צינור ריתוך קשת שקוע אורכי (LSAW) API 5L X90
סקירה כללית בסיסית
מפרט סטנדרטי עבורצינור פלדה מרותך-באורךמתחת לAPI 5Lמִפרָט.כיתה X90מייצג את אפלדת צינור חוזק- גבוה מאודשנמצא בין X80 ל-X100, ומציע חוזק תפוקה מינימלי של90,000 psi (620 MPa). היא מייצגת מתכות פלדה מתקדמת ומשמשת ביישומי העברת גז-למרחקים ארוכים ויישומי צינורות בלחץ-גבוהים שבהם נדרש יחס חוזק מרבי-ל-משקל.
הסבר שם
| חֵלֶק | מַשְׁמָעוּת |
|---|---|
| ממשק API | מכון הנפט האמריקאי |
| 5L | מפרט צינור קו למערכות הובלת צנרת |
| X90 | ייעוד כיתה -X= ציון צינור,90= חוזק תפוקה מינימלי ב-ksi (90,000 psi / 620 MPa) |
| ריתוך קשת שקוע אורכי (LSAW) | תהליך ייצור - לוחות פלדה נוצרים ומורתכים לאורך תפר אורך ישר אחד באמצעות ריתוך קשת שקוע עם תוספת מתכת מילוי. ידוע גם בשם SAWL (Submerged Arc Welded Longitudinal) |
תכונות עיקריות של צינור API 5L X90 LSAW
| תכונה | תֵאוּר |
|---|---|
| סוג חומר | פלדה מתקדמת מסגסוגת-גבוהה-נמוכה (HSLA).– מיקרו-מסגסוגת בניוביום, ונדיום, טיטניום ואולי מוליבדן; מיוצר בדרך כלל באמצעות TMCP (תרמו-עיבוד מבוקר מכני) למבנה גרגירים עדין במיוחד- |
| ייצור | LSAW (ריתוך קשת שקוע אורכי)- לוחות שנוצרו על ידי תהליכי UOE, JCOE או RBE, ולאחר מכן מרותכים בקשת שקועה מבפנים ומבחוץ |
| רמות מפרט המוצר | PSL2 הוא למעשה חובהעבור X90 בכל יישומי השירות הקריטיים, הדורשים בדיקת אימפקט של Charpy, בקרות כימיה הדוקות יותר ומגבלות חוזק מרבי מוגדרות |
| חוזק תשואה | 620 MPa (90,000 psi) מינימום(טווח PSL2: בדרך כלל 620-760 MPa) |
| חוזק מתיחה | 690 MPa (100,000 psi) מינימום(בערך; ערכים בפועל תלויים בכימיה ובעיבוד ספציפיים) |
| הַאֲרָכָה | מִינִימוּם18-21%תלוי בעובי הדופן |
| יתרון מפתח | יחס חוזק-ל-גבוה במיוחד-למשקל- מאפשר לחצים הפעלה מקסימליים עם עובי דופן מינימלי, הפחתת עלויות חומר, משקל הובלה וזמן ריתוך בשטח |
| קוטרים אופייניים | 508 מ"מ עד 1626 מ"מ(20" עד 64") - תהליך LSAW מאפשר קטרים גדולים; תהליך JCOE יכול לייצר עד 1626 מ"מ |
| עובי קיר טיפוסי | 6.0 מ"מ עד 30 מ"מ(עד 40-50 מ"מ זמין עבור פרויקטים מיוחדים) |
| מֶשֶׁך | 6 מ' עד 12.5 מ'תֶקֶן; זמינים אורכים מותאמים אישית |
הרכב כימי (API 5L X90 PSL2)
X90 דורש בקרת כימיה מדויקת כדי להשיג את החוזק שלו תוך שמירה על יכולת הריתוך והקשיחות. בעוד שמגבלות ספציפיות של API 5L עבור X90 עוקבות אחר דרישות PSL2 הכלליות, הרכב טיפוסי כולל:
| אֵלֵמֶנט | % מקסימום טיפוסי | הערות |
|---|---|---|
| פחמן (C) | 0.22 מקסימום | פחמן נמוך במיוחד-ליכולת ריתוך; הערכים בפועל עשויים להיות נמוכים יותר |
| מנגן (Mn) | 1.4-1.9 | מנגן גבוה יותר עבור חוזק; בשילוב עם מיקרו-סגסוגות |
| זרחן (P) | 0.025 מקסימום | שליטה הדוקה עבור קשיחות |
| גופרית (S) | 0.015 מקסימום | שליטה הדוקה מאוד עבור התנגדות וקשיחות HIC |
| סיליקון (Si) | 0.45 מקסימום | מסיר חמצון |
| ניוביום (Nb) | פחות או שווה ל-0.06 ביחד | מיקרו-סגסוגת לעידון דגנים |
| ונדיום (V) | פחות או שווה ל-0.06 ביחד | מיקרו-סגסוגת לחיזוק משקעים |
| טיטניום (Ti) | פחות או שווה ל-0.15 ביחד | יוצר TiN עבור עידון תבואה במהלך TMCP |
| מוליבדן (מו) | 0.15 מקסימום | חיזוק נוסף |
| שווה ערך פחמן (CE) | בדרך כלל 0.22-0.26 | מחושב ומבוקר לריתוך שדה |
פֶּתֶק:Nb + V פחות או שווה ל-0.06%, ו-Nb + V + Ti פחות או שווה ל-0.15% לפי דרישות API 5L PSL2 .
מאפיינים מכניים (PSL2)
| נֶכֶס | טווח ערכים | הערות |
|---|---|---|
| חוזק תפוקה (דקות) | 620 MPa (90 ksi) | דרישה מינימלית לכל API 5L |
| חוזק תפוקה (מקסימום) | 760-820 MPa (110-119 ksi) | הגבלה מקסימלית מונעת-חוזק יתר |
| חוזק מתיחה (דקות) | 690 MPa (100 ksi) | דרישת מינימום |
| חוזק מתיחה (מקסימום) | 900-950 MPa (130-138 ksi) | הגבלה מקסימלית |
| יחס תפוקה-ל-מתיחה (מקסימום) | 0.93-0.95 | מבטיח משיכות |
| הַאֲרָכָה | 18-21% מינימום | תלוי בעובי הדופן |
| Charpy V-חריץ השפעה | 40-100 J מינימום ממוצע | טמפרטורה שצוינה לפי פרויקט (לעיתים קרובות -20 מעלות עד -45 מעלות עבור ארקטי/מחוף הים) |
מחקר התנהגות קורוזיה:מחקרים על פלדת צינור X90 בסביבות אדמה מדומה (תמיסת NS4) מראים כי חומר הבסיס מציג פירוק אנודי ללא פסיביות. חומר הבסיס יציב יותר מבחינה תרמודינמית מחומר תפר הריתוך, ועמידות בפני קורוזיה של מתכת בסיס טובה יותר מזו של תפר הריתוך.
PSL1 לעומת PSL2 עבור X90 LSAW Pipe
| אַספֶּקט | PSL1 | PSL2 |
|---|---|---|
| שימוש אופייני עבור X90 | נדיר - עשוי להיות מוגדר עבור שירות לא{0}}קריטי | תקן עבור X90 - חובה עבור כל יישומי הולכה בצנרת |
| כִּימִיָה | מגבלות סטנדרטיות | בקרות הדוקות יותר(תחתון C, S, P) |
| כּוֹחַ | צוין מינימום בלבד | מינימום ומקסשצוין (מונע-חוזק יתר) |
| בדיקת השפעה | לא חובה | הֶכְרֵחִיבטמפרטורה שצוינה |
| שווה ערך פחמן | לא חובה | מחושב ומבוקר |
| דרישות NDT | תֶקֶן | מחמיר יותר - חובה בדיקה לא הרסנית |
| יחס תפוקה-ל-מתיחה | לא צוין | 0.93-0.95 מקסימום |
| יכולת מעקב | מוּגבָּל | יכולת מעקב מלאהלאחר סיום המבחנים |
פֶּתֶק:עבור X90, PSL2 הוא למעשהחובה עבור כל יישומי העברת הצינור .
שיטות ייצור של LSAW עבור X90
שיטות גיבוש
| שִׁיטָה | תֵאוּר | התאמה ל-X90 | ציונים זמינים |
|---|---|---|---|
| UOE | לוח נלחץ לצורת U-, ולאחר מכן O-, מורחבת מכנית לאחר ריתוך | מתאים לייצור X90 | API 5L A-X90, GB/T9711 L190-L625 |
| JCOE | שלבי יצירת J-C-O פרוגרסיבי, מורחבים לאחר ריתוך | מועדף עבור ציוני חוזק- גבוהים- מתח יוצר מפוזר באופן שווה, אחידות גבוהה | API 5L A-X100, GB/T9711 L190-L690 |
| JCOE (כיפוף גליל) | ציר רציף מתעוות ביצירת J-C-O | מתאים ל-X80 (דרגה נמוכה יותר) | API 5L A-X80, GB/T9711 L190-L555 |
שלבי תהליך
בחירת צלחת:לוחות פלדה-איכותיים המיוצרים באמצעות TMCP (עיבוד תרמו-מכונאי מבוקר) עם מבנה גרגירים עדין במיוחד וסגסוג מיקרו- מדויק
הכנת צלחת:כרסום קצוות לשיפועים מדויקים, בדיקת אולטרסאונד עבור למינציות
טְבִיעָה:לחיצה הידראולית מתקדמת (JCOE או UOE) יוצרת עגולות אחידה; עבור JCOE, קצוות הצלחת מכווצים תחילה, ואז נוצרים בשלבים מצטברים
ריתוך דבק:מאבטח את התפר באופן זמני
ריתוך קשת שקוע:SAW מרובה-חוטים (עד 5 חוטים) מחיל ריתוך פנימי, ולאחר מכן ריתוך חיצוני לחדירה מלאה תחת שטף. תהליך הריתוך והחומרים משפיעים באופן משמעותי על התנהגות קורוזיה ותכונות מכניות
הרחבה מכנית:הצינור הורחב למימדים מדויקים כדי להשיג סובלנות הדוקה ולהפחית את הלחץ השיורי
NDT ובדיקות:100% בדיקה קולית, בדיקה רדיוגרפית, בדיקה הידרוסטטית
גימור:שיפוע קצה (לפי ANSI B16.25), יישום ציפוי כמפורט
זמינות גודל
| פָּרָמֶטֶר | תהליך UOE | תהליך JCOE (כיפוף עיתונות) | תהליך JCOE (כיפוף גליל) |
|---|---|---|---|
| קוטר חיצוני | 508-1118 מ"מ (20"-44") | 406-1626 מ"מ (16"-64") | 406-1829 מ"מ (16"-72") |
| עובי קיר | 6.0-25.4 מ"מ | 6.0-75 מ"מ | 6.0-30 מ"מ |
| מֶשֶׁך | 9-12.3 m | 3-12.5 m | 3-12.2 m |
| ציונים זמינים | API 5L A-X90, GB/T9711 L190-L625 | API 5L A-X100, GB/T9711 L190-L690 | API 5L A-X80, GB/T9711 L190-L555 |
פֶּתֶק:עבור ייצור X90, UOE ו-JCOE (כיפוף עיתונות) הם התהליכים הרלוונטיים. עובי הקיר עבור X90 יהיה בדרך כלל בקצה התחתון של הטווחים הזמינים עקב אילוצי ייצור עם חומרים בעלי חוזק- גבוה.
טווח עובי דופן טיפוסי לפי קוטר (מוקצה מנתוני X80)
בהתבסס על נתוני X80 זמינים, ל-X90 יהיו ככל הנראה יכולות עובי מקסימלי דומות או מופחתות מעט:
| OD (אינץ') | OD (מ"מ) | טווח עובי קיר X80 (מ"מ) | טווח משוער X90 (מ"מ) |
|---|---|---|---|
| 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 |
פֶּתֶק:טווחי העובי יורדים ככל שהחוזק עולה - עבור X90, העובי המעשי המרבי נמוך יותר מאשר עבור X80 עקב אילוצי ייצור עם חומרים בעלי חוזק- גבוה יותר.
מאפייני התנהגות קורוזיה
מחקר על פלדת צינור X90 זיהה התנהגויות קורוזיה ספציפיות:
| אַספֶּקט | מִמצָא |
|---|---|
| פירוק אנודי | X90 מציג התמוססות אנודית טיפוסית בתמיסת קרקע מדומה-כמעט ניטראלית (NS4) |
| פסיביות | לא נצפתה תופעת פסיבציה כאשר X90 ממוקם בפתרון NS4 |
| יציבות תרמודינמית | חומר הבסיס יציב יותר מבחינה תרמודינמית מחומר תפר ריתוך |
| השפעות קיטוב | פוטנציאל קיטוב של מתחת ל-850 mV, עמידות הקיטוב ועמידות הקורוזיה גדלות עם משך הקיטוב; צפיפות זרם הקורוזיה יורדת |
| השוואת עמידות בפני קורוזיה | חומר הבסיס מציג עמידות בפני קורוזיה טובה יותר מחומר תפר ריתוך |
דרישות בדיקה ובדיקה עבור X90 PSL2
| סוג בדיקה | מַטָרָה | הערות |
|---|---|---|
| ניתוח כימי | ודא שההרכב עומד במגבלות API 5L | בקרת S ו-P הדוקה במיוחד- |
| בדיקת מתיחה | אשר תפוקה וחוזק מתיחה (מתכת בסיסית וריתוך) | הן מגבלות המינימום והן המקסימליות נאכפות |
| מבחן השטחה | בדוק משיכות | הֶכְרֵחִי |
| מבחן כיפוף | ודא את שלמות הריתוך והמשיכות | דָרוּשׁ |
| מבחן השפעה (חריץ V-Charpy) | הֶכְרֵחִיבטמפרטורה שצוינה | לעתים קרובות -20 מעלות עד -45 מעלות עבור שירות קריטי |
| בדיקה הידרוסטטית | הוכחת אטימות-לדליפה | כל צינור נבדק בנפרד |
| בדיקת אולטרסאונד | 100%של תפר ריתוך עבור פגמים פנימיים | אורך מלא, שני הצדדים |
| בדיקת רנטגן (-רנטגן) | כאשר צוין בדרישות משלימות | זָמִין |
| בדיקת מימד | ודא OD, עובי דופן, ישרות | לכל API 5L סובלנות |
| בדיקה חזותית | מצב פני השטח, מראה ריתוך | 100% |
תעודת בדיקת מיל:תקן EN 10204 / 3.1; 3.2 עבור פרויקטים קריטיים.
אפשרויות ציפוי והגנה
| סוג ציפוי | בַּקָשָׁה |
|---|---|
| שָׁחוֹר(חָשׂוּף) | גימור טחנה סטנדרטי, שימוש פנימי |
| שמן לכה / נגד-חלודה | הגנה זמנית במהלך המעבר |
| ציור שחור | הגנת קורוזיה בסיסית |
| 3LPE (פוליאתילן תלת שכבתי) | הנפוץ ביותרעבור צינורות קבורים, סביבות קשות |
| FBE (Fusion Bonded Epoxy) | הגנה מפני קורוזיה |
| אפוקסי זפת פחם | הגנה-כבדה |
| מגולוון | כאשר צוין |
| ציפוי משקל בטון (CWC) | צינורות ימיים (ציפה שלילית) |
טבלת השוואה: X90 לעומת ציונים צמודים
| צִיוּן | חוזק תפוקה (MPa) דקות | חוזק מתיחה (MPa) דקות | חוזק יחסי |
|---|---|---|---|
| X70 | 483 | 565 | קו בסיס |
| X80 | 552 | 621 | +14% מעל X70 |
| X90 | 620 | ~690 | +12% מעל X80, +28% מעל X70 |
| X100 | 690 | 760 | +11% מעל X90 |
פֶּתֶק:X90 יושב בין X80 ל-X100 בסולם API 5L, המייצג אאפשרות-חוזק גבוהה מאודעבור יישומים תובעניים שבהם X80 אינו מספיק אך X100 הוגדר יתר על המידה-או עדיין לא אומץ באופן נרחב.
איפה X90 מתאים בין דרגות API 5L
| צִיוּן | תשואה (דקה, MPa) | יישום טיפוסי |
|---|---|---|
| X52 | 359 | שידור לחץ בינוני- |
| X60 | 414 | שידור-לחץ גבוה |
| X65 | 448 | שידור-לחץ גבוה, מהחוף |
| X70 | 483 | לחץ גבוה-למרחק-ארוך |
| X80 | 552 | צינורות גז מרכזיים-במדינות |
| X90 | 620 | קווי מטען בלחץ-גבוה- במיוחד, צינורות-הדור הבא |
| X100 | 690 | פרויקטים ניסיוניים, מוגבלים |
X90 מייצג את הקצה המוביל של חומרי צינורות בעלי חוזק- גבוהוהוא נושא למחקר מתמשך על התנהגות קורוזיה וביצועי ריתוך.
יישומים נפוצים
| תַעֲשִׂיָה | יישומים |
|---|---|
| הילוך גז למרחקים- | -הדור הבא של צינורות גז בלחץ אולטרה-גבוה- הדורשים חוזק מרבי-ל-יחס משקל |
| מחוץ לחוף | צינורות תת-מימיים עמוקים שבהם הפחתת משקל היא קריטית |
| גז-בלחץ גבוה | צינורות הפועלים ב15+ MPa (2,175+ psi)לחץ עיצובי |
| שירות ארקטי | צינורות בטמפרטורה-נמוכה הדורשים קשיחות יוצאת דופן בחוזק גבוה |
| פרויקטים של CCUS | צינורות הובלה של CO₂ הדורשים חוזק גבוה |
| החלפה/שדרוג | פרויקטים להרחבת קיבולת צינורות שבהם יש צורך בלחץ גבוה יותר |
זמינות ומצב מסחרי
בעוד ש-X90 כלול ברישומים בדרגת API 5L ומוצע על ידי חלק מהיצרנים , הוא כןפחות נפוץ מ-X80מכמה סיבות:
| גוֹרֵם | הִתחַשְׁבוּת |
|---|---|
| זמינות מסחרית | X90 מוצע על ידי יצרנים גדולים (למשל, רשום ב-API 5L A-X90 במפרטי UOE ו-JCOE) |
| ניסיון בפרויקט | היסטוריית שטח פחות נרחבת בהשוואה ל-X70/X80; נפוץ יותר בהקשרי מחקר |
| מורכבות ריתוך | דורש בקרת קלט חום מדויקת ונהלים מוסמכים; מאפייני אזור הריתוך דורשים תשומת לב זהירה |
| שיקולי קשיחות | קשיחות HAZ חייבת להיות מנוהלת בקפידה; מחקר מראה לתפר ריתוך עשויים להיות מאפייני קורוזיה שונים ממתכת בסיסית |
| הצדקה כלכלית | רק חסכוני-לפרויקטים שבהם חוזק X80 אינו מספיק כדי להשיג הפחתת עובי הדופן הנדרשת |
רישומי יצרן:X90 כלול בהצעות הציונים עבור:
צינורות UOE LSAW (508-1118 מ"מ, 6.0-25.4 מ"מ)
צינורות JCOE LSAW (406-1626 מ"מ, 6.0-75 מ"מ)
ספקים שונים כולל PCK, Octal, Lefin, Ruixing, Kelly ו-United Steel
הערות בחירה חשובות
1. X90 לעומת ציונים נמוכים יותר
X90מצוין עבורקווי מטען בלחץ-גבוה- במיוחד ופרויקטים של צינורות מהדור הבא-שבו נדרש יחס חוזק מרבי-ל-משקל
עבור רוב הפרויקטים,X70 או X80להישאר הבחירות הסטנדרטיות עם היסטוריית שטח נרחבת
הצעות X90חוזק גבוה ב-12% מ-X80, המאפשר קירות דקים יותר או לחצים הפעלה גבוהים יותר
2. PSL2 הוא חובה עבור X90
PSL2 נדרש למעשהעבור כל יישומי הצינור של X90
דרישות החובה כוללות:
Charpy V-בדיקת השפעה בטמפרטורה שצוינה
מגבלות תפוקה וחוזק מתיחה מרבית
בקרת פחמן שווה ערך
יכולת מעקב מלאה
3. שיקולי קורוזיה
מחקרים מראים למתכת הבסיס של X90 עמידות טובה יותר בפני קורוזיה מאשר לתפר ריתוך
אין פסיביות בסביבות קרובות-ניטרליות; פירוק אנודי הוא מנגנון הקורוזיה העיקרי
יעילות ההגנה הקתודית נחקרה; קיטוב ב-850 mV משפר את עמידות בפני קורוזיה לאורך זמן
4. שיקולי ריתוך
תכונות תפר ריתוך דורשות הסמכה קפדנית; מחקר מאשר שאזור הריתוך עשוי להיות בעל התנהגות קורוזיה שונה
יש לשלוט על כניסת החום במדויק כדי לשמור על קשיחות HAZ
הליכי ריתוך-מוסמכים מראש הם חיוניים
5. בחירת תהליך ייצור
UOE:מתאים ל-X90 בקטרים 20-44 אינץ'
JCOE (כיפוף עיתונות):מועדף לטווח קוטר רחב יותר וציוני חוזק- גבוהים עד X100
עובי דופן:יהיה בקצה התחתון של הטווחים הזמינים עקב אילוצי ייצור
6. בדיקות והסמכה
הסמכה סטנדרטית:EN 10204 3.1(בדיקה עצמאית של היצרן)
לפרויקטים קריטיים:EN 10204 3.2(בדיקות של צד שלישי-שעדו)
ודא שתעודת בדיקת מיל כוללת: הרכב כימי, תכונות מכניות, תוצאות NDT, תוצאות בדיקה הידרוסטטית,תוצאות בדיקת ההשפעה בטמפרטורה שצוינה
בדיקת צד שלישי- על ידיSGS, BV, Lloydsמקובל בדרך כלל
7. התאמה לאפליקציה
הדור הבא של-גז:X90 PSL2 עם בדיקת השפעה בטמפרטורה הנדרשת
צינורות ימיים:הערך אם היתרונות של X90 עולים על היסטוריית שטח מוגבלת לעומת X80
שירות ארקטי:ציין בדיקות השפעה ב-45 מעלות ומטה; מחקר מאשר תכונות ריתוך/מתכת בסיס נחקרות עבור יישומים כאלה
שירות חמוץ:להתייעץ עם מהנדסי חומרים; לפלדות בעלות חוזק- גבוה עשויות להיות מגבלות בסביבות H₂S
טייק אווי אחרון: צינור API 5L X90 LSAWמייצג את אפלדת צינור חוזק- גבוה מאודעם חוזק תנובה מינימלי של90,000 psi (620 MPa) – גבוה ב-12% מ-X80וגבוה ב-28% מ-X70. הוא ממוקם בין X80 ל-X100 בסולם API 5L וזמין מיצרנים גדולים באמצעות תהליכי UOE ו-JCOE בקטרים מ-20" עד 64". X90 הוא נושא למחקר מתמשך על התנהגות קורוזיה, כאשר מחקרים מראים שלמתכת בסיסית יש עמידות בפני קורוזיה טובה יותר מתפר ריתוך ושהגנה קתודית ב--850 mV משפרת עמידות בפני קורוזיה ארוכת טווח. אמנם זמין מסחרית, ל-X90 יש היסטוריית שטח פחות נרחבת מ-X70 או X80 ובדרך כלל מצוין עבורוקווי מטען-בלחץ גבוה במיוחד,-פרויקטי הולכת גז מהדור הבא ויישומים שבהם חוזק X80 אינו מספיק. עבור כל היישומים הקריטיים,PSL2עם בדיקת השפעה של Charpy בטמפרטורת השירות הנדרשת היאהֶכְרֵחִי. תהליך הריתוך והחומרים המתכלים דורשים הסמכה קפדנית כדי להבטיח שמאפייני אזור הריתוך תואמים את ביצועי המתכת הבסיסית.
