API 5L X90 Paip Kimpalan Arka Terendam Membujur (LSAW).
Gambaran Keseluruhan Asas
Spesifikasi standard untukmembujur tenggelam-paip talian keluli dikimpal arkadi bawahAPI 5Lspesifikasi.Gred X90mewakili akeluli saluran paip berkekuatan-sangat tinggiyang terletak di antara X80 dan X100, menawarkan kekuatan hasil minimum90,000 psi (620 MPa). Ia mewakili metalurgi keluli termaju dan digunakan dalam menuntut-transmisi gas jarak jauh dan-aplikasi saluran paip tekanan tinggi yang memerlukan nisbah kekuatan maksimum-ke-berat .
Penjelasan Nama
| Bahagian | Maknanya |
|---|---|
| API | Institut Petroleum Amerika |
| 5L | Spesifikasi untuk paip talian untuk sistem pengangkutan saluran paip |
| X90 | Penamaan gred -X= gred saluran paip,90= kekuatan hasil minimum dalam ksi (90,000 psi / 620 MPa) |
| Kimpalan Arka Terendam Membujur (LSAW) | Proses pembuatan – plat keluli dibentuk dan dikimpal sepanjang jahitan membujur lurus tunggal menggunakan kimpalan arka tenggelam dengan logam pengisi ditambah. Juga dikenali sebagai SAWL (Submerged Arc Welded Longitudinal) |
Ciri Utama Paip API 5L X90 LSAW
| Ciri | Penerangan |
|---|---|
| Jenis Bahan | Keluli aloi-kekuatan rendah{1}}tinggi tinggi (HSLA).– mikro-berpadu dengan niobium, vanadium, titanium dan mungkin molibdenum; biasanya dihasilkan melalui TMCP (Thermo-Mechanical Controlled Processing) untuk struktur butiran ultra-halus |
| Pembuatan | LSAW (Kimpalan Arka Terendam Membujur)– plat dibentuk oleh proses UOE, JCOE, atau RBE, kemudian dikimpal dengan arka terendam di dalam dan luar |
| Tahap Spesifikasi Produk | PSL2 secara berkesan wajibuntuk X90 dalam semua aplikasi perkhidmatan kritikal, memerlukan ujian impak Charpy, kawalan kimia yang lebih ketat dan had kekuatan maksimum yang ditentukan |
| Kekuatan Hasil | 620 MPa (90,000 psi) minimum(Julat PSL2: biasanya 620-760 MPa) |
| Kekuatan Tegangan | 690 MPa (100,000 psi) minimum(anggaran; nilai sebenar bergantung pada kimia dan pemprosesan tertentu) |
| Pemanjangan | minimum18-21%bergantung pada ketebalan dinding |
| Kelebihan Utama | Nisbah ultra-kekuatan tinggi-ke-berat– membolehkan tekanan operasi maksimum dengan ketebalan dinding minimum, mengurangkan kos bahan, berat pengangkutan, dan masa kimpalan medan |
| Diameter Biasa | 508 mm hingga 1626 mm(20" hingga 64") – Proses LSAW membolehkan diameter besar; Proses JCOE boleh menghasilkan sehingga 1626mm |
| Ketebalan Dinding Biasa | 6.0 mm hingga 30 mm(sehingga 40-50 mm tersedia untuk projek khas) |
| Panjang | 6 m hingga 12.5 mstandard; panjang tersuai tersedia |
Komposisi Kimia (API 5L X90 PSL2)
X90 memerlukan kawalan kimia yang tepat untuk mencapai kekuatannya sambil mengekalkan kebolehkimpalan dan keliatan. Walaupun had API 5L khusus untuk X90 mengikut keperluan umum PSL2, komposisi biasa termasuk:
| unsur | % Maks Biasa | Nota |
|---|---|---|
| Karbon (C) | 0.22 maks | Karbon ultra-rendah untuk kebolehkimpalan; nilai sebenar mungkin lebih rendah |
| Mangan (Mn) | 1.4-1.9 | Mangan yang lebih tinggi untuk kekuatan; digabungkan dengan aloi-mikro |
| Fosforus (P) | 0.025 maks | Kawalan ketat untuk keliatan |
| Sulfur (S) | 0.015 maks | Kawalan yang sangat ketat untuk rintangan dan keliatan HIC |
| Silikon (Si) | 0.45 maks | Penyahoksida |
| Niobium (Nb) | Kurang daripada atau sama dengan 0.06 digabungkan | Aloi-mikro untuk penapisan bijirin |
| Vanadium (V) | Kurang daripada atau sama dengan 0.06 digabungkan | Aloi-mikro untuk pengukuhan kerpasan |
| Titanium (Ti) | Kurang daripada atau sama dengan 0.15 digabungkan | Membentuk TiN untuk penapisan bijirin semasa TMCP |
| Molibdenum (Mo) | 0.15 maks | Pengukuhan tambahan |
| Setara Karbon (CE) | Biasanya 0.22-0.26 | Dikira dan dikawal untuk kebolehkimpalan medan |
Nota:Nb + V Kurang daripada atau sama dengan 0.06% dan Nb + V + Ti Kurang daripada atau sama dengan 0.15% mengikut keperluan API 5L PSL2 .
Sifat Mekanikal (PSL2)
| Harta benda | Julat Nilai | Nota |
|---|---|---|
| Kekuatan Hasil (min) | 620 MPa (90 ksi) | Keperluan minimum setiap API 5L |
| Kekuatan Hasil (maks) | 760-820 MPa (110-119 ksi) | Had maksimum menghalang lebih-kekuatan |
| Kekuatan Tegangan (min) | 690 MPa (100 ksi) | Keperluan minimum |
| Kekuatan Tegangan (maks) | 900-950 MPa (130-138 ksi) | Had maksimum |
| Hasil-kepada-Nisbah Tegangan (maks) | 0.93-0.95 | Memastikan kemuluran |
| Pemanjangan | 18-21% minimum | Bergantung pada ketebalan dinding |
| Charpy V-Kesan takuk | Purata minimum 40-100 J | Suhu yang ditentukan oleh projek (selalunya -20 darjah hingga -45 darjah untuk arktik/luar pesisir) |
Penyelidikan Tingkah Laku Kakisan:Kajian ke atas keluli saluran paip X90 dalam persekitaran tanah simulasi (larutan NS4) menunjukkan bahawa bahan asas mempamerkan pembubaran anodik tanpa pempasifan. Bahan asas secara termodinamik lebih stabil daripada bahan jahitan kimpalan, dan rintangan kakisan logam asas adalah lebih baik daripada jahitan kimpalan.
PSL1 lwn. PSL2 untuk Paip X90 LSAW
| Aspek | PSL1 | PSL2 |
|---|---|---|
| Penggunaan Biasa untuk X90 | Jarang – mungkin ditentukan untuk perkhidmatan bukan{0}}kritikal | Standard untuk X90 – wajib untuk semua aplikasi penghantaran saluran paip |
| Kimia | Had standard | Kawalan yang lebih ketat(bawah C, S, P) |
| kekuatan | Min hanya dinyatakan | Min dan Maksditentukan (menghalang lebih-kekuatan) |
| Ujian Kesan | Tidak diperlukan | Wajibpada suhu yang ditetapkan |
| Setara Karbon | Tidak diperlukan | Dikira dan dikawal |
| Keperluan NDT | Standard | Lebih ketat - pemeriksaan tidak merosakkan mandatori |
| Hasil-kepada-Nisbah Tegangan | Tidak dinyatakan | 0.93-0.95 maks |
| Kebolehkesanan | Terhad | Kebolehkesanan penuhselepas selesai ujian |
Nota:Untuk X90, PSL2 berkesanmandatori untuk semua aplikasi penghantaran saluran paip .
Kaedah Pengilangan LSAW untuk X90
Kaedah Membentuk
| Kaedah | Penerangan | Kesesuaian untuk X90 | Gred Tersedia |
|---|---|---|---|
| UOE | Plat ditekan ke dalam-bentuk, kemudian O-bentuk, dikembangkan secara mekanikal selepas dikimpal | Sesuai untuk pengeluaran X90 | API 5L A-X90, GB/T9711 L190-L625 |
| JCOE | Langkah membentuk J-C-O progresif, berkembang selepas dikimpal | Diutamakan untuk gred-kekuatan tinggi– tegasan membentuk teragih sama rata, keseragaman yang tinggi | API 5L A-X100, GB/T9711 L190-L690 |
| JCOE (Lenturan Gulungan) | Paksi berterusan membengkokkan J-C-O membentuk | Sesuai untuk X80 (gred rendah) | API 5L A-X80, GB/T9711 L190-L555 |
Langkah Proses
Pemilihan Plat:Plat keluli berkualiti tinggi-yang dihasilkan melalui TMCP (Thermo-Pemprosesan Terkawal Mekanikal) dengan-struktur butiran halus dan pengaloian-mikro yang tepat
Penyediaan Pinggan:Pengilangan tepi untuk serong yang tepat, ujian ultrasonik untuk laminasi
Membentuk:Penekanan hidraulik progresif (JCOE atau UOE) mencipta kebulatan seragam; untuk JCOE, tepi plat dikelim dahulu, kemudian dibentuk secara berperingkat
Kimpalan Tack:Memastikan jahitan sementara
Kimpalan Arka Terendam:Multi-wire SAW (sehingga 5 wayar) menggunakan kimpalan dalaman, kemudian kimpalan luaran untuk penembusan penuh di bawah fluks. Proses dan bahan kimpalan mempengaruhi tingkah laku kakisan dan sifat mekanikal dengan ketara
Pengembangan Mekanikal:Paip dikembangkan kepada dimensi yang tepat untuk mencapai toleransi yang ketat dan mengurangkan tekanan sisa
NDT & Ujian:100% ujian ultrasonik, pemeriksaan radiografi, ujian hidrostatik
Kemasan:Serong akhir (setiap ANSI B16.25), aplikasi salutan seperti yang ditentukan
Ketersediaan Saiz
| Parameter | Proses UOE | Proses JCOE (Tekan Lentur) | Proses JCOE (Lenturan Gulungan) |
|---|---|---|---|
| Diameter Luar | 508-1118 mm (20"-44") | 406-1626 mm (16"-64") | 406-1829 mm (16"-72") |
| Ketebalan Dinding | 6.0-25.4 mm | 6.0-75 mm | 6.0-30 mm |
| Panjang | 9-12.3 m | 3-12.5 m | 3-12.2 m |
| Gred Tersedia | API 5L A-X90, GB/T9711 L190-L625 | API 5L A-X100, GB/T9711 L190-L690 | API 5L A-X80, GB/T9711 L190-L555 |
Nota:Untuk pengeluaran X90, UOE dan JCOE (lentur tekan) adalah proses yang berkaitan. Ketebalan dinding untuk X90 biasanya berada di hujung bawah julat yang tersedia disebabkan oleh kekangan pembuatan dengan-bahan berkekuatan tinggi.
Julat Ketebalan Dinding Biasa mengikut Diameter (Diekstrapolasi daripada Data X80)
Berdasarkan data X80 yang tersedia, X90 berkemungkinan mempunyai keupayaan ketebalan maksimum yang serupa atau berkurangan sedikit:
| OD (inci) | OD (mm) | Julat Ketebalan Dinding X80 (mm) | Julat Anggaran 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 |
Nota:Julat ketebalan berkurangan apabila kekuatan meningkat – untuk X90, ketebalan praktikal maksimum adalah lebih rendah daripada untuk X80 disebabkan oleh kekangan pembuatan dengan-bahan kekuatan yang lebih tinggi.
Ciri-ciri Tingkah Laku Kakisan
Penyelidikan ke atas keluli saluran paip X90 telah mengenal pasti tingkah laku kakisan tertentu:
| Aspek | Mencari |
|---|---|
| Pelarutan Anodik | X90 mempamerkan pembubaran anodik biasa dalam hampir-larutan tanah simulasi neutral (NS4) |
| Pasif | Tiada fenomena pasif diperhatikan apabila X90 diletakkan dalam larutan NS4 |
| Kestabilan Termodinamik | Bahan asas secara termodinamik lebih stabil daripada bahan jahitan kimpalan |
| Kesan Polarisasi | Polarisasi di bawah -850 mV, rintangan polarisasi dan rintangan kakisan meningkat dengan tempoh polarisasi; ketumpatan arus kakisan berkurangan |
| Perbandingan Ketahanan Kakisan | Bahan asas mempamerkan rintangan kakisan yang lebih baik daripada bahan jahitan kimpalan |
Keperluan Ujian & Pemeriksaan untuk X90 PSL2
| Jenis Ujian | Tujuan | Nota |
|---|---|---|
| Analisis Kimia | Sahkan komposisi memenuhi had API 5L | Kawalan C ultra-rendah, S dan P yang ketat |
| Ujian Tegangan | Sahkan hasil dan kekuatan tegangan (logam asas dan kimpalan) | Had minimum dan maks dikuatkuasakan |
| Ujian Meratakan | Periksa kemuluran | Wajib |
| Ujian Bengkok | Sahkan integriti dan kemuluran kimpalan | Diperlukan |
| Ujian Kesan (Charpy V- takuk) | Wajibpada suhu yang ditetapkan | Selalunya -20 darjah hingga -45 darjah untuk perkhidmatan kritikal |
| Ujian Hidrostatik | Bukti kebocoran-ketat | Setiap paip diuji secara individu |
| Pemeriksaan Ultrasonik | 100%jahitan kimpalan untuk kecacatan dalaman | Panjang penuh, kedua-dua belah |
| Pemeriksaan Radiografi (X-ray) | Apabila dinyatakan oleh keperluan tambahan | Tersedia |
| Pemeriksaan Dimensi | Sahkan OD, ketebalan dinding, kelurusan | Setiap toleransi API 5L |
| Pemeriksaan Visual | Keadaan permukaan, rupa kimpalan | 100% |
Sijil Ujian Kilang:EN 10204 / 3.1 standard; 3.2 untuk projek kritikal .
Pilihan Salutan & Perlindungan
| Jenis Salutan | Permohonan |
|---|---|
| Hitam(telanjang) | Kemasan kilang standard, penggunaan dalaman |
| Minyak varnis / Anti-karat | Perlindungan sementara semasa transit |
| Lukisan hitam | Perlindungan kakisan asas |
| 3LPE (polietilena 3 lapisan) | Paling biasauntuk saluran paip terkubur, persekitaran yang keras |
| FBE (Epoksi Berikat Gabungan) | Perlindungan kakisan |
| Epoksi Tar Arang Batu | Perlindungan tugas berat- |
| Bergalvani | Apabila dinyatakan |
| Salutan Berat Konkrit (CWC) | Saluran paip luar pesisir (keapungan negatif) |
Jadual Perbandingan: X90 lwn. Gred Bersebelahan
| Gred | Kekuatan Hasil (MPa) min | Kekuatan Tegangan (MPa) min | Kekuatan Relatif |
|---|---|---|---|
| X70 | 483 | 565 | Garis dasar |
| X80 | 552 | 621 | +14% melebihi X70 |
| X90 | 620 | ~690 | +12% melebihi X80, +28% melebihi X70 |
| X100 | 690 | 760 | +11% melebihi X90 |
Nota:X90 terletak di antara X80 dan X100 dalam tangga gred API 5L, mewakili apilihan kekuatan-sangat tinggiuntuk menuntut aplikasi yang X80 tidak mencukupi tetapi X100 melebihi-ditentukan atau belum diterima pakai secara meluas.
Di mana X90 Sesuai Antara Gred API 5L
| Gred | Hasil (min, MPa) | Aplikasi Biasa |
|---|---|---|
| X52 | 359 | Penghantaran tekanan-sederhana |
| X60 | 414 | Penghantaran tekanan tinggi- |
| X65 | 448 | Penghantaran tekanan tinggi-, luar pesisir |
| X70 | 483 | Tekanan tinggi-jarak jauh-. |
| X80 | 552 | Saluran paip gas merentas negara- utama |
| X90 | 620 | Talian batang tekanan ultra-tinggi-, saluran paip generasi-seterusnya |
| X100 | 690 | Eksperimen, projek terhad |
X90 mewakili kelebihan utama bagi-bahan saluran paip berkekuatan tinggi yang tersedia secara komersialdan merupakan subjek penyelidikan berterusan terhadap tingkah laku kakisan dan prestasi kimpalan.
Aplikasi Biasa
| industri | Aplikasi |
|---|---|
| Penghantaran Gas Jarak Jauh- | Talian paip gas bertekanan-ultra-tinggi{2}}generasi seterusnya yang memerlukan nisbah kekuatan maksimum-kepada-berat |
| Luar pesisir | Saluran paip dasar laut dalam yang mengurangkan berat badan adalah kritikal |
| Gas Bertekanan Tinggi- | Talian paip yang beroperasi di15+ MPa (2,175+ psi)tekanan reka bentuk |
| Perkhidmatan Artik | Saluran paip suhu-rendah yang memerlukan keliatan luar biasa pada kekuatan tinggi |
| Projek CCUS | Saluran paip pengangkutan CO₂ yang memerlukan kekuatan tinggi |
| Penggantian/Naik taraf | Projek pembesaran kapasiti saluran paip di mana tekanan yang lebih tinggi diperlukan |
Ketersediaan & Status Komersial
Walaupun X90 disertakan dalam penyenaraian gred API 5L dan ditawarkan oleh sesetengah pengeluar , ia adalahkurang biasa daripada X80atas beberapa sebab:
| Faktor | Pertimbangan |
|---|---|
| Ketersediaan Komersial | X90 ditawarkan oleh pengeluar utama (cth, disenaraikan dalam API 5L A-X90 dalam spesifikasi UOE dan JCOE) |
| Pengalaman Projek | Sejarah medan yang kurang luas berbanding X70/X80; lebih biasa dalam konteks penyelidikan |
| Kerumitan Kimpalan | Memerlukan kawalan input haba yang tepat dan prosedur yang layak; sifat zon kimpalan memerlukan perhatian yang teliti |
| Pertimbangan Ketangguhan | Keliatan HAZ mesti diurus dengan teliti; penyelidikan menunjukkan jahitan kimpalan mungkin mempunyai ciri kakisan yang berbeza daripada logam asas |
| Justifikasi Ekonomi | Hanya kos-efektif untuk projek yang kekuatan X80 tidak mencukupi untuk mencapai pengurangan ketebalan dinding yang diperlukan |
Penyenaraian Pengilang:X90 disertakan dalam tawaran gred untuk:
Paip UOE LSAW (508-1118mm, 6.0-25.4mm)
Paip JCOE LSAW (406-1626mm, 6.0-75mm)
Pelbagai pembekal termasuk PCK, Octal, Lefin, Ruixing, Kelly dan United Steel
Nota Pemilihan Penting
1. X90 lwn. Gred Rendah
X90dinyatakan untuktalian batang tekanan ultra-tinggi-dan projek saluran paip generasi seterusnya-di mana nisbah kekuatan maksimum-kepada-berat diperlukan
Bagi kebanyakan projek,X70 atau X80kekal sebagai pilihan standard dengan sejarah bidang yang luas
Tawaran X90~12% kekuatan lebih tinggi daripada X80, membolehkan dinding yang lebih nipis atau tekanan operasi yang lebih tinggi
2. PSL2 adalah Wajib untuk X90
PSL2 diperlukan dengan berkesanuntuk semua aplikasi saluran paip X90
Keperluan mandatori termasuk:
Ujian kesan takuk Charpy V-pada suhu tertentu
Had hasil maksimum dan kekuatan tegangan
Kawalan setara karbon
Kebolehkesanan penuh
3. Pertimbangan Kakisan
Penyelidikan menunjukkan logam asas X90 mempunyai rintangan kakisan yang lebih baik daripada jahitan kimpalan
Tiada pasif dalam-persekitaran neutral; pembubaran anodik adalah mekanisme kakisan utama
Keberkesanan perlindungan katodik telah dikaji; polarisasi pada -850 mV meningkatkan rintangan kakisan dari semasa ke semasa
4. Pertimbangan Kimpalan
Sifat jahitan kimpalan memerlukan kelayakan yang teliti; penyelidikan mengesahkan zon kimpalan mungkin mempunyai tingkah laku kakisan yang berbeza
Input haba mesti dikawal dengan tepat untuk mengekalkan keliatan HAZ
Prosedur kimpalan pra{0}}adalah penting
5. Pemilihan Proses Pembuatan
UOE:Sesuai untuk X90 dalam diameter 20-44"
JCOE (Tekan Lentur):Diutamakan untuk julat diameter yang lebih luas dan gred-kekuatan tinggi sehingga X100
Ketebalan dinding:Akan berada di hujung bawah julat yang tersedia kerana kekangan pembuatan
6. Pengujian & Pensijilan
Pensijilan standard:EN 10204 3.1(ujian bebas pengilang)
Untuk projek kritikal:EN 10204 3.2(ujian yang disaksikan oleh pihak ketiga-)
Pastikan Sijil Ujian Kilang termasuk: komposisi kimia, sifat mekanikal, keputusan NDT, keputusan ujian hidrostatik,keputusan ujian kesan pada suhu yang ditetapkan
Pemeriksaan-pihak ketiga olehSGS, BV, Lloydsditerima umum
7. Kesesuaian Aplikasi
Penghantaran gas generasi-seterusnya:X90 PSL2 dengan ujian impak pada suhu yang diperlukan
Saluran paip luar pesisir:Nilaikan jika faedah X90 melebihi sejarah medan terhad berbanding X80
Perkhidmatan Artik:Nyatakan ujian impak pada -45 darjah atau lebih rendah; penyelidikan mengesahkan sifat kimpalan/logam asas sedang dikaji untuk aplikasi tersebut
Perkhidmatan masam:Berunding dengan jurutera bahan; keluli berkekuatan tinggi-mungkin mempunyai had dalam persekitaran H₂S
Bawa Pulang Akhir: Paip API 5L X90 LSAWmewakili akeluli saluran paip berkekuatan-sangat tinggidengan kekuatan hasil minimum sebanyak90,000 psi (620 MPa) – 12% lebih tinggi daripada X80dan28% lebih tinggi daripada X70. Ia diletakkan di antara X80 dan X100 dalam tangga gred API 5L dan boleh didapati daripada pengeluar utama melalui proses UOE dan JCOE dalam diameter daripada20" hingga 64". X90 ialah subjek penyelidikan berterusan terhadap tingkah laku kakisan, dengan kajian menunjukkan bahawa logam asas mempunyai rintangan kakisan yang lebih baik daripada jahitan kimpalan dan perlindungan katodik pada -850 mV meningkatkan rintangan kakisan jangka panjang. Walaupun tersedia secara komersial, X90 mempunyai sejarah medan yang kurang luas daripada X70 atau X80 dan biasanya ditentukan untuktalian batang tekanan ultra-tinggi-, projek penghantaran gas generasi seterusnya-dan aplikasi yang kekuatan X80 tidak mencukupi. Untuk semua aplikasi kritikal,PSL2dengan ujian impak Charpy pada suhu perkhidmatan yang diperlukan ialahwajib. Proses kimpalan dan bahan habis guna memerlukan kelayakan yang teliti untuk memastikan sifat zon kimpalan sepadan dengan prestasi logam asas.
