Предварительный национальный стандарт ПНСТ 488-2020 "Нефтяная и газовая промышленность. Системы подводной добычи. Болтовые соединения из легированной и нержавеющей стали для эксплуатации в условиях высокого давления. Технические условия" (утв. и введен в действие приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 31 декабря 2020 г. N 104-пнст) (документ не действует)

Предварительный национальный стандарт ПНСТ 488-2020
"Нефтяная и газовая промышленность. Системы подводной добычи. Болтовые соединения из легированной и нержавеющей стали для эксплуатации в условиях высокого давления. Технические условия"
(утв. и введен в действие приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 31 декабря 2020 г. N 104-пнст)

Petroleum and natural gas industry. Subsea production systems. Alloy-steel and stainless steel bolting for high pressure service. Specification

ОКС 75.020

Срок действия - с 1 августа 2021 г.
до 1 августа 2024 г.

Предисловие

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 31 декабря 2020 г. N 104-пнст

Введение

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 обеспечение безопасности эксплуатации систем подводной добычи за счет установления требований к крепежным изделиям из легированной и нержавеющей стали, применяемым в сосудах под давлением, клапанах, фланцах и фитингах, эксплуатирующимся в условиях высокого давления в системах подводной добычи углеводородов.

1 Область применения

1.1 Настоящий стандарт распространяется на крепежные изделия из легированной и нержавеющей стали, применяемые в сосудах под давлением, клапанах, фланцах и фитингах оборудования и сооружений систем подводной добычи углеводородов в условиях с учетом [1].

1.2 Настоящий предварительный стандарт распространяется на крепежные изделия из легированных ферритных марок сталей и нержавеющих аустенитных марок сталей с обозначениями В5, В8 и т.д. Выбор материала крепежных изделий зависит от конструкции, условий эксплуатации, механических свойств и температурных характеристик.

1.3 Настоящий стандарт содержит дополнительные требования, которые при необходимости может предъявлять заказчик. Дополнительные требования должны применяться только при наличии указания в запросе, контракте или заказе.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 1497 (ИСО 6892-84) Металлы. Методы испытаний на растяжение

ГОСТ 9012 Металлы. Метод измерения твердости по Бринеллю

ГОСТ 9013 Металлы. Метод измерения твердости по Роквеллу

ГОСТ 26007 Расчеты и испытания на прочность. Методы механических испытаний металлов. Методы испытания на релаксацию напряжений

ГОСТ 28473 Чугун, сталь, ферросплавы, хром, марганец металлические. Общие требования к методам анализа

ГОСТ ISO 898-1 Механические свойства крепежных изделий из углеродистых и легированных сталей. Часть 1. Болты, винты и шпильки установленных классов прочности с крупным и мелким шагом резьбы

ГОСТ Р ИСО 643 Сталь. Металлографическое определение наблюдаемого размера зерна

ГОСТ Р 54153 Сталь. Метод атомно-эмиссионного спектрального анализа

ПНСТ 485 Гайки из углеродистой стали и легированной стали для болтов для эксплуатации в условиях высокого давления и/или высоких температур. Технические условия

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 Термины и определения

В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:

3.1

отжиг для снятия остаточных напряжений (stress relieving): Отжиг без существенного изменения фазового состояния структуры для осуществления заданной степени релаксации напряжений. [ГОСТ 33439-2015, статья 2.1.25.5]

3.2 отжиг на твердый раствор (solution annealing): Термообработка, предусматривающая нагрев до заданной температуры, выдержку при этой температуре, длительность которой должна быть достаточной для перехода одного или нескольких компонентов в твердый раствор, и последующее охлаждение, скорость которого должна быть достаточной для того, чтобы эти компоненты остались в твердом растворе.

3.3 деформационное упрочнение (strain hardening): Увеличение прочностных свойств материала в результате пластических деформаций при температурах ниже температуры рекристаллизации.

3.4 отпуск (tempering): Термическая обработка (термообработка) стали, сплавов, проводимая после закалки для уменьшения или снятия остаточных напряжений в стали и сплавах, повышающая вязкость, уменьшающая твердость и хрупкость металла.

4 Сокращения

В настоящем стандарте использованы следующие сокращения:

ПТФЭ - политетрафторэтилен;

ASME (American society of mechanical engineers) - Американское общество инженеров-механиков;

UNS (Unified numbering system) - Универсальная система обозначений металлов и сплавов.

5 Общие требования

В заказе на поставку изделий по настоящему стандарту должно быть указано следующее:

- количество (масса или количество штук);

- наименование изделия (прутки, болты, шпильки, винты);

- марка и класс (см. приложение Б);

- размеры, нормативный документ на размеры;

- указание на необходимость поставки гаек (см. раздел 8);

- требования к покрытию (при необходимости);

- дополнительные требования согласно приложению А.

6 Материал

Химический состав сталей для изготовления крепежных изделий в соответствии с [2] должен соответствовать требованиям, указанным в приложении Б.

7 Изготовление

7.1 Требования к выплавке стали для крепежных изделий указаны в [3].

7.2 Прутки для изготовления крепежных изделий должны быть горячедеформированными и в дальнейшем могут быть обработаны бесцентровым шлифованием или холодным волочением.

7.3 Прутки из ферритных сталей должны пройти термическую обработку по режиму закалки с отпуском. Закалку нужно проводить с отдельного нагрева (не допускается проводить закалку прутков с прокатного или ковочного нагрева). Минимальная температура отпуска должна соответствовать значениям, указанным в приложении В.

7.4 После высадки или нарезания резьбы крепежные изделия из ферритных сталей не должны подвергаться закалке.

7.5 В случаях, когда материал крепежного изделия подвергается холодному волочению, за исключением случаев, указанных в 7.7, должен быть проведен отжиг для снятия напряжений после холодного волочения. Минимальная температура отжига для снятия напряжений должна быть ниже температуры отпуска, но не более чем на 55 °С. Испытания для определения механических свойств должны быть проведены после отжига для снятия напряжений.

7.6 Изделия из марок В6 и В6Х следует выдерживать при температуре отпуска в течение не менее 1 ч.

7.7 Изделия из марки В6Х можно поставлять в состоянии непосредственно после проката и отпуска. Холодная деформация после термообработки допускается для материала марки В6Х при условии, что его окончательная твердость отвечает требованиям, указанным в приложении В.

7.8 Если не указано иное, материал крепежных изделий марки В7 может быть подвергнут термообработке в индукционной печи или в электрической печи сопротивления.

7.9 Заготовки марки В16 должны быть нагреты до температуры от 925 °С до 955 °С и подвергнуты закалке в масле. Минимальная температура отпуска должна соответствовать значениям, указанным в приложении В.

7.10 Все аустенитные нержавеющие стали должны быть подвергнуты отжигу на твердый раствор с учетом особенностей, указанных в 7.11-7.18.

7.11 В соответствии с видом термической обработки крепежные изделия и прутки из аустенитных нержавеющих сталей разделяют на классы:

- класс 1 - отжиг на твердый раствор;

- класс 1А - отжиг на твердый раствор на готовом изделии;

- классы 1В и 1С - отжиг на твердый раствор азотосодержащих нержавеющих сталей;

- класс 1D - отжиг на твердый раствор посредством быстрого охлаждения с прокатного нагрева;

- классы 2, 2В и 2С - отжиг на твердый раствор и деформационное упрочнение.

7.12 Классы 1, 1В, 1С (только марки B8R и B8S), 2, 2В и 2С можно использовать для изготовления прутков и окончательно обработанных крепежных изделий.

7.13 Класс 1А (все марки) и класс 1С (только марки B8RA и B8SA) можно использовать для изготовления окончательно обработанных крепежных изделий.

7.14 Класс 1D используют только для прутков и окончательно обработанных элементов крепежных изделий, которые механически обрабатывают из прутка класса 1D без последующей горячей или холодной обработки.

7.15 Крепежные изделия, изготовленные из классов 1 и 1В всех марок и классов 1С марок B8R и B8S после проката прутка, ковки или высадки, проведенные в горячем или в холодном состоянии, должны пройти отжиг на твердый раствор.

7.16 Катаные или кованые прутки марок класса 1D марок В8, В8М, В8Р, B8LN, B8MLN, B8N, B8MN, B8R и B8S должны быть быстро охлаждены непосредственно после горячей деформации при температуре выше 955 °С, таким образом, чтобы карбиды по границам зерен остались в растворе. Применение крепежных изделий класса 1D должно быть ограничено температурой 455 °С.

7.17 Окончательно обработанные крепежные изделия класса 1А и класса 1С марок B8RA и B8SA должны быть подвергнуты отжигу на твердый раствор после завершения всех операций прокатки, ковки, высадки или нарезания резьбы. Данные обозначения не применимы к исходным материалам, таким как прутки.

8 Механические свойства

8.1 Объем испытаний

8.1.1 Прутки для изготовления крепежных изделий должны пройти испытание на растяжение на одном образце от партии, состоящей из прутков одной плавки, одного диаметра, одной садки термообработки.

8.1.2 Если термическую обработку прутков проводят в печах непрерывного действия, то испытание на растяжение должно быть проведено на двух образцах из партии массой не более 9000 кг, состоящей из прутков одной плавки, одного диаметра, прошедших термообработку. Должно быть проведено одно дополнительное испытание на растяжение на каждые дополнительные 4500 кг прутков в партии.

8.1.3 Крепежные изделия должны проходить испытания партиями. Партия должна комплектоваться из крепежных изделий одной плавки, одной марки с одним номинальным диаметром. Максимальный размер партии для крепежных изделий различного диаметра должен соответствовать таблице 1.

Таблица 1 - Размеры партии

Диаметр изделия, мм	Максимальный размер партии
Менее 30	680 кг
От 30 до 42	2000 кг
От 42 до 64	2700 кг
Более 64	100 шт.

8.1.4 Для шпилек, болтов, винтов одно испытание на растяжение должно быть проведено для каждой партии.

8.1.5 Испытания на растяжение не требуются для болтов, винтов, шпилек, которые изготовлены из термообработанных прутков, поставленных в соответствии с требованиями настоящего стандарта и испытанных в соответствии с 8.1.1-8.1.2, при условии, что они не подвергаются последующей термообработке.

8.1.6 Одно крепежное изделие из партии болтов и винтов с головкой классов 2, 2В и 2С с диаметром стержня не более 35 мм и длиной стержня не менее, чем в три раза превышающей диаметр, и изготовленного с использованием высадки или ковки (горячей или холодной), должно быть подвергнуто испытанию на растяжение полноразмерных крепежных изделий в дополнение к основному испытанию образцов на растяжение.

8.1.7 Одно крепежное изделие из партии винтов с головками с внутренним шестигранником, с шестигранными, квадратными, шестигранными с фланцем или двенадцатигранными с фланцем головками должно пройти испытание на растяжение на косой шайбе.

8.1.8 Измерение твердости должно быть проведено на двух изделиях из партии.

8.1.9 Болты и шпильки марки В7М должны быть подвергнуты контролю твердости на каждом изделии.

8.2 Испытание на растяжение

8.2.1 Результаты испытания на растяжение при комнатной температуре должны соответствовать требованиям, указанным в приложении В.

8.2.2 При испытании на растяжение полноразмерных образцов разрыв должен происходить в стержне или на участке с резьбой без разрушения или признаков разрушения (трещин) в месте соединения головки и стержня.

8.2.3 Если результаты испытаний на полноразмерных крепежных изделиях противоречат результатам испытаний образцов на растяжение, результаты испытаний полноразмерных образцов должны иметь преимущественную силу.

8.2.4 Минимальная прикладываемая нагрузка при испытании на растяжение на полноразмерных образцах на косой шайбе должна быть равна:

,

(1)

где W - минимальная нагрузка при растяжении на косой шайбе без разрыва,

T _s - предел прочности при растяжении, МПа (из приложения В),

A _t - номинальная площадь расчетного сечения оправки, мм ² (как указано в таблицах пробных нагрузок [3]).

8.3 Твердость должна отвечать требованиям, указанным в приложении В.

8.4 Если результаты механических испытаний любой партии не отвечают указанным требованиям, производитель может повторно подвергнуть данную партию термической обработке, но не более двух раз. В таком случае, для подобной партии должны быть проведены дополнительные требуемые испытания на удвоенном количестве образцов, все результаты которых должны отвечать требованиям, указанным в приложении В.

9 Требования к гайкам

Болты, шпильки следует поставлять с гайками, если это указано в заказе на поставку. Гайки должны соответствовать ПНСТ 485.

10 Методы испытаний

10.1 Испытания на растяжения термически обработанных прутков следует проводить по ГОСТ 1497 или другому аналогичному стандарту. Испытания болтов, винтов и шпилек следует проводить по ГОСТ ISO 898-1 или другому аналогичному стандарту.

10.2 Измерение твердости

10.2.1 Измерение твердости по Бринеллю нужно проводить по ГОСТ 9012 или эквивалентному стандарту.

10.2.2 Измерение твердости по Роквеллу нужно проводить по ГОСТ 9013 или эквивалентному стандарту.

10.2.3 Определение твердости следует проводить на торце болта или шпильки. В случае, если это невозможно, определение твердости следует проводить в иных местах. Поверхности испытуемого болта или шпильки должны быть очищены от посторонних веществ. Также при подготовке поверхности испытуемого болта или шпильки необходимо принять меры, предотвращающие возможное изменение твердости испытуемого болта или шпильки вследствие нагрева.

10.2.4 Допускается использование электромагнитного (вихретокового) метода измерения твердости для болтов и шпилек марки В7М в качестве альтернативы определению твердости по отпечатку. В этом случае каждая контролируемая партия должна быть исследована электромагнитным методом в 100 %-ном объеме по согласованной с заказчиком методике. После измерений твердости электромагнитным методом пробы в количестве, как минимум, 100 шт. из каждой партии, отобранные произвольно, должны быть подвергнуты измерению твердости методом вдавливания. Для осуществления приемки партии все пробы должны соответствовать требованиям к твердости, указанным в приложении В. Если любая из проб выходит за пределы указанных максимального или минимального значений твердости, партия должна быть отбракована и подвергнута повторной термической обработке и повторному отбору проб либо испытана в 100 %-ном объеме для определения твердости методами вдавливания.

10.3 Определение химического состава

10.3.1 Химический анализ стали выполняют методами, установленными в ГОСТ Р 54153, ГОСТ 28473, или другими методами, обеспечивающими требуемую точность измерений и аттестованными в установленном порядке.

11 Размеры

11.1 Головки болтов рекомендуется изготавливать в соответствии с размерами, приведенными в [4].

11.2 Если в заказе на поставку не указано иное, болты с шестигранной головкой нужно использовать для номинального диаметра стержня меньше или равного 30 мм. Для диаметра стержня более 30 мм нужно использовать болты с шестигранной высокой головкой. Диаметр стержня и радиус галтели головки для размеров винтов и болтов с высокими шестигранными головками под ключ, которые не указаны в соответствующих таблицах в [4], могут быть отражены в таблицах для винтов и болтов с шестигранной головкой под ключ, соответственно.

11.3 Винты или болты с головкой с внутренним шестигранником рекомендуется изготавливать согласно [5].

12 Сертификат

Сертификат на крепежные изделия должен содержать размеры, режим термообработки, результаты анализа химического состава, результаты механических испытаний.

13 Маркировка

При маркировке крепежных изделий следует учитывать обозначения производителя, классы и символы марки в соответствии с таблицей 2.

Таблица 2 - Маркировка крепежных изделий

Класс	Марка	Символ марки
Маркировка крепежных изделий из ферритной стали
-	В5	В5
	В6	В6
	В6Х	В6Х
	В7	В7
	В7М	В7М
	В16	В16
	В16+ дополнительное требование (см. А.12)	B16R
Маркировка крепежных изделий из аустенитной стали
Класс 1	В8	В8
	В8С	В8С
	В8М	В8М
	В8Р	В8Р
	В8Т	В8Т
	B8LN	B8F или B8LN
	B8MLN	B8G или B8MLN
	B8CLN	B8Y или B8CLN
	B8ML4CuN	B8YY или B8ML4CuN
Класс 1А	В8А	В8А
	В8СА	В8В или В8СА
	В8МА	B8D или В8МА
	В8РА	В8Н или В8РА
	В8ТА	B8J или В8ТА
	B8LNA	B8L или B8LNA
	B8MLNA	В8K или B8MLNA
	B8NA	B8V или B8NA
	B8MNA	В8W или B8MNA
	B8MLCuNA	В9K или B8MLCuNA
	B8CLNA	B8Z или B8CLNA
	B8ML4CuNA	B8ZZ или B8ML4CuNA
Класс 1В	B8N	B8N
	B8MN	B8Y или B8MN
	B8MLCuN	B9J или B8MLCuN
Класс 1С	B8R	В9А или B8R
	B8RA	В9В или B8RA
	B8S	B9D или B8S
	B8SA	B9F или B8SA
Класс 1D	В8	В94
	В8М	В95
	В8Р	В96
	B8LN	В97
	B8MLN	В98
	B8N	В99
	B8MN	В100
	B8R	В101
	B8S	В102
	B8CLN	В103
	B8ML4CuN	В104
Класс 2	В8	B8SH
	В8С	B8CSH
	В8Р	B8PSH
	В8Т	B8TSH
	B8N	B8NSH
	В8М	B8MSH
	B8MN	B8YSH
	B8MLCuN	B8JSH
Класс 2В	В8М2	B9G или В8М2
	В8	В9
Класс 2С	В8М3	В9Н или В8М3

Библиография

[1]	ИСО 13628-1:2005	Нефтяная и газовая промышленность. Проектирование и эксплуатация систем подводной добычи. Часть 1. Общие требования и рекомендации. (Petroleum and natural gas industries - Design and operation of subsea production systems - Part 1: General requirements and recommendations)
[2]	ASTM A193/A193M	Стандартные технические условия на крепежные изделия из легированных и нержавеющих сталей для эксплуатации при высоких температурах или высоких давлениях и других специальных условиях эксплуатации (Standard specification for alloy-steel and stainless steel bolting for high temperature or high pressure service and Other special purpose applications)
[3]	ASTM А962/А962М	Стандартные технические условия для общих требований к стальным крепежным изделиям и/или материалам крепежа, предназначенным для использования при любой температуре от криогенной до диапазона ползучести (Standard specification for common requirements for steel fasteners or fastener materials, or both, intended for use at any temperature from cryogenic to the creep range)
[4]	ASME B18.2.3.3M	Метрические высокие шестигранные винты (Metric heavy hex screws)
[5]	ASME B18.3.1M	Винты с цилиндрической головкой и шестигранным углублением под ключ (Метрическая серия) (Socket head cap screws (Metric series))
[6]	ASTM E292	Стандартные методы испытаний материалов на длительную прочность (Standard test methods for conducting time-for-rupture notch tension tests of materials)