Cev API 5L X90 za vzdolžno varjenje pod praškom (LSAW).
Osnovni pregled
Standardna specifikacija zavzdolžno potopljena{0}}obločno varjena jeklena cevpodAPI 5Lspecifikacija.Stopnja X90predstavlja ajeklo za cevovode z zelo visoko{0}}trdnostjoki se nahaja med X80 in X100 in ponuja minimalno mejo tečenja90.000 psi (620 MPa). Predstavlja napredno metalurgijo jekla in se uporablja pri zahtevnem-prenosu plina na dolge-razdalje in aplikacijah visokotlačnih cevovodov, kjer je potrebno največje razmerje med-in-težo.
Ime Razlaga
| del | Pomen |
|---|---|
| API | Ameriški naftni inštitut |
| 5L | Specifikacija za cevovod za cevovodne transportne sisteme |
| X90 | Oznaka ocene –X= kakovost cevovoda,90= najmanjša meja tečenja v ksi (90.000 psi / 620 MPa) |
| Vzdolžno varjenje pod praškom (LSAW) | Postopek izdelave – jeklene plošče so oblikovane in zvarjene vzdolž enega ravnega vzdolžnega šiva z obločnim varjenjem pod praškom z dodatkom polnilne kovine. Znan tudi kot SAWL (vzdolžno varjeno potopljeno obločno) |
Ključne značilnosti cevi API 5L X90 LSAW
| Funkcija | Opis |
|---|---|
| Vrsta materiala | Napredno visoko{0}}trdno nizko-legirano jeklo (HSLA).– mikro{0}}legirane z niobijem, vanadijem, titanom in po možnosti molibdenom; običajno proizvedeno s TMCP (termo-mehansko nadzorovana obdelava) za ultra-drobnozrnato strukturo |
| Proizvodnja | LSAW (vzdolžno varjenje pod praškom)– plošče, oblikovane s postopki UOE, JCOE ali RBE, nato zvarjene s potopljenim oblokom znotraj in zunaj |
| Ravni specifikacij izdelka | PSL2 je dejansko obvezenza X90 v vseh kritičnih servisnih aplikacijah, ki zahtevajo Charpyjev preskus udarcev, strožji nadzor kemije in določene mejne vrednosti največje trdnosti |
| Moč tečenja | najmanj 620 MPa (90.000 psi).(razpon PSL2: običajno 620–760 MPa) |
| Natezna trdnost | najmanj 690 MPa (100.000 psi).(približno; dejanske vrednosti so odvisne od specifične kemije in obdelave) |
| Raztezek | Najmanjša18-21%odvisno od debeline stene |
| Ključna prednost | Izjemno-visoko razmerje-trdnosti in-teže– omogoča največje delovne pritiske z minimalno debelino stene, kar zmanjšuje stroške materiala, transportno težo in čas varjenja na terenu |
| Tipični premeri | 508 mm do 1626 mm(20" do 64") – postopek LSAW omogoča velike premere; Proces JCOE lahko proizvede do 1626 mm |
| Tipična debelina stene | 6,0 mm do 30 mm(do 40-50 mm na voljo za posebne projekte) |
| Dolžina | 6 m do 12,5 mstandard; na voljo dolžine po meri |
Kemijska sestava (API 5L X90 PSL2)
X90 zahteva natančen nadzor kemije, da doseže svojo trdnost, hkrati pa ohranja varivost in žilavost. Medtem ko posebne omejitve API 5L za X90 sledijo splošnim zahtevam PSL2, tipična sestava vključuje:
| Element | Tipični največji % | Opombe |
|---|---|---|
| Ogljik (C) | 0,22 maks | Ultra{0}}nizka vsebnost ogljika za varljivost; dejanske vrednosti so lahko nižje |
| Mangan (Mn) | 1.4-1.9 | Višji mangan za moč; v kombinaciji z mikro{0}}zlitinami |
| fosfor (P) | 0,025 maks | Strog nadzor za trdnost |
| Žveplo (S) | 0,015 maks | Zelo strog nadzor za HIC odpornost in žilavost |
| Silicij (Si) | 0,45 maks | Dezoksidant |
| Niobij (Nb) | Manjše ali enako 0,06 skupaj | Mikro{0}}legiranje za prečiščevanje zrn |
| vanadij (V) | Manjše ali enako 0,06 skupaj | Mikro-legiranje za precipitacijsko utrjevanje |
| Titan (Ti) | Manjše ali enako 0,15 skupaj | Tvori TiN za prečiščevanje zrn med TMCP |
| molibden (Mo) | 0,15 maks | Dodatna krepitev |
| Ekvivalent ogljika (CE) | Običajno 0,22-0,26 | Izračunano in kontrolirano za varljivost na terenu |
Opomba:Nb + V manj kot ali enako 0,06 % in Nb + V + Ti manj kot ali enako 0,15 % v skladu z zahtevami API 5L PSL2.
Mehanske lastnosti (PSL2)
| Lastnina | Razpon vrednosti | Opombe |
|---|---|---|
| Meja tečenja (min.) | 620 MPa (90 ksi) | Najmanjša zahteva po API 5L |
| Meja tečenja (maks.) | 760-820 MPa (110-119 ksi) | Največja omejitev preprečuje prekomerno-moč |
| Natezna trdnost (min.) | 690 MPa (100 ksi) | Minimalna zahteva |
| Natezna trdnost (maks.) | 900-950 MPa (130-138 ksi) | Največja omejitev |
| Razmerje-proti-natezni trdnosti (maks.) | 0.93-0.95 | Zagotavlja duktilnost |
| Raztezek | 18-21% najmanj | Odvisno od debeline stene |
| Charpy V-udarec z zarezo | 40-100 J minimalno povprečje | Temperatura, določena s projektom (pogosto od -20 stopinj do -45 stopinj za Arktiko/na morju) |
Raziskave korozijskega obnašanja:Študije o jeklu za cevi X90 v simuliranih okoljih tal (raztopina NS4) kažejo, da osnovni material kaže anodno raztapljanje brez pasivacije. Osnovni material je termodinamično stabilnejši od materiala zvara, korozijska odpornost osnovne kovine pa je boljša od odpornosti zvara.
PSL1 v primerjavi s PSL2 za cev X90 LSAW
| Vidik | PSL1 | PSL2 |
|---|---|---|
| Običajna uporaba za X90 | Redko – lahko je navedeno za ne-kritične storitve | Standard za X90 – obvezen za vse aplikacije prenosa po cevovodih |
| kemija | Standardne omejitve | Poostren nadzor(spodnji C, S, P) |
| Moč | Določeno je samo najmanj | Min. in Maksdoločeno (preprečuje prekomerno-moč) |
| Preizkušanje udarcev | Ni potrebno | Obveznopri določeni temperaturi |
| Ekvivalent ogljika | Ni potrebno | Izračunano in kontrolirano |
| Zahteve NDT | Standardno | Strožji – obvezen neporušitveni pregled |
| Razmerje med-tekom in-natezno trdnostjo | Ni določeno | 0,93-0,95 maks |
| Sledljivost | Omejeno | Popolna sledljivostpo zaključku testov |
Opomba:Za X90 je učinkovit PSL2obvezno za vse aplikacije prenosa po cevovodih .
Metode izdelave LSAW za X90
Metode oblikovanja
| Metoda | Opis | Primernost za X90 | Razpoložljive ocene |
|---|---|---|---|
| UOE | Plošča stisnjena v obliko U-, nato v obliko O-, mehansko razširjena po varjenju | Primerno za proizvodnjo X90 | API 5L A-X90, GB/T9711 L190-L625 |
| JCOE | Progresivne J-C-O preoblikovalne stopnice, razširjene po varjenju | Prednostno za-visoke stopnje trdnosti– enakomerno porazdeljena oblikovalna napetost, visoka enakomernost | API 5L A-X100, GB/T9711 L190-L690 |
| JCOE (upogibanje valjev) | Oblikovanje zvezne osi, ki se zvija J-C-O | Primerno za X80 (nižji razred) | API 5L A-X80, GB/T9711 L190-L555 |
Koraki postopka
Izbira plošče:Visoko-kakovostne jeklene plošče, proizvedene s TMCP (termo-mehansko nadzorovana obdelava) z ultra-drobnozrnato strukturo in natančnim mikro-legiranjem
Priprava plošče:Rezkanje robov za natančne poševne robove, ultrazvočno testiranje za laminacije
Oblikovanje:Progresivno hidravlično stiskanje (JCOE ali UOE) ustvari enotno okroglost; za JCOE se robovi plošče najprej zavihajo, nato pa se oblikujejo v postopnih korakih
Varjenje:Začasno zavaruje šiv
Varjenje pod praškom:Več{0}}žična žaga (do 5 žic) uporabi notranji zvar, nato zunanji zvar za popolno penetracijo pod talilom. Postopek varjenja in materiali pomembno vplivajo na korozijsko obnašanje in mehanske lastnosti
Mehansko raztezanje:Cev je razširjena na natančne dimenzije za doseganje ozkih toleranc in zmanjšanje preostale napetosti
NDT in testiranje:100% ultrazvočno testiranje, radiografski pregled, hidrostatično testiranje
Končna obdelava:Poševni rob (po ANSI B16.25), nanos premaza, kot je določeno
Razpoložljivost velikosti
| Parameter | Postopek UOE | Postopek JCOE (Upogibanje stiskalnice) | Proces JCOE (upogibanje valjev) |
|---|---|---|---|
| Zunanji premer | 508-1118 mm (20"-44") | 406-1626 mm (16"-64") | 406-1829 mm (16"-72") |
| Debelina stene | 6,0-25,4 mm | 6,0-75 mm | 6,0-30 mm |
| Dolžina | 9-12.3 m | 3-12.5 m | 3-12.2 m |
| Razpoložljive ocene | API 5L A-X90, GB/T9711 L190-L625 | API 5L A-X100, GB/T9711 L190-L690 | API 5L A-X80, GB/T9711 L190-L555 |
Opomba:Za proizvodnjo X90 sta ustrezna postopka UOE in JCOE (upogibanje za stiskanje). Debelina stene za X90 bi bila običajno na spodnji meji razpoložljivih razponov zaradi proizvodnih omejitev z -materiali visoke trdnosti.
Običajni razpon debeline stene glede na premer (ekstrapolirano iz podatkov X80)
Na podlagi razpoložljivih podatkov X80 bi imel X90 verjetno podobne ali nekoliko zmanjšane zmogljivosti največje debeline:
| OD (palec) | OD (mm) | Razpon debeline stene X80 (mm) | Ocenjeni obseg X90 (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 |
Opomba:Razponi debeline se z večanjem trdnosti zmanjšujejo – za X90 je največja praktična debelina nižja kot za X80 zaradi proizvodnih omejitev z-močnejšimi materiali.
Značilnosti korozijskega obnašanja
Raziskava jekla za cevi X90 je odkrila specifično korozijsko obnašanje:
| Vidik | Najdba |
|---|---|
| Anodno raztapljanje | X90 kaže tipično anodno raztapljanje v skoraj-nevtralni simulirani raztopini zemlje (NS4) |
| Pasivacija | Ko je X90 postavljen v raztopino NS4, niso opazili nobenega pojava pasivizacije |
| Termodinamična stabilnost | Osnovni material je termodinamično stabilnejši od materiala zvara |
| Polarizacijski učinki | Pod -850 mV polarizacijski potencial se polarizacijska odpornost in odpornost proti koroziji povečata s trajanjem polarizacije; gostota korozijskega toka se zmanjša |
| Primerjava odpornosti proti koroziji | Osnovni material ima boljšo odpornost proti koroziji kot material zvarnega šiva |
Zahteve za testiranje in inšpekcijo za X90 PSL2
| Vrsta testa | Namen | Opombe |
|---|---|---|
| Kemijska analiza | Preverite, ali sestava ustreza omejitvam API 5L | Ultra-nizka C, tesen nadzor S in P |
| Natezni preskus | Potrdite tečenje in natezno trdnost (osnovna kovina in zvar) | Uveljavljene so najnižje in najvišje omejitve |
| Test sploščenja | Preverite duktilnost | Obvezno |
| Bend Test | Preverite celovitost in duktilnost zvara | Obvezno |
| Preizkus udarca (Charpy V-zareza) | Obveznopri določeni temperaturi | Pogosto -20 stopinj do -45 stopinj za kritične storitve |
| Hidrostatični preskus | Dokaz o-tesnosti | Vsaka cev posebej testirana |
| Ultrazvočni pregled | 100%zvarnih šivov za notranje napake | Celotna dolžina, obe strani |
| Radiografski pregled (rentgen) | Če je določeno z dodatnimi zahtevami | Na voljo |
| Dimenzijski pregled | Preverite OD, debelino stene, ravnost | Tolerance po API 5L |
| Vizualni pregled | Stanje površine, videz zvara | 100% |
Potrdilo o preskusu mlina:standard EN 10204 / 3.1; 3.2 za kritične projekte.
Možnosti premazov in zaščite
| Vrsta premaza | Aplikacija |
|---|---|
| Črna(goli) | Standardna obdelava mlina, uporaba v zaprtih prostorih |
| Lak / olje proti-rji | Začasna zaščita med prevozom |
| Črna slika | Osnovna zaščita pred korozijo |
| 3LPE (3-slojni polietilen) | Najpogostejšiza vkopane cevovode, težka okolja |
| FBE (Fusion Bonded Epoxy) | Zaščita pred korozijo |
| Epoksi iz premogovega katrana | Za-težka zaščita |
| Pocinkano | Ko je določeno |
| Obtežilni premaz za beton (CWC) | Cevovodi na morju (negativni vzgon) |
Primerjalna tabela: X90 v primerjavi s sosednjimi razredi
| Ocena | Meja tečenja (MPa) min | Natezna trdnost (MPa) min | Relativna moč |
|---|---|---|---|
| X70 | 483 | 565 | Izhodišče |
| X80 | 552 | 621 | +14 % nad X70 |
| X90 | 620 | ~690 | +12% nad X80, +28% nad X70 |
| X100 | 690 | 760 | +11 % nad X90 |
Opomba:X90 se nahaja med X80 in X100 na lestvici razreda API 5L in predstavljazelo močna-možnostza zahtevne aplikacije, kjer X80 ne zadošča, vendar je X100 preveč-predpisan ali še ni razširjen.
Kje X90 ustreza razredom API 5L
| Ocena | Izkoristek (min, MPa) | Tipična uporaba |
|---|---|---|
| X52 | 359 | Prenos srednjega{0}}tlaka |
| X60 | 414 | Visokotlačni prenos- |
| X65 | 448 | Visokotlačni-prenos, na morju |
| X70 | 483 | Visok-tlak-na dolge razdalje |
| X80 | 552 | Glavni{0}}čezmejni plinovodi |
| X90 | 620 | Ultra{0}}magistralni-tlačni vodi, cevovodi naslednje-generacije |
| X100 | 690 | Eksperimentalni, omejeni projekti |
X90 predstavlja vodilni rob komercialno dostopnih materialov za-cevovode visoke trdnostiin je predmet stalnih raziskav korozijskega obnašanja in učinkovitosti varjenja.
Pogoste aplikacije
| Industrija | Aplikacije |
|---|---|
| Prenos plina-na velike razdalje | Plinovodi naslednje-generacije ultra{1}}visokega{2}}tlaka, ki zahtevajo največje razmerje med-močjo in-težo |
| Offshore | Globokovodni podmorski cevovodi, kjer je zmanjšanje teže kritično |
| Visok{0}}tlačni plin | Cevovodi, ki delujejo na15+ MPa (2,175+ psi)konstrukcijski tlak |
| Arctic Service | Cevovodi za-nizke temperature, ki zahtevajo izjemno žilavost pri visoki trdnosti |
| Projekti CCUS | Cevovodi za transport CO₂, ki zahtevajo visoko trdnost |
| Zamenjava/nadgradnja | Projekti širitve zmogljivosti cevovoda, kjer je potreben višji pritisk |
Razpoložljivost in komercialni status
Čeprav je X90 vključen v sezname razreda API 5L in ga ponujajo nekateri proizvajalci, jemanj pogost kot X80iz več razlogov:
| Faktor | Upoštevanje |
|---|---|
| Komercialna dostopnost | X90 ponujajo večji proizvajalci (npr. navedeni v API 5L A-X90 v specifikacijah UOE in JCOE) |
| Projektne izkušnje | Manj obsežna zgodovina polja v primerjavi z X70/X80; pogostejši v raziskovalnih kontekstih |
| Kompleksnost varjenja | Zahteva natančen nadzor vnosa toplote in kvalificirane postopke; Lastnosti območja zvara zahtevajo posebno pozornost |
| Premisleki glede žilavosti | Žilavost HAZ je treba skrbno upravljati; raziskave kažejo, da ima zvarni šiv lahko drugačne korozijske lastnosti kot navadna kovina |
| Ekonomska utemeljitev | Stroškovno{0}}učinkovit le za projekte, pri katerih trdnost X80 ne zadostuje za doseganje zahtevanega zmanjšanja debeline stene |
Seznam proizvajalcev:X90 je vključen v ponudbe razredov za:
Cevi UOE LSAW (508-1118 mm, 6,0-25,4 mm)
Cevi JCOE LSAW (406-1626 mm, 6,0-75 mm)
Različni dobavitelji, vključno s PCK, Octal, Lefin, Ruixing, Kelly in United Steel
Pomembne opombe pri izbiri
1. X90 proti nižjim razredom
X90je določeno zamagistralni vodi-z-ultra-tlakom in projekti plinovodov naslednje-generacijekjer se zahteva največje razmerje med-močjo in-težo
Za večino projektov,X70 ali X80ostajajo standardne izbire z obsežno terensko zgodovino
X90 ponuja~12 % večja trdnost kot X80, kar omogoča tanjše stene ali višje delovne tlake
2. PSL2 je obvezen za X90
PSL2 je dejansko potrebenza vse aplikacije cevovoda X90
Obvezne zahteve vključujejo:
Charpyjev V-preizkus udarca z zarezo pri določeni temperaturi
Meje največjega tečenja in natezne trdnosti
Nadzor ekvivalenta ogljika
Popolna sledljivost
3. Premisleki o koroziji
Raziskave kažejo, da ima osnovna kovina X90 boljšo odpornost proti koroziji kot zvar
Ni pasivizacije v skoraj-nevtralnih okoljih; anodno raztapljanje je primarni mehanizem korozije
Raziskana je bila učinkovitost katodne zaščite; polarizacija pri -850 mV sčasoma izboljša odpornost proti koroziji
4. Premisleki o varjenju
Lastnosti zvarnih šivov zahtevajo natančno kvalifikacijo; raziskave potrjujejo, da se območje zvara lahko obnaša različno korozijsko
Vnos toplote je treba natančno nadzorovati, da se ohrani žilavost HAZ
Bistveni so pred-kvalificirani varilni postopki
5. Izbira proizvodnega procesa
UOE:Primerno za X90 v premerih 20-44"
JCOE (Pres Bending):Prednostno za širši razpon premera in visoko{0}}trdnostne stopnje do X100
Debelina stene:Zaradi proizvodnih omejitev bo na spodnjem koncu razpoložljivih razponov
6. Testiranje in certificiranje
Standardni certifikat:EN 10204 3.1(neodvisno testiranje proizvajalca)
Za kritične projekte:EN 10204 3.2(testiranje-priče tretje osebe)
Zagotovite, da potrdilo o preskusu mlina vključuje: kemično sestavo, mehanske lastnosti, rezultate NDT, rezultate hidrostatičnega preskusa,rezultate preskusa udarca pri določeni temperaturi
Pregled-tretje osebe s straniSGS, BV, Lloydssplošno sprejeto
7. Aplikacija Fit
Prenos plina-naslednje generacije:X90 PSL2 s preskusom udarca pri zahtevani temperaturi
Cevovodi na morju:Ocenite, ali prednosti X90 odtehtajo omejeno zgodovino polja v primerjavi z X80
Arktična storitev:Določite preskus udarca pri -45 stopinj ali manj; raziskave potrjujejo, da se lastnosti zvara/osnovne kovine proučujejo za takšne aplikacije
Kisla postrežba:Posvetujte se z inženirji materialov; visoko{0}}trdna jekla imajo lahko omejitve v H₂S okoljih
Končni zaključek: Cev API 5L X90 LSAWpredstavlja ajeklo za cevovode z zelo visoko{0}}trdnostjoz minimalno mejo tečenja90.000 psi (620 MPa) – 12 % višje od X80in28 % višje od X70. Nahaja se med X80 in X100 na lestvici razreda API 5L in je na voljo pri večjih proizvajalcih prek procesov UOE in JCOE v premerih od20" do 64". X90 je predmet stalnih raziskav korozijskega obnašanja, s študijami, ki kažejo, da ima navadna kovina boljšo odpornost proti koroziji kot zvar in da katodna zaščita pri -850 mV izboljša dolgoročno odpornost proti koroziji. Čeprav je komercialno na voljo, ima X90 manj obsežno zgodovino delovanja kot X70 ali X80 in je običajno določen zamagistralni vodi-z-ultra-visokim{1}}tlakom, projekti-prenosa plina naslednje generacije in aplikacije, kjer je moč X80 nezadostna. Za vse kritične aplikacije,PSL2s Charpyjevim udarnim preskusom pri zahtevani delovni temperaturi jeobvezno. Postopek varjenja in potrošni material zahtevajo skrbno kvalifikacijo, da se zagotovi ujemanje lastnosti zvarnega območja z zmogljivostjo osnovne kovine.
