为5%,检测结果应记录在检测报告中。5.11尺寸和外观检验1.1.1 U.1总则所有的尺寸和外观检验都应符合适用的ASTM标准或设备制造商专有材料规范的要求，应在涂覆前进行检查。结果应记录在检验报告中。不允许螺母螺纹尺寸过大或螺栓螺纹尺寸过小。1.1.2 BSL-I抽样数抽样数根据适用的ASTM规范的要求确定。1.1.3 BSL-2抽样数抽样数应符合表3。表3:尺寸和外观检验抽样数批量数样本数2-8全检9-50851-901391-15020151-28032281-50050501-120080根据NSISQZL4表1,一般检查水平Il注1接受数为。不符合。注2样本应随机抽取。6校准系统验收所用的检验、测量和试验设备应按照ANSI/NCSLZ540.3和本标准规定的时间间隔进行标识、检验、校准和调整。校准标准应可追溯到适用的国家或国际标准机构，并应不低于本规范所包含的要求。检验、测量和试验设备只能在校准范围内使用。应根据重复性和使用程度确定校准间隔。7测试报告7.1 总则测试报告应提供给买方，并应包括以下内容：7.2 BSL-IBSL-I测试报告符合适用的ASTM标准或设备制造商专有的材料规范的要求。7.3 BSL-2BSL-2测试报告包括如下内容： 原始钢厂质保书的复印件： 热加工压缩比； 热处理程序，包括时间、温度、淬火介质和炉子装载图或照片； 机械性能测试结果； 微观组织评估结果； 宏观组织评估结果； 尺寸检验结果； 无损检测结果； BSL鉴定等级；产品符合本标准要求的证明；未补焊声明。8标记8ASTM产品标记产品标记应符合ASTMAl93、ASTMAI94、ASTMA962或设备制造商专有螺栓材料规范（如适用）。注：引用的ASTM规范要求对公称直径3/8英寸及以上的螺柱，及所有尺寸的螺母的单个零件进行标记。8.2本规范的标记要求螺栓应标记唯一的炉批号标识及以下内容：a）BSL-I标上“20E1”b）BSL-2标上“20E2”公称直径在1英寸及以上的产品每只都必须标记，对于公称直径小于1英寸的螺栓，螺栓应妥善进行装箱，以保持炉批号标识和可追溯性。不得将多个炉批号混装在一个容器中。用于非独立标识的螺栓加工、储存和运输中使用的容器应清楚标记相关ASTM或设备制造商专有螺栓材料规范和本标准要求的所有标记信息。9记录保存本公司应建立和保持文件化程序，以控制本标准要求的所有文件和数据。本标准要求的记录应保存10年。文件和数据可以是任何类型的媒体（纸质版或电子档），并且应：a）保持以证明符合规定要求;b）清晰：c）保留并易检索；d）贮存在可防止遗失的环境内:e）可供用户/买方审核。10存储和发运应按照本公司的书面规范对螺栓进行包装以便储存和运输。