مواد لوله خط API 5L X80: نمرات، خواص و کاربردها

API 5L یک مشخصات است، نه یک ماده

یک سوء تفاهم رایج این است که API 5L را به عنوان نام یک آلیاژ در نظر می گیریم. این نیست. API 5L مشخصاتی است که نحوه ساخت، آزمایش، بازرسی و مستندسازی لوله خط را مشخص می کند. در داخل آن، خریدار سطح مشخصات محصول، درجه و شرایط تحویل را انتخاب می کند و کارخانه سپس مسیر فولادسازی را انتخاب می کند که این الزامات را برآورده کند.

فولاد کربنی پایه تقریباً همه گریدها است، با فولادهای کم آلیاژ و استحکام بالا که از سطح X60 به بالا استفاده می شود. به همین دلیل است که دو لوله هر دو با علامت X80 ممکن است در گواهی کارخانه متفاوت به نظر برسند: استاندارد پاکت‌های دارایی و روش‌های آزمایش را ثابت می‌کند، در حالی که مسئولیت دقیق شیمیایی بر عهده سازنده است.

خواندن نام X80

در سیستم نام‌گذاری API 5L، حرف X نشان‌دهنده فولاد خط لوله است و عدد، حداقل قدرت تسلیم مشخص شده را بر حسب کیپس بر اینچ مربع نشان می‌دهد، بنابراین X80 به معنای 80 ksi یا حدود 552 مگاپاسکال است. ISO 3183 و گریدهای متریک مرتبط از مقادیر مقاومت یکسانی با پیشوند L استفاده می کنند، بنابراین L555 و X80 مواد مشابهی را توصیف می کنند. جدول زیر نشان می دهد که چگونه رایج ترین گریدهای لوله خط در این دو سیستم قرار می گیرند.

رویکرد شیمیایی و متالورژی

API 5L یک ترکیب را برای X80 تجویز نمی کند. آنچه که تجویز می کند سقف هایی است که فولاد را قابل جوش و سخت نگه می دارد: برای PSL2 محتوای فسفر به حداکثر 0.025٪، گوگرد به حداکثر 0.015٪، و کل نیوبیم، وانادیم و تیتانیوم به حداکثر 0.15٪، با حداکثر معادل کربن و حداکثر مقدار Pcm درجه بالاتر محدود شده است.

در این محدوده ها، X80 به عنوان یک فولاد ریز آلیاژی کم کربن با پردازش حرارتی-مکانیکی کنترل شده با خنک کننده تسریع تولید می شود. پالایش دانه توسط نیوبیم و تیتانیوم، همراه با ریزساختار فریت بینیتی یا سوزنی شکل، چیزی است که استحکام را بدون از دست دادن چقرمگی که محتوای کربن بالا ایجاد می کند، ارائه می دهد. از آنجایی که شیمی باز مانده است، هر سفارش X80 باید بر اساس گواهی آسیاب و نتایج آزمایش آن ارزیابی شود، نه با این فرض که یک ترکیب برای هر آسیاب مناسب است.

خواص مکانیکی و آزمایش

برای PSL2، استاندارد به استحکام تسلیم 555 تا 705 مگاپاسکال، استحکام کششی از 625 تا 825 مگاپاسکال، حداکثر تسلیم به نسبت کششی 0.93 و حداقل کشیدگی به دست آمده از فرمول در جدول 6 API 5L نیاز دارد. Charpy V-notch بر روی افت وزن بدنه و تست ضربه اجباری لوله تاثیر می گذارد. آزمایش معمولاً برای سرویس انتقال در درجه های این قدرت مشخص می شود.

سایر کارهای پذیرش معمول شامل آزمایش هیدرواستاتیک هر لوله، بازرسی ابعادی و بصری و بررسی غیر مخرب جوش کامل است. در مواردی که محصول حمل شده حاوی سولفید هیدروژن است، محدودیت های سختی و الزامات مقاومت به ترک NACE MR0175 / ISO 15156 به همراه روش های تست HIC و SSC مناسب اضافه می شود.

برنامه های کاربردی

لوله X80 متعلق به فواصل دور، وظیفه انتقال فشار بالا است: خطوط لوله گاز در سراسر قاره ها، خطوط نفت خام با قطر بزرگ، خطوط تزریق و جمع آوری فشار بالا، و پروژه ها در مناطق سرد که در آن چقرمگی دمای پایین تعیین کننده است. مورد اقتصادی بر پایه کاهش رتبه است. از آنجایی که تنش مجاز با حداقل استحکام تسلیم مشخص شده متناسب است، یک خط X80 می‌تواند فشاری مشابه با یک خط درجه پایین‌تر را از طریق دیواره نازک‌تر حمل کند، که باعث کاهش مصرف فولاد، حجم جوش و هزینه حمل و نقل به ازای هر کیلومتر خط لوله می‌شود.

انتخاب X80 در عمل

قبل از مشخص کردن X80، سه مورد را تایید کنید. اول، اینکه کد طراحی اجازه درجه بالاتر را می دهد و ضخامت دیوار حاصل از حداقل مورد نیاز برای جابجایی و پایداری باقی می ماند. دوم، اینکه روش جوشکاری برای ترکیب درجه و ضخامت دیوار واجد شرایط است، زیرا سطح استحکام بالاتر مستلزم کنترل دقیق‌تر گرمای ورودی و انتخاب مواد مصرفی است. ثالثاً، عملیات چرخاندن، خمش و پوشش دهی را می توان بدون آسیب رساندن به خواصی که گواهی آسیاب تضمین می کند انجام داد.

سوالات متداول

س: آیا API 5L X80 یک گرید فولادی با یک شیمی است؟
خیر. API 5L محدودیت‌های ویژگی و روش‌های آزمایش را برای درجه تعریف می‌کند. فولادساز مسیر شیمی و فرآوری را انتخاب می کند، بنابراین ترکیبات بین کارخانه ها و بین سفارشات متفاوت است.

س: معادل متریک X80 چیست؟
L555. عدد در هر دو نام به حداقل قدرت تسلیم مشخص شده، 555 مگاپاسکال، که مربوط به 80000 psi است، اشاره دارد.

س: الزامات کششی برای X80 PSL2 چیست؟
استحکام تسلیم 555 تا 705 مگاپاسکال، استحکام کششی 625 تا 825 مگاپاسکال، حداکثر نسبت تسلیم به کشش 0.93 و ازدیاد طول محاسبه شده از فرمول API 5L جدول 6.

س: چرا چقرمگی دمای پایین برای X80 مهم است؟
زیرا فولاد با استحکام بالا در صورت عدم کنترل ریزساختار به سرعت چقرمگی را از دست می دهد. الزامات چقرمگی بریدگی و آزمایش پارگی قطره ای تأیید می کند که لوله در برابر شکستگی شکننده در آب و هوای سرد و در طول رویدادهای کاهش فشار مقاومت می کند.

س: آیا X80 را می توان در میدان جوش داد؟
بله، اما روش جوشکاری باید برای درجه و ضخامت دیواره، با ورودی حرارت کنترل شده و مواد مصرفی مناسب واجد شرایط باشد، و صلاحیت روش معمولاً مطابق با API 1104 انجام می شود.

س: X80 چقدر فولاد در مقایسه با درجه پایین تر صرفه جویی می کند؟
صرفه جویی مستقیماً از نسبت مقاومت ناشی می شود: برای فشار و قطر طراحی یکسان، ضخامت دیوار مورد نیاز با حداقل مقاومت تسلیم مشخص شده نسبت معکوس دارد، بنابراین حرکت از X70 به X80 دیوار مورد نیاز را تقریباً یک هشتم کاهش می دهد قبل از گرد کردن و قوانین حداقل ضخامت.