API 5L X80 Longitudinal Arc Welding (LSAW) لوله
نمای کلی
یک مشخصات استاندارد برایلوله خط فولادی جوش داده شده به صورت طولی-قوسدارزیرAPI 5Lمشخصاتدرجه X80نشان دهندهفولاد{0}}خط لوله با استحکام بالادر پرتقاضاترین پروژههای انتقال گاز از راه دور، خطوط لوله دریایی در آبهای عمیق، و خدمات قطب شمال استفاده میشود. با حداقل قدرت تسلیم80000 psi (552 مگاپاسکال)X80 حداکثر فشار عملیاتی و صرفه جویی قابل توجه در مواد را در مقایسه با درجه های پایین تر ممکن می کند.
توضیح نام
| قسمت | معنی |
|---|---|
| API | موسسه نفت آمریکا |
| 5L | مشخصات خط لوله برای سیستم های حمل و نقل خط لوله |
| X80 | تعیین درجه -X= درجه خط لوله،80= حداقل قدرت تسلیم در ksi (80000 psi / 552 MPa) |
| جوشکاری زیردریایی طولی (LSAW) | فرآیند تولید - صفحات فولادی در امتداد یک درز طولی مستقیم با استفاده از جوشکاری قوس زیردریایی با افزودن فلز پرکننده تشکیل و جوش داده میشوند. همچنین به عنوان SAWL (جوش داده شده با قوس زیردریایی طولی) شناخته می شود. |
ویژگی های کلیدی API 5L X80 LSAW Pipe
| ویژگی | توضیحات |
|---|---|
| نوع مواد | فولاد آلیاژی بالا-کم-(HSLA).با میکرو-آلیاژ (Nb، V، Ti) و TMCP پیشرفته (ترمو-فرآوری کنترل شده مکانیکی) برای ساختار دانههای فوقالعاده- |
| تولید | LSAW (جوشکاری زیردریایی طولی)– صفحاتی که توسط فرآیندهای UOE یا JCOE تشکیل شده و سپس با قوس غوطهور در داخل و خارج جوش داده میشوند (دوطرفه-) |
| سطوح مشخصات محصول | PSL1 یا PSL2– PSL2 استبرای X80 اجباری استدر سرویس حیاتی، نیاز به تست ضربه چارپی، کنترلهای شیمی سختتر، و حداکثر محدودیتهای مقاومت مشخص |
| قدرت تسلیم | حداقل 552 مگاپاسکال (80000 psi).(محدوده PSL2: 552-705 مگاپاسکال) |
| استحکام کششی | حداقل 621 مگاپاسکال (90000 psi).(محدوده PSL2: 621-827 مگاپاسکال) |
| ازدیاد طول | حداقل21-22%بسته به ضخامت دیواره |
| مزیت کلیدی | نسبت حداکثر قدرت-به-وزن- امکان نازک ترین دیوارها را برای فشار داده شده، کاهش هزینه مواد، وزن حمل و نقل و زمان جوشکاری میدانی را فراهم می کند. |
| قطرهای معمولی | 406 میلی متر تا 1524 میلی متر(16 تا 60 اینچ) - فرآیند LSAW قطرهای بزرگ را امکان پذیر می کند |
| ضخامت دیوار معمولی | 6.0 میلی متر تا 40 میلی متر(حداکثر 50 میلی متر برای پروژه های خاص موجود است) |
| طول | 6 متر تا 12.3 متراستاندارد؛تا 18.3 مترموجود است |
ترکیب شیمیایی (API 5L X80 PSL2)
| عنصر | حداکثر % معمولی | یادداشت ها |
|---|---|---|
| کربن (C) | حداکثر 0.22 | کربن بسیار-کم برای قابلیت جوش |
| منگنز (Mn) | حداکثر 1.90 | منگنز بالاتر برای استحکام |
| فسفر (P) | حداکثر 0.020 | کنترل محکم برای استحکام |
| گوگرد (S) | حداکثر 0.015 | کنترل بسیار محکم برای مقاومت HIC |
| نیوبیم (Nb) | 0.05-0.10 | میکرو-آلیاژ برای پالایش دانه |
| وانادیوم (V) | حداکثر 0.10 | میکرو-آلیاژ برای تقویت بارندگی |
| تیتانیوم (Ti) | حداکثر 0.04 | قلع را برای پالایش دانه در طول TMCP تشکیل می دهد |
| معادل کربن (CE) | به طور معمول 0.22-0.25 | برای جوشکاری میدانی محاسبه و کنترل می شود |
توجه:مقادیر واقعی ممکن است بر اساس طراحی فرآیند TMCP متفاوت باشد. دومین پروژه خط لوله گاز غرب-از محتوای کربن اضافی-کم با منگنز و نیوبیم بالا برای خواص بهینه استفاده کرد.
خواص مکانیکی (PSL2)
| اموال | محدوده ارزش | یادداشت ها |
|---|---|---|
| قدرت تسلیم (دقیقه) | 552 مگاپاسکال (80 ksi) | حداقل مورد نیاز هر API 5L |
| قدرت تسلیم (حداکثر) | 705 مگاپاسکال (102 ksi) | حداکثر محدودیت از قدرت بیش از حد- جلوگیری می کند |
| مقاومت کششی (دقیقه) | 621 مگا پاسکال (90 ksi) | حداقل نیاز |
| مقاومت کششی (حداکثر) | 827 مگا پاسکال (120 ksi) | حداکثر حد |
| تسلیم-به-نسبت کششی (حداکثر) | 0.93 | شکل پذیری را تضمین می کند |
| ازدیاد طول | حداقل 22 درصد | بستگی به ضخامت دیوار دارد |
| Charpy V{0}}notch Impact | 40-100 J حداقل میانگین | دمای مشخص شده توسط پروژه (اغلب -20 درجه تا -45 درجه) |
نتایج آزمایش واقعی (X80 LSAW JCOE Pipe):آزمایش لوله X80 ساخت چین- (ø1016×18.4 میلیمتر) نشان داد:
محدوده قدرت تسلیم:555-625 مگاپاسکال
استحکام کششی:645-720 مگاپاسکال
ازدیاد طول:38-40%(بیش از حداقل 22 درصد)
نسبت تسلیم-به-کششی:0.82-0.87(زیر 0.93 حداکثر)
انرژی ضربه در -20 درجه:میانگین 298 J(فلز پایه)
سطح برشی DWTT در -5 درجه:95 درصد متوسط
روشهای ساخت LSAW برای X80
روش های شکل گیری
| روش | توضیحات | مناسب برای X80 |
|---|---|---|
| UOE | صفحه به شکل U{0}}، سپس O-شکل فشرده شده، پس از جوشکاری به صورت مکانیکی منبسط شده است | برای تولید-X80 با حجم بالا ترجیح داده میشود– Baosteel 322,000 تن لوله X80 UOE برای دومین خط لوله گاز غرب- شرق تولید کرد |
| JCOE | مراحل شکل دهی پیشرونده J-C{{1}O، پس از جوشکاری منبسط شده است | مناسب برای X80– تولیدکنندگان چینی با استفاده از فرآیند JCOE لوله X80 را با موفقیت تولید کردند |
| خم شدن- | صفحه به تدریج به صورت سیلندر در آمد | مناسب برای دیوارهای ضخیم تر، تولیدات کوچکتر |
مراحل فرآیند
انتخاب بشقاب:صفحات فولادی با کیفیت بالا تولید شده از طریق TMCP (ترمو-فرآوری کنترلشده مکانیکی) با ساختار دانههای فوقالعاده-
آماده سازی بشقاب:فرز لبه برای اریب های دقیق، تست اولتراسونیک برای لمینیت ها
تشکیل:پرس هیدرولیک پیشرونده (JCOE یا UOE) گردی یکنواخت ایجاد می کند. برای JCOE، لبه های صفحه ابتدا چین می شوند، سپس در مراحل افزایشی تشکیل می شوند
جوشکاری چسبی:درز را به طور موقت محکم می کند
جوشکاری زیر آب:SAW چند سیمی جوش داخلی و سپس جوش خارجی (DSAW) را برای نفوذ کامل تحت شار اعمال می کند. آزمایش یکپارچگی جوش عالی را تایید می کند
انبساط مکانیکی:لوله تا ابعاد دقیق گسترش یافت تا به تلرانس های محکم و کاهش تنش پسماند دست یابد
NDT و تست:تست 100% اولتراسونیک، معاینه رادیوگرافی، تست هیدرواستاتیک
اتمام:مخروطی انتهایی (بر اساس ANSI B16.25)، کاربرد پوشش همانطور که مشخص شده است
در دسترس بودن اندازه
| پارامتر | محدوده | یادداشت ها |
|---|---|---|
| قطر بیرونی | 406 میلی متر تا 1524 میلی متر(16 تا 60 اینچ) | محدوده استاندارد LSAW |
| ضخامت دیوار | 6.0 میلی متر تا 40 میلی متر | تا 50 میلی متر برای پروژه های خاص |
| طول | 6 متر تا 12.3 متراستاندارد؛تا 18.3 مترموجود است | طول های بیشتر باعث کاهش جوشکاری در میدان می شود |
| پایان پایان | انتهای ساده، انتهای اریب بر اساس ANSI B16.25 | اریب برای جوشکاری استاندارد |
نمونه پروژه دنیای واقعی-:دومین خط لوله گاز غرب-در چین مورد استفاده قرار گرفتقطر 1219 میلی متر (48 اینچ).لوله های X80 UOE با ضخامت دیواره برای فشار کاری 12 مگاپاسکال طراحی شده اند.
PSL1 در مقابل PSL2 برای X80 LSAW Pipe
| جنبه | PSL1 | PSL2 |
|---|---|---|
| استفاده معمولی برای X80 | نادر - فقط برای خدمات غیر مهم- | استاندارد برای X80 - برای انتقال خط لوله اجباری است |
| شیمی | محدودیت های استاندارد | کنترل های سخت تر(C کمتر یا مساوی 0.22٪، S کمتر یا مساوی 0.015٪) |
| قدرت | فقط حداقل مشخص شده است | حداقل و حداکثرمشخص شده (جلوگیری از قدرت بیش از حد) |
| تست ضربه | لازم نیست | اجباریدر دمای مشخص شده |
| معادل کربن | لازم نیست | محاسبه و کنترل شده است |
| الزامات NDT | استاندارد | دقیق تر - بازرسی غیر مخرب اجباری |
| نسبت تسلیم-به-کششی | مشخص نشده است | حداکثر 0.93 |
| قابلیت ردیابی | محدود | قابلیت ردیابی کاملپس از اتمام آزمایشات |
توجه:برای X80، PSL2 به طور موثر استبرای همه کاربردهای انتقال خط لوله اجباری است. PSL1 X80 به ندرت مشخص می شود.
تست و بازرسی مورد نیاز برای X80 PSL2
| نوع تست | هدف | نتایج معمولی |
|---|---|---|
| تجزیه و تحلیل شیمیایی | تأیید کنید ترکیب با محدودیتهای API 5L مطابقت دارد | کنترل بسیار-C بسیار کم، S محکم |
| تست کشش | تسلیم و استحکام کششی (فلز پایه و جوش) را تأیید کنید | Base: 555-625 MPa; Weld tensile >680 مگاپاسکال |
| تست صاف کردن | شکل پذیری را بررسی کنید | پاس |
| تست خم شدن | یکپارچگی و شکل پذیری جوش را بررسی کنید | 28 نمونه از 29 نمونه قبول شد |
| تست ضربه (شارپی V-بریدگی) | اجباریدر دمای مشخص شده | پایه: میانگین 298 J @ -20 درجه؛ جوش: میانگین 215 J |
| DWTT (تست کاهش وزن اشک) | برای تأیید چقرمگی شکست | سطح برشی 85-100٪ @ -5 درجه |
| تست هیدرواستاتیک | اثبات نشتی-سفتی | هر لوله به صورت جداگانه آزمایش شده است |
| معاینه اولتراسونیک | 100%درز جوش برای عیوب داخلی | تمام طول، هر دو طرف |
| تست سختی | بررسی کنید که سختی بیش از حد نباشد | <275 HV10 |
گواهی تست آسیاب:استاندارد EN 10204 / 3.1B؛ 3.2 برای پروژه های حیاتی
گزینه های پوشش و حفاظت
| نوع پوشش | برنامه |
|---|---|
| مشکی(لخت) | پایان آسیاب استاندارد، استفاده در داخل ساختمان |
| لاک / روغن ضد زنگ | حفاظت موقت در حین حمل و نقل |
| 3LPE (پلی اتیلن 3 لایه) | رایج ترینبرای خطوط لوله X80 مدفون |
| FBE (فیوژن باند اپوکسی) | حفاظت در برابر خوردگی |
| پوشش وزنی بتن (CWC) | خطوط لوله دریایی ( شناوری منفی) |
| پوشش های جریان داخلی | پوشش اپوکسی برای راندمان جریان |
جدول مقایسه: X80 در مقابل نمرات پایین تر
| درجه | قدرت تسلیم (MPa) حداقل | حداقل مقاومت کششی (MPa) | قدرت نسبی |
|---|---|---|---|
| X60 | 414 | 517 | پایه |
| X65 | 448 | 531 | +8% بیش از X60 |
| X70 | 483 | 565 | +17% بیش از X60 |
| X80 | 552 | 621 | +33% بیش از X60، +14% بیش از X70 |
درصد افزایش:X80 تقریبا ارائه می دهد14٪ قدرت تسلیم بالاتر از X70(552 مگاپاسکال در مقابل{1}} مگاپاسکال) .
جایی که X80 در بین گریدهای API 5L قرار می گیرد
| درجه | بازده (دقیقه، مگاپاسکال) | برنامه معمولی |
|---|---|---|
| B | 241 | جمع آوری فشار کم-، ابزارهای برق |
| X42 | 290 | خطوط جمع آوری، توزیع |
| X52 | 359 | انتقال فشار متوسط- |
| X60 | 414 | انتقال فشار بالا- |
| X65 | 448 | انتقال فشار بالا-در فراساحل |
| X70 | 483 | دور-فشار-طولانی، در آبهای عمیق |
| X80 | 552 | خطوط لوله فوق العاده-فشار-خطوط لوله- گاز اصلی |
| X100 | 690 | پروژه های آزمایشی و محدود |
X80 بالاترین درجه در استفاده تجاری گسترده برای انتقال خط لوله است .
برنامه های کاربردی رایج
| صنعت | برنامه های کاربردی |
|---|---|
| انتقال گاز از راه دور | خطوط لوله{0}بزرگ گاز بین کشوری– به عنوان مثال، دومین خط لوله گاز غرب- شرق (چین) 1219 میلی متر X80 |
| فراساحل | خطوط لوله زیردریایی آبهای عمیق، رایزرهای سکو |
| گاز با فشار بالا{{0} | خطوط لوله فعال در10-15 مگاپاسکال (1450-2175 psi)فشار طراحی |
| سرویس قطب شمال | خطوط لوله با دمای پایین-که به چقرمگی استثنایی نیاز دارند (-45 درجه) |
| پروژه های CCUS | خطوط لوله انتقال CO2 که به استحکام بالایی نیاز دارند |
| صادرات/واردات LNG | لولهکشی پایانه، خطوط انتقال فشار بالا- |
مثال پروژه اصلی: خط لوله گاز دوم غربی{0}}شرق
دومین خط لوله گاز غرب-شرقی در چین نشان دهنده این استاولین کاربرد-لوله های X80 در مقیاس بزرگ در چین :
| پارامتر | جزئیات |
|---|---|
| مشخصات لوله | API 5L X80، 1219 میلی متر (48 اینچ) قطر |
| فرآیند تولید | UOE LSAW |
| تولید کننده فولاد | بائو استیل |
| حجم تولید | 322000 تنلوله های فولادی X80 UOE تا ژوئن 2010 |
| فشار عملیاتی | 10-12 مگاپاسکال (1450-1740 psi) |
| اهمیت | شکاف قابلیت تولید لوله با قطر بزرگ-X80 UOE در چین را پر کرد |
مزایای درجه X80
| مزیت | توضیحات |
|---|---|
| فوق العاده-استحکام بالا | حداقل بازده 552 مگاپاسکال - بالاترین فشار عملیاتی را ممکن می کند |
| صرفه جویی در مواد | دیوارهای نازک تربرای فشار یکسان - تناژ فولاد را 10-20٪ در برابر X70 کاهش می دهد |
| کاهش جوشکاری میدانی | دیوارهای نازکتر=کمتر فلز جوش میدهند و سریعتر جوش میشوند |
| هزینه حمل و نقل کمتر | لوله های سبک تر هزینه های حمل و نقل و جابجایی را کاهش می دهند |
| عملکرد اثبات شده | با موفقیت در پروژه های بزرگ مستقر شد (West-East Pipeline، Nord Stream، TC Energy) |
| چقرمگی عالی | PSL2 به تست ضربه Charpy نیاز دارد. عملکرد واقعی بسیار بیشتر از حداقل ها است |
مزایای ساخت LSAW برای X80
| مزیت | توضیحات |
|---|---|
| قابلیت قطر زیاد | می تواند لوله هایی از قطر 16 تا 60 اینچ تولید کند - ایده آل برای خطوط تنه |
| دیوارهای ضخیم | مناسب برای کاربردهای فشار{0} بالا که به ضخامت دیواره قابل توجهی نیاز دارند |
| یکپارچگی ساختاری بالا | درز طولی تک استحکام بالاتری را ارائه میکند، با جوشکاری دو طرفه-نفوذ کامل-که حداقل خطرات نقص را تضمین میکند. |
| دقت ابعادی عالی | تلورانس های تنگ در OD، بیضی و صافی |
| کنترل استرس باقیمانده | مرحله انبساط مکانیکی تنش پسماند را کاهش می دهد و استحکام تسلیم را بهبود می بخشد |
| چقرمگی تقویت شده | TMCP plates provide exceptional HAZ toughness; actual tests show >انرژی ضربه جوش 200 J |
| تضمین کیفیت | جوشکاری خودکار با پارامترهای ثبت شده؛ قابلیت ردیابی کامل NDT |
تحملهای ابعادی (API 5L)
برای لوله های X80 LSAW، API 5L تلورانس های زیر را مشخص می کند:
| پارامتر | تحمل |
|---|---|
| قطر بیرونی (بدنه لوله) | ±0.75%از OD مشخص شده |
| قطر بیرونی (انتهای لوله) | +1.6mm / -0.4mmبرای 219-273 میلی متر؛+2.4mm / -0.8mmبرای 274-610 میلی متر |
| ضخامت دیوار | +19.5% / -8%برای درجه X80، OD 508-610mm |
| طول | +100mm / -0mm |
| صراط مستقیم | 0.15 درصد طول |
معادل های بین المللی
| استاندارد | نمره معادل | یادداشت ها |
|---|---|---|
| ISO 3183 | L555MEیاX80ME | هماهنگ با API 5L؛ "E" مناسب برای فراساحل / قطب شمال را نشان می دهد |
| GB/T 9711 | L555 | معادل چینی |
| CSA Z245 | درجه 550 | استاندارد کانادا |
| سیستم عامل DNV{0}}F101 | درجه 450 / درجه 485 / درجه 555 | استاندارد فراساحلی شامل الزامات اضافی است |
نکات مهم انتخاب
1. X80 در مقابل نمرات پایین تر
X80مشخص شده استخطوط لوله فوقالعاده-فشار-، خطوط لوله{2} عمده گاز بینالمللی، و پروژههای دریایی در آبهای عمیقجایی که حداکثر مقاومت مورد نیاز است
برای فشارهای کمتر،X70 یا X65ممکن است مقرون به صرفه تر باشد-
X80 ارائه می دهدبالاترین نسبت قدرت-به-وزندر میان گریدهای تجاری موجود
2. PSL2 برای X80 اجباری است
PSL2 به طور موثر مورد نیاز استبرای تمام برنامه های خط لوله X80
الزامات اجباری عبارتند از:
تست ضربه بریدگی Charpy V{0}
حداکثر تسلیم و محدودیت های مقاومت کششی
کنترل معادل کربن
قابلیت ردیابی کامل
3. الزامات تکمیلی برای خدمات حیاتی
DWTT (تست کاهش وزن اشک):برای تأیید چقرمگی شکست
چقرمگی HAZ:اطمینان حاصل کنید که گرمای جوش{0}}منطقه تحت تأثیر شرایط ضربه را برآورده می کند
CTOD (جابجایی باز شدن نوک ترک):برای خدمات دریایی و ترش
مطابقت NACE:برای سرویس ترش (محیط های H2S)
تست SSC/HIC:برای برنامه های کاربردی خدمات ترش
4. انتخاب فرآیند تولید
UOE:برای تولید-X80 با حجم بالا ترجیح داده میشود
JCOE:مناسب برای X80; در تولید چینی موفق بوده است
هر دو فرآیند نیاز دارندصفحات TMCPبا ساختار بسیار-دانه ریز
5. تست و صدور گواهینامه
گواهی استاندارد:EN 10204 3.1(تست مستقل سازنده)
برای پروژه های حیاتی:EN 10204 3.2(آزمایش-شاهد شخص ثالث)
اطمینان حاصل کنید که گواهی آزمایش آسیاب شامل: ترکیب شیمیایی، خواص مکانیکی، نتایج NDT، نتایج آزمایش هیدرواستاتیک،نتایج تست ضربه در دمای مشخص شده
بازرسی- شخص ثالث توسطSGS، BV، Lloydsبه طور معمول پذیرفته شده است
غذای آماده نهایی: لوله API 5L X80 LSAWنشان دهندهبالاترین درجه استحکام در استفاده تجاری گستردهبرای انتقال خط لوله، با حداقل قدرت تسلیم80000 psi (552 مگاپاسکال) – 14 درصد بالاتر از X70. پروژههای انتقال گاز در مسافتهای طولانی، خطوط لوله دریایی در آبهای عمیق، و تأسیسات قطب شمال که حداکثر فشار عملیاتی و حداقل ضخامت دیوار مورد نیاز است را فعال میکند. فرآیند تولید LSAW (UOE یا JCOE) با صفحات پیشرفته TMCP لوله هایی را ازقطر 16 تا 60 اینچبا چقرمگی استثنایی - آزمایش های واقعی انرژی ضربه فلز پایه را نشان می دهد298 J در -20 درجهو انرژی ضربه جوش بیش از حد200 J. پروژههای بزرگی مانند دومین خط لوله گاز غرب{1}}در چین با موفقیت مستقر شدهاند.322000 تنلوله X80 UOE . برای همه کاربردهای حیاتی،PSL2با Charpy V{0}}تست ضربه بریدگی و قابلیت ردیابی کامل استاجباری. X80 نمایانگر-وضعیت-هنر در فنآوری خطوط لوله است که فشارهای بالاتر، کاهش مصرف مواد و هزینههای کلی پروژه را برای بزرگترین خطوط لوله انتقال در جهان ممکن میسازد.
