API 5L X65 PSL2 Line Pipe: kemia, lujuus ja hitsaustarkastukset

Mitä API 5L X65 -putki tarkoittaa ostospesifikaatiossa

API 5L X65 on linjaputkilaatu, jonka määrittelee API Specification 5L, kansainvälinen spesifikaatio saumattomille ja hitsatuille teräsputkille öljy- ja maakaasuteollisuuden putkikuljetusjärjestelmiin. X65-merkintä kuuluu nousevan pienimmän myötörajan X-sarjaan ja laatu on identtinen ISO 3183 / API 5L kaksoismerkintäjärjestelmän L450:n kanssa, jossa kirjaimen jälkeinen numero ilmoittaa minimimyötörajan megapascaleina. X65-nimisen putken myötöraja on siis 450 MPa (65 300 psi) putken rungossa, ja tämä yksittäinen luku ohjaa seinämän paksuuslaskelmaa, jonka putkilinjan suunnittelija käyttää sisäistä painetta, ulkoista maaperän tai vesikuormaa ja asennuksen taivutusjännitystä vastaan.

Ostajalle "X65" ei yksinään ole täydellinen ostokuvaus. Spesifikaatiossa on myös määritettävä tuotteen spesifikaatiotaso (PSL1 tai PSL2), toimitusehtojen pääte (R valssatussa tai normalisoivassa valssauksessa, N normalisoidussa, Q karkaistussa ja karkaistussa, M termomekaanisessa valssauksessa), valmistusreitti (saumaton, ERW, LSAW, SSAW tai EFW), sovellettava ulkohalkaisija (putken päädyn kokoonpano, seinämän paksuus, putken pään kokoonpano ja seinämän paksuus) tai hitsauspäällystyksellä), koepaine, ainetta rikkomaton tarkastuksen laajuus ja dokumentaatiopaketti. Kaksi putkea, jotka molemmat myydään X65-muodossa, voivat erota kaksinkertaisesti sitkeydessään ja suurella marginaalilla hiiliekvivalenttiarvossa, joten laadun nimi on neuvottelun lähtökohta, ei sen loppu.

Arvosanan nimitys, PSL-tasot ja toimitusehdot

API 5L jakaa laatuvaatimukset kahteen tuotespesifikaatiotasoon. PSL1 on pohjataso ja kattaa putken, joka on tarkoitettu yleiseen putkistopalveluun, jonka kemialliset rajat ovat verrattain leveät ja joiden sitkeys varmistetaan charpy-testillä vain, kun ostotilaus sitä pyytää. PSL2 on korkeampi taso ja se lisää pakollisen hiiliekvivalentin säädön, pakollisen putkirungon ja hitsauksen charpy-testauksen, tiukemman kemian, pakollisen hitsaussauman ainetta rikkomattoman tarkastuksen ja rajoituksen myöhemmälle vetolujuussuhteelle. Lähes kaikki korkeapainesiirtolinjat, kaikki offshore-virtauslinjat ja useimmat happamat huoltolinjat on määritelty PSL2:ssa.

Toimitusehtoliitteellä on todellinen metallurginen merkitys. Grade X65R toimitetaan valssattuna tai normalisoivana valssauksena, ja se on tavallisesti saumaton tai hitsattu tuote, jossa lopullinen läpikulku päättyy kontrolloidussa lämpötilaikkunassa. X65N on normalisoitu, eli austenitoitu ja ilmajäähdytetty, mikä tuottaa tasaisen ferriitti-perliittirakenteen, jolla on kohtalainen sitkeys. X65Q on karkaistu ja karkaistu, mikä antaa karkaistun martensiitti- tai bainiittirakenteen, jossa on paras yhdistelmä lujuutta ja alhaisen lämpötilan sitkeyttä seosyksikköä kohden. X65M on termomekaanisesti valssattu, lähestymistapa, joka saavuttaa vaaditun lujuuden hallitulla valssauksella ja kiihdytetyllä jäähdytyksellä kalliin seostuksen sijaan, ja se on tyypillinen reitti erittäin sitkeälle, vähähiiliselle LSAW- ja SSAW-linjaputkille. Pääte ei ole vaihdettavissa: suunnittelija, joka määrittelee X65M:n venymäpohjaiselle suunnittelulle, odottaa tietyn myöyden ja vetolujuussuhteen ja tietyn tasaisen venymän, ja X65R:n korvaava jyrsin muuttaa putkilinjan mekaanista käyttäytymistä.

X65 PSL1:n ja PSL2:n kemiallinen koostumus

API Specification 5L asettaa maksimiarvot elementeille, jotka säätelevät lujuutta, hitsattavuutta ja sitkeyttä. X65:n PSL2-rajat ovat huomattavasti tiukemmat kuin PSL1:n, ja hiiliekvivalenttia koskevat lisärajoitukset. API 5L:n taulukko 4 rajoittaa hiiliekvivalentin (CE, laskettu IIW-kaavalla) X65:lle maksimiarvoon 0,43 ja Pcm-arvon enintään 0,23:ksi, kun hiilipitoisuus pidetään 0,12 prosentissa tai sen alapuolella matalahiilisen termomekaanisesti valssatun mallin osalta. Nämä kaksi numeroa yksittäisten elementtien maksimiarvojen sijaan ovat useimmat putkilinjan tekniset tiedot teknisessä liitteessä.

Käytännössä termomekaanisesti valssattu X65 matalan lämpötilan siirtolinjalle valmistetaan hiiltä 0,05 - 0,09 prosenttia, mangaania 1,45 - 1,60 prosenttia ja niobiumia, vanadiinia ja titaania mikroseoslisäyksillä 0,02 - 0,06 prosenttia, kutakin sutitaania, vanadiinia tasapainotettuna. API 5L:n yhdistelmälle asettama raja. Niobium on alkuaine, joka estää uudelleenkiteytymisen hallitun valssauksen aikana ja jalostaa lopullista ferriitin raekokoa, titaani suojaa raerajaa sitomalla typpeä titaaninitridiksi uudelleenlämmityksen aikana ja vanadiini vahvistaa saostumista kiihdytetyn jäähdytyksen aikana. Ostajan ei tarvitse suunnitella sitä vaakaa, mutta myllyn koetodistuskoostumus on tarkistettava sitä vastaan, koska niobiumivaje ilmenee myöhemmin karkeana iskuarvona, joka ei ylitä leikkauspinta-alavaatimusta.

Mekaaniset ominaisuudet ja sitkeysvaatimukset

API 5L:n vetokoe on poikittaistesti, joka on otettu putken rungosta, ja määritetyt arvot koskevat putken runkoa eikä hitsiä. X65 PSL2:lla myötölujuuden, mitattuna Rt0,5, tulee olla välillä 450 MPa - 600 MPa, vetolujuuden tulee olla välillä 535 MPa - 760 MPa ja myötörajan suhde ei saa ylittää 0,93. Vähimmäisvenymä ei ole kiinteä luku, vaan se on johdettu sovellettavasta kaavasta, joka perustuu koekappaleen vetolujuuteen ja poikkileikkauspinta-alaan, joten ohutseinäisellä lujalla putkella on oikeutetusti pienempi prosenttivenymä kuin samaa laatua olevalla paksuseinäisellä putkella.

PSL2 vaatii myös putken rungon ja hitsatun putken hitsatun iskutestin sekä hitsaussauman ja lämmön vaikutuksen alaisen vyöhykkeen ostotilauksessa ilmoitetussa lämpötilassa. Tyypilliset voimajohdon tekniset tiedot edellyttävät vähintään 40 J - 60 J keskimääräistä absorboitunutta energiaa miinus 20 celsiusasteessa täysikokoiselle näytteelle, korkeampia arvoja arktiselle tai offshore-palvelulle, ja leikkauspinta-alavaatimusta ilmaistuna prosentteina murtumispinnasta. Jos seinämän paksuus ei salli täysikokoista 10 mm x 10 mm näytettä, käytetään alakokoisia näytteitä ja hyväksymisarvo skaalataan, minkä vuoksi ostotilauksessa on mainittava näytteen kokooletus. ASTM E436:n pudotuspainon repeytymistesti lisätään putkelle, jonka on kestettävä juoksevaa leikkausmurtumaa runsaassa kaasussa, ja tyypillinen hyväksyntä on 85 prosentin leikkausvoima suunnittelulämpötilassa määritellyllä absorboidulla energialla.

Mitat, seinän toleranssi ja loppuviimeistely

X65 linjaputki valmistetaan halkaisijaltaan pienikokoisesta kierretystä ja hitsatusta tuotteesta aina suurihalkaisijaiseen upotettuun kaarihitsaukseen asti. Saumaton X65 on yleisesti saatavilla 60,3 mm - 610 mm ulkohalkaisijalla, ERW X65 114,3 mm - 610 mm, LSAW 406 mm - 1 422 mm ja SSAW 508 mm - 3 000 mm, seinämän paksuus yleensä 4 mm - 40 mm reitistä riippuen. Nämä ovat pikemminkin kaupallisia rajoja kuin vakiorajoja, ja tehtaan tulee varmistaa saavutettavissa oleva halkaisijan, seinämän ja laadun yhdistelmä ennen ostotilauksen antamista, koska raskain seinä halkaisijaltaan suuressa karkaistussa ja karkaistussa laadussa saattaa vaatia levyn tai aihion kokoa, jota ei rutiininomaisesti valssata.

API 5L:n mittatoleranssi ilmaistaan ​​prosentteina nimellisarvosta, ja tarkkaa taulukkoa sovelletaan valmistusprosessin ja koon mukaan. Saumaton putki toimitetaan tavallisesti ulkohalkaisijan toleranssilla plus tai miinus 0,75 prosenttia ja seinämän paksuuden toleranssilla miinus 12,5 prosentista plus 15 prosenttiin väliseinämäalueella, kun taas upotettu kaarihitsattu putki pidetään yleensä lähempänä seinämän toleranssia, joka on noin plus tai miinus 10 prosenttia nimellisarvosta. Pyöreydellä, suoruudella ja leikatun pään suorakulmaisuudella on omat rajansa. Putkilinjassa, joka hitsataan kentällä automaattisella ulkohitsausjärjestelmällä, pään suorakulmaisuus, viistekulma ja juuren pinnan korkeus merkitsevät keskimääräistä seinää enemmän, koska 1,5 mm:n ero juurissa riittää tuhoamaan automaattisen juurenpoiston. Normaalina käytäntönä on, että viisteen mitat ja putken päiden toleranssit määritellään teknisessä liitteessä ja vaaditaan mittatarkastusraportti jokaisesta erästä.

Valmistusreitit: Saumaton, ERW, LSAW ja SSAW

Neljä reittiä antavat erilaiset vikapopulaatiot ja erilaiset ominaisuusgradientit, ja valinnan määrää yleensä halkaisija, seinämä, sitkeys ja hinta. Saumaton putki lävistetään lämmitetystä pyöreästä aihiosta ja valssataan tuurna- tai tulppamyllyllä, joten siinä ei ole hitsisaumaa eikä lämmönvaivoja, mutta siinä on seinän epäkeskisyys, joka on otettava huomioon seinän minimilaskennassa. ERW-putki on muodostettu kelasta ja hitsattu korkeataajuisella sähkövastuksella, jolloin saadaan kapea hitsaus ja hienorakeinen rakenne; kriittinen tarkastuspiste on hitsauslinja ja lämmön vaikutuksen alainen vyöhyke, joka tarkastetaan ultraäänitestauksella sulamisen puuttumisen varalta sekä litistys- tai taivutuskokeella.

LSAW-putki muodostetaan levystä joko UOE-puristuksen ja laajentamisen tai JCOE-vaiheen puristuksen sekvenssin avulla, minkä jälkeen se hitsataan pituussuunnassa kaksipuoleisella upotetulla kaarihitsauksella, joka on levitetty sisä- ja ulkopuolelle. LSAW on vakiovalinta korkeapainekaasun siirtoon suurella halkaisijalla, koska levy voidaan termomekaanisesti rullata matalahiiliseen ekvivalenttiin erinomaisella sitkeydellä ja koska laajennettu putki saavuttaa tarkan halkaisijan. SSAW-putki muodostetaan kelasta ja hitsataan spiraalista saumaa pitkin, mikä mahdollistaa erittäin suuret halkaisijat suhteellisen kapeasta kelasta ja jakaa jäännösjännityksen suotuisasti, mutta kierteisen hitsin pituus putken metriä kohti on pidempi ja geometrinen toleranssi halkaisijan ja pyöreyden suhteen on löysempi kuin LSAW:lla. Ostotilauksessa tulee nimetä reitti, koska korvaavan reitin hyväksyminen ilman hitsausmenettelyn ja iskutestin paikan uudelleenkelpoisuutta on yleinen riita-asia vastaanottavassa tarkastuksessa.

Hitsaus, hiiliekvivalentti- ja kenttävyöhitsaukset

X65 hitsataan helposti kaikilla yleisimmillä kaariprosesseilla, mutta hiiliekvivalentti ohjaa esilämmitystä ja jäähdytysnopeutta, jota ympäryshitsauksen on käytettävä. Kun CE(IIW) on noin 0,40 - 0,43, selluloosaelektrodin juurikanava 12 mm:n seinäputkessa hitsataan yleensä vähintään 100 celsiusasteen esilämmityksellä, ja API 1104:n tai ISO 13847:n mukaisen menetelmän pätevyyden on osoitettava riittävä kovuus ja sitkeys lämmön vaikutukselle altistuneella alueella. Vetyohjattu peruselektrodi tai mekaaninen kaasumetallikaarijärjestelmä, jossa on vähän vetyä, vähentää esilämmitystarvetta, mutta ei poista sitä paksuseinämien liitoksissa. Diffundoituvan vedyn raja-arvot alle 5 ml per 100 g kerrostettua metallia ovat tavanomaisia ​​erittäin lujassa putkessa oleville X65-ympäryshitsauksille.

Kaksi vikamekanismia ansaitsevat huomion putken spesifikaation ja hitsausmenettelyn välisessä rajapinnassa. Ensimmäinen on lujuusero: jos putken myöten on 600 MPa, koska mylly on toimitettu sallitun alueen huipulle, 450 MPa:n myötömateriaalille suunniteltu ympäryssauma voi olla alisovitettu ja siitä voi tulla jännityksen keskittymispiste maan liiketapahtumassa. Tästä syystä API 5L rajoittaa PSL2:n tuoton arvoon 600 MPa ja suhteeksi 0,93, ja syynä kehittyneet tekniset tiedot rajoittavat tuottoikkunan 450–530 MPa:iin. Toinen on vetyavusteinen kylmäkrakkaus paksuseinämän, korkeahiilisen putken lämpövaikutuksella. Molemmat käsitellään ennen kuin putki lähtee tehtaalta, koostumuksen ja pätevän hitsausmenettelyn kautta, ei korjaushitsauksella paikan päällä.

Hapan palvelu, H2S-rajat ja kovuuden säätö

Jos kuljetettava neste sisältää rikkivetyä, putken on oltava ISO 15156-2 (NACE MR0175) mukainen ja materiaalivalinnassa on otettava huomioon H2S:n osapaine, in situ pH ja kloridipitoisuus. Hiili- ja niukkaseosteisten terästen yleinen vaatimus on maksimikovuus 250 HV10, noin 22 HRC ja suurin myötöraja, joka pitää teräksen alueella, jossa sulfidijännityshalkeilukestävyys on dokumentoitu. Laatu X65 voidaan toimittaa happamaan palveluun, mutta vain rajoitetulla kemialla: rikkipitoisuus 0,002 prosenttia tai alle, kalsiumkäsittely inkluusiomuodon säätelyyn, hiiliekvivalenttiohjattu ja jäähdytys ja temperointi tai lämpömekaaninen reitti, joka tuottaa tasaisen, hienorakeisen, kovuussäädellyn rakenteen seinän poikki.

Happaman käytön pätevyystesti sisältää tavallisesti sulfidijännityshalkeilutestin NACE TM0177 menetelmän A mukaisesti, jossa on tiivistysrengas, tai menetelmää B neljän pisteen taivutuksella, ja vedyn aiheuttaman halkeilutestin NACE TM0284 liuoksen A mukaisesti. Hyväksymiskriteerit ovat halkeaman pituussuhde, halkeaman paksuussuhde ja halkeaman suhde ja halkeamisherkkyyssuhde putkelle 5 alle 1 prosentin yhteisen rajan 25. märkä hapan kaasu. Jokaiselta erältä vaaditaan kovuusmittaukset hitsin, lämmön vaikutuksen aiheuttaman alueen ja perusmetallin poikki, ja tutkimuksen tulee sisältää sekä putken pää että keskipituus. Myllytestitodistus, joka osoittaa mukavan kovuusmarginaalin, on parempi osoitus jatkuvasta happamasta käyttökyvystä kuin yksittäinen läpäisevä testi yhdellä putkella.

Tarkastus, testaus ja dokumentointi

PSL2-putkessa on pakollinen ainetta rikkomaton tarkastus hitsisaumalle sen koko pituudelta ultraäänitestauksella ISO 10893-11 mukaisesti tai radiografisella testauksella, ja putken päistä tarkastetaan laminointi. Saumaton putki tarkastetaan pitkittäis- ja poikittaisten vikojen varalta ultraäänitestauksella ISO 10893-10:n tai vastaavan ASTM E213 -käytännön mukaisesti, ja jos putki on tarkoitettu kriittiseen huoltoon, ostotilaus vaatii täyden rungon tarkastuksen pistetarkastuksen sijaan. Hydrostaattinen testaus on pakollinen, koepainetta pidetään vähintään 10 sekuntia PSL2-putkelle ja 5 sekuntia PSL1-putkelle, ja testipaine lasketaan seinämän paksuudesta, halkaisijasta ja tilauksessa sovitun vähimmäismyötörajan prosenttiosuudesta, joka on rajoitettu spesifikaation putkeen asettaman vanteen jännitysrajan mukaan.

Asiakirjapaketti tulee tarkastaa tavaran vastaanoton yhteydessä. Se sisältää tavallisesti PSL2-putken EN 10204 tyypin 3.1 mukaisen myllytestitodistuksen, josta käy ilmi lämpöluku, tuoteanalyysi määritettyihin rajoihin nähden, veto- ja iskutulokset, mittatarkastuspöytäkirja ja ainetta rikkomaton testausraportti käyttäjän sertifiointitasolla. Jos vaaditaan kolmannen osapuolen tarkastus, tarkastuksen julkaisuilmoituksessa tulee viitata tosiasiallisesti toimitettujen putkien lämpönumeroihin. Jäljitettävyys on useimmissa reklamaatioissa heikko lenkki: putken päähän leimatun lämpönumeron, todistuksen lämpönumeron ja tavaraluettelon lämpönumeron tulee olla sama numero jokaisessa lähetyksen putkessa.

Yleisiä väärinkäsityksiä X65 Line Pipe -putkesta

Yleisin väärinkäsitys on, että korkeampi laatu tarkoittaa aina parempaa putkea. Putkilinjassa, joka on pikemminkin venymä kuin painepohjainen, alhaisempi lujuusluokka, jolla on korkea tasainen venymä ja alhainen myötöraja-lujuussuhde, voi ylittää X65:n, ja X70 tai X80 tuo kapeamman hitsausikkunan ja suuremman herkkyyden lämpövaikutusten vyöhykkeen pehmenemiselle. Toinen väärinkäsitys on, että PSL-taso kuvaa teräksen laatua absoluuttisesti: PSL2 on testaus- ja dokumentointiala yhtä paljon kuin metallurginen, ja hyvin valmistettu PSL1-putki kontrolloidusta termomekaanisesta reitistä voi olla mekaanisesti parempi kuin huonosti ohjattu PSL2-putki. Spesifikaatiolla on merkitystä vain, kun toimitusehto, CE-raja ja iskutestin lämpötila on ilmoitettu samassa ostotilauksessa.

Kolmas väärinkäsitys koskee vastaavia. X65 vastaa L450:tä vain ISO-merkinnässä; se ei vastaa ASTM A106 Grade B:tä, ASTM A53 Grade B:tä tai offshore-laatua, kuten API 2Y, tai patentoitua hapanta huoltoluokkaa, vaikka myötöraja sattuisikin samaan aikaan. Nämä tuotteet eroavat toisistaan ​​kemiallisten rajojen, sitkeystestauksen ja ne hyväksyvän suunnittelukoodin suhteen. Korvaaminen toisella edellyttää, että suunnittelija suorittaa seinänpaksuuslaskelman ja hitsausmenettelyn pätevyyden uudelleen, eikä mikään tehtaan todistus voi tehdä tätä korvaamista yksinään.

FAQ

K: Mikä on API 5L X65 -putken pienin myötölujuus?
API 5L X65 vaatii putken rungossa vähintään 450 MPa:n (65 300 psi) myötörajan, ja PSL2:ssa myötöraja ei saa ylittää 600 MPa:n enimmäismyötösuhde on 0,93.

K: Mitä eroa on X65 PSL1:llä ja X65 PSL2:lla?
PSL2 lisää pakolliset hiiliekvivalenttirajat, 600 MPa:n enimmäissyötön, pakollisen putkirungon ja hitsauksen räjähdystestauksen, hitsisauman täyspitkän rikkomattoman tarkastuksen ja tyypin 3.1 myllysertifikaatin, kun taas PSL1 asettaa vain elementin maksimiarvot sekä vähimmäismyönnön ja vetolujuuden.

K: Onko X65 sama kuin L450?
Kyllä, API 5L ja ISO 3183 käyttävät kaksoisnimitystä, jossa X65 vastaa L450:tä, molemmat ilmaisevat 450 MPa:n vähimmäismyötörajaa; toimitusehtoliite, kuten R, N, Q tai M, on silti ilmoitettava erikseen.

K: Miten X65-linjaputken hydrostaattinen testipaine määritetään?
Testipaine lasketaan ulkohalkaisijasta, määritellystä seinämän paksuudesta ja määritellyn vähimmäismyötölujuuden sovitusta osuudesta, minkä jälkeen sitä rajoittaa API 5L:n vanteen jännityskatto, ja PSL2-putken on säilytettävä tämä paine vähintään 10 sekuntia.

K: Voidaanko X65-putkea käyttää happamassa palvelussa?
Se voi, mutta vain silloin, kun se on valmistettu noin 0,002 prosentin rikkipitoisuudella, kalsiumkäsiteltyjä sulkeumia, kontrolloitua kovuutta alle 250 HV10 ja pätevöitymistä ISO 15156-2 -standardin mukaan, mukaan lukien sulfidijännityshalkeilutesti NACE TM0177 -standardin mukaisesti ja vedyn aiheuttama halkeilutesti NACE TM0284 -standardin mukaisesti.

K: Mikä valmistusreitti tulisi määrittää X65-linjaputkelle?
Reitti seuraa halkaisijan, seinämän ja sitkeyden tavoitetta: saumaton halkaisijaltaan pienille ja keskikokoisille, ERW ohuille ja keskisuurille seinämille, LSAW suurihalkaisijaisille ja erittäin sitkeille kaasulinjoille ja SSAW erittäin suurelle halkaisijalle, jossa kierteinen sauma on hyväksyttävä, ja se tulisi nimetä ostotilauksessa sen sijaan, että se jätettäisiin tehtaalle.

K: Mikä iskutestin lämpötila on tyypillinen X65-putkelle?
Voimansiirtolinjojen tekniset tiedot edellyttävät yleensä 40 J - 60 J keskimääräistä absorboitunutta energiaa miinus 20 celsiusasteessa täysikokoisille charpy-näytteille, alhaisemmilla testilämpötiloilla ja korkeammilla energia-arvoilla arktisessa, offshore- tai rikasta kaasua käytettäessä, jossa kulkumurtuman pysäyttäminen on osoitettava.