API 5L X90 išilginio povandeninio lankinio suvirinimo (LSAW) vamzdis
Pagrindinė apžvalga
Standartinė specifikacija, skirtaišilgai panardintas-lankiniu būdu suvirintas plieninis vamzdispagalAPI 5Lspecifikacija.X90 klasėatstovauja alabai{0}}stiprus vamzdyno plienaskuris yra tarp X80 ir X100, siūlantis mažiausią takumo ribą90 000 psi (620 MPa). Jis atstovauja pažangiajai plieno metalurgijai ir yra naudojamas dideliems-atstumams dujų perdavimo ir aukšto-slėgio vamzdynų sistemose, kur reikalingas maksimalus stiprumo- ir -svorio santykis.
Pavadinimo paaiškinimas
| dalis | Reikšmė |
|---|---|
| API | Amerikos naftos institutas |
| 5L | Dujotiekio transportavimo sistemų vamzdyno specifikacija |
| X90 | Pažymėjimo žymėjimas –X= vamzdyno laipsnis,90= minimali takumo riba, ksi (90 000 psi / 620 MPa) |
| Išilginis povandeninis lankinis suvirinimas (LSAW) | Gamybos procesas – plieninės plokštės formuojamos ir suvirinamos išilgai vienos tiesios išilginės siūlės, naudojant povandeninį lankinį suvirinimą, pridedant užpildo. Taip pat žinomas kaip SAWL (submerged Arc Welded Longitudinal) |
Pagrindinės API 5L X90 LSAW vamzdžio savybės
| Funkcija | Aprašymas |
|---|---|
| Medžiagos tipas | Pažangus didelio{0}}stiprumo mažo-legiruotojo (HSLA) plienas– mikro{0}}legiruotas su niobu, vanadžiu, titanu ir galbūt molibdenu; paprastai gaminamas naudojant TMCP (termo-mechaniškai kontroliuojamą apdorojimą), kad būtų sukurta itin smulkiagrūdė struktūra |
| Gamyba | LSAW (išilginis povandeninis lankinis suvirinimas)– plokštės, suformuotos UOE, JCOE arba RBE procesais, po to suvirintos panardintu lanku viduje ir išorėje |
| Produkto specifikacijų lygiai | PSL2 iš tikrųjų yra privalomasskirtas X90 visose svarbiose paslaugų programose, kurioms reikalingas Charpy smūgio bandymas, griežtesnė cheminė kontrolė ir nurodytos didžiausios stiprumo ribos |
| Derlingumo stiprumas | Mažiausia 620 MPa (90 000 psi).(PSL2 diapazonas: paprastai 620–760 MPa) |
| Tempimo stiprumas | Mažiausia 690 MPa (100 000 psi).(apytikslis; faktinės vertės priklauso nuo konkrečios chemijos ir apdorojimo) |
| Pailgėjimas | Minimalus18-21%priklausomai nuo sienos storio |
| Pagrindinis privalumas | Itin-didelis stiprumo-ir-svorio santykis– leidžia pasiekti maksimalų darbinį slėgį esant minimaliam sienelės storiui, sumažinant medžiagų sąnaudas, transportavimo svorį ir lauko suvirinimo laiką |
| Tipiški skersmenys | nuo 508 mm iki 1626 mm(20" iki 64") – LSAW procesas leidžia naudoti didelį skersmenį; JCOE procesas gali pagaminti iki 1626 mm |
| Tipiškas sienos storis | 6,0 mm iki 30 mm(specialiems projektams galimas iki 40-50 mm) |
| Ilgis | 6 m iki 12,5 mstandartinis; Galimi pasirinktiniai ilgiai |
Cheminė sudėtis (API 5L X90 PSL2)
X90 reikalauja tikslios cheminės kontrolės, kad būtų pasiektas tvirtumas, išlaikant suvirinamumą ir tvirtumą. Nors konkrečios API 5L ribos X90 atitinka bendruosius PSL2 reikalavimus, tipinė sudėtis apima:
| Elementas | Tipinis maks. % | Pastabos |
|---|---|---|
| Anglis (C) | 0,22 maks | Itin-mažas anglies kiekis užtikrina suvirinamumą; tikrosios vertės gali būti mažesnės |
| Manganas (Mn) | 1.4-1.9 | Didesnis mangano kiekis stiprumui; kartu su mikro{0}}lydiniais |
| Fosforas (P) | 0,025 maks | Griežta tvirtumo kontrolė |
| Siera (S) | 0,015 maks | Labai griežta HIC atsparumo ir kietumo kontrolė |
| Silicis (Si) | 0,45 maks | Deoksidatorius |
| Niobis (Nb) | Mažesnis arba lygus 0,06 kartu | Mikro{0}}lydinys grūdams rafinuoti |
| Vanadis (V) | Mažesnis arba lygus 0,06 kartu | Mikro{0}}lydinys, skirtas stiprinti nuo kritulių |
| Titanas (Ti) | Mažesnis arba lygus 0,15 kartu | Sudaro TiN grūdams rafinuoti TMCP metu |
| Molibdenas (Mo) | 0,15 maks | Papildomas stiprinimas |
| Anglies ekvivalentas (CE) | Paprastai 0,22–0,26 | Apskaičiuotas ir kontroliuojamas lauko suvirinamumas |
Pastaba:Nb + V mažesnis arba lygus 0,06 % ir Nb + V + Ti Mažiau arba lygus 0,15 % pagal API 5L PSL2 reikalavimus .
Mechaninės savybės (PSL2)
| Turtas | Vertės diapazonas | Pastabos |
|---|---|---|
| Išeigos stiprumas (min.) | 620 MPa (90 ksi) | Minimalus reikalavimas vienam API 5L |
| Išeigos stiprumas (maks.) | 760–820 MPa (110–119 ksi) | Didžiausia riba neleidžia per{0}}jėgos |
| Tempimo stipris (min.) | 690 MPa (100 ksi) | Minimalus reikalavimas |
| Tempimo stipris (maks.) | 900–950 MPa (130–138 ksi) | Didžiausia riba |
| Išeiga{0}}ir{1}}tempimo santykis (maks.) | 0.93-0.95 | Užtikrina lankstumą |
| Pailgėjimas | Mažiausiai 18-21%. | Priklauso nuo sienelės storio |
| Charpy V{0}}įpjova Impact | 40-100 J minimalus vidurkis | Temperatūra nurodyta projekte (dažnai nuo -20 laipsnių iki -45 laipsnių arktinėje / atviroje jūroje) |
Korozijos elgsenos tyrimas:X90 vamzdžių plieno tyrimai imituojamoje dirvožemio aplinkoje (NS4 tirpalas) rodo, kad pagrindinė medžiaga anodiškai tirpsta be pasyvavimo. Pagrindinė medžiaga yra termodinamiškai stabilesnė nei suvirinimo siūlės medžiaga, o netauriųjų metalų atsparumas korozijai yra geresnis nei suvirinimo siūlės.
PSL1 ir PSL2, skirtas X90 LSAW vamzdžiui
| Aspektas | PSL1 | PSL2 |
|---|---|---|
| Įprastas naudojimas X90 | Retas – gali būti nurodytas ne{0}}kritinės svarbos paslaugoms | X90 standartas – privalomas visoms dujotiekio perdavimo programoms |
| Chemija | Standartinės ribos | Griežtesni valdikliai(žemesnis C, S, P) |
| Jėga | Nurodyta tik min | Min ir Maxnurodyta (neleidžia per-jėgą) |
| Poveikio testavimas | Nereikalaujama | Privalomanurodytoje temperatūroje |
| Anglies ekvivalentas | Nereikalaujama | Skaičiuojama ir kontroliuojama |
| NDT reikalavimai | Standartinis | Griežtesnė – privaloma neardomoji patikra |
| Išeigos-ir{1}}tempimo santykis | Nenurodyta | 0,93–0,95 maks |
| Atsekamumas | Ribotas | Visiškas atsekamumasbaigus testus |
Pastaba:X90 atveju PSL2 yra veiksmingasprivalomas visoms perdavimo vamzdynais programoms .
LSAW gamybos metodai, skirti X90
Formavimo metodai
| Metodas | Aprašymas | Tinka X90 | Galimi pažymiai |
|---|---|---|---|
| UOE | Plokštė presuojama į U-formą, paskui O-formą, mechaniškai išplėsta po suvirinimo | Tinka X90 gamybai | API 5L A-X90, GB/T9711 L190-L625 |
| JCOE | Progresyvūs J-C-O formavimo žingsniai, išplėsti po suvirinimo | Pirmenybė teikiama aukštos{0}}jėgos klasėms– tolygiai paskirstytas formavimo įtempis, didelis tolygumas | API 5L A-X100, GB/T9711 L190-L690 |
| JCOE (valcavimo lenkimas) | Ištisinės ašies iškreipimas J-C-O formavimas | Tinka X80 (žemesnės klasės) | API 5L A-X80, GB/T9711 L190-L555 |
Proceso žingsniai
Plokštės pasirinkimas:Aukštos-kokybės plieno plokštės, pagamintos naudojant TMCP (termo-mechaniškai kontroliuojamą apdorojimą) su itin-smulkia grūdėtumo struktūra ir tiksliu mikro-lydymu
Plokštės paruošimas:Kraštų frezavimas tiksliam nuožulnumui, ultragarsinis laminato bandymas
Formavimas:Progresyvus hidraulinis presavimas (JCOE arba UOE) sukuria vienodus apvalumus; JCOE plokštės kraštai pirmiausia užspaudžiami, tada formuojami palaipsniui
Taškinis suvirinimas:Laikinai pritvirtina siūlę
Povandeninis lankinis suvirinimas:Kelių-laidų pjūklas (iki 5 laidų) suvirina vidinę siūlę, tada išorinę siūlę, kad pilnai įsiskverbtų veikiant srautui. Suvirinimo procesas ir medžiagos daro didelę įtaką korozijai ir mechaninėms savybėms
Mechaninis išsiplėtimas:Vamzdis išplėstas iki tikslių matmenų, kad būtų pasiekti griežti leistini nuokrypiai ir sumažintas liekamasis įtempis
NDT ir testavimas:100% ultragarsinis tyrimas, radiografinis tyrimas, hidrostatinis tyrimas
Apdaila:Galų nuožulnumas (pagal ANSI B16.25), dengimas, kaip nurodyta
Dydžio prieinamumas
| Parametras | UOE procesas | JCOE procesas (spaudos lenkimas) | JCOE procesas (valcavimo lenkimas) |
|---|---|---|---|
| Išorinis skersmuo | 508-1118 mm (20"-44") | 406-1626 mm (16"-64") | 406-1829 mm (16"-72") |
| Sienelės storis | 6,0-25,4 mm | 6,0-75 mm | 6,0-30 mm |
| Ilgis | 9-12.3 m | 3-12.5 m | 3-12.2 m |
| Galimi pažymiai | API 5L A-X90, GB/T9711 L190-L625 | API 5L A-X100, GB/T9711 L190-L690 | API 5L A-X80, GB/T9711 L190-L555 |
Pastaba:X90 gamybai svarbūs procesai yra UOE ir JCOE (lenkimas presu). X90 sienelės storis paprastai yra apatiniame galimo diapazono gale dėl gamybos apribojimų naudojant didelio-stiprumo medžiagas.
Tipiškas sienos storio diapazonas pagal skersmenį (ekstrapoliuotas iš X80 duomenų)
Remiantis turimais X80 duomenimis, X90 greičiausiai turėtų panašias arba šiek tiek sumažintas maksimalaus storio galimybes:
| OD (colių) | OD (mm) | X80 sienelės storio diapazonas (mm) | X90 numatomas diapazonas (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 |
Pastaba:Storio diapazonas mažėja didėjant stiprumui – X90 didžiausias praktinis storis yra mažesnis nei X80 dėl gamybos apribojimų naudojant didesnės -stiprumo medžiagas.
Korozinio elgesio charakteristikos
X90 vamzdžių plieno tyrimai nustatė specifines korozijos savybes:
| Aspektas | Suradimas |
|---|---|
| Anodinis tirpimas | X90 būdingas anodinis tirpimas beveik neutraliame modeliuojamame dirvožemio tirpale (NS4) |
| Pasyvavimas | Pasyvavimo reiškinio nepastebėta, kai X90 dedamas į NS4 tirpalą |
| Termodinaminis stabilumas | Pagrindinė medžiaga yra termodinamiškai stabilesnė nei suvirinimo siūlių medžiaga |
| Poliarizacijos efektai | Esant -850 mV poliarizacijos potencialui, atsparumas poliarizacijai ir atsparumas korozijai didėja didėjant poliarizacijos trukmei; mažėja korozijos srovės tankis |
| Atsparumo korozijai palyginimas | Pagrindinė medžiaga pasižymi geresniu atsparumu korozijai nei suvirinimo siūlių medžiaga |
X90 PSL2 testavimo ir tikrinimo reikalavimai
| Bandymo tipas | Tikslas | Pastabos |
|---|---|---|
| Cheminė analizė | Patikrinkite, ar sudėtis atitinka API 5L ribas | Itin-žemas C, griežtas S ir P valdymas |
| Tempimo bandymas | Patvirtinkite takumą ir atsparumą tempimui (netauriųjų metalų ir suvirinimo siūlės) | Taikomos ir minimalios, ir maksimalios ribos |
| Išlyginimo testas | Patikrinkite lankstumą | Privaloma |
| Lenkimo testas | Patikrinkite suvirinimo vientisumą ir lankstumą | Privaloma |
| Smūgio bandymas (Charpy V{0}}įpjova) | Privalomanurodytoje temperatūroje | Dažnai nuo -20 laipsnių iki -45 laipsnių svarbioms paslaugoms |
| Hidrostatinis testas | Sandarumo{0}}sandarumo įrodymas | Kiekvienas vamzdis išbandytas atskirai |
| Ultragarsinis tyrimas | 100%suvirinimo siūlės vidaus defektams | Visas ilgis, abi pusės |
| Rentgeno tyrimas (rentgeno spinduliai) | Kai nurodoma pagal papildomus reikalavimus | Galima |
| Matmenų patikrinimas | Patikrinkite OD, sienelės storį, tiesumą | Pagal API 5L leistinus nuokrypius |
| Vizuali apžiūra | Paviršiaus būklė, suvirinimo išvaizda | 100% |
Malūno bandymo sertifikatas:EN 10204 / 3.1 standartas; 3.2 kritiniams projektams .
Dangos ir apsaugos parinktys
| Dangos tipas | Taikymas |
|---|---|
| Juoda(plikas) | Standartinė malūno apdaila, naudojimui patalpose |
| Lakas / anti{0}}rūdžių alyva | Laikina apsauga tranzito metu |
| Juoda tapyba | Pagrindinė apsauga nuo korozijos |
| 3LPE (trijų sluoksnių polietilenas) | Dažniausiaiužkastiems vamzdynams, atšiaurioms aplinkoms |
| FBE (liet. „Fusion Bonded Epoxy“) | Apsauga nuo korozijos |
| Akmens anglių deguto epoksidas | Sunkios{0}}apsaugos |
| Cinkuota | Kai nurodyta |
| Betono masės danga (CWC) | Jūros vamzdynai (neigiamas plūdrumas) |
Palyginimo lentelė: X90 ir gretimų klasių
| Įvertinimas | Išeigos stiprumas (MPa) min | Tempiamasis stipris (MPa) min | Santykinė jėga |
|---|---|---|---|
| X70 | 483 | 565 | Bazinė linija |
| X80 | 552 | 621 | +14 % daugiau nei X70 |
| X90 | 620 | ~690 | +12% daugiau nei X80, +28% daugiau nei X70 |
| X100 | 690 | 760 | +11 % daugiau nei X90 |
Pastaba:X90 yra tarp X80 ir X100 API 5L klasės kopėčiose, o tai reiškialabai{0}}galios parinktisreiklioms programoms, kuriose X80 nepakanka, bet X100 jau daugiau-nurodytas arba dar nėra plačiai pritaikytas.
Kur X90 tinka tarp API 5L klasių
| Įvertinimas | Išeiga (min., MPa) | Tipiškas taikymas |
|---|---|---|
| X52 | 359 | Vidutinio{0}}slėgio perdavimas |
| X60 | 414 | Aukšto{0}}slėgio perdavimas |
| X65 | 448 | Aukšto{0}}slėgio perdavimas, atviroje jūroje |
| X70 | 483 | Didelis-atstumas aukštas{1}slėgis |
| X80 | 552 | Pagrindiniai įvairių šalių{0}}dujotiekiai |
| X90 | 620 | Itin-aukšto-slėgio magistralinės linijos, naujos-kartos vamzdynai |
| X100 | 690 | Eksperimentiniai, riboti projektai |
X90 yra komerciškai prieinamų didelio stiprumo{1}} vamzdynų medžiagų pranašumasir yra nuolatinių korozijos ir suvirinimo savybių tyrimų objektas.
Bendrosios programos
| Pramonė | Programos |
|---|---|
| Tolimas{0}}dujų perdavimas | Naujos-kartos itin aukšto slėgio-dujotiekiai, kuriems reikalingas maksimalus stiprumo-ir-svoris |
| Užsienyje | Giliavandeniai povandeniniai vamzdynai, kur svorio mažinimas yra labai svarbus |
| Aukšto{0}}slėgio dujos | Vamzdynai, veikiantys adresu15+ MPa (2, 175+ psi)projektinis slėgis |
| Arkties tarnyba | Žemos{0}}temperatūros vamzdynai, kuriems reikalingas išskirtinis tvirtumas ir didelis stiprumas |
| CCUS projektai | CO₂ transportavimo vamzdynai, kuriems reikia didelio stiprumo |
| Pakeitimas / Atnaujinimas | Dujotiekio pajėgumų plėtimo projektai ten, kur reikalingas didesnis slėgis |
Prieinamumas ir komercinė būsena
Nors X90 yra įtrauktas į API 5L klasės sąrašus ir siūlo kai kurie gamintojai, jis yrarečiau nei X80dėl kelių priežasčių:
| faktorius | Svarstymas |
|---|---|
| Komercinis prieinamumas | X90 siūlo pagrindiniai gamintojai (pvz., išvardyti API 5L A-X90 UOE ir JCOE specifikacijose) |
| Projekto patirtis | Mažiau plati lauko istorija, palyginti su X70/X80; dažniau pasitaiko tyrimų kontekstuose |
| Suvirinimo sudėtingumas | Reikia tikslios šilumos tiekimo kontrolės ir kvalifikuotų procedūrų; suvirinimo zonos savybės reikalauja kruopštaus dėmesio |
| Kietumo svarstymai | HAZ kietumas turi būti kruopščiai valdomas; tyrimai rodo, kad suvirinimo siūlės korozijos savybės gali skirtis nuo netauriųjų metalų |
| Ekonominis pagrindimas | Ekonomiškai{0}}naudinga tik projektams, kuriuose X80 stiprumo nepakanka norint sumažinti sienos storį |
Gamintojų sąrašai:X90 yra įtrauktas į klasės pasiūlymus:
UOE LSAW vamzdžiai (508–1118 mm, 6,0–25,4 mm)
JCOE LSAW vamzdžiai (406–1626 mm, 6,0–75 mm)
Įvairūs tiekėjai, įskaitant PCK, Octal, Lefin, Ruixing, Kelly ir United Steel
Svarbios atrankos pastabos
1. X90 prieš žemesnes klases
X90yra nurodytaultra-aukšto-slėgio magistralinės linijos ir naujos-kartos vamzdynų projektaikur reikalingas maksimalus stiprumo{0}}ir-svorio santykis
Daugumai projektųX70 arba X80išlieka standartiniais pasirinkimais, turinčiais didelę lauko istoriją
X90 pasiūlymai~12% stipresnis nei X80, leidžiančios plonesnes sienas arba didesnį darbinį slėgį
2. PSL2 yra privalomas X90
PSL2 tikrai reikalingasvisoms X90 vamzdynų programoms
Privalomi reikalavimai apima:
Charpy V{0}}įpjovos smūgio bandymas nurodytoje temperatūroje
Didžiausios išeigos ir tempimo stiprio ribos
Anglies ekvivalento valdymas
Visiškas atsekamumas
3. Korozijos svarstymai
Tyrimai rodo, kad X90 netauriųjų metalų atsparumas korozijai yra geresnis nei suvirinimo siūlė
Nėra pasyvavimo beveik{0}}neutralioje aplinkoje; Anodinis tirpimas yra pagrindinis korozijos mechanizmas
Ištirtas katodinės apsaugos efektyvumas; poliarizacija esant -850 mV laikui bėgant pagerina atsparumą korozijai
4. Suvirinimo svarstymai
Suvirinimo siūlių savybės reikalauja kruopštaus kvalifikacijos; tyrimai patvirtina, kad suvirinimo zona gali turėti skirtingą korozijos elgesį
Šilumos tiekimas turi būti tiksliai kontroliuojamas, kad būtų išlaikytas HAZ kietumas
Būtinos{0}}kvalifikuotos suvirinimo procedūros
5. Gamybos proceso pasirinkimas
UOE:Tinka X90, kurių skersmuo 20-44"
JCOE (spaudos lenkimas):Pirmenybė teikiama platesniam skersmens diapazonui ir aukšto{0}} stiprumo klasėms iki X100
Sienelės storis:Dėl gamybos apribojimų bus apatinėje galimų diapazonų dalyje
6. Testavimas ir sertifikavimas
Standartinis sertifikatas:LT 10204 3.1(gamintojo nepriklausomas bandymas)
Kritiniams projektams:LT 10204 3.2(trečiųjų{0}}šalių patikrinimas)
Įsitikinkite, kad malūno bandymo sertifikatas apima: cheminę sudėtį, mechanines savybes, NDT rezultatus, hidrostatinių bandymų rezultatus,smūgio bandymo rezultatai nurodytoje temperatūroje
Trečiosios šalies{0}}patikrinimą atlikoSGS, BV, Lloydsvisuotinai priimtas
7. Taikymas tinka
Kitos{0}}kartos dujų perdavimas:X90 PSL2 su smūgio bandymu reikiamoje temperatūroje
Jūros vamzdynai:Įvertinkite, ar X90 pranašumai nusveria ribotą lauko istoriją, palyginti su X80
Arkties paslauga:Nurodykite smūgio bandymą -45 laipsnių ar žemesnėje temperatūroje; tyrimai patvirtina, kad suvirinimo / netauriųjų metalų savybės yra tiriamos tokioms reikmėms
Rūgščioji paslauga:Konsultuotis su medžiagų inžinieriais; didelio -stiprumo plienas gali turėti apribojimų H₂S aplinkoje
Galutinis išsinešimas: API 5L X90 LSAW vamzdisatstovauja alabai{0}}stiprus vamzdyno plienassu minimalia takumo riba90 000 psi (620 MPa) – 12% didesnis nei X80ir28% didesnis nei X70. Jis yra tarp X80 ir X100 API 5L klasės kopėčiose ir yra prieinamas iš pagrindinių gamintojų per UOE ir JCOE procesus skersmenimis nuo20" iki 64". X90 yra nuolatinių korozijos tyrimų objektas. Tyrimai rodo, kad netauriųjų metalų atsparumas korozijai yra geresnis nei suvirinimo siūlės ir kad katodinė apsauga esant -850 mV pagerina ilgalaikį atsparumą korozijai . Nors prekyboje galima įsigyti, X90 turi ne tokią plačią lauko istoriją nei X70 ar X80 ir paprastai yra nurodytaultra-aukšto-slėgio magistralinės linijos, naujos-kartos dujų perdavimo projektai ir programos, kuriose X80 stiprumo nepakanka. Visoms svarbioms programoms,PSL2su Charpy smūgio bandymu esant reikiamai eksploatavimo temperatūrai yraprivalomas. Suvirinimo procesas ir eksploatacinės medžiagos reikalauja kruopštaus kvalifikacijos, kad suvirinimo zonos savybės atitiktų netauriųjų metalų savybes.
