Potrubie na pozdĺžne zváranie pod tavivom (LSAW) API 5L X90
Základný prehľad
Štandardná špecifikácia prepozdĺžne ponorená-oblúkom zváraná oceľová rúrkapodAPI 5Lšpecifikácia.Trieda X90predstavuje apotrubná oceľ s veľmi vysokou{0}}pevnosťouktorý sa nachádza medzi X80 a X100 a ponúka minimálnu medzu klzu90 000 psi (620 MPa). Predstavuje pokročilú metalurgiu ocele a používa sa pri náročných-prenose plynu na veľké vzdialenosti a vysokotlakových{2}}potrubných aplikáciách, kde sa vyžaduje maximálny pomer pevnosti-k{4}}hmotnosti.
Názov Vysvetlenie
| Časť | Význam |
|---|---|
| API | Americký ropný inštitút |
| 5L | Špecifikácia pre potrubné potrubia pre potrubné dopravné systémy |
| X90 | Označenie triedy -X= sklon potrubia,90= minimálna medza klzu v ksi (90 000 psi / 620 MPa) |
| Pozdĺžne zváranie pod tavivom (LSAW) | Výrobný proces – oceľové plechy sa tvarujú a zvárajú pozdĺž jedného priameho pozdĺžneho švu pomocou zvárania pod tavivom s prídavkom prídavného kovu. Tiež známy ako SAWL (pozdĺžne zvárané pod ponorným oblúkom) |
Kľúčové vlastnosti potrubia API 5L X90 LSAW
| Funkcia | Popis |
|---|---|
| Typ materiálu | Pokročilá vysoko{0}}pevná nízko{1}}zliatinová oceľ (HSLA).– mikro{0}}legované s nióbom, vanádom, titánom a prípadne molybdénom; zvyčajne vyrábané prostredníctvom TMCP (termo{1}}mechanicky riadené spracovanie) pre ultra-jemnú štruktúru zrna |
| Výroba | LSAW (pozdĺžne zváranie pod tavivom)– dosky vytvorené procesmi UOE, JCOE alebo RBE, následne zvárané ponoreným oblúkom na vnútornej a vonkajšej strane |
| Úrovne špecifikácií produktu | PSL2 je skutočne povinnépre X90 vo všetkých kritických servisných aplikáciách, ktoré vyžadujú Charpyho nárazové testovanie, prísnejšie chemické kontroly a špecifikované limity maximálnej pevnosti |
| Medza klzu | Minimálne 620 MPa (90 000 psi).(Rozsah PSL2: zvyčajne 620-760 MPa) |
| Pevnosť v ťahu | Minimálne 690 MPa (100 000 psi).(približné; skutočné hodnoty závisia od konkrétnej chémie a spracovania) |
| Predĺženie | Minimum18-21%v závislosti od hrúbky steny |
| Kľúčová výhoda | Mimoriadne-vysoký pomer pevnosti-k-hmotnosti– umožňuje maximálne prevádzkové tlaky s minimálnou hrúbkou steny, znižuje náklady na materiál, prepravnú hmotnosť a čas zvárania na mieste |
| Typické priemery | 508 mm až 1626 mm(20" až 64") – proces LSAW umožňuje veľké priemery; Proces JCOE môže produkovať až 1626 mm |
| Typická hrúbka steny | 6,0 mm až 30 mm(do 40-50 mm k dispozícii pre špeciálne projekty) |
| Dĺžka | 6 m až 12,5 mštandardné; vlastné dĺžky k dispozícii |
Chemické zloženie (API 5L X90 PSL2)
X90 vyžaduje precíznu chemickú kontrolu na dosiahnutie svojej pevnosti pri zachovaní zvárateľnosti a húževnatosti. Zatiaľ čo špecifické limity API 5L pre X90 sa riadia všeobecnými požiadavkami PSL2, typické zloženie zahŕňa:
| Prvok | Typické max. % | Poznámky |
|---|---|---|
| uhlík (C) | 0,22 max | Ultra-nízkouhlíkové pre zvárateľnosť; skutočné hodnoty môžu byť nižšie |
| mangán (Mn) | 1.4-1.9 | Vyšší mangán pre pevnosť; v kombinácii s mikro-zliatinami |
| fosfor (P) | 0,025 max | Prísne ovládanie pre húževnatosť |
| síra (S) | 0,015 max | Veľmi tesné ovládanie pre odolnosť a húževnatosť HIC |
| kremík (Si) | 0,45 max | Deoxidátor |
| niób (Nb) | Menšie alebo rovné 0,06 spolu | Mikrozlievanie-na zušľachťovanie zrna |
| Vanád (V) | Menšie alebo rovné 0,06 spolu | Mikrozlievanie-pre spevnenie zrážok |
| titán (Ti) | Menšie alebo rovné 0,15 spolu | Vytvára TiN na zjemnenie zrna počas TMCP |
| molybdén (Mo) | 0,15 max | Dodatočné posilňovanie |
| Uhlíkový ekvivalent (CE) | Typicky 0,22-0,26 | Vypočítané a kontrolované pre zvárateľnosť v teréne |
Poznámka:Nb + V Menej ako alebo rovné 0,06 % a Nb + V + Ti Menej ako alebo rovné 0,15 % podľa požiadaviek API 5L PSL2.
Mechanické vlastnosti (PSL2)
| Nehnuteľnosť | Rozsah hodnôt | Poznámky |
|---|---|---|
| Medza klzu (min) | 620 MPa (90 ksi) | Minimálna požiadavka na API 5L |
| Medza klzu (max.) | 760-820 MPa (110-119 ksi) | Maximálny limit zabraňuje nadmernej{0}}sile |
| Pevnosť v ťahu (min) | 690 MPa (100 ksi) | Minimálna požiadavka |
| Pevnosť v ťahu (max.) | 900-950 MPa (130-138 ksi) | Maximálny limit |
| Pomer výťažnosti-k{1}}ťahu (max.) | 0.93-0.95 | Zabezpečuje ťažnosť |
| Predĺženie | minimálne 18-21%. | Závisí od hrúbky steny |
| Charpy V-notch Impact | 40-100 J minimálny priemer | Teplota špecifikovaná projektom (často -20 stupňov až -45 stupňov pre arktídu/pobrežie) |
Výskum korózneho správania:Štúdie na potrubnej oceli X90 v simulovaných pôdnych prostrediach (riešenie NS4) ukazujú, že základný materiál vykazuje anodické rozpúšťanie bez pasivácie. Základný materiál je termodynamicky stabilnejší ako materiál zvarového švu a odolnosť základného kovu proti korózii je lepšia ako odolnosť zvarového švu.
PSL1 vs. PSL2 pre X90 LSAW Pipe
| Aspekt | PSL1 | PSL2 |
|---|---|---|
| Typické použitie pre X90 | Zriedkavé – môže byť špecifikované pre-nekritickú službu | Štandard pre X90 – povinný pre všetky aplikácie potrubnej prepravy |
| Chémia | Štandardné limity | Prísnejšie ovládanie(nižšie C, S, P) |
| Pevnosť | Určené iba min | Min a Maxšpecifikované (bráni nadmernej{0}}sile) |
| Testovanie vplyvu | Nevyžaduje sa | Povinnépri špecifikovanej teplote |
| Ekvivalent uhlíka | Nevyžaduje sa | Vypočítané a kontrolované |
| Požiadavky NDT | Štandardné | Prísnejšie – povinná nedeštruktívna kontrola |
| Pomer-k{1}}ťahu | Neuvedené | 0,93-0,95 max |
| Vysledovateľnosť | Obmedzené | Úplná sledovateľnosťpo ukončení testov |
Poznámka:Pre X90 je efektívne PSL2povinné pre všetky aplikácie potrubnej prepravy .
LSAW výrobné metódy pre X90
Formovacie metódy
| Metóda | Popis | Vhodnosť pre X90 | Dostupné stupne |
|---|---|---|---|
| UOE | Doska lisovaná do tvaru U-, potom do tvaru O-, po zváraní mechanicky expandovaná | Vhodné pre výrobu X90 | API 5L A-X90, GB/T9711 L190-L625 |
| JCOE | Postupné tvarovacie kroky J-C{1}}O, expandované po zváraní | Uprednostňuje sa pre-silné triedy– rovnomerne rozložené tvárniace napätie, vysoká rovnomernosť | API 5L A-X100, GB/T9711 L190-L690 |
| JCOE (Ohýbanie valcov) | Tvarovanie J-C-O súvislej osi | Vhodné pre X80 (nižšia trieda) | API 5L A-X80, GB/T9711 L190-L555 |
Kroky procesu
Výber taniera:Vysoko-kvalitné oceľové plechy vyrobené pomocou TMCP (termo{1}}mechanicky riadené spracovanie) s ultra-jemnou štruktúrou zrna a precíznym mikro-legovaním
Príprava taniera:Frézovanie hrán pre presné úkosy, ultrazvukové testovanie laminácií
Formovanie:Progresívne hydraulické lisovanie (JCOE alebo UOE) vytvára rovnomerné zaoblenie; pre JCOE sa okraje platní najskôr zvlnia a potom sa vytvarujú v prírastkových krokoch
Bodové zváranie:Dočasne zaisťuje šev
Zváranie pod tavivom:Viac{0}}drôtová píla (až 5 drôtov) aplikuje vnútorný zvar a potom vonkajší zvar na úplné preniknutie pod tavivo. Proces zvárania a materiály výrazne ovplyvňujú korózne správanie a mechanické vlastnosti
Mechanické rozšírenie:Potrubie rozšírené na presné rozmery, aby sa dosiahli úzke tolerancie a znížilo sa zvyškové napätie
NDT a testovanie:100% ultrazvukové testovanie, rádiografické vyšetrenie, hydrostatické testovanie
Dokončenie:Zkosenie konca (podľa ANSI B16.25), aplikácia náteru podľa špecifikácie
Dostupnosť veľkosti
| Parameter | Proces UOE | Proces JCOE (ohýbanie lisom) | Proces JCOE (ohýbanie valcov) |
|---|---|---|---|
| Vonkajší priemer | 508-1118 mm (20"-44") | 406-1626 mm (16"-64") | 406-1829 mm (16"-72") |
| Hrúbka steny | 6,0-25,4 mm | 6,0-75 mm | 6,0-30 mm |
| Dĺžka | 9-12.3 m | 3-12.5 m | 3-12.2 m |
| Dostupné stupne | API 5L A-X90, GB/T9711 L190-L625 | API 5L A-X100, GB/T9711 L190-L690 | API 5L A-X80, GB/T9711 L190-L555 |
Poznámka:Pre výrobu X90 sú relevantnými procesmi UOE a JCOE (ohýbanie lisom). Hrúbka steny pre X90 by sa zvyčajne pohybovala na spodnej hranici dostupných rozsahov v dôsledku výrobných obmedzení s materiálmi s vysokou{3}}pevnosťou.
Typický rozsah hrúbky steny podľa priemeru (extrapolované z údajov X80)
Na základe dostupných údajov X80 bude mať X90 pravdepodobne podobné alebo mierne znížené možnosti maximálnej hrúbky:
| OD (palce) | OD (mm) | X80 Rozsah hrúbky steny (mm) | X90 Odhadovaný rozsah (mm) |
|---|---|---|---|
| 20" | 508 | 6.0-11.0 | 6.0-10.5 |
| 24" | 610 | 6.0-13.0 | 6.0-12.5 |
| 30" | 762 | 7.0-16.0 | 7.0-15.0 |
| 36" | 914 | 8.0-19.0 | 8.0-18.0 |
| 40" | 1016 | 8.0-21.0 | 8.0-20.0 |
| 48" | 1219 | 9.0-22.0 | 9.0-21.0 |
| 56" | 1422 | 10.0-22.0 | 10.0-21.0 |
| 60" | 1524 | 10.0-22.0 | 10.0-21.0 |
| 64" | 1626 | 10.0-22.0 | 10.0-21.0 |
Poznámka:Rozsahy hrúbok klesajú so zvyšujúcou sa pevnosťou – pre X90 je maximálna praktická hrúbka nižšia ako pre X80 v dôsledku výrobných obmedzení s vyššou-pevnosťou materiálov .
Charakteristika korózneho správania
Výskum na potrubnej oceli X90 identifikoval špecifické korózne správanie:
| Aspekt | Hľadanie |
|---|---|
| Anodické rozpúšťanie | X90 vykazuje typické anodické rozpúšťanie v takmer-neutrálnom simulovanom pôdnom roztoku (NS4) |
| Pasivácia | Keď sa X90 umiestni do roztoku NS4, nepozoroval sa žiadny pasivačný jav |
| Termodynamická stabilita | Základný materiál je termodynamicky stabilnejší ako materiál zvarového švu |
| Polarizačné efekty | Pod polarizačným potenciálom -850 mV sa zvyšuje polarizačný odpor a odolnosť proti korózii s dobou trvania polarizácie; hustota korózneho prúdu klesá |
| Porovnanie odolnosti proti korózii | Základný materiál vykazuje lepšiu odolnosť proti korózii ako materiál zvarového švu |
Požiadavky na testovanie a kontrolu pre X90 PSL2
| Typ testu | Účel | Poznámky |
|---|---|---|
| Chemická analýza | Overte, či zloženie spĺňa limity API 5L | Mimoriadne-nízke C, pevné ovládanie S a P |
| Skúška ťahom | Potvrdenie klzu a pevnosti v ťahu (základný kov a zvar) | Presadzujú sa minimálne aj maximálne limity |
| Test sploštenia | Skontrolujte ťažnosť | Povinné |
| Test ohybu | Overte integritu a ťažnosť zvaru | Povinné |
| Test dopadu (Charpy V-zárez) | Povinnépri špecifikovanej teplote | Často -20 stupňov až -45 stupňov pre kritickú službu |
| Hydrostatický test | Dôkaz o tesnosti-tesnosti | Každá rúrka individuálne testovaná |
| Ultrazvukové vyšetrenie | 100%zvarového švu pre vnútorné chyby | Po celej dĺžke, obe strany |
| Rádiografické vyšetrenie (röntgen-) | Ak je to špecifikované dodatočnými požiadavkami | Dostupné |
| Rozmerová kontrola | Overte OD, hrúbku steny, rovnosť | Podľa tolerancií API 5L |
| Vizuálna kontrola | Stav povrchu, vzhľad zvaru | 100% |
Certifikát o skúške mlyna:norma EN 10204 / 3.1; 3.2 pre kritické projekty .
Možnosti náteru a ochrany
| Typ povlaku | Aplikácia |
|---|---|
| Čierna(holé) | Štandardná frézovacia úprava, vnútorné použitie |
| Lak / olej proti hrdzi- | Dočasná ochrana počas prepravy |
| Čierna maľba | Základná ochrana proti korózii |
| 3LPE (3-vrstvový polyetylén) | Najčastejšiepre zakopané potrubia, drsné prostredie |
| FBE (fúzne lepený epoxid) | Ochrana proti korózii |
| Uhoľný decht Epoxid | Vysoká{0}}ochrana |
| Pozinkované | Keď je špecifikované |
| Náter na betón (CWC) | Pobrežné potrubia (záporný vztlak) |
Porovnávacia tabuľka: X90 vs. priľahlé ročníky
| stupňa | Medza klzu (MPa) min | Pevnosť v ťahu (MPa) min | Relatívna sila |
|---|---|---|---|
| X70 | 483 | 565 | Základná línia |
| X80 | 552 | 621 | +14 % nad X70 |
| X90 | 620 | ~690 | +12 % nad X80, +28 % nad X70 |
| X100 | 690 | 760 | +11 % nad X90 |
Poznámka:X90 sa nachádza medzi X80 a X100 v rebríčku triedy API 5L, čo predstavujeveľmi vysoká{0}}pevnosťpre náročné aplikácie, kde X80 nepostačuje, ale X100 je príliš-špecifikovaný alebo ešte nie je široko používaný.
Kde X90 zapadá medzi triedy API 5L
| stupňa | Výťažok (min, MPa) | Typická aplikácia |
|---|---|---|
| X52 | 359 | Stredotlakový{0}}prenos |
| X60 | 414 | Prenos vysokého{0}}tlaku |
| X65 | 448 | Prenos vysokého{0}}tlaku na mori |
| X70 | 483 | Vysoký tlak na -diaľku- |
| X80 | 552 | Hlavné cezhraničné-plynovody |
| X90 | 620 | Mimoriadne{0}}vysokotlakové-vody, potrubia novej-generácie |
| X100 | 690 | Experimentálne, limitované projekty |
X90 predstavuje špičku komerčne dostupných vysoko{1}}pevných potrubných materiálova je predmetom prebiehajúceho výskumu korózneho správania a výkonu zvárania.
Bežné aplikácie
| priemysel | Aplikácie |
|---|---|
| Prenos plynu-na dlhé vzdialenosti | Mimoriadne{0}}generácia ultra-vysoko{2}}tlakových plynovodov vyžadujúcich maximálny pomer pevnosti-k{4}}hmotnosti |
| Offshore | Hlbokovodné podmorské potrubia, kde je kritické zníženie hmotnosti |
| Vysokotlakový-plyn | Potrubia pracujúce pri15+ MPa (2, 175+ psi)návrhový tlak |
| Arktická služba | Nízkoteplotné potrubia vyžadujúce výnimočnú húževnatosť pri vysokej pevnosti |
| Projekty CCUS | Potrubia na prepravu CO₂ vyžadujúce vysokú pevnosť |
| Výmena/upgrade | Projekty rozšírenia kapacity potrubí, kde je potrebný vyšší tlak |
Dostupnosť a komerčný stav
Zatiaľ čo X90 je zahrnutá v zoznamoch triedy API 5L a ponúka ju niektorí výrobcovia, jemenej časté ako X80z niekoľkých dôvodov:
| Faktor | Úvaha |
|---|---|
| Komerčná dostupnosť | X90 ponúkajú hlavní výrobcovia (napr. uvedený v API 5L A-X90 v špecifikáciách UOE a JCOE) |
| Skúsenosti s projektom | Menej rozsiahla história poľa v porovnaní s X70/X80; bežnejšie vo výskumných kontextoch |
| Zložitosť zvárania | Vyžaduje presnú reguláciu prívodu tepla a kvalifikované postupy; vlastnosti zóny zvaru si vyžadujú starostlivú pozornosť |
| Úvahy o húževnatosti | Odolnosť HAZ sa musí starostlivo riadiť; výskum ukazuje, že zvarový šev môže mať iné korózne charakteristiky ako základný kov |
| Ekonomické odôvodnenie | Nákladovo{0}}efektívne len pre projekty, kde pevnosť X80 nestačí na dosiahnutie požadovaného zníženia hrúbky steny |
Zoznam výrobcov:X90 je súčasťou ponuky tried pre:
Rúry UOE LSAW (508-1118 mm, 6,0-25,4 mm)
Rúry JCOE LSAW (406-1626 mm, 6,0-75 mm)
Rôzni dodávatelia vrátane PCK, Octal, Lefin, Ruixing, Kelly a United Steel
Dôležité poznámky k výberu
1. X90 vs. nižšie ročníky
X90je určený preultra{0}}vysokotlakové{1}}vodné vedenia a projekty potrubí novej-generáciekde sa vyžaduje maximálny pomer pevnosti-k{1}}hmotnosti
Pre väčšinu projektov,X70 alebo X80zostávajú štandardnou voľbou s rozsiahlou históriou v teréne
X90 ponúka~12% vyššia pevnosť ako X80, umožňujúce tenšie steny alebo vyššie prevádzkové tlaky
2. PSL2 je povinné pre X90
PSL2 sa skutočne vyžadujepre všetky potrubné aplikácie X90
Medzi povinné požiadavky patrí:
Charpy V-vrubová skúška nárazom pri špecifikovanej teplote
Limity maximálnej klzu a pevnosti v ťahu
Kontrola uhlíkového ekvivalentu
Úplná sledovateľnosť
3. Úvahy o korózii
Výskum naznačuje, že základný kov X90 má lepšiu odolnosť proti korózii ako zvarový šev
Žiadna pasivácia v takmer-neutrálnych prostrediach; anodické rozpúšťanie je primárnym koróznym mechanizmom
Účinnosť katódovej ochrany bola študovaná; polarizácia pri -850 mV časom zlepšuje odolnosť proti korózii
4. Úvahy o zváraní
Vlastnosti zvarového švu vyžadujú starostlivú kvalifikáciu; výskum potvrdzuje, že zóna zvaru môže mať rôzne korózne správanie
Prívod tepla musí byť presne kontrolovaný, aby sa zachovala húževnatosť HAZ
Pred-kvalifikované postupy zvárania sú nevyhnutné
5. Výber výrobného procesu
UOE:Vhodné pre X90 s priemerom 20-44"
JCOE (ohýbanie lisom):Uprednostňuje sa pre širší rozsah priemerov a triedy s vysokou{0}}pevnosťou až do X100
Hrúbka steny:Bude na spodnej hranici dostupných rozsahov z dôvodu výrobných obmedzení
6. Testovanie a certifikácia
Štandardná certifikácia:EN 10204 3.1(nezávislé testovanie výrobcu)
Pre kritické projekty:EN 10204 3.2(testovanie svedkom tretej{0}}strany)
Zabezpečte, aby certifikát Mill Test zahŕňa: chemické zloženie, mechanické vlastnosti, výsledky NDT, výsledky hydrostatických testov,výsledky nárazovej skúšky pri špecifikovanej teplote
Kontrola tretej-stranySGS, BV, Lloydsbežne prijímané
7. Aplikácia Fit
Prenos plynu ďalšej-generácie:X90 PSL2 s nárazovým testovaním pri požadovanej teplote
Pobrežné potrubia:Vyhodnoťte, či prínosy X90 prevažujú nad obmedzenou históriou v teréne v porovnaní s X80
Arktická služba:Špecifikujte testovanie nárazom pri teplote -45 stupňov alebo nižšej; výskum potvrdzuje, že vlastnosti zvaru/základného kovu sa skúmajú pre takéto aplikácie
Kyslá služba:Poraďte sa s materiálovými inžiniermi; ocele s vysokou{0}}pevnosťou môžu mať obmedzenia v prostredí H₂S
Záverečné jedlo so sebou: Rúrka API 5L X90 LSAWpredstavuje apotrubná oceľ s veľmi vysokou{0}}pevnosťous minimálnou medzou klzu90 000 psi (620 MPa) – O 12 % vyšší ako X80aO 28 % vyšší ako X70. Je umiestnený medzi X80 a X100 v rebríčku triedy API 5L a je dostupný od hlavných výrobcov prostredníctvom procesov UOE a JCOE v priemeroch od20" až 64". X90 je predmetom prebiehajúceho výskumu korózneho správania, pričom štúdie ukazujú, že základný kov má lepšiu odolnosť proti korózii ako zvarový šev a že katódová ochrana pri -850 mV zlepšuje dlhodobú odolnosť proti korózii . Zatiaľ čo je X90 komerčne dostupný, má menej rozsiahlu históriu ako X70 alebo X80 a je zvyčajne určený preultra{0}}vysokotlakové{1}}vodné vedenia, projekty na prepravu plynu ďalšej-generácie a aplikácie, kde je sila X80 nedostatočná. Pre všetky kritické aplikácie,PSL2s Charpyho nárazovým testovaním pri požadovanej prevádzkovej teplotepovinné. Zvárací proces a spotrebný materiál vyžadujú starostlivú kvalifikáciu, aby sa zabezpečilo, že vlastnosti zvarovej zóny zodpovedajú výkonu základného kovu.
