API 5L X80 pitkittäinen upotettu kaarihitsaus (LSAW) putki
Peruskatsaus
Vakiomääritys vartenpitkittäin upotettu{0}}kaarihitsattu teräsputkiallaAPI 5Lerittely.Luokka X80edustaakorkealuokkaista lujaa{0}}putkiterästäkäytetään vaativimmissa pitkän matkan{0}}kaasunsiirtoprojekteissa, syvänmeren offshore-putkistoissa ja arktisissa palveluissa. Pienimmällä myötörajalla80 000 psi (552 MPa)X80 mahdollistaa maksimaaliset käyttöpaineet ja merkittävät materiaalisäästöt verrattuna alempaan laatuun.
Nimen selitys
| Osa | Merkitys |
|---|---|
| API | Amerikkalainen öljyteollisuusinstituutti |
| 5L | Putkikuljetusjärjestelmien putkilinjan erittely |
| X80 | Arvosanamerkintä -X= putkiluokka,80= pienin myötöraja ksi (80 000 psi / 552 MPa) |
| Pitkittäinen upokaarihitsaus (LSAW) | Valmistusprosessi – teräslevyt muodostetaan ja hitsataan yhtä suoraa pitkittäistaumaa pitkin käyttämällä upokaarihitsausta, johon on lisätty täytemetallia. Tunnetaan myös nimellä SAWL (Submerged Arc Welded Longitudinal) |
API 5L X80 LSAW -putken tärkeimmät ominaisuudet
| Ominaisuus | Kuvaus |
|---|---|
| Materiaalityyppi | Luja{0}}matala{1}}seostettu (HSLA) teräsmikro-seostuksella (Nb, V, Ti) ja edistyneellä TMCP:llä (Thermo-Mechanical Controlled Processing) erittäin-hienoraerakennetta varten |
| Valmistus | LSAW (pitkittäinen upokaarihitsaus)– levyt, jotka on muodostettu UOE- tai JCOE-prosesseilla, sitten hitsattu upotetulla kaarella sisä- ja ulkopuolelta (kaksipuolinen{0}}) |
| Tuotetietotasot | PSL1 tai PSL2– PSL2 onpakollinen X80:llekriittisissä palveluissa, jotka edellyttävät Charpy-iskutestausta, tiukempaa kemian hallintaa ja määrättyjä enimmäislujuusrajoja |
| Tuottovoima | Vähintään 552 MPa (80 000 psi).(PSL2-alue: 552-705 MPa) |
| Vetolujuus | Vähintään 621 MPa (90 000 psi).(PSL2-alue: 621-827 MPa) |
| Pidentymä | Minimi21-22%seinämän paksuudesta riippuen |
| Keskeinen etu | Suurin lujuus{0}}painosuhde-– mahdollistaa ohuimmat seinät tietyllä paineella, mikä vähentää materiaalikustannuksia, kuljetuspainoa ja kenttähitsausaikaa |
| Tyypilliset halkaisijat | 406 mm - 1524 mm(16" - 60") – LSAW-prosessi mahdollistaa suuret halkaisijat |
| Tyypillinen seinän paksuus | 6,0 mm - 40 mm(jopa 50 mm saatavana erikoisprojekteihin) |
| Pituus | 6 m - 12,3 mstandardi;18,3 metriin astisaatavilla |
Kemiallinen koostumus (API 5L X80 PSL2)
| Elementti | Tyypillinen max % | Huomautuksia |
|---|---|---|
| Hiili (C) | 0,22 max | Erittäin-vähähiilinen hitsattavuus |
| Mangaani (Mn) | 1,90 max | Korkeampi mangaani lisää vahvuutta |
| Fosfori (P) | 0,020 max | Tiukka hallinta sitkeyteen |
| rikki (S) | 0,015 max | Erittäin tiukka HIC-vastuksen säätö |
| Nioobium (Nb) | 0.05-0.10 | Mikroseos{0}}jyvien jalostukseen |
| Vanadiini (V) | 0,10 max | Mikro{0}}seos sateen vahvistamiseen |
| Titaani (Ti) | 0,04 max | Muodostaa TiN:ää jyvien hienontamiseen TMCP:n aikana |
| Hiiliekvivalentti (CE) | Tyypillisesti 0,22-0,25 | Laskettu ja valvottu kenttähitsattavuuden kannalta |
Huomautus:Todelliset arvot voivat vaihdella TMCP-prosessisuunnittelun mukaan. Toisessa West{1}}East Gas Pipeline -hankkeessa käytettiin erittäin-alhaista hiilipitoisuutta sekä paljon mangaania ja niobiumia optimaalisten ominaisuuksien saavuttamiseksi.
Mekaaniset ominaisuudet (PSL2)
| Omaisuus | Arvoalue | Huomautuksia |
|---|---|---|
| myöntövoima (min) | 552 MPa (80 ksi) | Vähimmäisvaatimus API 5L:tä kohti |
| Tuottovoima (max) | 705 MPa (102 ksi) | Enimmäisraja estää yli{0}}voiman |
| Vetolujuus (min) | 621 MPa (90 ksi) | Vähimmäisvaatimus |
| Vetolujuus (max) | 827 MPa (120 ksi) | Enimmäisraja |
| Vetosuhde-/{1}}(maksimi) | 0.93 | Varmistaa sitkeyden |
| Pidentymä | 22% vähintään | Riippuu seinämän paksuudesta |
| Charpy V{0}}notch Impact | 40-100 J minimikeskiarvo | Projektin määrittelemä lämpötila (usein -20 astetta -45 astetta) |
Todelliset testitulokset (X80 LSAW JCOE -putki):Kiinalaisen -valmistetun X80-putken (ø1016 × 18,4 mm) testaus osoitti:
Myönnön voimakkuusalue:555–625 MPa
Vetolujuus:645-720 MPa
Pidentymä:38-40%(vähintään reilusti yli 22 %)
Myötön-/-vetosuhde:0.82-0.87(enintään alle 0,93)
Iskuenergia -20 asteessa:298 J keskimäärin(jalometalli)
DWTT leikkausalue -5 asteessa:95% keskimäärin
LSAW-valmistusmenetelmät X80:lle
Muodostusmenetelmät
| Menetelmä | Kuvaus | Sopii X80:lle |
|---|---|---|
| UOE | Levy puristettu U{0}}muotoon, sitten O-muotoon, laajennettu mekaanisesti hitsauksen jälkeen | Suositellaan suurien{0}}volyymien X80-tuotantoon– Baosteel tuotti 322 000 tonnia X80 UOE -putkea toiseen länsi{3}}idän kaasuputkeen |
| JCOE | Progressiiviset J-C-O-muovausvaiheet, laajennettu hitsauksen jälkeen | Sopii X80:lle– Kiinalaiset valmistajat tuottivat onnistuneesti X80-putken JCOE-prosessilla |
| Rullaa-mutka | Levy rullataan asteittain sylinteriksi | Sopii paksummille seinille, pienemmille tuotantomäärille |
Prosessin vaiheet
Lautasen valinta:Korkealaatuiset-teräslevyt, jotka on valmistettu TMCP:llä (Thermo-Mechanical Controlled Processing) erittäin-hienraerakenteella
Lautasen valmistus:Reunojen jyrsintä tarkkoihin viisteisiin, ultraäänitestaus laminointiin
Muodostaminen:Progressiivinen hydraulipuristus (JCOE tai UOE) luo tasaisen pyöreyden; JCOE:ssä levyn reunat puristetaan ensin ja muotoillaan sitten asteittain
Takkihitsaus:Kiinnittää sauman väliaikaisesti
Upotettu kaarihitsaus:Moni-lanka SAW käyttää sisäistä hitsausta ja sitten ulkoista hitsausta (DSAW), jotta se tunkeutuu täyteen virtauksen alaisena. Testaus vahvistaa erinomaisen hitsin eheyden
Mekaaninen laajennus:Putki on laajennettu tarkkoihin mittoihin, jotta saavutetaan tiukat toleranssit ja vähennetään jäännösjännitystä
NDT ja testaus:100 % ultraäänitestaus, radiografinen tutkimus, hydrostaattinen testaus
Viimeistely:Päätyjen viiste (ANSI B16.25 mukaan), pinnoitus ohjeiden mukaan
Koko saatavuus
| Parametri | Alue | Huomautuksia |
|---|---|---|
| Ulkohalkaisija | 406 mm - 1524 mm(16" - 60") | Vakio LSAW-sarja |
| Seinän paksuus | 6,0 mm - 40 mm | Jopa 50 mm erikoisprojekteihin |
| Pituus | 6 m - 12,3 mstandardi;18,3 metriin astisaatavilla | Pidemmät pituudet vähentävät kenttähitsausta |
| Loppuviimeistely | Tasaiset päät, viistetyt päät ANSI B16.25:n mukaan | Viistetty hitsausstandardia varten |
Esimerkki todellisesta-maailmasta:Toinen käytetty länsi{0}}idän kaasuputki Kiinassa1219 mm (48") halkaisijaX80 UOE - putket , joiden seinämän paksuus on suunniteltu 12 MPa käyttöpaineelle .
PSL1 vs. PSL2 X80 LSAW Pipelle
| Aspekti | PSL1 | PSL2 |
|---|---|---|
| Tyypillinen käyttö X80:lle | Harvinainen – vain ei-{0}}kriittisille palveluille | Standardi X80:lle – pakollinen putkisiirtoon |
| Kemia | Vakiorajat | Tiukemmat säätimet(C pienempi tai yhtä suuri kuin 0,22 %, S pienempi tai yhtä suuri kuin 0,015 %) |
| Vahvuus | Vain minimi määritetty | Min ja Maxmääritetty (estää yli-voiman) |
| Vaikutustestaus | Ei vaadita | Pakollinenmäärätyssä lämpötilassa |
| Hiiliekvivalentti | Ei vaadita | Laskettu ja valvottu |
| NDT:n vaatimukset | Vakio | Tiukemmat – pakollinen ainetta rikkomaton tarkastus |
| Tuoton-/-vetolujuussuhde | Ei määritelty | 0,93 max |
| Jäljitettävyys | Rajoitettu | Täysi jäljitettävyyskokeiden päätyttyä |
Huomautus:X80:lle PSL2 on tehokaspakollinen kaikissa putkistojen siirtosovelluksissa. PSL1 X80 määritellään harvoin.
X80 PSL2:n testaus- ja tarkastusvaatimukset
| Testityyppi | Tarkoitus | Tyypillisiä tuloksia |
|---|---|---|
| Kemiallinen analyysi | Varmista, että koostumus täyttää API 5L -rajat | Ultra-matala C, tiukka S-ohjaus |
| Vetotesti | Vahvista myötöraja ja vetolujuus (jalometalli ja hitsi) | Base: 555-625 MPa; Weld tensile >680 MPa |
| Tasoitustesti | Tarkista sitkeys | Syöttö |
| Taivutustesti | Tarkista hitsin eheys ja sitkeys | 28/29 näytettä läpäisi |
| Iskutesti (Charpy V{0}}lovi) | Pakollinenmäärätyssä lämpötilassa | Pohja: 298 J keskiarvo @ -20 astetta ; Hitsaus: 215 J keskim |
| DWTT (Painonpudotuksen repimiskoe) | Murtumislujuuden todentamiseen | 85-100 % leikkausalue @ -5 astetta |
| Hydrostaattinen testi | Todiste vuodon{0}}tiiveydestä | Jokainen putki erikseen testattu |
| Ultraäänitutkimus | 100%hitsisauma sisäisten vikojen varalta | Täyspitkä, molemmin puolin |
| Kovuustestaus | Varmista, ettei liiallinen kovuus ole | <275 HV10 |
Myllyn testitodistus:EN 10204 / 3.1B standardi; 3.2 kriittisten hankkeiden osalta
Päällystys- ja suojausvaihtoehdot
| Pinnoitetyyppi | Sovellus |
|---|---|
| Musta(paljas) | Vakiotehdasviimeistely, sisäkäyttöön |
| Lakka / ruosteenestoöljy- | Väliaikainen suojaus kuljetuksen aikana |
| 3LPE (3-kerroksinen polyeteeni) | Yleisinhaudatuille X80-putkilinjoille |
| FBE (Fusion Bonded Epoxy) | Korroosiosuojaus |
| Concrete Weight Coating (CWC) | Offshore-putkistot (negatiivinen kelluvuus) |
| Sisäiset virtauspinnoitteet | Epoksipinnoite virtauksen tehostamiseksi |
Vertailutaulukko: X80 vs. alemmat arvot
| Luokka | Myötölujuus (MPa) min | Vetolujuus (MPa) min | Suhteellinen vahvuus |
|---|---|---|---|
| X60 | 414 | 517 | Perustaso |
| X65 | 448 | 531 | +8% yli X60 |
| X70 | 483 | 565 | +17% yli X60 |
| X80 | 552 | 621 | +33% yli X60, +14% yli X70 |
Prosenttiosuus:X80 tarjoaa noin14 % suurempi myötöraja kuin X70(552 MPa vs. 483 MPa) .
Missä X80 sopii API 5L -luokkien joukkoon
| Luokka | Saanto (min, MPa) | Tyypillinen sovellus |
|---|---|---|
| B | 241 | Matala-paineen kerääminen, apuohjelmat |
| X42 | 290 | Linjojen kerääminen, jakelu |
| X52 | 359 | Keskipaine{0}}voimansiirto |
| X60 | 414 | Korkeapaine{0}}siirto |
| X65 | 448 | Korkeapaine{0}}siirto, offshore |
| X70 | 483 | Pitkän-etäisyyden korkeapaine-, syvänmeren avomeri |
| X80 | 552 | Ultra-korkeapaine-runkojohdot, suuret{2}}maakaasuputket |
| X100 | 690 | Kokeellinen, rajoitettu projekti |
X80 on korkein luokka laajassa kaupallisessa käytössä putkisiirtoon .
Yleiset sovellukset
| Teollisuus | Sovellukset |
|---|---|
| Pitkä{0}}kaasun siirto | Tärkeimmät{0}}maakaasuputket– esim. toinen länsi{2}}idän kaasuputki (Kiina) käytetty 1219 mm x80 |
| Offshore | Syvänmeren vedenalaiset putkistot, alustan nousuputket |
| Korkeapaineinen{0}}kaasu | Putket toimivat klo10–15 MPa (1 450–2 175 psi)suunnittelupaine |
| Arktinen palvelu | Matala{0}}lämpötilojen putkistot, jotka vaativat poikkeuksellista sitkeyttä (-45 astetta) |
| CCUS-projektit | CO₂-kuljetusputket, jotka vaativat suurta lujuutta |
| LNG:n vienti/tuonti | Pääteputket, korkeapaine{0}}siirtolinjat |
Esimerkki suurprojektista: Toinen länsi{0}}itäinen kaasuputki
Toinen länsi{0}}idän kaasuputki Kiinassa edustaaensimmäinen laajamittainen X80-putkien käyttö-Kiinassa :
| Parametri | Yksityiskohdat |
|---|---|
| Putken erittely | API 5L X80, halkaisija 1219 mm (48"). |
| Valmistusprosessi | UOE LSAW |
| Teräksen tuottaja | Baosteel |
| Tuotantomäärä | 322 000 tonniaX80 UOE -teräsputkista kesäkuuhun 2010 mennessä |
| Käyttöpaine | 10–12 MPa (1 450–1 740 psi) |
| Merkitys | Täytti aukon suuren-halkaisijaltaan X80 UOE -putkien tuotantokapasiteetissa Kiinassa |
X80-luokan edut
| Etu | Kuvaus |
|---|---|
| Ultra-Suuri lujuus | 552 MPa:n vähimmäistuotto – mahdollistaa korkeimmat käyttöpaineet |
| Materiaalin säästö | Ohuemmat seinätsamalla paineella – vähentää teräksen vetoisuutta 10-20 % verrattuna X70:een |
| Pienempi kenttähitsaus | Ohuemmat seinät=vähemmän hitsausmetallia ja nopeampi hitsaus |
| Pienemmät kuljetuskustannukset | Kevyemmät putket vähentävät toimitus- ja käsittelykustannuksia |
| Todistettu suorituskyky | Onnistuneesti otettu käyttöön suurissa projekteissa (West{0}}East Pipeline, Nord Stream, TC Energy) |
| Erinomainen sitkeys | PSL2 vaatii Charpy-iskutestauksen; todellinen suorituskyky ylittää reilusti minimit |
LSAW Manufacturingin edut X80:lle
| Etu | Kuvaus |
|---|---|
| Suuri halkaisija ominaisuus | Voi tuottaa putkia, joiden halkaisija on 16" - 60"+ – ihanteellinen runkojohtoihin |
| Paksut seinät | Soveltuu korkeapaineisiin{0}}sovelluksiin, jotka vaativat huomattavaa seinämän paksuutta |
| Korkea rakenteellinen eheys | Yksi pitkittäissauma tarjoaa erinomaisen lujuuden, ja täysi-läpäisy kaksipuoleinen-hitsaus varmistaa minimaalisen vikariskin |
| Erinomainen mittatarkkuus | Tiukat toleranssit ulkopinnalle, ovaalisuudelle ja suoruudelle |
| Jäännösstressin hallinta | Mekaaninen laajennusvaihe vähentää jäännösjännitystä ja parantaa myötölujuutta |
| Parannettu sitkeys | TMCP plates provide exceptional HAZ toughness; actual tests show >200 J hitsin iskuenergia |
| Laadunvarmistus | Automatisoitu hitsaus tallennetuilla parametreilla; täydellinen NDT-jäljitettävyys |
Mittojen toleranssit (API 5L)
X80 LSAW -putkille API 5L määrittää seuraavat toleranssit:
| Parametri | Toleranssi |
|---|---|
| Ulkohalkaisija (putken runko) | ±0.75%määritetystä OD:sta |
| Ulkohalkaisija (putken päät) | +1.6mm / -0,4 mm219-273 mm;+2.4mm / -0,8 mm274-610 mm |
| Seinän paksuus | +19.5% / -8%X80-luokalle, 508-610mm OD |
| Pituus | +100mm / -0 mm |
| Suoruus | 0,15% pituudesta |
Kansainväliset vastineet
| Vakio | Vastaava arvosana | Huomautuksia |
|---|---|---|
| ISO 3183 | L555MEtaiX80ME | Harmonoitu API 5L:n kanssa; "E" tarkoittaa, että se soveltuu offshore-/arktiseen käyttöön |
| GB/T 9711 | L555 | kiinalainen vastine |
| CSA Z245 | Arvosana 550 | Kanadan standardi |
| DNV-käyttöjärjestelmä-F101 | Arvosana 450 / arvosana 485 / arvosana 555 | Offshore-standardi sisältää lisävaatimuksia |
Tärkeitä valintoja koskevia huomautuksia
1. X80 vs. alemmat arvot
X80on määriteltyultra-korkeapaine-runkolinjat, suuret-maakaasuputket ja syvänmeren offshore-projektitmissä vaaditaan maksimivoimaa
Pienemmille paineille,X70 tai X65saattaa olla kustannustehokkaampaa{0}}
X80 tarjoaasuurin lujuus{0}}painosuhde-kaupallisesti saatavilla olevien laatujen joukossa
2. PSL2 on pakollinen X80:lle
PSL2 tarvitaan käytännössäkaikkiin X80-putkisovelluksiin
Pakollisia vaatimuksia ovat:
Charpy V{0}}-iskutesti
Suurin myötö ja vetolujuusrajat
Hiiltä vastaava ohjaus
Täysi jäljitettävyys
3. Täydentävät vaatimukset kriittistä palvelua varten
DWTT (Drop Weight Tear Test):Murtumislujuuden todentamiseen
HAZ-sitkeys:Varmista, että hitsauslämmön{0}}vaikutusalue täyttää iskuvaatimukset
CTOD (Crack Tip Opening Displacement):Offshore- ja hapanpalveluun
NACE-yhteensopivuus:Hapan palvelu (H₂S-ympäristöt)
SSC/HIC-testaus:Happamiin palvelusovelluksiin
4. Valmistusprosessin valinta
UOE:Suositellaan suurien{0}}volyymien X80-tuotantoon
JCOE:Sopii X80; osoittautunut menestyneeksi kiinalaisessa valmistuksessa
Molemmat prosessit vaativatTMCP levyterittäin{0}}hieno rakeinen rakenne
5. Testaus ja sertifiointi
Vakiosertifiointi:FI 10204 3.1(valmistajan riippumaton testaus)
Kriittisille projekteille:FI 10204 3.2(kolmannen{0}} osapuolen todistama testaus)
Varmista, että Mill Test Certificate sisältää: kemiallisen koostumuksen, mekaaniset ominaisuudet, NDT-tulokset, hydrostaattiset testitulokset,iskutestin tulokset tietyssä lämpötilassa
Kolmannen{0}}osapuolen tarkastus:SGS, BV, Lloydsyleisesti hyväksytty
Viimeinen takeaway: API 5L X80 LSAW putkiedustaakorkein lujuusluokka laajassa kaupallisessa käytössäputkisiirtoon, minimimyötörajalla80 000 psi (552 MPa) – 14 % korkeampi kuin X70. Se mahdollistaa vaativimmat pitkän matkan-kaasunsiirtoprojektit, syvänmeren offshore-putkistot ja arktiset asennukset, joissa vaaditaan suurinta käyttöpainetta ja pienintä seinämän paksuutta. LSAW-valmistusprosessi (UOE tai JCOE) edistyneillä TMCP-levyillä tuottaa putkia16" - 60" halkaisijapoikkeuksellisella sitkeydellä – todelliset testit osoittavat epäjaloa metallia olevan iskuenergian298 J -20 asteessaja hitsin iskuenergia ylittää200 J. Suuret projektit, kuten toinen länsi{1}}idän kaasuputki Kiinassa, on otettu käyttöön onnistuneesti322 000 tonniaX80 UOE putkesta. Kaikille kriittisille sovelluksille,PSL2Charpy V{0}}notch-iskutestauksen ja täydellisen jäljitettävyyden ansiostapakollinen. X80 edustaa--huipputekniikkaa{-putkistoteknologiassa, mikä mahdollistaa korkeammat paineet, pienemmän materiaalinkulutuksen ja alhaisemmat kokonaisprojektikustannukset maailman suurimmissa siirtoputkissa.
