API 5L X80 أنابيب اللحام القوسي المغمور الطولي (LSAW).
نظرة عامة أساسية
المواصفات القياسية لأنابيب فولاذية مغمورة طوليًا- ملحومة بالقوستحتAPI 5Lمواصفة.الصف X80يمثلفولاذ أنابيب عالي القوة-متميزتُستخدم في مشاريع نقل الغاز لمسافات طويلة-الأكثر تطلبًا، وخطوط الأنابيب البحرية في المياه العميقة، وخدمة القطب الشمالي. مع الحد الأدنى من قوة العائد80000 رطل لكل بوصة مربعة (552 ميجا باسكال), يتيح X80 الحد الأقصى من ضغوط التشغيل وتوفير المواد بشكل كبير مقارنة بالدرجات الأدنى .
شرح الاسم
| جزء | معنى |
|---|---|
| واجهة برمجة التطبيقات | معهد البترول الأمريكي |
| 5L | مواصفات خطوط الأنابيب لأنظمة نقل خطوط الأنابيب |
| X80 | تعيين الدرجة –X= درجة خط الأنابيب،80= الحد الأدنى لقوة الخضوع بـ ksi (80,000 رطل لكل بوصة مربعة / 552 ميجا باسكال) |
| اللحام بالقوس الطولي المغمور (LSAW) | عملية التصنيع – يتم تشكيل الألواح الفولاذية ولحامها على طول خط طولي واحد مستقيم باستخدام اللحام القوسي المغمور مع إضافة معدن الحشو. يُعرف أيضًا باسم SAWL (اللحام الطولي بالقوس المغمور) |
الميزات الرئيسية لأنابيب API 5L X80 LSAW
| ميزة | وصف |
|---|---|
| نوع المادة | سبائك فولاذية عالية-منخفضة القوة-(HSLA).باستخدام السبائك الدقيقة- (Nb وV وTi) وTMCP (المعالجة الحرارية -الميكانيكية الخاضعة للتحكم) للحصول على بنية حبيبية فائقة الدقة- |
| تصنيع | LSAW (اللحام بالقوس الطولي المغمور)– الألواح المشكلة بواسطة عمليات UOE أو JCOE، ثم يتم لحامها بقوس مغمور من الداخل والخارج (مزدوج الجوانب) |
| مستويات مواصفات المنتج | PSL1 أو PSL2- PSL2 هوإلزامي لـ X80في الخدمة الحرجة، التي تتطلب اختبار تأثير شاربي، وضوابط كيميائية أكثر صرامة، وحدود القوة القصوى المحددة |
| قوة العائد | 552 ميجا باسكال (80.000 رطل لكل بوصة مربعة) كحد أدنى(نطاق PSL2: 552-705 ميجاباسكال) |
| قوة الشد | 621 ميجا باسكال (90.000 رطل لكل بوصة مربعة) كحد أدنى(نطاق PSL2: 621-827 ميجا باسكال) |
| استطالة | الحد الأدنى21-22%اعتمادا على سمك الجدار |
| الميزة الرئيسية | الحد الأقصى للقوة-إلى-نسبة الوزن- يسمح بجدران أنحف للضغط المحدد، مما يقلل من تكلفة المواد ووزن النقل ووقت اللحام الميداني |
| أقطار نموذجية | 406 ملم إلى 1524 ملم(16 بوصة إلى 60 بوصة) - تتيح عملية LSAW أقطارًا كبيرة |
| سمك الجدار النموذجي | 6.0 ملم إلى 40 ملم(يصل إلى 50 ملم متاح للمشاريع الخاصة) |
| طول | 6 م إلى 12.3 ممعيار؛يصل إلى 18.3 ممتاح |
التركيب الكيميائي (API 5L X80 PSL2)
| عنصر | الحد الأقصى النموذجي٪ | ملحوظات |
|---|---|---|
| الكربون (ج) | 0.22 كحد أقصى | منخفض الكربون للغاية-لقابلية اللحام |
| المنغنيز (من) | 1.90 كحد أقصى | أعلى المنغنيز للقوة |
| الفوسفور (ف) | 0.020 كحد أقصى | تحكم محكم من أجل المتانة |
| الكبريت (S) | 0.015 كحد أقصى | تحكم محكم للغاية لمقاومة HIC |
| النيوبيوم (ملحوظة) | 0.05-0.10 | سبائك دقيقة-لتنقية الحبوب |
| الفاناديوم (الخامس) | 0.10 كحد أقصى | سبائك دقيقة-لتقوية هطول الأمطار |
| التيتانيوم (تي) | 0.04 كحد أقصى | أشكال TiN لتنقية الحبوب أثناء TMCP |
| مكافئ الكربون (CE) | عادة 0.22-0.25 | تم حسابها والتحكم فيها من أجل قابلية اللحام الميدانية |
ملحوظة:قد تختلف القيم الفعلية بناءً على تصميم عملية TMCP. استخدم مشروع خط أنابيب غاز الغرب-الشرقي الثاني محتوى إضافيًا-منخفض الكربون يحتوي على نسبة عالية من المنغنيز والنيوبيوم للحصول على خصائص مثالية .
الخواص الميكانيكية (PSL2)
| ملكية | نطاق القيمة | ملحوظات |
|---|---|---|
| قوة الخضوع (دقيقة) | 552 ميجا باسكال (80 كيلو باسكال) | الحد الأدنى من المتطلبات لكل API 5L |
| قوة الخضوع (الحد الأقصى) | 705 ميجاباسكال (102 كيلو باسكال) | الحد الأقصى يمنع ما يزيد عن-القوة |
| قوة الشد (دقيقة) | 621 ميجا باسكال (90 كيلو باسكال) | الحد الأدنى من المتطلبات |
| قوة الشد (الحد الأقصى) | 827 ميجا باسكال (120 كيلو باسكال) | الحد الأقصى |
| العائد-إلى-نسبة الشد (الحد الأقصى) | 0.93 | يضمن ليونة |
| استطالة | 22% كحد أدنى | يعتمد على سمك الجدار |
| تأثير شاربي V-درجة التأثير | 40-100 ي الحد الأدنى المتوسط | درجة الحرارة المحددة حسب المشروع (في كثير من الأحيان -20 درجة إلى -45 درجة) |
نتائج الاختبار الفعلية (أنبوب X80 LSAW JCOE):أظهر اختبار الأنابيب X80 المصنعة في الصين (قطر 1016 × 18.4 مم):
نطاق قوة الخضوع:555-625 ميجا باسكال
قوة الشد:645-720 ميجا باسكال
استطالة:38-40%(أعلى بكثير من 22% الحد الأدنى)
العائد -إلى-نسبة الشد:0.82-0.87(أقل من 0.93 كحد أقصى)
طاقة التأثير عند -20 درجة:298 ي متوسط(معدن أساسي)
منطقة القص DWTT عند -5 درجة:متوسط 95%
طرق تصنيع LSAW لـ X80
طرق التشكيل
| طريقة | وصف | الملاءمة لـ X80 |
|---|---|---|
| UOE | تم ضغط اللوحة على شكل -U، ثم شكل O-، وتم توسيعها ميكانيكيًا بعد اللحام | يُفضل إنتاج-الكميات الكبيرة من X80– أنتجت شركة باوستيل 322.000 طن من الأنابيب X80 UOE لخط أنابيب الغاز الغربي الثاني -الشرقي |
| JCOE | خطوات تشكيل J-C-O التقدمية، يتم توسيعها بعد اللحام | مناسبة لX80– نجح المصنعون الصينيون في إنتاج أنابيب X80 باستخدام عملية JCOE |
| لف-ثني | لوحة توالت تدريجيا في الاسطوانة | مناسبة للجدران السميكة وعمليات الإنتاج الأصغر |
خطوات العملية
اختيار اللوحة:ألواح فولاذية عالية الجودة- يتم إنتاجها عبر TMCP (المعالجة الحرارية-الميكانيكية الخاضعة للتحكم) مع بنية حبيبية فائقة الدقة-
تحضير اللوحة:طحن الحواف للحصول على حواف دقيقة، واختبار الموجات فوق الصوتية للتصفيح
تشكيل:الضغط الهيدروليكي التقدمي (JCOE أو UOE) يخلق استدارة موحدة؛ بالنسبة لـ JCOE، يتم تجعيد حواف اللوحة أولاً، ثم يتم تشكيلها بخطوات تدريجية
لحام تك:يؤمن التماس مؤقتا
اللحام بالقوس المغمور:يطبق المنشار متعدد الأسلاك - اللحام الداخلي، ثم اللحام الخارجي (DSAW) للاختراق الكامل تحت التدفق. يؤكد الاختبار سلامة اللحام الممتازة
التوسع الميكانيكي:تم توسيع الأنابيب إلى أبعاد دقيقة لتحقيق تفاوتات مشددة وتقليل الضغط المتبقي
الاختبارات غير التدميرية والاختبار:100% اختبار بالموجات فوق الصوتية، والفحص الشعاعي، والاختبار الهيدروستاتيكي
التشطيب:تجليف الأطراف (وفقًا لمعايير ANSI B16.25)، وتطبيق الطلاء كما هو محدد
توافر الحجم
| المعلمة | يتراوح | ملحوظات |
|---|---|---|
| القطر الخارجي | 406 ملم إلى 1524 ملم(16 "إلى 60") | نطاق LSAW القياسي |
| سمك الجدار | 6.0 ملم إلى 40 ملم | ما يصل إلى 50 ملم للمشاريع الخاصة |
| طول | 6 م إلى 12.3 ممعيار؛يصل إلى 18.3 ممتاح | الأطوال الأطول تقلل من اللحام الميداني |
| نهاية النهاية | نهايات عادية، نهايات مشطوفة وفقًا لمعايير ANSI B16.25 | مشطوف لمعيار اللحام |
مثال لمشروع عالمي-حقيقي:تم استخدام خط أنابيب الغاز الغربي-الشرقي الثاني في الصينقطر 1219 ملم (48 بوصة).أنابيب X80 UOE بسماكة جدار مصممة لضغط تشغيل 12 ميجا باسكال.
PSL1 مقابل PSL2 لأنبوب X80 LSAW
| وجه | بسل1 | بسل2 |
|---|---|---|
| الاستخدام النموذجي لـ X80 | نادر – فقط للخدمة غير-الحرجة | معيار X80 – إلزامي لنقل خطوط الأنابيب |
| كيمياء | الحدود القياسية | ضوابط أكثر صرامة(C أقل من أو يساوي 0.22%، S أقل من أو يساوي 0.015%) |
| قوة | الحد الأدنى المحدد فقط | مين وماكسمحدد (يمنع ما يزيد عن-القوة) |
| اختبار التأثير | غير مطلوب | إلزاميعند درجة حرارة محددة |
| مكافئ الكربون | غير مطلوب | محسوبة ومسيطر عليها |
| متطلبات الاختبار غير الإتلافي | معيار | أكثر صرامة – التفتيش الإلزامي غير المدمر |
| العائد-إلى-نسبة الشد | غير محدد | 0.93 كحد أقصى |
| إمكانية التتبع | محدود | التتبع الكاملبعد الانتهاء من الاختبارات |
ملحوظة:بالنسبة إلى X80، فإن PSL2 فعالإلزامي لجميع تطبيقات نقل خطوط الأنابيب. نادرا ما يتم تحديد PSL1 X80 .
متطلبات الاختبار والفحص لـ X80 PSL2
| نوع الاختبار | غاية | النتائج النموذجية |
|---|---|---|
| التحليل الكيميائي | تحقق من أن التركيبة تلبي حدود API 5L | درجة C منخفضة جدًا-، وتحكم محكم على شكل S |
| اختبار الشد | تأكيد العائد وقوة الشد (المعادن الأساسية واللحام) | Base: 555-625 MPa; Weld tensile >680 ميجا باسكال |
| اختبار التسطيح | تحقق من الليونة | يمر |
| اختبار الانحناء | التحقق من سلامة اللحام والليونة | تم اجتياز 28 من 29 عينة |
| اختبار التأثير (درجة Charpy V-) | إلزاميعند درجة حرارة محددة | القاعدة: 298 J متوسط @ -20 درجة؛ اللحام: متوسط 215 جول |
| DWTT (اختبار انخفاض الوزن المسيل للدموع) | للتحقق من صلابة الكسر | مساحة قص 85-100% عند -5 درجة |
| اختبار الهيدروستاتيكي | دليل على إحكام التسرب-. | تم اختبار كل أنبوب على حدة |
| الفحص بالموجات فوق الصوتية | 100%التماس اللحام للعيوب الداخلية | الطول الكامل، على كلا الجانبين |
| اختبار الصلابة | تحقق من عدم وجود صلابة مفرطة | <275 HV10 |
شهادة اختبار المطحنة:إن 10204 / 3.1B القياسية؛ 3.2 للمشاريع الهامة
خيارات الطلاء والحماية
| نوع الطلاء | طلب |
|---|---|
| أسود(عارية) | تشطيب مطحنة قياسي، للاستخدام الداخلي |
| ورنيش / زيت مضاد-للصدأ | الحماية المؤقتة أثناء العبور |
| 3LPE (بولي إيثيلين ثلاثي الطبقات) | الأكثر شيوعًالخطوط الأنابيب المدفونة X80 |
| FBE (الايبوكسي المرتبط بالانصهار) | الحماية من التآكل |
| طلاء الوزن الخرساني (CWC) | خطوط الأنابيب البحرية (الطفو السلبي) |
| طلاءات التدفق الداخلي | طلاء الايبوكسي لكفاءة التدفق |
جدول المقارنة: X80 مقابل الدرجات الدنيا
| درجة | قوة الخضوع (MPa) دقيقة | قوة الشد (MPa) دقيقة | القوة النسبية |
|---|---|---|---|
| X60 | 414 | 517 | خط الأساس |
| X65 | 448 | 531 | +8% أكثر من X60 |
| X70 | 483 | 565 | +17% أكثر من X60 |
| X80 | 552 | 621 | +33% على X60، +14% على X70 |
نسبة الزيادة:عروض X80 تقريبًاقوة إنتاجية أعلى بنسبة 14% من X70(552 ميجا باسكال مقابل . 483 ميجا باسكال) .
حيث يتناسب X80 مع درجات API 5L
| درجة | العائد (دقيقة، ميجا باسكال) | تطبيق نموذجي |
|---|---|---|
| B | 241 | تجميع الضغط المنخفض-والمرافق |
| X42 | 290 | خطوط التجميع والتوزيع |
| X52 | 359 | انتقال الضغط المتوسط-. |
| X60 | 414 | انتقال الضغط العالي- |
| X65 | 448 | انتقال الضغط العالي-، بعيدًا عن الشاطئ |
| X70 | 483 | الضغط العالي-على مسافة طويلة-، في المياه العميقة بعيدًا عن الشاطئ |
| X80 | 552 | خطوط رئيسية ذات ضغط فائق--وخطوط أنابيب غاز رئيسية عبر البلاد- |
| X100 | 690 | مشاريع تجريبية ومحدودة |
X80 هو أعلى درجة في الاستخدام التجاري على نطاق واسع لنقل خطوط الأنابيب .
التطبيقات المشتركة
| صناعة | التطبيقات |
|---|---|
| نقل الغاز لمسافات طويلة- | خطوط أنابيب الغاز الرئيسية-عبر البلاد– على سبيل المثال، يستخدم خط أنابيب غاز الغرب الثاني-الشرقي (الصين) 1219 ملم X80 |
| في الخارج | خطوط الأنابيب تحت سطح البحر في المياه العميقة، ورافعات المنصات |
| غاز عالي الضغط- | خطوط الأنابيب العاملة في10-15 ميجا باسكال (1,450-2,175 رطل لكل بوصة مربعة)ضغط التصميم |
| خدمة القطب الشمالي | تتطلب خطوط الأنابيب ذات درجات الحرارة المنخفضة-صلابة استثنائية (-45 درجة) |
| مشاريع CCUS | تتطلب خطوط أنابيب نقل ثاني أكسيد الكربون قوة عالية |
| تصدير/استيراد الغاز الطبيعي المسال | الأنابيب الطرفية، وخطوط نقل الضغط العالي-. |
مثال على المشروع الرئيسي: خط أنابيب الغاز الشرقي-الغربي الثاني
يمثل خط أنابيب الغاز الغربي-الشرقي الثاني في الصينأول تطبيق واسع النطاق لأنابيب X80 في الصين :
| المعلمة | تفاصيل |
|---|---|
| مواصفات الأنابيب | API 5L X80، قطر 1219 مم (48 بوصة). |
| عملية التصنيع | UOE LSAW |
| منتج الصلب | باوستيل |
| حجم الإنتاج | 322,000 طنمن أنابيب الصلب X80 UOE بحلول يونيو 2010 |
| ضغط التشغيل | 10-12 ميجا باسكال (1,450-1,740 رطل لكل بوصة مربعة) |
| دلالة | سد الفجوة في القدرة على إنتاج الأنابيب الكبيرة- ذات القطر X80 UOE في الصين |
مزايا الصف X80
| ميزة | وصف |
|---|---|
| فائقة{{0}قوة عالية | الحد الأدنى للإنتاجية 552 ميجا باسكال - يتيح أعلى ضغوط التشغيل |
| توفير المواد | جدران أرقبنفس الضغط - يقلل من حمولة الفولاذ بنسبة 10-20% مقارنة بـ X70 |
| انخفاض اللحام الميداني | جدران أرق=لحام معدني أقل ولحام أسرع |
| انخفاض تكلفة النقل | الأنابيب الأخف تقلل من تكاليف الشحن والمناولة |
| أداء مثبت | تم النشر بنجاح في المشاريع الكبرى (خط الأنابيب الغربي-الشرقي، وNord Stream، وTC Energy) |
| صلابة ممتازة | يتطلب PSL2 اختبار تأثير شاربي؛ الأداء الفعلي يتجاوز الحد الأدنى بكثير |
مزايا تصنيع LSAW لـ X80
| ميزة | وصف |
|---|---|
| قدرة القطر الكبير | يمكنها إنتاج أنابيب بقطر يتراوح من 16 بوصة إلى 60 بوصة+ - مثالية لخطوط الجذع |
| جدران سميكة | مناسب لتطبيقات الضغط العالي- التي تتطلب سماكة كبيرة للجدار |
| سلامة هيكلية عالية | يوفر التماس الطولي الفردي قوة فائقة، مع -لحام مزدوج الجوانب-اختراق كامل مما يضمن الحد الأدنى من مخاطر العيوب |
| دقة الأبعاد ممتازة | التحمل الصارم على OD، والبيضاوية، والاستقامة |
| السيطرة على الإجهاد المتبقي | تعمل خطوة التوسيع الميكانيكية على تقليل الضغط المتبقي وتحسين قوة الخضوع |
| تعزيز المتانة | TMCP plates provide exceptional HAZ toughness; actual tests show >200 J طاقة تأثير اللحام |
| ضمان الجودة | اللحام الآلي مع المعلمات المسجلة؛ التتبع الكامل للاختبارات غير الإتلافية |
تفاوتات الأبعاد (API 5L)
بالنسبة لأنابيب X80 LSAW، يحدد API 5L التفاوتات التالية:
| المعلمة | تسامح |
|---|---|
| القطر الخارجي (جسم الأنبوب) | ±0.75%من التطوير التنظيمي المحدد |
| القطر الخارجي (أطراف الأنابيب) | +1.6مم / -0.4 ممل219-273 ملم؛+2.4مم / -0.8 ممل 274-610 ملم |
| سمك الجدار | +19.5% / -8%للصف X80، 508-610 مم OD |
| طول | +100مم / -0 مم |
| استقامة | 0.15% من الطول |
المعادل الدولي
| معيار | الدرجة المعادلة | ملحوظات |
|---|---|---|
| ايزو 3183 | L555MEأوX80ME | متناغم مع API 5L؛ يشير "E" إلى أنه مناسب للمناطق البحرية/القطبية الشمالية |
| غيغابايت / تي 9711 | L555 | يعادل الصينية |
| سي اس ايه Z245 | الصف 550 | المعيار الكندي |
| نظام تشغيل DNV-F101 | الصف 450 / الصف 485 / الصف 555 | يتضمن المعيار الخارجي متطلبات إضافية |
ملاحظات اختيار هامة
1. X80 مقابل الدرجات الدنيا
X80تم تحديده لخطوط الضغط الرئيسية-الفائقة-، وخطوط أنابيب الغاز الرئيسية-عبر البلاد، ومشاريع المياه العميقة البحريةحيث تكون القوة القصوى مطلوبة
لضغوط أقل،X70 أو X65قد يكون أكثر فعالية من حيث التكلفة-.
يقدم X80أعلى نسبة قوة-إلى-الوزنبين الدرجات المتاحة تجاريا
2. PSL2 إلزامي لـ X80
مطلوب PSL2 بشكل فعاللجميع تطبيقات خطوط الأنابيب X80
المتطلبات الإلزامية تشمل:
اختبار تأثير Charpy V-الشق
الحد الأقصى للعائد وحدود قوة الشد
التحكم في مكافئ الكربون
التتبع الكامل
3. المتطلبات التكميلية للخدمة الحرجة
DWTT (اختبار انخفاض الوزن المسيل للدموع):للتحقق من صلابة الكسر
صلابة المخاطر:تأكد من أن المنطقة المتضررة من حرارة اللحام-تلبي متطلبات التأثير
CTOD (إزاحة فتح طرف الكراك):للخدمة البحرية والحامضة
امتثال NACE:للخدمة الحامضة (بيئات H₂S)
اختبار SSC/HIC:لتطبيقات الخدمة الحامضة
4. اختيار عملية التصنيع
جامعة أوي:يُفضل إنتاج-الكميات الكبيرة من X80
جكو:مناسبة لX80؛ أثبت نجاحه في التصنيع الصيني
تتطلب كلتا العمليتينلوحات TMCPببنية حبيبية فائقة الدقة-.
5. الاختبار والشهادة
الشهادة القياسية:إن 10204 3.1(اختبار الشركة المصنعة المستقل)
بالنسبة للمشاريع الهامة:إن 10204 3.2(اختبار -طرف ثالث)
ضمان شهادة اختبار المطحنة تشمل: التركيب الكيميائي، الخواص الميكانيكية، نتائج الاختبار غير الإتلافي، نتائج الاختبار الهيدروستاتيكي،نتائج اختبار التأثير عند درجة حرارة محددة
تفتيش من طرف ثالث بواسطةإس جي إس، بي في، لويدزمقبولة عادة
الوجبات الجاهزة النهائية: API 5L X80 LSAW الأنابيبيمثلأعلى درجة قوة في الاستخدام التجاري على نطاق واسعلنقل خطوط الأنابيب، مع الحد الأدنى من قوة الخضوع80000 رطل لكل بوصة مربعة (552 ميجا باسكال) – أعلى بنسبة 14% من X70. فهو يتيح تنفيذ مشاريع نقل الغاز لمسافات طويلة-الأكثر تطلبًا، وخطوط الأنابيب البحرية في المياه العميقة، والمنشآت في القطب الشمالي حيث يلزم الحد الأقصى لضغط التشغيل والحد الأدنى لسمك الجدار. عملية التصنيع LSAW (UOE أو JCOE) مع ألواح TMCP المتقدمة تنتج الأنابيب منقطر 16 إلى 60 بوصةمع صلابة استثنائية - تظهر الاختبارات الفعلية طاقة تأثير المعدن الأساسي التي تبلغ298 جول عند -20 درجةوتجاوز طاقة تأثير اللحام200 J. تم نشر المشاريع الكبرى مثل خط أنابيب الغاز الغربي-الشرقي الثاني في الصين بنجاح322,000 طنمن أنابيب X80 UOE. لجميع التطبيقات الهامة،بسل2مع اختبار تأثير Charpy V-الشق وإمكانية التتبع الكاملةإلزامي. يمثل X80 أحدث التقنيات في مجال تكنولوجيا خطوط الأنابيب، مما يتيح ضغوطًا أعلى، ويقلل استهلاك المواد، ويقلل تكاليف المشروع الإجمالية لأكبر خطوط أنابيب النقل في العالم.
