Труба API 5L X90 для поздовжнього дугового зварювання під флюсом (LSAW).
Основний огляд
Стандартна специфікація дляпоздовжньо зварена під флюсом сталева магістральна трубапідAPI 5Lспецифікація.Клас Х90являє собою aдуже високо{0}}міцна трубопровідна стальякий знаходиться між X80 і X100, пропонуючи мінімальну межу текучості90 000 psi (620 МПа). Він представляє передову сталеплавильну металургію та використовується для транспортування газу на великі-відстані та трубопроводів високого{2}}тиску, де потрібне максимальне співвідношення міцності-до-ваги.
Назва Пояснення
| частина | Значення |
|---|---|
| API | Американський інститут нафти |
| 5L | Технічні умови на магістральну трубу для систем трубопровідного транспорту |
| X90 | Позначення оцінки –X= клас трубопроводу,90= мінімальна межа текучості в ksi (90 000 psi / 620 МПа) |
| Поздовжнє дугове зварювання під флюсом (LSAW) | Процес виготовлення – сталеві пластини формуються та зварюються вздовж одного прямого поздовжнього шва за допомогою зварювання під флюсом з додаванням присадного металу. Також відомий як SAWL (поздовжнє зварювання під флюсом) |
Основні характеристики труб API 5L X90 LSAW
| Особливість | опис |
|---|---|
| Тип матеріалу | Удосконалена високо{0}}міцна низько-легована сталь (HSLA).– мікро-леговані ніобієм, ванадієм, титаном і, можливо, молібденом; зазвичай виробляється через TMCP (термо-механічна контрольована обробка) для над-дрібнозернистої структури |
| Виробництво | LSAW (поздовжнє дугове зварювання під флюсом)– пластини, сформовані за допомогою процесів UOE, JCOE або RBE, потім зварені дугою під флюсом зсередини та зовні |
| Рівні технічних характеристик продукту | PSL2 фактично є обов'язковимдля X90 у всіх критично важливих сервісних програмах, що вимагають випробувань на ударну обробку за Шарпі, суворішого хімічного контролю та визначених максимальних меж міцності |
| Межа текучості | 620 МПа (90 000 psi) мінімум(Діапазон PSL2: зазвичай 620-760 МПа) |
| Міцність на розрив | 690 МПа (100 000 psi) мінімум(приблизно; фактичні значення залежать від конкретної хімії та обробки) |
| Подовження | Мінімум18-21%в залежності від товщини стінки |
| Ключова перевага | Над-високе співвідношення міцності-до-ваги– забезпечує максимальний робочий тиск при мінімальній товщині стінки, зменшуючи витрати на матеріал, вагу транспортування та час зварювання в польових умовах |
| Типові діаметри | від 508 мм до 1626 мм(від 20" до 64") – процес LSAW забезпечує великі діаметри; Процес JCOE може виробляти до 1626 мм |
| Типова товщина стінки | 6,0 мм до 30 мм(до 40-50 мм для спеціальних проектів) |
| Довжина | 6 м до 12,5 мстандартний; доступна індивідуальна довжина |
Хімічний склад (API 5L X90 PSL2)
X90 вимагає точного хімічного контролю для досягнення міцності, зберігаючи зварюваність і міцність. Хоча певні обмеження API 5L для X90 відповідають загальним вимогам PSL2, типовий склад включає:
| елемент | Типовий макс. % | Примітки |
|---|---|---|
| Карбон (C) | 0,22 макс | Над-низький вміст вуглецю для зварюваності; фактичні значення можуть бути нижчими |
| Марганець (Mn) | 1.4-1.9 | Високий вміст марганцю для міцності; у поєднанні з мікро-сплавами |
| Фосфор (P) | 0,025 макс | Жорсткий контроль міцності |
| Сірка (S) | 0,015 макс | Дуже жорсткий контроль стійкості та міцності HIC |
| Кремній (Si) | 0,45 макс | Розкислювач |
| Ніобій (Nb) | Менше або дорівнює 0,06 разом | Мікро-легування для подрібнення зерна |
| Ванадій (V) | Менше або дорівнює 0,06 разом | Мікро-легування для дисперсійного зміцнення |
| Титан (Ti) | Менше або дорівнює 0,15 разом | Утворює TiN для подрібнення зерна під час TMCP |
| Молібден (Mo) | 0,15 макс | Додаткове зміцнення |
| Вуглецевий еквівалент (CE) | Зазвичай 0,22-0,26 | Розраховано та контрольовано для польової зварюваності |
Примітка:Nb + V менше або дорівнює 0,06%, а Nb + V + Ti менше або дорівнює 0,15% відповідно до вимог API 5L PSL2.
Механічні властивості (PSL2)
| Власність | Діапазон значень | Примітки |
|---|---|---|
| Межа текучості (хв.) | 620 МПа (90 ksi) | Мінімальні вимоги до API 5L |
| Межа текучості (макс.) | 760-820 МПа (110-119 ksi) | Максимальний ліміт запобігає надмірній -міцності |
| Міцність на розрив (хв.) | 690 МПа (100 ksi) | Мінімальна вимога |
| Міцність на розрив (макс.) | 900-950 МПа (130-138 ksi) | Максимальна межа |
| Коефіцієнт текучості-до-розтягу (макс.) | 0.93-0.95 | Забезпечує пластичність |
| Подовження | 18-21% мінімум | Залежить від товщини стінки |
| Удар Шарпі V-з виїмкою | 40-100 Дж мінімальний середній | Температура, визначена проектом (часто від -20 градусів до -45 градусів для арктичних/офшорних зон) |
Дослідження корозійної поведінки:Дослідження трубної сталі X90 у моделюваному ґрунтовому середовищі (розчин NS4) показують, що основний матеріал демонструє анодне розчинення без пасивації. Основний матеріал є термодинамічно більш стабільним, ніж матеріал зварного шва, а корозійна стійкість основного металу краща, ніж у зварного шва.
PSL1 проти PSL2 для труби X90 LSAW
| Аспект | PSL1 | PSL2 |
|---|---|---|
| Типове використання для X90 | Рідкісні – можна вказати для не-критичних послуг | Стандарт для X90 – обов’язковий для всіх застосувань трубопровідної передачі |
| Хімія | Стандартні обмеження | Жорсткіший контроль(нижні C, S, P) |
| Сила | Вказано лише мін | Мін. і Максвизначено (запобігає надмірній -міцності) |
| Тестування на вплив | Не вимагається | Обов'язковийпри вказаній температурі |
| Вуглецевий еквівалент | Не вимагається | Розраховується і контролюється |
| Вимоги до НК | Стандартний | Більш суворе – обов’язковий неруйнівний контроль |
| Коефіцієнт текучості-до-розтягу | Не вказано | 0,93-0,95 макс |
| Простежуваність | Обмежений | Повна відстежуваністьпісля завершення випробувань |
Примітка:Для X90 ефективним є PSL2обов'язковий для всіх додатків транспортування по трубопроводу .
Методи виробництва LSAW для X90
Методи формування
| метод | опис | Підходить для X90 | Доступні оцінки |
|---|---|---|---|
| UOE | Плита спресована до U-форми, потім O-форми, механічно розширена після зварювання | Підходить для виробництва X90 | API 5L A-X90, GB/T9711 L190-L625 |
| JCOE | Ступені прогресивного формування J-C-O, розширені після зварювання | Бажано для марок-високої міцності– рівномірний розподіл напруги формування, висока однорідність | API 5L A-X100, GB/T9711 L190-L690 |
| JCOE (згинання рулонів) | Формування безперервної осі J-C-O | Підходить для X80 (нижчий клас) | API 5L A-X80, GB/T9711 L190-L555 |
Етапи процесу
Вибір таблички:Високоякісні-сталеві пластини, виготовлені за допомогою TMCP (термо-механічної контрольованої обробки) з над-дрібнозернистою структурою та точним мікро-легуванням
Підготовка тарілки:Фрезерування кромок для точних фасок, ультразвуковий контроль для ламінування
Формування:Прогресивне гідравлічне пресування (JCOE або UOE) створює рівномірну округлість; для JCOE краї пластин спочатку обжимаються, а потім формуються поетапно
Зварювання прихватками:Тимчасово закріплює шов
Зварювання під флюсом:Багато{0}}дротяна пилка (до 5 дротів) накладає внутрішнє зварювання, а потім зовнішнє зварювання для повного проплавлення під флюсом. Процес зварювання та матеріали значно впливають на корозійну поведінку та механічні властивості
Механічне розширення:Труба розширена до точних розмірів для досягнення жорстких допусків і зменшення залишкової напруги
НК і тестування:100% ультразвуковий контроль, рентгенографічне дослідження, гідростатичний контроль
Оздоблення:Кінцева фаска (відповідно до ANSI B16.25), нанесення покриття згідно з вимогами
Наявність розміру
| Параметр | Процес UOE | Процес JCOE (пресове згинання) | Процес JCOE (згинання рулонів) |
|---|---|---|---|
| Зовнішній діаметр | 508-1118 мм (20"-44") | 406-1626 мм (16"-64") | 406-1829 мм (16"-72") |
| Товщина стінки | 6,0-25,4 мм | 6,0-75 мм | 6,0-30 мм |
| Довжина | 9-12.3 m | 3-12.5 m | 3-12.2 m |
| Доступні оцінки | API 5L A-X90, GB/T9711 L190-L625 | API 5L A-X100, GB/T9711 L190-L690 | API 5L A-X80, GB/T9711 L190-L555 |
Примітка:Для виробництва X90 відповідними процесами є UOE та JCOE (пресове згинання). Товщина стінки для X90 зазвичай знаходиться в нижній частині доступних діапазонів через виробничі обмеження з високо-міцними матеріалами.
Типовий діапазон товщини стінки за діаметром (екстрапольовано з даних X80)
Виходячи з доступних даних X80, X90, ймовірно, матиме аналогічні або дещо зменшені можливості максимальної товщини:
| OD (дюйми) | OD (мм) | Діапазон товщини стінки X80 (мм) | Розрахункова дальність X90 (мм) |
|---|---|---|---|
| 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 |
Примітка:Діапазони товщини зменшуються зі збільшенням міцності – для X90 максимальна практична товщина нижча, ніж для X80, через виробничі обмеження з більш-міцними матеріалами.
Характеристики корозійної поведінки
Дослідження сталевої трубної сталі X90 виявили специфічну корозійну поведінку:
| Аспект | Знахідка |
|---|---|
| Анодне розчинення | X90 демонструє типове анодне розчинення в майже-нейтральному моделюваному ґрунтовому розчині (NS4) |
| Пасивація | Явище пасивації не спостерігається, коли X90 поміщають у розчин NS4 |
| Термодинамічна стабільність | Основний матеріал є термодинамічно більш стабільним, ніж матеріал зварного шва |
| Ефекти поляризації | Під -850 мВ потенціал поляризації, поляризаційний опір і корозійна стійкість зростають із тривалістю поляризації; щільність струму корозії зменшується |
| Порівняння стійкості до корозії | Основний матеріал демонструє кращу стійкість до корозії, ніж матеріал зварного шва |
Вимоги до тестування та перевірки X90 PSL2
| Тип тесту | призначення | Примітки |
|---|---|---|
| Хімічний аналіз | Переконайтеся, що склад відповідає обмеженням API 5L | Над-низький C, жорсткий контроль S і P |
| Випробування на розтяг | Підтвердьте текучість і міцність на розрив (основний метал і зварний шов) | Застосовуються мінімальні та максимальні обмеження |
| Тест на сплющування | Перевірте пластичність | Обов'язковий |
| Тест на вигин | Перевірити цілісність і пластичність зварного шва | Обов'язковий |
| Випробування на удар (V-надріз Шарпі) | Обов'язковийпри вказаній температурі | Часто від -20 градусів до -45 градусів для критичного обслуговування |
| Гідростатичні випробування | Підтвердження герметичності- | Кожна труба індивідуально протестована |
| Ультразвукове дослідження | 100%зварного шва на наявність внутрішніх дефектів | Повна довжина, обидва боки |
| Рентгенографічне дослідження (рентгенівське дослідження) | Якщо це передбачено додатковими вимогами | в наявності |
| Перевірка розмірів | Перевірте OD, товщину стінки, прямолінійність | Відповідно до допусків API 5L |
| Візуальний огляд | Стан поверхні, вигляд шва | 100% |
Сертифікат випробування млина:стандарт EN 10204 / 3.1; 3.2 для критичних проектів.
Варіанти покриття та захисту
| Тип покриття | застосування |
|---|---|
| чорний(голий) | Стандартна обробка млина, використання в приміщенні |
| Лак/масло проти-іржі | Тимчасовий захист під час транспортування |
| Чорний живопис | Основний захист від корозії |
| 3LPE (3-шаровий поліетилен) | Найпоширенішийдля заглиблених трубопроводів, суворих умов |
| FBE (Епоксидна смола на сплаві) | Захист від корозії |
| Епоксид кам'яновугільної смоли | Надміцний-захист |
| Оцинкований | Коли вказано |
| Обважнювальне покриття бетону (CWC) | Морські трубопроводи (негативна плавучість) |
Порівняльна таблиця: X90 і суміжні класи
| Оцінка | Межа текучості (МПа) хв | Міцність на розрив (МПа) хв | Відносна сила |
|---|---|---|---|
| X70 | 483 | 565 | Базовий рівень |
| X80 | 552 | 621 | +14% понад X70 |
| X90 | 620 | ~690 | +12% понад X80, +28% понад X70 |
| X100 | 690 | 760 | +11% понад X90 |
Примітка:X90 знаходиться між X80 і X100 у класі API 5L, представляючидуже високо{0}}міцний варіантдля вимогливих додатків, де X80 недостатньо, але X100 перевищено-або ще не широко поширений.
Де X90 відповідає класу API 5L
| Оцінка | Продуктивність (мін, МПа) | Типове застосування |
|---|---|---|
| X52 | 359 | Передача середнього{0}}тиску |
| X60 | 414 | Передача високого{0}}тиску |
| X65 | 448 | Передача високого{0}}тиску, офшорна |
| X70 | 483 | Високий-напруга-на великі відстані |
| X80 | 552 | Основні-міжнаціональні газопроводи |
| X90 | 620 | Магістральні лінії над--напору, трубопроводи наступного-покоління |
| X100 | 690 | Експериментальні, обмежені проекти |
X90 представляє передовий край доступних у продажу високо-матеріалів для трубопроводіві є предметом поточних досліджень корозійної поведінки та ефективності зварювання.
Загальні програми
| Промисловість | Додатки |
|---|---|
| Передача газу-на великі відстані | Газопроводи над-надвисокого{2}}тиску наступного-покоління, які вимагають максимального співвідношення-до-ваги |
| Офшори | Глибоководні підводні трубопроводи, де зменшення ваги є критичним |
| Газ під високим{0}}тиском | Трубопроводи, що працюють на15+ МПа (2,175+ psi)розрахунковий тиск |
| Арктичний сервіс | Низькотемпературні-трубопроводи, що вимагають виняткової міцності при високій міцності |
| Проекти CCUS | Трубопроводи для транспортування CO₂, що вимагають високої міцності |
| Заміна/оновлення | Проекти розширення потужності трубопроводу, де потрібен більший тиск |
Наявність і комерційний статус
Незважаючи на те, що X90 входить до списку класів API 5L і пропонується деякими виробниками, це такрідше, ніж X80з кількох причин:
| Фактор | Розгляд |
|---|---|
| Комерційна доступність | X90 пропонується основними виробниками (наприклад, перераховано в API 5L A-X90 у специфікаціях UOE та JCOE) |
| Досвід проекту | Менш велика історія поля порівняно з X70/X80; частіше в дослідницьких контекстах |
| Складність зварювання | Вимагає точного контролю надходження тепла та кваліфікованих процедур; властивості зони зварювання вимагають особливої уваги |
| Міркування щодо міцності | Необхідно ретельно контролювати міцність HAZ; дослідження показують, що зварювальний шов може мати інші корозійні характеристики, ніж основний метал |
| Економічне обґрунтування | Економічно-вигідно лише для проектів, де міцності X80 недостатньо для досягнення необхідного зменшення товщини стінки |
Списки виробників:X90 входить до категорії пропозицій для:
Труби UOE LSAW (508-1118 мм, 6,0-25,4 мм)
Труби JCOE LSAW (406-1626 мм, 6,0-75 мм)
Різні постачальники, включаючи PCK, Octal, Lefin, Ruixing, Kelly і United Steel
Важливі примітки щодо вибору
1. X90 проти нижчих класів
X90вказано длямагістральні лінії над-високого{1}}тиску та проекти трубопроводів наступного-поколінняде потрібне максимальне співвідношення міцності-до-ваги
Для більшості проектів,X70 або X80залишаються стандартними виборами з великою історією
Пропозиції X90~12% вища міцність, ніж X80, що забезпечує тонші стінки або вищий робочий тиск
2. PSL2 є обов’язковим для X90
Фактично потрібен PSL2для всіх конвеєрних додатків X90
Обов'язкові вимоги включають:
Випробування на ударну стійкість із V-надрізом Шарпі за вказаної температури
Граничні межі текучості та міцності на розрив
Контроль вуглецевого еквівалента
Повна відстежуваність
3. Корозійні міркування
Дослідження показують, що основний метал X90 має кращу стійкість до корозії, ніж зварний шов
Відсутність пасивації в-нейтральних середовищах; анодне розчинення є основним механізмом корозії
Досліджено ефективність катодного захисту; поляризація при -850 мВ покращує стійкість до корозії з часом
4. Міркування щодо зварювання
Властивості зварних швів вимагають ретельної кваліфікації; дослідження підтверджують, що зона зварювання може мати різну корозійну поведінку
Підведення тепла необхідно точно контролювати, щоб підтримувати міцність HAZ
Попередньо{0}}процедури зварювання мають важливе значення
5. Вибір виробничого процесу
UOE:Підходить для X90 діаметром 20-44"
JCOE (пресове згинання):Бажано для ширшого діапазону діаметрів і високих-класів міцності до X100
Товщина стінки:Буде в нижній частині доступних діапазонів через виробничі обмеження
6. Тестування та сертифікація
Стандартна сертифікація:EN 10204 3.1(незалежне тестування виробника)
Для критичних проектів:EN 10204 3.2(тестування під наглядом-третіх сторін)
Переконайтеся, що Сертифікат випробування млина містить: хімічний склад, механічні властивості, результати НК, результати гідростатичних випробувань,результати випробувань на удар при заданій температурі
Перевірка-третьою стороноюSGS, BV, Lloydsзагальноприйняті
7. Додаток Fit
Передача газу наступного-покоління:X90 PSL2 з випробуванням на удар при необхідній температурі
Морські трубопроводи:Оцініть, чи переваги X90 переважують обмежену історію поля порівняно з X80
Арктичний сервіс:Вкажіть випробування на удар при -45 градусах або нижче; дослідження підтверджують, що властивості зварного шва/основного металу вивчаються для таких застосувань
Кислий сервіс:Проконсультуватися з інженерами з матеріалів; -високоміцні сталі можуть мати обмеження в середовищі H₂S
Остаточний висновок: Труба API 5L X90 LSAWявляє собою aдуже високо{0}}міцна трубопровідна стальз мінімальною межею текучості90 000 psi (620 МПа) – На 12% вище, ніж у X80іНа 28% вище, ніж у X70. Він розташований між X80 і X100 у класі API 5L і доступний від основних виробників через процеси UOE та JCOE у діаметрах відвід 20" до 64". X90 є об’єктом поточних досліджень корозійної поведінки. Дослідження показують, що основний метал має кращу стійкість до корозії, ніж зварний шов, і що катодний захист при -850 мВ покращує довготривалу корозійну стійкість. Хоча комерційно доступний, X90 має меншу історію використання, ніж X70 або X80, і зазвичай призначений длямагістральні лінії над-високого-тиску, проекти газотранспортної-наступного покоління та застосування, де міцність X80 недостатня. Для всіх критичних програм,PSL2з випробуванням на удар за Шарпі за необхідної робочої температуриобов'язковий. Процес зварювання та витратні матеріали вимагають ретельної кваліфікації, щоб гарантувати, що властивості зони зварювання відповідають характеристикам основного металу.
