С NIST сотрудничают специалисты Американского института нефтяной промышленности (American Petroleum Institute; API). Эта профессиональная организация, объединяет промышленников, занятых нефтедобычей, переработкой, продажей и транспортировкой нефти и природного газа. Она проводит лоббистскую и информационную деятельность, разрабатывает отраслевые стандарты, в том числе стандарты качества бензина и промыслового оборудования. С 20-х годов пошлого века NIST разрабатывает и хранит эталонные шаблоны и приборы для контроля параметров резьбы, которые используются членами API. Организация создала специальную лабораторию, сотрудники которой занимаются улучшением приборов для контроля параметров, а также оптимизацией услуг по тестированию приборов для контроля параметров резьбы, предоставляемых членами API и другими заинтересованными сторонами.
Деннис Эверетт выбирает прибор для контроля параметров на складе NIST.
Каждый набор из общей группы контрольных шаблонов содержит кольцо (слева) и цилиндрическую головку (справа). Фото: NIST.
Зазор (между плоскостями) элементов каждого набора, из которых состоит коллекция эталонных шаблонов, измеряется один раз в год. Эверетт объясняет: "Нужно вкрутить цилиндрическую головку в кольцо, затянуть, а затем измерить расстояние от верхней части кольца до верхней части цилиндрической головки". Эксперты NIST делятся результатами этих тестов с API, а также проводят модификации или замены, если это необходимо.
"Они хотели, чтобы NIST более активно участвовала в процессе калибровки оборудования, потому что наш опыт в области метрологии позволяет добиться улучшения самого процесса калибровки и соответствующих стандартов", отметил Эверетт.
NIST несет ответственность за сохранение качества наборов эталонных шаблонов и, следовательно, за надежность соединительных деталей нефтедобывающих систем. Некоторые члены API создают и улучшают свои собственные наборы эталонов, которые периодически отправляется Эверетту и его коллегам на сверку с наборами эталонных шаблонов NIST.
В большинстве национальных метрологических институтов (НМИ) по всему миру доступно около восьми наборов государственных первичных эталонов для калибровки резьбы. С этими государственными эталонами сверяются наборы контрольных эталонных калибровочных инструментов, которые доступны большому числу коммерческих компаний и используются для настройки рабочих калибров, а те в свою очередь применяются “в поле”, чтобы проверить качество резьбы тех или иных продуктов (например, для резьбовых труб, используемых при бурении). К качеству государственных эталонов предъявляются чрезвычайно высокие требования, но допуски постепенно снижаются при перемещении вниз по иерархии: от контрольных эталонных калибров до рабочих калибров. Тем не менее, если эталонные шаблоны являются неточными, проблема коснется и рабочих калибров, которые среди прочего позволяют добиться герметичности нефтепроводов. Кроме того, если процесс сверки любого государственного эталона и контрольного эталонного калибра окажется неэффективным, это может привести к опасным последствиям.
Само собой разумеется, что поддержание качества стыков между двумя нефтепроводами высокого давления – одна из важнейших задач нефтедобытчиков. Эверетт метко резюмирует: "Практически любое упоминание нефтедобывающих платформ в новостях означает неприятности". Разливы нефти представляют опасность для окружающей среды, а ликвидация последствий разлива ископаемого топлива является крайне дорогостоящей задачей. Поэтому Эверетт, его команда и коллеги американских ученых со всего мира выполняют крайне важную работу.
"Когда клиент присылает нам новый калибровочный набор, мы измеряем все его параметры", описывает Эверетт. "Все элементы резьбы на кольце и все элементы резьбы цилиндрической головки. Если они соответствуют референсным величинам, мы берем кольцо клиента и вкручиваем в него нашу (из эталонного шаблона) цилиндрическую головку. Затем мы измеряем зазор (между плоскостями). После этого мы берем наше кольцо, закрепляем его на цилиндрической головке заказчика и проводим измерения. Это гарантирует взаимозаменяемость различных элементов. Ведь необходимо, чтобы любая цилиндрическая головка проходила в любое кольцо, так мы сможем избежать утечки или разрыва".
До того как Эверетт сможет присоединить элемент непроверенного прибора для контроля параметров к соответствующему элементу набора эталонных шаблонов, необходимо провести многочисленные измерения. Примечательно, что сотрудники NIST добились в данной области огромных успехов. За последнее время им удалось сократить продолжительность процесса сверки эталонов в два раза. Большая часть измерений теперь может быть выполнена значительно быстрее благодаря использованию координатно-измерительных машин (КИМ) .
После завершения измерений и верификации параметров, элементы сверяемого набора погружают в воск (для защиты при транспортировке) и возвращаются заказчикам. Затем клиент может использовать эти контрольные калибры для проверки зазоров (между плоскостями) в своих рабочих калибрах и проверить используемое оборудование на соответствие эталонам NIST.
Деннис Эверетт выполняет измерения на координатно-измерительной машине (КИМ). Зонд КИМ измеряет качество резьбы в калибровочных приборах клиентов.
