API 5L X90 pikisuunaline sukeldatud kaarkeevitus (LSAW) toru
Põhiülevaade
Standardne spetsifikatsioonpikisuunas sukeldatud-kaarkeevitatud terastoruallAPI 5Lspetsifikatsioon.Hinne X90esindab aväga -tugevast torujuhtme terasestmis on vahemikus X80 kuni X100, pakkudes minimaalset voolavuspiiri90 000 psi (620 MPa). See esindab arenenud terasmetallurgiat ja seda kasutatakse nõudlikes pika-gaasiülekande ja kõrgrõhu{2}}torujuhtmete rakendustes, kus nõutakse maksimaalset tugevuse- ja -massi suhet.
Nime seletus
| osa | Tähendus |
|---|---|
| API | Ameerika naftainstituut |
| 5L | Torutranspordisüsteemide torujuhtmete spetsifikatsioon |
| X90 | Hinde tähistus -X= torujuhtme hinne,90= minimaalne voolavuspiir ksi-s (90 000 psi / 620 MPa) |
| Pikisuunaline veealune kaarkeevitus (LSAW) | Tootmisprotsess – terasplaadid vormitakse ja keevitatakse piki üht sirget pikiõmblust, kasutades sukelkaarkeevitust, millele on lisatud täitemetalli. Tuntud ka kui SAWL (submerged Arc Welded Longitudinal) |
API 5L X90 LSAW toru peamised omadused
| Funktsioon | Kirjeldus |
|---|---|
| Materjali tüüp | Täiustatud kõrgtugev{0}}madal{1}}legeeritud (HSLA) teras– mikro{0}}legeeritud nioobiumi, vanaadiumi, titaani ja võimalusel ka molübdeeniga; tavaliselt toodetakse TMCP (termo-mehhaanilise kontrollitud töötluse) abil ülipeeneteralise struktuuri jaoks |
| Tootmine | LSAW (pikisuunaline veealune kaarkeevitus)- UOE, JCOE või RBE protsessidega moodustatud plaadid, mis seejärel keevitatakse seest ja väljast sukelkaarega |
| Toote spetsifikatsiooni tasemed | PSL2 on tegelikult kohustuslikX90 jaoks kõigis kriitilistes teenindusrakendustes, mis nõuavad Charpy löögitesti, rangemat keemiakontrolli ja kindlaksmääratud maksimaalseid tugevuspiire |
| Saagikuse tugevus | minimaalselt 620 MPa (90 000 psi).(PSL2 vahemik: tavaliselt 620–760 MPa) |
| Tõmbetugevus | minimaalselt 690 MPa (100 000 psi).(ligikaudne; tegelikud väärtused sõltuvad konkreetsest keemiast ja töötlemisest) |
| Pikendamine | Minimaalne18-21%sõltuvalt seina paksusest |
| Peamine eelis | Üli-kõrge tugevuse-ja-kaalu suhe– võimaldab maksimaalset töörõhku minimaalse seinapaksusega, vähendades materjalikulusid, transpordikaalu ja välikeevitusaega |
| Tüüpilised läbimõõdud | 508 mm kuni 1626 mm(20" kuni 64") – LSAW-protsess võimaldab suuri diameetreid; JCOE protsess võib toota kuni 1626 mm |
| Tüüpiline seina paksus | 6,0 mm kuni 30 mm(eriprojektide jaoks on saadaval kuni 40-50 mm) |
| Pikkus | 6 m kuni 12,5 mstandardne; saadaval kohandatud pikkused |
Keemiline koostis (API 5L X90 PSL2)
X90 vajab täpset keemilist kontrolli, et saavutada oma tugevus, säilitades samal ajal keevitatavuse ja sitkuse. Kuigi konkreetsed API 5L piirangud X90 jaoks järgivad üldisi PSL2 nõudeid, sisaldab tüüpiline koostis järgmist:
| Element | Tüüpiline max % | Märkmed |
|---|---|---|
| Süsinik (C) | 0,22 max | Ultra-madala süsinikusisaldusega keevitatavus; tegelikud väärtused võivad olla väiksemad |
| Mangaan (Mn) | 1.4-1.9 | Kõrgem mangaan tugevuse tagamiseks; kombineerituna mikro{0}}sulamitega |
| Fosfor (P) | 0,025 max | Tugev kontroll |
| Väävel (S) | 0,015 max | Väga range kontroll HIC vastupidavuse ja sitkuse üle |
| Räni (Si) | 0,45 max | Deoksüdeerija |
| nioobium (Nb) | Vähem või võrdne 0,06 kokku | Mikro{0}}legeerimine teravilja rafineerimiseks |
| Vanaadium (V) | Vähem või võrdne 0,06 kokku | Mikro-legeerimine sademete tugevdamiseks |
| Titaan (Ti) | Vähem kui 0,15 või sellega võrdne kokku | Moodustab TMCP ajal terade rafineerimiseks TiN-i |
| Molübdeen (Mo) | 0,15 max | Täiendav tugevdamine |
| Süsinikuekvivalent (CE) | Tavaliselt 0,22-0,26 | Arvutatud ja kontrollitud välja keevitatavuse jaoks |
Märkus.Nb + V väiksem või võrdne 0,06% ja Nb + V + Ti väiksem või võrdne 0,15% vastavalt API 5L PSL2 nõuetele .
Mehaanilised omadused (PSL2)
| Kinnisvara | Väärtusvahemik | Märkmed |
|---|---|---|
| Saagise tugevus (min) | 620 MPa (90 ksi) | Miinimumnõue API 5L kohta |
| Saagistugevus (max) | 760–820 MPa (110–119 ksi) | Maksimaalne piirang hoiab ära üle{0}}jõu |
| Tõmbetugevus (min) | 690 MPa (100 ksi) | Miinimumnõue |
| Tõmbetugevus (maksimaalne) | 900–950 MPa (130–138 ksi) | Maksimaalne limiit |
| Tootlikkuse{0}}/-tõmbe suhe (max) | 0.93-0.95 | Tagab elastsuse |
| Pikendamine | 18-21% minimaalselt | Oleneb seina paksusest |
| Charpy V{0}}sälk Impact | 40-100 J minimaalne keskmine | Projekti järgi määratud temperatuur (sageli -20 kraadi kuni -45 kraadi arktilise/avamere puhul) |
Korrosioonikäitumise uurimine:Uuringud X90 torujuhtme terasega simuleeritud pinnasekeskkondades (NS4 lahus) näitavad, et alusmaterjal lahustub anoodiliselt ilma passiveerimiseta. Alusmaterjal on termodünaamiliselt stabiilsem kui keevisõmbluse materjal ja mitteväärismetalli korrosioonikindlus on parem kui keevisõmblusel.
PSL1 vs. PSL2 X90 LSAW toru jaoks
| Aspekt | PSL1 | PSL2 |
|---|---|---|
| Tüüpiline kasutusala X90 jaoks | Harv – võib olla määratud mitte{0}}kriitilise teenuse jaoks | Standard X90 jaoks – kohustuslik kõikide torujuhtmete edastamise rakenduste jaoks |
| Keemia | Standardsed piirangud | Rangemad juhtnupud(madalam C, S, P) |
| Tugevus | Määratud ainult min | Min ja Maxmääratud (hoiab ära üle-jõu) |
| Mõju testimine | Ei nõuta | Kohustuslikmääratud temperatuuril |
| Süsiniku ekvivalent | Ei nõuta | Arvutatud ja kontrollitud |
| NDT nõuded | Standardne | Rangem – kohustuslik mittepurustav ülevaatus |
| Tootlikkuse{0}}/-tõmbe suhe | Määratlemata | 0,93-0,95 max |
| Jälgitavus | Piiratud | Täielik jälgitavuspärast testide lõpetamist |
Märkus.X90 jaoks on PSL2 tõhuskohustuslik kõikide torujuhtmete edastamise rakenduste jaoks .
LSAW tootmismeetodid X90 jaoks
Vormimismeetodid
| meetod | Kirjeldus | Sobib X90-le | Saadaval hinded |
|---|---|---|---|
| UOE | Plaat pressitud U-kujuliseks, seejärel O-kujuliseks, pärast keevitamist mehaaniliselt laiendatud | Sobib X90 tootmiseks | API 5L A-X90, GB/T9711 L190-L625 |
| JCOE | Progressiivsed J-C-O vormimise etapid, laiendatud pärast keevitamist | Eelistatud kõrge{0}}jõuklasside jaoks– ühtlaselt jaotunud vormimispinged, kõrge ühtlus | API 5L A-X100, GB/T9711 L190-L690 |
| JCOE (rullpainutamine) | Pidevtelje moonutamine J-C-O moodustamine | Sobib X80-le (madalam klass) | API 5L A-X80, GB/T9711 L190-L555 |
Protsessi etapid
Plaatide valik:TMCP (termo-mehhaaniline kontrollitud töötlemine){0}}kvaliteetsed terasplaadid, mis on valmistatud ülipeeneteralise struktuuri ja täpse mikro-legeerimisega-
Plaadi ettevalmistamine:Serva freesimine täpseks kaldpinnaks, ultraheli testimine lamineerimiseks
Moodustamine:Progressiivne hüdrauliline pressimine (JCOE või UOE) loob ühtlase ümaruse; JCOE puhul pressitakse esmalt plaadi servad, seejärel vormitakse need järk-järgult
Tack-keevitus:Kinnitab õmbluse ajutiselt
Sukelkaarkeevitus:Mitme-traadiga SAW (kuni 5 traati) rakendab sisemise ja seejärel välise keevisõmbluse täielikuks läbitungimiseks voolu all. Keevitusprotsess ja materjalid mõjutavad oluliselt korrosioonikäitumist ja mehaanilisi omadusi
Mehaaniline paisumine:Toru on laiendatud täpsete mõõtmeteni, et saavutada ranged tolerantsid ja vähendada jääkpinget
NDT ja testimine:100% ultraheliuuringud, radiograafilised uuringud, hüdrostaatilised testid
Viimistlus:Otsa faasimine (ANSI B16.25 järgi), pinnakatte pealekandmine vastavalt ettekirjutusele
Suuruse saadavus
| Parameeter | UOE protsess | JCOE protsess (pressi painutamine) | JCOE protsess (rullpainutamine) |
|---|---|---|---|
| Välisläbimõõt | 508-1118 mm (20"-44") | 406-1626 mm (16"-64") | 406-1829 mm (16"-72") |
| Seina paksus | 6,0-25,4 mm | 6,0-75 mm | 6,0-30 mm |
| Pikkus | 9-12.3 m | 3-12.5 m | 3-12.2 m |
| Hinded saadaval | API 5L A-X90, GB/T9711 L190-L625 | API 5L A-X100, GB/T9711 L190-L690 | API 5L A-X80, GB/T9711 L190-L555 |
Märkus.X90 tootmisel on asjakohased protsessid UOE ja JCOE (pressi painutamine). Seina paksus X90 puhul on tavaliselt saadaolevate vahemike alumises otsas, kuna tootmispiirangud on kõrge -tugevate materjalidega.
Tüüpiline seina paksuse vahemik läbimõõdu järgi (ekstrapoleeritud X80 andmetest)
Olemasolevate X80 andmete põhjal oleks X90-l tõenäoliselt sarnased või veidi väiksemad maksimaalse paksuse võimalused:
| OD (tolline) | OD (mm) | X80 seina paksuse vahemik (mm) | X90 hinnanguline ulatus (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 |
Märkus.Paksusvahemikud vähenevad tugevuse kasvades – X90 puhul on maksimaalne praktiline paksus väiksem kui X80 puhul, kuna tootmispiirangud on tugevamad -materjalidega.
Korrosioonikäitumise omadused
Torutoru X90 terase uuringud on tuvastanud spetsiifilised korrosioonikäitumised:
| Aspekt | Leidmine |
|---|---|
| Anoodne lahustamine | X90-l on tüüpiline anoodne lahustuvus peaaegu neutraalses simuleeritud pinnaselahuses (NS4) |
| Passiveerimine | Kui X90 asetatakse NS4 lahusesse, passiveerumisnähtust ei täheldatud |
| Termodünaamiline stabiilsus | Alusmaterjal on termodünaamiliselt stabiilsem kui keevisõmbluse materjal |
| Polarisatsiooniefektid | -850 mV polarisatsioonipotentsiaali korral suureneb polarisatsioonitakistus ja korrosioonikindlus koos polarisatsiooni kestusega; korrosioonivoolu tihedus väheneb |
| Korrosioonikindluse võrdlus | Alusmaterjalil on parem korrosioonikindlus kui keevisõmbluse materjalil |
X90 PSL2 testimis- ja kontrollinõuded
| Testi tüüp | Eesmärk | Märkmed |
|---|---|---|
| Keemiline analüüs | Veenduge, et koostis vastab API 5L piirangutele | Ultra-madal C, tihe S ja P juhtimine |
| Tõmbekatse | Kinnitage voolavus ja tõmbetugevus (väärismetall ja keevisõmblus) | Kehtivad nii miinimum- kui ka maksimumpiirangud |
| Lamestamise test | Kontrollige elastsust | Kohustuslik |
| Painde test | Kontrollige keevisõmbluse terviklikkust ja elastsust | Nõutav |
| Löögikatse (Charpy V{0}}sälk) | Kohustuslikmääratud temperatuuril | Kriitilise teenuse jaoks sageli -20 kraadi kuni -45 kraadi |
| Hüdrostaatiline test | Lekke{0}}tiheduse tõend | Iga toru eraldi testitud |
| Ultraheli uuring | 100%keevisõmblus sisemiste defektide jaoks | Täispikkuses, mõlemalt poolt |
| Radiograafiline uuring (röntgenikiirgus) | Kui see on ette nähtud lisanõuetega | Saadaval |
| Mõõtmete ülevaatus | Kontrollige OD, seina paksust, sirgust | API 5L tolerantside kohta |
| Visuaalne kontroll | Pinna seisukord, keevisõmbluse välimus | 100% |
Veski testimise sertifikaat:EN 10204 / 3.1 standard; 3.2 kriitiliste projektide jaoks.
Katte- ja kaitsevalikud
| Katte tüüp | Rakendus |
|---|---|
| Must(paljas) | Standardne veski viimistlus, kasutamiseks siseruumides |
| Lakk/roostevastane{0}}õli | Ajutine kaitse transiidi ajal |
| Must värvimine | Põhiline korrosioonikaitse |
| 3LPE (3-kihiline polüetüleen) | Kõige tavalisemmaetud torustike jaoks, karmides keskkondades |
| FBE (Fusion Bonded Epoxy) | Korrosioonikaitse |
| Kivisöetõrva epoksü | Tugev{0}}kaitse |
| Tsingitud | Kui määratud |
| Betooni kaalukate (CWC) | Avamere torujuhtmed (negatiivne ujuvus) |
Võrdlustabel: X90 vs külgnevad klassid
| Hinne | Saagistugevus (MPa) min | Tõmbetugevus (MPa) min | Suhteline tugevus |
|---|---|---|---|
| X70 | 483 | 565 | Lähtejoon |
| X80 | 552 | 621 | +14% üle X70 |
| X90 | 620 | ~690 | +12% üle X80, +28% üle X70 |
| X100 | 690 | 760 | +11% üle X90 |
Märkus.X90 asub API 5L klassi redelis X80 ja X100 vahel, esindadesväga kõrge{0}}tugevusega valiknõudlike rakenduste jaoks, kus X80 on ebapiisav, kuid X100 on üle-määratletud või pole veel laialdaselt kasutusele võetud.
Kuhu X90 sobib API 5L klasside hulka
| Hinne | Tootlus (min, MPa) | Tüüpiline rakendus |
|---|---|---|
| X52 | 359 | Keskmise rõhu{0}}ülekanne |
| X60 | 414 | Kõrgrõhu{0}}ülekanne |
| X65 | 448 | Kõrgrõhu{0}}ülekanne, avamere |
| X70 | 483 | Pika{0}}kõrg{1}}rõhk |
| X80 | 552 | Suured{0}}maaülesed gaasijuhtmed |
| X90 | 620 | Üli-kõrgsurve-magistraalliinid, järgmise-põlvkonna torujuhtmed |
| X100 | 690 | Eksperimentaalsed, piiratud projektid |
X90 esindab kaubanduslikult saadaolevate ülitugevate torujuhtmete materjalide{1}} esiservaja on käimasolevate korrosioonikäitumise ja keevitusomaduste uuringute objektiks.
Ühised rakendused
| Tööstus | Rakendused |
|---|---|
| Pika{0}}gaasi ülekanne | Järgmise-põlvkonna ülikõrgsurve-gaasijuhtmed, mis nõuavad maksimaalset tugevuse-ja-massi suhet |
| Avamere | Süvaveealused torujuhtmed, kus kaalu vähendamine on kriitiline |
| Kõrg{0}}survegaas | Torujuhtmed töötavad kell15+ MPa (2, 175+ psi)disaini surve |
| Arktika teenistus | Madala{0}}temperatuuriga torujuhtmed, mis nõuavad suure tugevusega erakordset sitkust |
| CCUS projektid | CO₂ transporditorustikud, mis vajavad suurt tugevust |
| Asendamine/täiendus | Torujuhtme läbilaskevõime laiendamise projektid, kus on vaja suuremat survet |
Kättesaadavus ja kaubanduslik staatus
Kuigi X90 sisaldub API 5L klasside loendis ja seda pakuvad mõned tootjad, on see niivähem levinud kui X80mitmel põhjusel:
| tegur | Kaalutlus |
|---|---|
| Kaubanduslik saadavus | X90 pakuvad suuremad tootjad (nt loetletud API 5L A-X90 UOE ja JCOE spetsifikatsioonides) |
| Projekti kogemus | X70/X80-ga võrreldes vähem ulatuslik põllu ajalugu; rohkem levinud uurimiskontekstis |
| Keevitamise keerukus | Nõuab täpset soojussisendi juhtimist ja kvalifitseeritud protseduure; keevistsooni omadused nõuavad hoolikat tähelepanu |
| Tugevuse kaalutlused | HAZ-i sitkust tuleb hoolikalt hallata; Uuringud näitavad, et keevisõmblusel võivad olla erinevad korrosiooniomadused kui mitteväärismetallil |
| Majanduslik põhjendus | Kuluefektiivne |
Tootjate nimekirjad:X90 sisaldub järgmise klassi pakkumistes:
UOE LSAW torud (508–1118 mm, 6,0–25,4 mm)
JCOE LSAW torud (406–1626 mm, 6,0–75 mm)
Erinevad tarnijad, sealhulgas PCK, Octal, Lefin, Ruixing, Kelly ja United Steel
Olulised märkused valiku kohta
1. X90 vs madalamad klassid
X90jaoks on määratudüli-kõrgsurve-magistraalliinid ja järgmise-põlvkonna torujuhtmeprojektidkus on nõutav maksimaalne tugevuse{0}}ja-kaalu suhe
Enamiku projektide puhulX70 või X80jäävad laialdase põllu ajalooga standardvalikuteks
X90 pakkumised~12% suurem tugevus kui X80, mis võimaldab õhemaid seinu või kõrgemat töörõhku
2. PSL2 on X90 jaoks kohustuslik
PSL2 on tegelikult vajalikkõigi X90 torujuhtmete rakenduste jaoks
Kohustuslikud nõuded hõlmavad järgmist:
Charpy V{0}}sälguga löökkatse kindlaksmääratud temperatuuril
Maksimaalse saagise ja tõmbetugevuse piirid
Süsiniku ekvivalendi kontroll
Täielik jälgitavus
3. Korrosiooniga seotud kaalutlused
Uuringud näitavad, et X90 mitteväärismetallil on parem korrosioonikindlus kui keevisõmblusel
Passiveerimine puudub peaaegu{0}}neutraalses keskkonnas; anoodne lahustumine on peamine korrosioonimehhanism
Katoodkaitse efektiivsust on uuritud; polarisatsioon -850 mV juures parandab aja jooksul korrosioonikindlust
4. Keevitamise kaalutlused
Keevisõmbluse omadused nõuavad hoolikat kvalifitseerimist; Uuringud kinnitavad, et keevisõmblustel võib olla erinev korrosioonikäitumine
HAZ-i vastupidavuse säilitamiseks peab soojussisend olema täpselt reguleeritud
Eelkvalifitseeritud keevitusprotseduurid on{0}}olulised
5. Tootmisprotsessi valik
UOE:Sobib X90 läbimõõduga 20-44"
JCOE (pressi painutamine):Eelistatud laiema diameetrivahemiku ja suure{0}}tugevusklasside jaoks kuni X100
Seina paksus:Tootmispiirangute tõttu jääb saadaolevate vahemike madalamaks
6. Testimine ja sertifitseerimine
Standardne sertifikaat:ET 10204 3.1(tootja sõltumatu testimine)
Kriitiliste projektide jaoks:ET 10204 3.2(kolmanda osapoole{0}}kontrollitud testimine)
Veski testimise sertifikaat sisaldab järgmist: keemiline koostis, mehaanilised omadused, NDT tulemused, hüdrostaatilise testi tulemused,löögikatse tulemused kindlaksmääratud temperatuuril
Kolmanda osapoole{0}}kontrollSGS, BV, Lloydsüldiselt aktsepteeritud
7. Rakenduse sobivus
Järgmise-põlvkonna gaasiülekanne:X90 PSL2 löögitestiga nõutud temperatuuril
Avamere torujuhtmed:Hinnake, kas X90 eelised kaaluvad üles piiratud põllu ajaloo vs. X80
Arktika teenus:Määrake löögikatse -45 kraadi või madalamal; uuringud kinnitavad, et selliste rakenduste jaoks uuritakse keevisõmbluse/väärismetalli omadusi
Hapu teenus:Konsulteerige materjaliinseneridega; kõrgtugevatel{0}}terastel võib H₂S keskkonnas olla piiranguid
Viimane kaasavõtt: API 5L X90 LSAW toruesindab aväga -tugevast torujuhtme terasestminimaalse voolavuspiiriga90 000 psi (620 MPa) – 12% kõrgem kui X80ja28% kõrgem kui X70. See asub API 5L klassi redeli vahemikus X80 kuni X100 ja on saadaval suurematelt tootjatelt UOE ja JCOE protsesside kaudu läbimõõduga alates20" kuni 64". X90 on pideva korrosioonikäitumise uurimise objektiks. Uuringud näitavad, et mitteväärismetallil on parem korrosioonikindlus kui keevisõmblusel ja et katoodkaitse -850 mV juures parandab pikaajalist korrosioonikindlust . Kuigi X90 on kaubanduslikult saadaval, on sellel vähem ulatuslik väli ajalugu kui X70 või X80 ja see on tavaliselt ette nähtudüli-kõrgsurve-magistraalliinid, järgmise-põlvkonna gaasiülekandeprojektid ja rakendused, kus X80 tugevus ei ole piisav. Kõigi kriitiliste rakenduste jaoksPSL2Charpy löögikatsega nõutaval töötemperatuuril onkohustuslik. Keevitusprotsess ja kulumaterjalid nõuavad hoolikat kvalifitseerimist, et keevistsooni omadused vastaksid mitteväärismetalli omadustele.
