ANSI API TR 5C3-2008 Technical Report on Equations and Calculations or Casing Tubing and Line Pipe Used as Casing or Tubing and Performance Properties Tables for Casing and Tubing .pdf

1、Technical Report on Equations and Calculations or Casing, Tubing, and Line Pipe Used as Casing or Tubing; and Performance Properties Tables for Casing and TubingANSI/API TECHNICAL REPORT 5C3FIRST EDITION, DECEMBER 2008ADDENDUM, OCTOBER 2015ISO 10400:2007 (Modified), Petroleum, petrochemical and natu

2、ral gas industriesEquations and calculations for the properties of casing, tubing, drill pipe and line pipe used as casing or tubingSpecial NotesAPI publications necessarily address problems of a general nature. With respect to particular circumstances, local,state, and federal laws and regulations

3、should be reviewed.Neither API nor any of APIs employees, subcontractors, consultants, committees, or other assignees make anywarranty or representation, either express or implied, with respect to the accuracy, completeness, or usefulness of theinformation contained herein, or assume any liability o

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10、eet, NW, Washington, DC 20005.Copyright 2008, 2015 American Petroleum InstituteAPI ForewordNothing contained in any API publication is to be construed as granting any right, by implication or otherwise, for themanufacture, sale, or use of any method, apparatus, or product covered by letters patent.

11、Neither should anythingcontained in the publication be construed as insuring anyone against liability for infringement of letters patent.Suggested revisions are invited and should be submitted to the Standards Department, API, 1220 L Street, NW,Washington, DC 20005, standardsapi.org.iiiContentsPageA

12、PI Foreword . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . iiForeword . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

13、 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . vIntroduction. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . vi1 Scope . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

14、. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 Conformance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22.1 Normative references . . .

15、 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22.2 Units of measurement. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 N

16、ormative references . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 Terms and definitions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

17、 . . . . . . . . . . 35 Symbols . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56 Triaxial yield of pipe body . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

18、 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146.1 General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146.2 Assumptions and limitations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

19、 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156.3 Data requirements. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156.4 Design equation for triaxial yield of pipe bod

20、y . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166.5 Application of design equation for triaxial yield of pipe body to line pipe. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176.6 Example calculations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

21、. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177 Ductile rupture of the pipe body . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 217.1 General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

22、 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 217.2 Assumptions and limitations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 217.3 Data requirements

23、. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 227.4 Design equation for capped-end ductile rupture. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 247.5 Adjustme

24、nt for the effect of axial tension and external pressure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 257.6 Example calculations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 288 External pre

25、ssure resistance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 308.1 General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

26、 . . . . . . . 308.2 Assumptions and limitations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 308.3 Data requirements. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

27、. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 318.4 Design equation for collapse of pipe body . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 318.5 Equations for empirical constants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

28、. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 378.6 Application of collapse pressure equations to line pipe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 388.7 Example calculations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

29、 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 399 Joint strength. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 399.1 General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

30、 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 399.2 API casing connection tensile joint strength. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 409.3 API tubing connection tensile joint strength . . . . . . . .

31、. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 469.4 Line pipe connection joint strength . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4710 Pressure performance for couplings . . . . . . . . . . . .

32、. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4710.1 General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4710.2 Internal yield pressure of round

33、 thread and buttress couplings. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4810.3 Internal pressure leak resistance of round thread or buttress couplings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4911 Calculated masses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

34、. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5111.1 General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5111.2 Nominal masses . . . . . . . .

35、 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5111.3 Calculated plain-end mass. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5111.4 Calc

36、ulated finished-end mass . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52vContentsPage11.5 Calculated threaded and coupled mass . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

37、. . . . . 5211.6 Calculated upset and threaded mass for integral joint tubing and extreme-line casing . . . . . . . . . . . . . 5311.7 Calculated upset mass . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5411.8 Ca

38、lculated coupling mass . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5511.9 Calculated mass removed during threading . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 591

39、1.10Calculated mass of upsets. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6412 Elongation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

40、 . . . . . . . . . . . . . 6813 Flattening tests . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6813.1 Flattening tests for casing and tubing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

41、 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6813.2 Flattening tests for line pipe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6914 Hydrostatic test pressures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

42、 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7014.1 Hydrostatic test pressures for plain-end pipe, extreme-line casing and integral joint tubing. . . . . . . . . 7014.2 Hydrostatic test pressure for threaded and coupled pipe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

43、 . . . . . . . . . . . . . 7015 Make-up torque for round thread casing and tubing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7216 Guided bend tests for submerged arc-welded line pipe. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

44、 . 7216.1 General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7216.2 Background . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

45、. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7417 Determination of minimum impact specimen size for API couplings and pipe. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7417.1 Critical thickness. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

46、. . . . . . . . . . . . . . . . . . 7417.2 Calculated coupling blank thickness . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7617.3 Calculated wall thickness for transverse specimens . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

47、 . . . . . . . . . . . . . . . 7717.4 Calculated wall thickness for longitudinal specimens . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7817.5 Minimum specimen size for API couplings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

48、. . . . . . . . . . 7917.6 Impact specimen size for pipe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8117.7 Larger size specimens . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

49、. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8117.8 Reference information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81Annex A (informative) Discussion of equations for triaxial yield of pipe body . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82Annex B (informative) Discussion of equations for ductile rupture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95Annex C (informative) Rupture test procedure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .