API 5L X90 cijev za uzdužno zavarivanje pod vodom (LSAW).
Osnovni pregled
Standardna specifikacija zauzdužno potopljena-lučno zavarena čelična cijevispodAPI 5Lspecifikacija.Grade X90predstavlja avrlo{0}}čelik za cjevovode velike čvrstoćekoji se nalazi između X80 i X100, nudeći minimalnu granicu tečenja od90.000 psi (620 MPa). Predstavlja naprednu metalurgiju čelika i koristi se u zahtjevnim-prijenosima plina na velike udaljenosti i primjenama na cjevovodima visokog-pritiska gdje je potreban maksimalni omjer čvrstoće-prema-težini.
Ime Objašnjenje
| Part | Značenje |
|---|---|
| API | Američki institut za naftu |
| 5L | Specifikacija za cevovodne cevi za cevovodne transportne sisteme |
| X90 | Oznaka razreda -X= ocjena cjevovoda,90= minimalna granica tečenja u ksi (90.000 psi / 620 MPa) |
| Uzdužno zavarivanje pod vodom (LSAW) | Proces proizvodnje – čelične ploče se formiraju i zavaruju duž jednog ravnog uzdužnog šava zavarivanjem pod vodom sa dodatkom metala za punjenje. Također poznat kao SAWL (uzdužno zavareno pod vodom) |
Ključne karakteristike API 5L X90 LSAW cijevi
| Feature | Opis |
|---|---|
| Vrsta materijala | Napredni -niskolegirani- čelik visoke čvrstoće (HSLA).– mikro-legirani niobijumom, vanadijumom, titanijumom i eventualno molibdenom; obično se proizvodi putem TMCP (termo-mehaničke kontrolirane obrade) za ultra-fino zrnastu strukturu |
| Manufacturing | LSAW (uzdužno zavarivanje pod vodom)– ploče formirane UOE, JCOE ili RBE procesima, zatim zavarene pod potopljenim lukom iznutra i izvana |
| Nivoi specifikacija proizvoda | PSL2 je zapravo obavezanza X90 u svim kritičnim servisnim aplikacijama, koje zahtijevaju Charpyjevo ispitivanje na udar, strožiju kontrolu kemije i specificirane granice maksimalne čvrstoće |
| Snaga prinosa | 620 MPa (90.000 psi) minimum(opseg PSL2: tipično 620-760 MPa) |
| Zatezna čvrstoća | 690 MPa (100.000 psi) minimum(približne; stvarne vrijednosti ovise o specifičnoj hemiji i preradi) |
| Izduženje | Minimum18-21%zavisno od debljine zida |
| Ključna prednost | Ultra{0}}visok odnos snage{1} prema-težini– omogućava maksimalne radne pritiske uz minimalnu debljinu zida, smanjujući troškove materijala, transportnu težinu i vrijeme zavarivanja na terenu |
| Tipični promjeri | 508 mm do 1626 mm(20" do 64") – LSAW proces omogućava velike prečnike; JCOE proces može proizvesti do 1626 mm |
| Tipična debljina zida | 6,0 mm do 30 mm(do 40-50 mm dostupno za posebne projekte) |
| Dužina | 6 m do 12,5 mstandard; dostupne prilagođene dužine |
Hemijski sastav (API 5L X90 PSL2)
X90 zahtijeva preciznu kontrolu kemije kako bi postigao svoju čvrstoću uz održavanje zavarljivosti i žilavosti. Dok specifična ograničenja API 5L za X90 slijede opće zahtjeve PSL2, tipični sastav uključuje:
| Element | Tipični maks. % | Bilješke |
|---|---|---|
| ugljik (C) | 0,22 max | Ultra{0}}niski ugljik za zavarljivost; stvarne vrijednosti mogu biti niže |
| mangan (Mn) | 1.4-1.9 | Više mangana za snagu; u kombinaciji sa mikro-legurama |
| fosfor (P) | 0,025 max | Čvrsta kontrola čvrstoće |
| sumpor (S) | 0,015 max | Vrlo stroga kontrola za HIC otpornost i žilavost |
| silicijum (Si) | 0,45 max | Deoksidator |
| niobij (Nb) | Manje ili jednako 0,06 zajedno | Mikro{0}}legiranje za rafiniranje zrna |
| vanadijum (V) | Manje ili jednako 0,06 zajedno | Mikro{0}}legiranje za ojačanje padavinama |
| titanijum (Ti) | Manje ili jednako 0,15 zajedno | Formira TiN za prečišćavanje zrna tokom TMCP |
| molibden (Mo) | 0,15 max | Dodatno jačanje |
| Ekvivalent ugljika (CE) | Obično 0,22-0,26 | Proračunato i kontrolirano za zavarljivost na terenu |
Napomena:Nb + V Manje ili jednako 0,06%, a Nb + V + Ti Manje ili jednako 0,15% prema zahtjevima API 5L PSL2.
Mehanička svojstva (PSL2)
| Nekretnina | Raspon vrijednosti | Bilješke |
|---|---|---|
| Jačina tečenja (min) | 620 MPa (90 ksi) | Minimalni zahtjevi po API 5L |
| Snaga tečenja (maks.) | 760-820 MPa (110-119 ksi) | Maksimalno ograničenje sprječava prekomjernu{0}}snagu |
| Vlačna čvrstoća (min) | 690 MPa (100 ksi) | Minimalni zahtjev |
| Vlačna čvrstoća (maks.) | 900-950 MPa (130-138 ksi) | Maksimalna granica |
| Odnos-prema-zateznosti (maks.) | 0.93-0.95 | Osigurava duktilnost |
| Izduženje | 18-21% minimum | Zavisi od debljine zida |
| Charpy V-notch Impact | 40-100 J minimalni prosjek | Temperatura određena projektom (često -20 stepeni do -45 stepeni za arktik/odobalno područje) |
Istraživanje korozivnog ponašanja:Studije na čeliku za cijevi X90 u simuliranim okruženjima tla (NS4 rješenje) pokazuju da osnovni materijal pokazuje anodno otapanje bez pasivizacije. Osnovni materijal je termodinamički stabilniji od materijala zavarenog šava, a otpornost na koroziju osnovnog metala je bolja od otpornosti zavarenog šava.
PSL1 u odnosu na PSL2 za cijev X90 LSAW
| Aspekt | PSL1 | PSL2 |
|---|---|---|
| Tipična upotreba za X90 | Rijetko – može biti navedeno za ne-kritične usluge | Standard za X90 – obavezan za sve aplikacije cevovodnog prenosa |
| Hemija | Standardne granice | Strože kontrole(niži C, S, P) |
| Snaga | Min | Min i Maxspecificirano (spriječava prekomjernu-snagu) |
| Ispitivanje uticaja | Nije potrebno | Obaveznona specificiranoj temperaturi |
| Carbon Equivalent | Nije potrebno | Proračunato i kontrolisano |
| NDT zahtjevi | Standard | Strožije – obavezna inspekcija bez razaranja |
| Odnos-prema-zateznosti | Nije navedeno | 0,93-0,95 max |
| Sljedivost | Ograničeno | Potpuna sljedivostnakon završetka testova |
Napomena:Za X90, PSL2 je efektivnoobavezno za sve primjene cevovodnog prijenosa .
LSAW metode proizvodnje za X90
Forming Methods
| Metoda | Opis | Pogodnost za X90 | Dostupne ocjene |
|---|---|---|---|
| UOE | Ploča utisnuta u U-oblik, zatim O-oblik, mehanički proširena nakon zavarivanja | Pogodno za proizvodnju X90 | API 5L A-X90, GB/T9711 L190-L625 |
| JCOE | Progresivni J-C-O koraci za formiranje, prošireni nakon zavarivanja | Poželjno za visoke-razine čvrstoće– ravnomerno raspoređeno naprezanje formiranja, visoka uniformnost | API 5L A-X100, GB/T9711 L190-L690 |
| JCOE (savijanje valjaka) | Kontinuirana os savijanja J-C-O formiranja | Pogodno za X80 (niži razred) | API 5L A-X80, GB/T9711 L190-L555 |
Koraci procesa
Izbor ploča:Visokokvalitetne čelične ploče proizvedene putem TMCP (termo-mehaničke kontrolisane obrade) sa ultra-fino zrnom strukturom i preciznim mikro-legiranjem
Priprema tanjira:Glodanje ivica za precizne kosine, ultrazvučno ispitivanje za laminacije
Formiranje:Progresivno hidraulično presovanje (JCOE ili UOE) stvara ujednačenu zaobljenost; za JCOE, ivice ploče se prvo savijaju, a zatim se formiraju u inkrementalnim koracima
Zavarivanje čepovima:Privremeno osigurava šav
Zavarivanje pod vodom:Više{0}}wire SAW (do 5 žica) primjenjuje unutrašnji zavar, a zatim vanjski zavar za potpuno prodiranje pod fluksom. Proces zavarivanja i materijali značajno utiču na ponašanje korozije i mehanička svojstva
Mehaničko širenje:Cijev je proširena na precizne dimenzije kako bi se postigle uske tolerancije i smanjilo zaostalo naprezanje
NDT i testiranje:100% ultrazvučno ispitivanje, radiografski pregled, hidrostatičko ispitivanje
Završna obrada:Zakošenost kraja (prema ANSI B16.25), nanošenje premaza prema specifikaciji
Veličina Dostupnost
| Parametar | UOE proces | JCOE proces (savijanje presa) | JCOE proces (savijanje valjaka) |
|---|---|---|---|
| Vanjski prečnik | 508-1118 mm (20"-44") | 406-1626 mm (16"-64") | 406-1829 mm (16"-72") |
| Wall Thickness | 6,0-25,4 mm | 6,0-75 mm | 6,0-30 mm |
| Dužina | 9-12.3 m | 3-12.5 m | 3-12.2 m |
| Dostupne ocjene | API 5L A-X90, GB/T9711 L190-L625 | API 5L A-X100, GB/T9711 L190-L690 | API 5L A-X80, GB/T9711 L190-L555 |
Napomena:Za proizvodnju X90 relevantni su procesi UOE i JCOE (savijanje presom). Debljina stijenke za X90 obično bi bila u donjem dijelu dostupnih raspona zbog proizvodnih ograničenja sa visoko-materijalima.
Tipični raspon debljine stijenke prema prečniku (ekstrapolirano iz podataka X80)
Na osnovu dostupnih podataka X80, X90 bi vjerovatno imao slične ili malo smanjene mogućnosti maksimalne debljine:
| OD (inč) | OD (mm) | X80 Raspon debljine stijenke (mm) | X90 Procijenjeni domet (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 |
Napomena:Opseg debljine se smanjuje kako se čvrstoća povećava – za X90, maksimalna praktična debljina je niža nego za X80 zbog proizvodnih ograničenja sa materijalima veće-čvrstoće.
Karakteristike korozivnog ponašanja
Istraživanje čelika za cijevi X90 identificiralo je specifično ponašanje korozije:
| Aspekt | Pronalaženje |
|---|---|
| Anodno rastvaranje | X90 pokazuje tipično anodno otapanje u skoro{1}}neutralnoj simuliranoj otopini tla (NS4) |
| Pasivacija | Nije primećen fenomen pasivacije kada se X90 stavi u rastvor NS4 |
| Termodinamička stabilnost | Osnovni materijal je termodinamički stabilniji od materijala zavarenog šava |
| Efekti polarizacije | Potencijal polarizacije ispod -850 mV, otpornost na polarizaciju i otpornost na koroziju se povećavaju sa trajanjem polarizacije; smanjuje se gustina struje korozije |
| Poređenje otpornosti na koroziju | Osnovni materijal pokazuje bolju otpornost na koroziju od materijala zavarenog šava |
Zahtjevi za testiranje i inspekciju za X90 PSL2
| Test Type | Svrha | Bilješke |
|---|---|---|
| Chemical Analysis | Provjerite da sastav zadovoljava ograničenja API 5L | Ultra-nizak C, čvrsta S i P kontrola |
| Test zatezanja | Potvrdite popuštanje i zateznu čvrstoću (osnovni metal i zavareni spoj) | Nametnuta su i minimalna i maksimalna ograničenja |
| Test spljoštenja | Provjerite duktilnost | Obavezno |
| Test savijanja | Provjerite integritet i duktilnost zavara | Obavezno |
| Test na udar (Charpy V-zarez) | Obaveznona specificiranoj temperaturi | Često -20 stepeni do -45 stepeni za kritičnu uslugu |
| Hidrostatički test | Dokaz{0}}nepropusnosti | Svaka cijev pojedinačno ispitana |
| Ultrazvučni pregled | 100%zavarenog šava za unutrašnje nedostatke | Puna dužina, obje strane |
| radiografski pregled (rendgenski snimak) | Kada je određeno dodatnim zahtjevima | Dostupan |
| Dimenzionalna inspekcija | Provjeriti OD, debljinu zida, ravnost | Po API 5L tolerancijama |
| Vizuelni pregled | Stanje površine, izgled zavara | 100% |
Certifikat o ispitivanju mlina:EN 10204 / 3.1 standard; 3.2 za kritične projekte .
Opcije premaza i zaštite
| Tip premaza | Aplikacija |
|---|---|
| Crno(golo) | Standardna završna obrada mlina, unutrašnja upotreba |
| Lak/ulje protiv -rđe | Privremena zaštita tokom tranzita |
| Crno slikanje | Osnovna zaštita od korozije |
| 3LPE (3-slojni polietilen) | Najčešćiza ukopane cjevovode, teška okruženja |
| FBE (Fusion Bonded Epoxy) | Zaštita od korozije |
| Epoxy katran ugljena | Zaštita{0}}za teške uslove rada |
| Galvanized | Kada je navedeno |
| Betonski premaz (CWC) | Offshore cjevovodi (negativna uzgona) |
Tabela poređenja: X90 naspram susjednih razreda
| Ocjena | Granica tečenja (MPa) min | Vlačna čvrstoća (MPa) min | Relativna snaga |
|---|---|---|---|
| X70 | 483 | 565 | Osnovna linija |
| X80 | 552 | 621 | +14% preko X70 |
| X90 | 620 | ~690 | +12% preko X80, +28% preko X70 |
| X100 | 690 | 760 | +11% preko X90 |
Napomena:X90 se nalazi između X80 i X100 na lestvici API 5L razreda, predstavljajućiopcija vrlo visoke{0}}snageza zahtjevne aplikacije gdje je X80 nedovoljan, ali je X100 pre-specificiran ili još nije široko prihvaćen.
Gdje se X90 uklapa među klase API 5L
| Ocjena | Prinos (min, MPa) | Tipična primjena |
|---|---|---|
| X52 | 359 | Srednji{0}}prenos pritiska |
| X60 | 414 | Prijenos visokog{0}}pritiska |
| X65 | 448 | Prenos visokog-pritiska, na moru |
| X70 | 483 | Visok-visok{1}}pritisak |
| X80 | 552 | Veliki{0}}zemaljski gasovodi |
| X90 | 620 | Magistralni vodovi ultra-visokog-pritiska, cjevovodi sljedeće{2}}generacije |
| X100 | 690 | Eksperimentalni, ograničeni projekti |
X90 predstavlja vodeću ivicu komercijalno dostupnih visoko{1}}materijala za cjevovodei predmet je stalnih istraživanja ponašanja korozije i performansi zavarivanja.
Uobičajene aplikacije
| Industrija | Prijave |
|---|---|
| {0}}Prenos plina na velike udaljenosti | Sljedeća{0}}generacija ultra-visokog-pritiska plinovoda koji zahtijevaju maksimalnu čvrstoću-prema-omjeru težine |
| Offshore | Dubokovodni podmorski cjevovodi gdje je smanjenje težine kritično |
| Plin visokog-pritiska | Cjevovodi koji rade na15+ MPa (2,175+ psi)projektovani pritisak |
| Arctic Service | Cjevovodi za niske{0}}temperature koji zahtijevaju izuzetnu žilavost pri velikoj čvrstoći |
| CCUS projekti | Cjevovodi za transport CO₂ koji zahtijevaju veliku čvrstoću |
| Zamjena/nadogradnja | Projekti proširenja kapaciteta cjevovoda gdje je potreban veći pritisak |
Dostupnost i komercijalni status
Iako je X90 uključen u liste API 5L razreda i nude ga neki proizvođači, jestemanje uobičajen od X80iz nekoliko razloga:
| Faktor | Razmatranje |
|---|---|
| Komercijalna dostupnost | X90 nude veliki proizvođači (npr. naveden u API 5L A-X90 u UOE i JCOE specifikacijama) |
| Projektno iskustvo | Manje opsežna istorija terena u poređenju sa X70/X80; češće u istraživačkim kontekstima |
| Složenost zavarivanja | Zahtijeva preciznu kontrolu unosa topline i kvalificirane postupke; Svojstva zone zavara zahtevaju pažljivu pažnju |
| Toughness Considerations | Čvrstoća HAZ mora se pažljivo upravljati; istraživanje pokazuje da zavareni šav može imati različite karakteristike korozije od osnovnog metala |
| Ekonomska opravdanost | Isplativo{0}}isplativo samo za projekte u kojima je snaga X80 nedovoljna za postizanje potrebnog smanjenja debljine zida |
Liste proizvođača:X90 je uključen u ponudu razreda za:
UOE LSAW cijevi (508-1118mm, 6.0-25.4mm)
JCOE LSAW cijevi (406-1626mm, 6.0-75mm)
Razni dobavljači uključujući PCK, Octal, Lefin, Ruixing, Kelly i United Steel
Važne napomene o odabiru
1. X90 naspram nižih razreda
X90je specificirano zaultra{0}}magistralni vodovi-visokog pritiska i projekti cjevovoda sljedeće{2}}generacijegdje je potreban maksimalni omjer snage-prema{1}}težini
Za većinu projekata,X70 ili X80ostaju standardni izbori sa opsežnom istorijom terena
X90 nudi~12% veća čvrstoća od X80, omogućavajući tanje zidove ili veće radne pritiske
2. PSL2 je obavezan za X90
PSL2 je zapravo potrebanza sve primjene X90 cjevovoda
Obavezni zahtjevi uključuju:
Ispitivanje udara po Charpy V-urezu na određenoj temperaturi
Granice maksimalnog popuštanja i zatezne čvrstoće
Kontrola ekvivalenta ugljenika
Potpuna sljedivost
3. Razmatranja korozije
Istraživanja pokazuju da osnovni metal X90 ima bolju otpornost na koroziju od zavarenog šava
Nema pasivizacije u skoro{0}}neutralnim okruženjima; anodno otapanje je primarni mehanizam korozije
Proučavana je efikasnost katodne zaštite; polarizacija na -850 mV poboljšava otpornost na koroziju tokom vremena
4. Razmatranja o zavarivanju
Svojstva zavarenog šava zahtijevaju pažljivu kvalifikaciju; istraživanja potvrđuju da zona zavara može imati različito ponašanje korozije
Unos topline mora biti precizno kontroliran kako bi se održala žilavost HAZ-a
Pred-kvalifikovani postupci zavarivanja su neophodni
5. Odabir procesa proizvodnje
UOE:Pogodno za X90 u prečniku 20-44"
JCOE (pres savijanje):Poželjno za širi raspon promjera i visoke{0}}vrste čvrstoće do X100
Debljina zida:Bit će u donjem dijelu dostupnih raspona zbog proizvodnih ograničenja
6. Testiranje i certificiranje
Standardna potvrda:EN 10204 3.1(nezavisno testiranje proizvođača)
Za kritične projekte:EN 10204 3.2(testiranje od strane-treće strane)
Osigurajte da Certifikat o ispitivanju mlina uključuje: hemijski sastav, mehanička svojstva, NDT rezultate, rezultate hidrostatičkih ispitivanja,rezultati ispitivanja na udar na specificiranoj temperaturi
Inspekcija -treće strane od straneSGS, BV, Lloydsopšteprihvaćeno
7. Application Fit
Sljedeća{0}}generacija prijenosa plina:X90 PSL2 sa ispitivanjem na udar na traženoj temperaturi
Offshore cjevovodi:Procijenite da li prednosti X90 nadmašuju ograničenu povijest terena u odnosu na X80
arktički servis:Navedite ispitivanje na udar na -45 stepeni ili niže; istraživanja potvrđuju da se svojstva zavara/osnovnog metala proučavaju za takve primjene
kisela usluga:Konsultujte se sa inženjerima materijala; Čelici velike-čelike mogu imati ograničenja u H₂S okruženjima
Konačni ponijeti: API 5L X90 LSAW cijevpredstavlja avrlo{0}}čelik za cjevovode velike čvrstoćesa minimalnom granom tečenja od90.000 psi (620 MPa) – 12% više od X80i28% više od X70. Pozicioniran je između X80 i X100 u API 5L ljestvici i dostupan je od velikih proizvođača putem UOE i JCOE procesa u prečnicima od20" do 64". X90 je predmet stalnih istraživanja ponašanja korozije, sa studijama koje pokazuju da osnovni metal ima bolju otpornost na koroziju od zavarenog šava i da katodna zaštita na -850 mV poboljšava dugoročnu otpornost na koroziju. Iako je komercijalno dostupan, X90 ima manje opsežnu istoriju terena od X70 ili X80 i obično je određen zaultra-magnetne linije-visokog pritiska, projekti za prijenos plina sljedeće-generacije i aplikacije gdje je snaga X80 nedovoljna. Za sve kritične aplikacije,PSL2sa Charpyjevim ispitivanjem na udar na traženoj radnoj temperaturi jeobavezno. Proces zavarivanja i potrošni materijal zahtijevaju pažljivu kvalifikaciju kako bi se osiguralo da svojstva zone zavarivanja odgovaraju performansama osnovnog metala.
