American Petroleum Institute（API）5CT高強度鋼は、高循環油圧破砕荷重を受けた井戸のケーシング弦に広く使用されています。 P110ケーシング弦などのAPIスチールの非ソールグレードは、井戸の構造に十分に使用されていますが、標準的なAPI P110接続では、油圧破砕を必要とするシェールウェルのパイプボディ故障よりも故障率が高くなりました。 P110パイプボディと接続の障害も、これらの高い油圧破砕負荷にさらされた井戸で使用されるP110鋼のケーシングと接続を生成するために貧弱な製造慣行が採用されている場合にも経験されています。
重要な材料特性
API 5CT高強度鋼の限界を理解する場合、次の材料特性は重要です。降伏強度（YS）、シャルピーVノッチ（CVN）衝撃エネルギー、硬度、および焼き戻し。
API仕様5CT\/ISO 1196 0は、{0}。5％から0。 YS。 ASTMメソッドは、0.2％伸長から始まる応力ひずみ曲線の線形部分に平行な線を描画し、ストレス軸上の応力 - ひずみ曲線と交差する場所は、0.2％オフセットYSとして定義されます。どちらの方法でも、非常に類似した結果が生成されます。引張試験から得られたこの値は、材料がAPI指定された最小降伏強度（SMYS）要件を満たしているかどうかを判断するために使用されます。これは、負荷ケースの考慮事項と設計安全因子の決定に重要です。
CVN衝撃エネルギーまたは「靭性」は、材料の亀裂を開始して伝播するのに必要なエネルギーです。タフネスは、材料がパイプの故障まで亀裂を成長させるのではなく、亀裂を止めることができるため、貴重な特性です。靭性は温度と強い相関関係があり、底部の温度で非常に高くなる可能性があります。ただし、一部の高強度鋼材料は、より涼しい表面温度でより脆くなります。
硬度テストは、インデントに適用された既知の圧縮力からの変形に抵抗する材料の能力を測定します。鋼の強度が高いほど、変形が少なくなります。したがって、得られた硬度値が高いほど。硬度と引張強度の間には相関があるため、硬度テストは、鋼のおおよその強度レベルを決定するための非破壊的な小規模品質保証テストとして使用できます。もう1つの重要な関連する考慮事項は、硬度と降伏強度が高い材料は、環境的に支援された亀裂に対してより脆弱であるということです。
焼き戻しとは、比較的高い温度から消光することで硬化した後、鋼が特定の期間所定温度に加熱される熱プロセスです。消光されるように、炭素鋼は非常に硬く、脆弱な方法で動作します。ただし、硬度\/降伏強度を低下させ、このプロセス中に使用される時間と温度に基づいて、鋼の靭性をより受け入れられるレベルに戻します。
現在のP110 API 5CT仕様
API仕様5CTでは、P110グレードのスチールが110 ksiから140 ksiの降伏強度範囲を持つ必要があります。この素材の強度が高いため、特に140 KSIに近づくにつれて、環境的に支援されたひび割れに対して脆弱になります。多くの高強度鋼材料には、この問題に対処するための最大硬度要件があります。ただし、P110スチールにはこの要件がありません。
さらに、すべての高強度サワーグレードのオイルカントリーチューブラーグッズ（OCTG）鋼は、硬度を確実に減らすために最小の温度温度要件を持っています。ただし、P110は急冷され、焼き戻す必要がありますが、最小限の温度温度要件がありません。いくつかの基本的なP110仕様要件を表1に示します。
鉄鋼製造および加工技術における今日の基準の進歩により、鉄鋼業はより清潔で丈夫な鋼を生産することができます。ただし、これはAPI 5CT仕様の現在のエディションには反映されていません。さらに、P110パイプボディ材料には、エンドユーザーが具体的に呼び出さない限り、定義された靭性テスト要件はありません。タフネステストが必要な場合でも、API 5CT（パイプボディおよびカップリングストックの場合）の最小CVN衝撃値要件は低すぎます。
これらの低いCVNタフネス値の要件および\/またはタフネステスト要件の欠如により、エンドユーザーは、標準よりも高いタフネス材料がウェルデザインで使用される必要があるかどうかを確認する必要があります。
陸上の井戸の典型的な失敗
P110鋼の管状は多くの井戸で適切に機能しますが、高循環破壊荷重を必要とする井戸の故障の影響を受けやすくなります。文書化された障害のほとんどは、循環応力レベルが破壊されたメイクアップ応力が高く適用された内部圧力でオーバーレイされたために最も高い接続で発生します。さらに、NACEおよび\/またはフラック液によって酸っぱいとは見なされない非常に低い濃度のH2の存在でさえ、P110などの高強度鋼を網羅するのに十分な水素を生成し、これらの高FRAC負荷を受けたときにそれを失敗させる可能性があります。それ以外の場合、電気抵抗溶接（ERW）の溶接部の製造欠陥や、縫い目、ラップ、かさぶた、亀裂などのシームレスなパイプ欠陥のためにも故障が発生しています。
障害緩和
高い循環フラッキング荷重を必要とするオンショアウェル設計を評価する場合、3つの重要なパラメーターを考慮する必要があります。（1）応力レベル、（2）環境、および（3）環境および\/または高周期的な負荷による亀裂に対する材料感受性。
最高の応力は常に接続にあると予想されるため、低メイクアップ応力との接続を使用することにより、応力レベルを低下させることができます。井戸の経済性に応じて、高メイクアップ応力を伴う標準的なAPI接続は、ピンの端近くに金属シールを持つ低糸干渉接続などの低いメイクアップ応力との接続によって置き換えられる可能性があります（つまり、メタルシール独自の接続）、および\/またはメイク上の応力が低い（つまり、API接続）
これらのオフショア井戸のいくつかのフラッキング中の非生産環境は予測不可能である可能性があるため、一部のオペレーターは、最大許容降伏強度にある程度の制限を伴うP110ケーシング材料を指定することが標準的な慣行になりました。製造業者に応じて、制限されたP110材料は、いくつかの名前を付けるために、制限収量（RY）や軽度の酸っぱい（MS）などの異なる指定を持っている場合があります。このRY P110材料の典型的な最大許容降伏強度は125 KSIです。最大許容降伏強度を低下させると、環境亀裂に対する感受性が低下し、同時に、利用されている温度時間と温度がより柔らかく、より丈夫な材料を生成するため、材料の靭性が増加します。
陸上井戸のケーシングの故障を緩和するもう1つの重要な側面は、堅牢なQA\/QCプログラムとパイプ購入プロセスを持つことです。カスタマイズされたQA\/QCプログラムは、オペレーターのニーズに応じて開発できます。
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