API 5L X80 Труба для продольной дуговой сварки под флюсом (LSAW)
Базовый обзор
Стандартная спецификация дляпродольно-погруженная-стальная труба, сваренная дуговой сваркойподAPI 5Лспецификация.Оценка Х80представляет собойвысокопрочная-трубопроводная сталь премиум-классаиспользуется в самых требовательных-проектах транспортировки газа на большие расстояния, глубоководных морских трубопроводах и в арктических условиях. При минимальном пределе текучести80 000 фунтов на квадратный дюйм (552 МПа)X80 обеспечивает максимальное рабочее давление и значительную экономию материала по сравнению с более низкими марками.
Объяснение имени
| Часть | Значение |
|---|---|
| API | Американский нефтяной институт |
| 5L | Спецификация на линейные трубы для систем трубопроводного транспорта |
| X80 | Обозначение класса –X= сорт конвейера,80= минимальный предел текучести в тысячах фунтов на квадратный дюйм (80 000 фунтов на квадратный дюйм / 552 МПа) |
| Продольная дуговая сварка под флюсом (LSAW) | Процесс изготовления – стальные листы формуются и свариваются по одному прямому продольному шву сваркой под флюсом с добавлением присадочного металла. Также известен как SAWL (продольная дуговая сварка под флюсом). |
Основные характеристики труб API 5L X80 LSAW
| Особенность | Описание |
|---|---|
| Тип материала | Высоко-низко-легированная сталь (HSLA)с микро-легированием (Nb, V, Ti) и усовершенствованной технологией TMCP (термо-механическая контролируемая обработка) для ультра-мелкозернистой структуры |
| Производство | LSAW (продольная дуговая сварка под флюсом)– пластины, изготовленные с помощью процессов UOE или JCOE, а затем сваренные под флюсом внутри и снаружи (двусторонние-сторонние) |
| Уровни характеристик продукта | PSL1 или PSL2– PSL2обязательно для X80в критически важных условиях, требующих испытаний на удар по Шарпи, более строгого химического контроля и установленных пределов максимальной прочности. |
| Предел текучести | Минимум 552 МПа (80 000 фунтов на квадратный дюйм)(диапазон PSL2: 552-705 МПа) |
| Предел прочности | Минимум 621 МПа (90 000 фунтов на квадратный дюйм)(диапазон PSL2: 621-827 МПа) |
| Удлинение | Минимум21-22%в зависимости от толщины стены |
| Ключевое преимущество | Максимальное соотношение прочности-к-весу– позволяет создавать самые тонкие стенки при заданном давлении, что снижает стоимость материала, вес при транспортировке и время сварки в полевых условиях |
| Типичные диаметры | от 406 мм до 1524 мм(от 16 до 60 дюймов) – процесс LSAW позволяет изготавливать изделия большого диаметра. |
| Типичная толщина стенки | от 6,0 мм до 40 мм(до 50 мм доступно для специальных проектов) |
| Длина | от 6 м до 12,3 мстандартный;до 18,3 мдоступный |
Химический состав (API 5L X80 PSL2)
| Элемент | Типичный Макс % | Примечания |
|---|---|---|
| Углерод (С) | 0,22 макс. | Сверх-низкое содержание углерода для свариваемости |
| Марганец (Mn) | 1,90 макс. | Повышенное содержание марганца для прочности |
| Фосфор (Р) | 0,020 макс. | Жесткий контроль прочности |
| Сера (S) | 0,015 макс. | Очень жесткий контроль устойчивости к HIC |
| Ниобий (Nb) | 0.05-0.10 | Микро-легирование для измельчения зерна |
| Ванадий (V) | 0,10 макс. | Микро-легирование для дисперсионного упрочнения |
| Титан (Ti) | 0,04 макс. | Образует TiN для измельчения зерна во время TMCP. |
| Углеродный эквивалент (CE) | Обычно 0,22-0,25 | Рассчитано и проверено на свариваемость в полевых условиях. |
Примечание:Фактические значения могут отличаться в зависимости от конструкции процесса TMCP. Во втором проекте Западно--Восточного газопровода для достижения оптимальных свойств использовалось сверх-низкое содержание углерода с высоким содержанием марганца и ниобия.
Механические свойства (PSL2)
| Свойство | Диапазон значений | Примечания |
|---|---|---|
| Предел текучести (мин) | 552 МПа (80 фунтов на квадратный дюйм) | Минимальные требования по API 5L |
| Предел текучести (макс.) | 705 МПа (102 фунта на квадратный дюйм) | Максимальный предел предотвращает чрезмерную-силу |
| Предел прочности (мин) | 621 МПа (90 фунтов на квадратный дюйм) | Минимальные требования |
| Предел прочности (макс.) | 827 МПа (120 фунтов на квадратный дюйм) | Максимальный лимит |
| Предел текучести-к-коэффициенту растяжения (макс.) | 0.93 | Обеспечивает пластичность |
| Удлинение | 22% минимум | Зависит от толщины стены |
| Шарпи с V-вырезом Удар | 40-100 Дж минимум в среднем | Температура, указанная в проекте (часто от -20 до -45 градусов) |
Фактические результаты испытаний (труба X80 LSAW JCOE):Испытание трубы X80 китайского-производства (ø1016×18,4 мм) показало:
Диапазон предела текучести:555-625 МПа
Предел прочности:645-720 МПа
Удлинение:38-40%(значительно выше 22% минимум)
Отношение текучести-к-растяжению:0.82-0.87(ниже 0,93 макс.)
Энергия удара при -20 градусах:298 Дж в среднем(основной металл)
Зона сдвига DWTT при -5 градусах:95% в среднем
Методы производства LSAW для X80
Методы формирования
| Метод | Описание | Пригодность для X80 |
|---|---|---|
| УОЭ | Пластина спрессована в U-форму, затем в форму O-, механически расширена после сварки. | Предпочтительно для больших-производств X80.– Компания Baosteel произвела 322 000 тонн труб X80 UOE для второго Западно--Восточного газопровода. |
| JCOE | Прогрессивные этапы формовки J-C-O, расширенные после сварки | Подходит для X80– Китайские производители успешно произвели трубу X80 по технологии JCOE. |
| Прокат-изгиб | Пластина постепенно скатывается в цилиндр | Подходит для более толстых стенок и небольших производственных тиражей. |
Этапы процесса
Выбор пластины:Высококачественные-стальные пластины, изготовленные методом TMCP (термо-механически контролируемая обработка) со сверх-мелкозернистой структурой.
Подготовка тарелки:Фрезерование кромок для точных фасок, ультразвуковой контроль расслоений
Формирование:Прогрессивное гидравлическое прессование (JCOE или UOE) создает равномерную округлость; для JCOE края пластины сначала обжимаются, а затем постепенно формируются.
Прихваточная сварка:Временно закрепляет шов
Сварка под флюсом:Многопроволочная пила- применяет внутренний шов, а затем внешний шов (DSAW) для полного проплавления под флюсом. Испытания подтверждают превосходную целостность сварного шва
Механическое расширение:Труба расширена до точных размеров для достижения жестких допусков и снижения остаточного напряжения.
НК и тестирование:100% ультразвуковой контроль, рентгенографическое исследование, гидростатические испытания
Отделка:Торцевая фаска (в соответствии с ANSI B16.25), нанесение покрытия согласно спецификации
Наличие размеров
| Параметр | Диапазон | Примечания |
|---|---|---|
| Внешний диаметр | от 406 мм до 1524 мм(от 16 до 60 дюймов) | Стандартный диапазон LSAW |
| Толщина стены | от 6,0 мм до 40 мм | До 50 мм для специальных проектов |
| Длина | от 6 м до 12,3 мстандартный;до 18,3 мдоступный | Более длинные длины уменьшают необходимость сварки в полевых условиях. |
| Конец Финиш | Гладкие концы, скошенные концы согласно ANSI B16.25 | Скошенный для стандарта сварки |
Пример реального-проекта:Второй Западно--Восточный газопровод в Китае используетсяДиаметр 1219 мм (48 дюймов)Трубы Х80 УОЭ с толщиной стенок, рассчитанные на рабочее давление 12 МПа.
PSL1 и PSL2 для трубы X80 LSAW
| Аспект | PSL1 | PSL2 |
|---|---|---|
| Типичное использование X80 | Редко – только для не-критических сервисов. | Стандарт для X80 – обязателен для передачи по трубопроводу |
| Химия | Стандартные лимиты | Более жесткий контроль(C Меньше или равно 0,22%, S Меньше или равно 0,015%) |
| Сила | Указан только мин. | Мин и Максуказан (предотвращает чрезмерную-силу) |
| Испытание на удар | Не требуется | Обязательныйпри указанной температуре |
| Углеродный эквивалент | Не требуется | Рассчитано и контролируемо |
| Требования неразрушающего контроля | Стандартный | Более строгий – обязательный неразрушающий контроль |
| Отношение-к-растяжению | Не указан | 0,93 макс. |
| Прослеживаемость | Ограниченный | Полная отслеживаемостьпосле завершения испытаний |
Примечание:Для X80 PSL2 эффективнообязателен для всех применений трубопроводной транспортировки. PSL1 X80 указывается редко.
Требования к тестированию и проверке для X80 PSL2
| Тип теста | Цель | Типичные результаты |
|---|---|---|
| Химический анализ | Убедитесь, что состав соответствует ограничениям API 5L. | Сверх-низкий C, жесткий контроль S |
| Испытание на растяжение | Подтвердить текучесть и прочность на разрыв (основной металл и сварной шов). | Base: 555-625 MPa; Weld tensile >680 МПа |
| Тест на сплющивание | Проверьте пластичность | Проходить |
| Испытание на изгиб | Проверка целостности и пластичности сварного шва. | 28 из 29 проб прошли успешно |
| Испытание на удар (V-надрез Шарпи) | Обязательныйпри указанной температуре | Основание: 298 Дж в среднем при -20 градусах; Сварной шов: 215 J в среднем |
| DWTT (испытание на разрыв падающим грузом) | Для проверки вязкости разрушения | Площадь сдвига 85-100% при -5 градусах |
| Гидростатические испытания | Подтверждение герметичности-герметичности | Каждая труба тестируется индивидуально |
| Ультразвуковое исследование | 100%сварного шва на наличие внутренних дефектов | Полная длина, обе стороны |
| Испытание твердости | Убедитесь, что нет чрезмерной твердости. | <275 HV10 |
Сертификат испытаний мельницы:Стандарт EN 10204/3.1B; 3.2 для критически важных проектов
Варианты покрытия и защиты
| Тип покрытия | Приложение |
|---|---|
| Черный(голый) | Стандартная фрезерная отделка, для использования внутри помещений |
| Лак/анти-масло от ржавчины | Временная защита во время перевозки |
| 3ЛПЭ (3-слойный полиэтилен) | Наиболее распространенныйдля подземных трубопроводов X80 |
| FBE (эпоксидная смола, связанная методом плавления) | Защита от коррозии |
| Бетонное утяжеляющее покрытие (CWC) | Морские трубопроводы (отрицательная плавучесть) |
| Внутренние потоковые покрытия | Эпоксидное покрытие для повышения эффективности потока. |
Сравнительная таблица: X80 и младшие классы
| Оценка | Предел текучести (МПа), мин. | Предел прочности (МПа) мин. | Относительная сила |
|---|---|---|---|
| X60 | 414 | 517 | Базовый уровень |
| X65 | 448 | 531 | +8% больше X60 |
| X70 | 483 | 565 | +17% больше X60 |
| X80 | 552 | 621 | +33% больше X60, +14% больше X70 |
Процент увеличения:X80 предлагает примерноПредел текучести на 14 % выше, чем у X70.(552 МПа против . 483 МПа).
Какое место X80 занимает среди марок API 5L
| Оценка | Выход (мин, МПа) | Типичное применение |
|---|---|---|
| B | 241 | Сбор низкого-давления, коммунальные услуги |
| X42 | 290 | Линии сбора, распределения |
| X52 | 359 | Передача среднего-давления |
| X60 | 414 | Передача высокого-давления |
| X65 | 448 | Передача высокого-давления на море |
| X70 | 483 | Дальние-высокие-расстояния, глубоководное море |
| X80 | 552 | Магистральные трубопроводы сверх-высокого-давления, магистральные-магистральные газопроводы |
| X100 | 690 | Экспериментальные, ограниченные проекты |
X80 — высшая марка, широко используемая в коммерческих целях для транспортировки по трубопроводам. .
Общие приложения
| Промышленность | Приложения |
|---|---|
| Передача газа на-дальние расстояния | Крупнейшие меж-газопроводы– например, на втором Западно--Восточном газопроводе (Китай) использовался диаметр 1219 мм X80. |
| Оффшор | Глубоководные подводные трубопроводы, стояки платформ |
| Газ высокого-давления | Трубопроводы, работающие на10–15 МПа (1450–2175 фунтов на квадратный дюйм)расчетное давление |
| Арктическая служба | Трубопроводы, работающие при низких-температурах, требующие исключительной прочности (-45 градусов). |
| Проекты CCUS | Трубопроводы для транспортировки CO₂, требующие высокой прочности |
| Экспорт/Импорт СПГ | Концевые трубопроводы, линии передачи-высокого давления |
Пример крупного проекта: Второй Западный-Восточный газопровод
Второй Западно--Восточный газопровод в Китае представляет собойпервое крупномасштабное-применение труб X80 в Китае :
| Параметр | Подробности |
|---|---|
| Спецификация трубы | API 5L X80, диаметр 1219 мм (48 дюймов) |
| Производственный процесс | УОЭ ЛСАВ |
| Производитель стали | Баостил |
| Объем производства | 322 000 тоннстальных труб Х80 UOE к июню 2010 г. |
| Рабочее давление | 10–12 МПа (1450–1740 фунтов на квадратный дюйм) |
| Значение | Заполнил пробел в возможностях по производству труб X80 UOE большого-диаметра в Китае. |
Преимущества класса X80
| Преимущество | Описание |
|---|---|
| Сверх-высокая прочность | Минимальный выход 552 МПа – обеспечивает самое высокое рабочее давление |
| Экономия материалов | Более тонкие стеныпри том же давлении – снижает тоннаж стали на 10-20% по сравнению с Х70 |
| Уменьшенная полевая сварка | Более тонкие стенки=меньше сварочного металла и более быстрая сварка |
| Более низкие транспортные расходы | Более легкие трубы сокращают затраты на транспортировку и погрузочно-разгрузочные работы. |
| Проверенная производительность | Успешно реализовано в крупных проектах (Западный-Восточный трубопровод, Северный поток, ТК Энергия). |
| Отличная прочность | PSL2 требует испытаний на удар по Шарпи; фактическая производительность намного превышает минимум |
Преимущества производства LSAW для X80
| Преимущество | Описание |
|---|---|
| Возможность большого диаметра | Может производить трубы диаметром от 16 до 60 дюймов – идеально подходит для магистральных линий. |
| Толстые стены | Подходит для применений с высоким-давлением, требующих значительной толщины стенок. |
| Высокая структурная целостность | Одиночный продольный шов обеспечивает превосходную прочность, а двухсторонняя сварка с полным-проваром-сводит к минимуму риск появления дефектов. |
| Превосходная точность размеров | Жесткие допуски на внешний диаметр, овальность и прямолинейность. |
| Контроль остаточного стресса | Этап механического расширения снижает остаточное напряжение и повышает предел текучести. |
| Повышенная прочность | TMCP plates provide exceptional HAZ toughness; actual tests show >Энергия удара сварного шва 200 Дж |
| Гарантия качества | Автоматизированная сварка с записанными параметрами; полная прослеживаемость неразрушающего контроля |
Допуски размеров (API 5L)
Для труб X80 LSAW API 5L определяет следующие допуски:
| Параметр | Толерантность |
|---|---|
| Внешний диаметр (тело трубы) | ±0.75%указанного ОД |
| Внешний диаметр (концы труб) | +1.6 мм/-0,4 ммдля 219-273мм;+2.4 мм/-0,8 ммдля 274-610мм |
| Толщина стены | +19.5% / -8%для класса X80, наружный диаметр 508-610 мм |
| Длина | +100мм / -0мм |
| Прямолинейность | 0,15% длины |
Международные эквиваленты
| Стандартный | Эквивалентная оценка | Примечания |
|---|---|---|
| ИСО 3183 | L555MEилиX80ME | Гармонизировано с API 5L; «E» означает, что подходит для морских/арктических условий. |
| ГБ/Т 9711 | L555 | Китайский эквивалент |
| CSA Z245 | Оценка 550 | Канадский стандарт |
| ОС ДНВ-F101 | Оценка 450 / Оценка 485 / Оценка 555 | Морской стандарт включает дополнительные требования |
Важные примечания по выбору
1. X80 против младших классов
X80указан дляМагистральные газопроводы сверх-высокого-давления, магистральные-магистральные газопроводы и глубоководные морские проектыгде требуется максимальная сила
Для более низких давлений,Х70 или Х65может быть более экономически-эффективным
X80 предлагаетвысочайшее соотношение прочности-к-весусреди коммерчески доступных сортов
2. PSL2 является обязательным для X80
PSL2 фактически необходимдля всех конвейерных приложений X80
К обязательным требованиям относятся:
Испытание на удар по Шарпи с V-надрезом
Пределы максимальной текучести и прочности на разрыв
Контроль углеродного эквивалента
Полная отслеживаемость
3. Дополнительные требования к критически важным услугам
DWTT (испытание на разрыв падающим грузом):Для проверки вязкости разрушения
HAZ Прочность:Убедитесь, что зона термического-влияния сварного шва соответствует требованиям к ударной нагрузке.
CTOD (Смещение раскрытия вершины трещины):Для оффшорного и кислого обслуживания
Соответствие NACE:Для кислых условий эксплуатации (среды H₂S)
Тестирование SSC/HIC:Для кислых сервисных приложений
4. Выбор производственного процесса
УОЕ:Предпочтительно для больших-производств X80.
JCOE:Подходит для X80; доказал свою эффективность в китайском производстве
Оба процесса требуютТМСР пластиныс ультра-мелкозернистой структурой
5. Тестирование и сертификация
Стандартная сертификация:RU 10204 3.1(независимое тестирование производителя)
Для критически важных проектов:RU 10204 3.2(тестирование-под наблюдением сторонней организации)
Убедитесь, что сертификат заводских испытаний включает: химический состав, механические свойства, результаты неразрушающего контроля, результаты гидростатических испытаний,результаты испытаний на удар при указанной температуре
Проверка сторонней-сторонней организациейСГС, Б.В., Ллойдсобщепринятый
Итоговый вывод: Труба API 5L X80 LSAWпредставляет собойвысшая марка прочности, широко используемая в коммерческих целяхдля трубопроводной транспортировки, с минимальным пределом текучести80 000 фунтов на квадратный дюйм (552 МПа) – на 14% выше, чем у X70. Он позволяет реализовать самые сложные-проекты транспортировки газа на большие расстояния, глубоководные морские трубопроводы и арктические установки, где требуется максимальное рабочее давление и минимальная толщина стенок. Процесс производства LSAW (UOE или JCOE) с использованием современных пластин TMCP позволяет производить трубы изДиаметр от 16 до 60 дюймовс исключительной прочностью – фактические испытания показывают энергию удара основного металла298 Дж при -20 градусахи энергия удара сварного шва, превышающая200 J. Крупные проекты, такие как второй Западно--Восточный газопровод в Китае, успешно развернуты.322 000 тоннтрубы X80 UOE. Для всех критически важных приложенийPSL2с испытанием на удар по Шарпи с V-надрезом и полной отслеживаемостьюобязательный. X80 представляет собой новейшую---современную технологию трубопроводов, обеспечивающую более высокое давление, снижение расхода материалов и общую стоимость проекта для крупнейших в мире магистральных трубопроводов.
