Материал трубопроводной трубы API 5L X80: марки, свойства и применение

API 5L — это спецификация, а не материал

Распространенным заблуждением является представление API 5L как названия сплава. Это не. API 5L — это спецификация, определяющая, как должны быть изготовлены, испытаны, проверены и документированы трубопроводные трубы. В рамках него покупатель выбирает уровень спецификации продукции, марку и условия поставки, а затем завод выбирает маршрут производства стали, который будет удовлетворять этим требованиям.

Углеродистая сталь является основой практически всех марок, причем начиная с уровня X60 и выше используются низколегированные высокопрочные стали. Вот почему две трубы с маркировкой X80 могут выглядеть по-разному в сертификате завода: стандарт устанавливает пределы свойств и методы испытаний, а точный химический состав остается ответственностью производителя.

Чтение обозначения X80

В системе наименования API 5L буква X обозначает сталь трубопровода, а число обозначает минимальный заданный предел текучести в тысячах фунтов на квадратный дюйм, поэтому X80 означает 80 тысяч фунтов на квадратный дюйм или около 552 МПа. В стандарте ISO 3183 и связанных с ним метрических классах используются одни и те же значения прочности с префиксом L, поэтому L555 и X80 описывают один и тот же материал. В таблице ниже показано, как наиболее распространенные марки трубопроводных труб соотносятся в двух системах.

Химико-металлургический подход

API 5L не предписывает один состав для X80. Что он предписывает, так это потолки, которые сохраняют свариваемость и прочность стали: для PSL2 содержание фосфора ограничено максимум 0,025 %, серы - максимум 0,015 %, а общее количество ниобия, ванадия и титана - максимум 0,15 %, при этом максимальный углеродный эквивалент и максимальное значение Pcm применяются к более высоким маркам.

В этих пределах X80 производится как низкоуглеродистая микро-легированная сталь методом термо-контролируемой обработки с ускоренным охлаждением. Измельчение зерна ниобием и титаном в сочетании с бейнитной или игольчатой ​​микроструктурой феррита обеспечивает прочность без потери ударной вязкости, которую может вызвать высокое содержание углерода. Поскольку химический состав остается открытым, каждый заказ X80 должен оцениваться на основании сертификата завода и результатов испытаний, которые он содержит, а не на основании предположения, что один состав подходит для каждого завода.

Механические свойства и испытания

Для PSL2 стандарт требует предела текучести от 555 до 705 МПа, прочности на растяжение от 625 до 825 МПа, максимального отношения текучести к растяжению 0,93 и минимального удлинения, полученного по формуле API 5L, таблица 6. Испытание на удар по Шарпи с V--надрезом тела трубы, сварного шва и зоны термического воздействия является обязательным, а для трансмиссий на марках этого сорта обычно проводятся испытания на разрыв падающим грузом. сила.

Другие плановые приемочные работы включают гидростатические испытания каждой трубы, размерный и визуальный контроль, а также не-неразрушающий контроль сварного шва по всей длине. Если транспортируемый продукт содержит сероводород, добавляются пределы твердости и требования к трещиностойкости из NACE MR0175/ISO 15156, а также соответствующие методы испытаний HIC и SSC.

Приложения

Труба X80 предназначена для транспортировки на большие расстояния и под высоким давлением: магистральные газопроводы через континенты, трубопроводы сырой нефти большого диаметра, линии нагнетания и сбора под высоким давлением, а также проекты в холодных регионах, где решающее значение имеет устойчивость к низким температурам. Экономическое обоснование основано на понижении-рейтинга. Поскольку допустимое напряжение пропорционально заданному минимальному пределу текучести, линия X80 может выдерживать то же давление, что и линия более низкого класса, через более тонкую стенку, что снижает расход стали, объем сварки и транспортные расходы на километр трубопровода.

Выбор X80 на практике

Прежде чем указывать X80, подтвердите три вещи. Во-первых, нормы проектирования допускают более высокий класс прочности и что полученная толщина стенок остается выше минимальной, необходимой для удобства обращения и устойчивости. Во-вторых, процедура сварки аттестована для сочетания марки и толщины стенки, поскольку более высокий уровень прочности требует более жесткого контроля погонной энергии и выбора расходных материалов. В-третьих, операции по намотке, гибке и нанесению покрытия можно выполнять без ущерба для свойств, гарантируемых сертификатом завода.

Часто задаваемые вопросы

Вопрос: Является ли API 5L X80 одной маркой стали с одним химическим составом?
Нет. API 5L определяет пределы свойств и методы испытаний для данной марки. Сталелитейщик выбирает химический состав и маршрут обработки, поэтому составы различаются между заводами и заказами.

Вопрос: Что такое метрический эквивалент X80?
Л555. Цифры в обоих обозначениях относятся к минимальному заданному пределу текучести 555 МПа, что соответствует давлению 80 000 фунтов на квадратный дюйм.

Вопрос: Каковы требования к растяжению для X80 PSL2?
Предел текучести от 555 до 705 МПа, предел прочности на разрыв от 625 до 825 МПа, максимальное отношение текучести к растяжению 0,93 и удлинение, рассчитанное по формуле API 5L, таблица 6.

Вопрос: Почему для X80 важна низкотемпературная вязкость?
Потому что высокопрочная сталь быстро теряет прочность, если не контролировать микроструктуру. Требования к ударной вязкости и испытания на разрыв под падающим грузом подтверждают, что труба устойчива к хрупкому разрушению в холодном климате и во время разгерметизации.

Вопрос: Можно ли сваривать X80 в полевых условиях?
Да, но процедура сварки должна быть аттестована по марке и толщине стенки, с контролируемым подводом тепла и подходящими расходными материалами, а аттестация процедуры обычно проводится в соответствии с API 1104.

Вопрос: Сколько стали экономится X80 по сравнению с более низкой маркой?
Экономия напрямую следует из соотношения прочности: при одинаковом расчетном давлении и диаметре требуемая толщина стенки обратно пропорциональна заданному минимальному пределу текучести, поэтому переход от X70 к X80 уменьшает требуемую стенку примерно на одну восьмую до применения правил округления и минимальной толщины.