Ống hàn hồ quang chìm dọc (LSAW) API 5L X80
Tổng quan cơ bản
Một đặc điểm kỹ thuật tiêu chuẩn chođường ống thép hàn hồ quang chìm-theo chiều dọcdướiAPI 5Lđặc điểm kỹ thuật.Lớp X80đại diện chothép đường ống cường độ cao-cao cấpđược sử dụng trong các dự án truyền khí đường dài{0}}có yêu cầu khắt khe nhất, đường ống nước sâu ngoài khơi và dịch vụ Bắc Cực. Với cường độ năng suất tối thiểu là80.000 psi (552 MPa), X80 cho phép áp suất vận hành tối đa và tiết kiệm vật liệu đáng kể so với các loại thấp hơn .
Tên Giải thích
| Phần | Nghĩa |
|---|---|
| API | Viện Dầu khí Hoa Kỳ |
| 5L | Đặc điểm kỹ thuật cho đường ống cho hệ thống vận chuyển đường ống |
| X80 | Chỉ định lớp –Xcấp đường ống =,80= cường độ năng suất tối thiểu tính bằng ksi (80.000 psi / 552 MPa) |
| Hàn hồ quang chìm dọc (LSAW) | Quy trình sản xuất - các tấm thép được tạo hình và hàn dọc theo một đường dọc thẳng duy nhất bằng cách sử dụng phương pháp hàn hồ quang chìm có thêm kim loại phụ. Còn được gọi là SAWL (Đường hàn hồ quang chìm theo chiều dọc) |
Các tính năng chính của ống LSAW API 5L X80
| Tính năng | Sự miêu tả |
|---|---|
| Loại vật liệu | Thép hợp kim thấp-cường độ cao (HSLA)với hợp kim vi mô-(Nb, V, Ti) và TMCP tiên tiến (Xử lý điều khiển cơ học-nhiệt) cho cấu trúc hạt siêu mịn |
| Chế tạo | LSAW (Hàn hồ quang chìm dọc)– các tấm được hình thành bằng quy trình UOE hoặc JCOE, sau đó được hàn bằng hồ quang chìm ở bên trong và bên ngoài (hai mặt) |
| Cấp độ thông số sản phẩm | PSL1 hoặc PSL2– PSL2 làbắt buộc đối với X80trong dịch vụ quan trọng, yêu cầu thử nghiệm tác động Charpy, kiểm soát hóa học chặt chẽ hơn và giới hạn cường độ tối đa được chỉ định |
| Sức mạnh năng suất | Tối thiểu 552 MPa (80.000 psi)(Phạm vi PSL2: 552-705 MPa) |
| Độ bền kéo | Tối thiểu 621 MPa (90.000 psi)(Phạm vi PSL2: 621-827 MPa) |
| Độ giãn dài | tối thiểu21-22%tùy thuộc vào độ dày của tường |
| Lợi thế chính | Tỷ lệ sức mạnh tối đa-trên-trọng lượng– cho phép thành mỏng nhất với áp suất nhất định, giảm chi phí vật liệu, trọng lượng vận chuyển và thời gian hàn tại hiện trường |
| Đường kính điển hình | 406 mm đến 1524 mm(16" đến 60") – Quy trình LSAW cho phép đường kính lớn |
| Độ dày tường điển hình | 6,0 mm đến 40 mm(lên đến 50 mm có sẵn cho các dự án đặc biệt) |
| Chiều dài | 6 m đến 12,3 mtiêu chuẩn;lên tới 18,3 mcó sẵn |
Thành phần hóa học (API 5L X80 PSL2)
| Yếu tố | % tối đa điển hình | Ghi chú |
|---|---|---|
| Cacbon (C) | tối đa 0,22 | lượng carbon cực thấp-cho khả năng hàn |
| Mangan (Mn) | tối đa 1,90 | Mangan cao hơn cho sức mạnh |
| Phốt pho (P) | tối đa 0,020 | Kiểm soát chặt chẽ độ dẻo dai |
| Lưu huỳnh (S) | tối đa 0,015 | Kiểm soát chặt chẽ tình trạng kháng HIC |
| Niobi (Nb) | 0.05-0.10 | Hợp kim vi mô-để sàng lọc hạt |
| Vanadi (V) | tối đa 0,10 | Hợp kim vi mô-để tăng cường lượng mưa |
| Titan (Ti) | tối đa 0,04 | Hình thành TiN để sàng lọc hạt trong TMCP |
| Tương đương cacbon (CE) | Thông thường 0,22-0,25 | Tính toán và kiểm soát khả năng hàn tại hiện trường |
Ghi chú:Giá trị thực tế có thể thay đổi dựa trên thiết kế quy trình TMCP. Dự án Đường ống khí đốt phía Đông-thứ hai đã sử dụng hàm lượng carbon cực thấp- với hàm lượng mangan và niobi cao để có được đặc tính tối ưu.
Tính chất cơ học (PSL2)
| Tài sản | Phạm vi giá trị | Ghi chú |
|---|---|---|
| Sức mạnh năng suất (phút) | 552 MPa (80 ksi) | Yêu cầu tối thiểu cho mỗi API 5L |
| Sức mạnh năng suất (tối đa) | 705 MPa (102 ksi) | Giới hạn tối đa ngăn chặn tình trạng quá-sức mạnh |
| Độ bền kéo (phút) | 621 MPa (90 ksi) | Yêu cầu tối thiểu |
| Độ bền kéo (tối đa) | 827 MPa (120 ksi) | Giới hạn tối đa |
| Năng suất-đến-Tỷ lệ kéo (tối đa) | 0.93 | Đảm bảo độ dẻo |
| Độ giãn dài | tối thiểu 22% | Phụ thuộc vào độ dày của tường |
| Tác động của Charpy V{0}}Notch | Trung bình tối thiểu 40-100 J | Nhiệt độ do dự án quy định (thường là -20 độ đến -45 độ) |
Kết quả thử nghiệm thực tế (Ống X80 LSAW JCOE):Thử nghiệm ống X80-do Trung Quốc sản xuất (ø1016×18,4 mm) cho thấy:
Phạm vi sức mạnh năng suất:555-625 MPa
Độ bền kéo:645-720 MPa
Độ giãn dài:38-40%(tối thiểu trên 22%)
Tỷ lệ năng suất-trên-độ bền kéo:0.82-0.87(dưới mức tối đa 0,93)
Năng lượng tác động ở -20 độ:trung bình 298 J(kim loại cơ bản)
Diện tích cắt DWTT ở -5 độ:trung bình 95%
Phương pháp sản xuất LSAW cho X80
Phương pháp hình thành
| Phương pháp | Sự miêu tả | Sự phù hợp cho X80 |
|---|---|---|
| UOE | Tấm được ép thành hình chữ U{0}}, rồi đến hình chữ O-, được mở rộng về mặt cơ học sau khi hàn | Được ưu tiên để sản xuất X80 số lượng-cao– Baosteel sản xuất 322.000 tấn ống X80 UOE cho Đường ống dẫn khí Đông-Tây thứ hai |
| JCOE | Các bước tạo hình J{0}}C-O lũy tiến, được mở rộng sau khi hàn | Thích hợp cho X80– Nhà sản xuất Trung Quốc sản xuất thành công ống X80 bằng quy trình JCOE |
| uốn cong- | Tấm dần dần được cuộn thành hình trụ | Thích hợp cho các bức tường dày hơn, quy trình sản xuất nhỏ hơn |
Các bước xử lý
Lựa chọn tấm:Các tấm thép-chất lượng cao được sản xuất thông qua TMCP (Xử lý điều khiển cơ học-nhiệt) với cấu trúc hạt siêu mịn
Chuẩn bị đĩa:Phay cạnh để vát chính xác, kiểm tra siêu âm cho các lớp mỏng
Hình thành:Ép thủy lực lũy tiến (JCOE hoặc UOE) tạo độ tròn đều; đối với JCOE, các cạnh của tấm được uốn trước tiên, sau đó được tạo thành theo các bước tăng dần
Hàn dính:Bảo vệ đường may tạm thời
Hàn hồ quang chìm:Multi{0}}dây SAW áp dụng mối hàn bên trong, sau đó là mối hàn bên ngoài (DSAW) để có độ xuyên hoàn toàn dưới dòng chảy . Kiểm tra xác nhận tính toàn vẹn mối hàn tuyệt vời
Mở rộng cơ học:Ống được mở rộng theo kích thước chính xác để đạt được dung sai chặt chẽ và giảm ứng suất dư
NDT & Kiểm tra:100% kiểm tra siêu âm, kiểm tra chụp X quang, kiểm tra thủy tĩnh
hoàn thiện:Vát mép cuối (theo ANSI B16.25), ứng dụng lớp phủ theo quy định
Kích thước sẵn có
| tham số | Phạm vi | Ghi chú |
|---|---|---|
| Đường kính ngoài | 406 mm đến 1524 mm(16" đến 60") | Phạm vi LSAW tiêu chuẩn |
| Độ dày của tường | 6,0 mm đến 40 mm | Lên đến 50 mm cho các dự án đặc biệt |
| Chiều dài | 6 m đến 12,3 mtiêu chuẩn;lên tới 18,3 mcó sẵn | Chiều dài dài hơn làm giảm khả năng hàn tại hiện trường |
| Kết thúc Kết thúc | Đầu trơn, đầu vát theo ANSI B16.25 | vát theo tiêu chuẩn hàn |
Ví dụ về dự án trong thế giới thực-:Đường ống khí đốt phía Tây{0}}Đông thứ hai ở Trung Quốc được sử dụngĐường kính 1219 mm (48")Ống X80 UOE có thành dày được thiết kế cho áp suất vận hành 12 MPa.
PSL1 so với PSL2 cho ống X80 LSAW
| Diện mạo | PSL1 | PSL2 |
|---|---|---|
| Sử dụng điển hình cho X80 | Hiếm – chỉ dành cho-dịch vụ không quan trọng | Tiêu chuẩn cho X80 – bắt buộc đối với đường truyền dẫn |
| Hoá học | Giới hạn tiêu chuẩn | Kiểm soát chặt chẽ hơn(C Nhỏ hơn hoặc bằng 0,22%, S Nhỏ hơn hoặc bằng 0,015%) |
| Sức mạnh | Chỉ xác định tối thiểu | Tối thiểu và tối đađược chỉ định (ngăn chặn quá-sức mạnh) |
| Kiểm tra tác động | Không bắt buộc | Bắt buộcở nhiệt độ quy định |
| Tương đương cacbon | Không bắt buộc | Tính toán và kiểm soát |
| Yêu cầu NDT | Tiêu chuẩn | Nghiêm ngặt hơn – kiểm tra không phá hủy bắt buộc |
| Tỷ lệ năng suất-đến{1}}độ bền kéo | Không được chỉ định | tối đa 0,93 |
| Truy xuất nguồn gốc | Giới hạn | Truy xuất nguồn gốc đầy đủsau khi hoàn thành các bài kiểm tra |
Ghi chú:Đối với X80, PSL2 có hiệu quảbắt buộc đối với tất cả các ứng dụng truyền tải đường ống. PSL1 X80 hiếm khi được chỉ định.
Yêu cầu kiểm tra và kiểm tra đối với X80 PSL2
| Loại bài kiểm tra | Mục đích | Kết quả điển hình |
|---|---|---|
| Phân tích hóa học | Xác minh thành phần đáp ứng giới hạn API 5L | C cực thấp, kiểm soát S chặt chẽ |
| Kiểm tra độ bền kéo | Xác nhận năng suất và độ bền kéo (kim loại cơ bản và mối hàn) | Base: 555-625 MPa; Weld tensile >680 MPa |
| Kiểm tra độ phẳng | Kiểm tra độ dẻo | Vượt qua |
| Kiểm tra uốn cong | Kiểm tra tính toàn vẹn và độ dẻo của mối hàn | 28 trên 29 mẫu đã đạt |
| Kiểm tra tác động (Charpy V{0}}Notch) | Bắt buộcở nhiệt độ quy định | Cơ sở: 298 J trung bình @ -20 độ; Mối hàn: trung bình 215 J |
| DWTT (Kiểm tra độ rách khi thả trọng lượng) | Để xác minh độ bền gãy xương | Diện tích cắt 85-100% @ -5 độ |
| Kiểm tra thủy tĩnh | Bằng chứng rò rỉ-độ kín | Mỗi ống được thử nghiệm riêng lẻ |
| Kiểm tra siêu âm | 100%của đường hàn đối với các khuyết tật bên trong | Chiều dài đầy đủ, cả hai bên |
| Kiểm tra độ cứng | Xác minh không có độ cứng quá mức | <275 HV10 |
Giấy chứng nhận kiểm tra nhà máy:Tiêu chuẩn EN 10204/3.1B; 3.2 đối với các dự án quan trọng
Tùy chọn lớp phủ & bảo vệ
| Loại lớp phủ | Ứng dụng |
|---|---|
| Đen(trần) | Hoàn thiện nhà máy tiêu chuẩn, sử dụng trong nhà |
| Dầu sơn bóng/chống{0}}rỉ sét | Bảo vệ tạm thời trong quá trình vận chuyển |
| 3LPE (Polyetylen 3 lớp) | Phổ biến nhấtcho đường ống chôn X80 |
| FBE (Epoxy liên kết tổng hợp) | Bảo vệ chống ăn mòn |
| Lớp phủ trọng lượng bê tông (CWC) | Đường ống ngoài khơi (độ nổi âm) |
| Lớp phủ dòng chảy bên trong | Lớp phủ Epoxy cho hiệu quả dòng chảy |
Bảng so sánh: X80 so với các lớp thấp hơn
| Cấp | Sức mạnh năng suất (MPa) phút | Độ bền kéo (MPa) phút | Sức mạnh tương đối |
|---|---|---|---|
| X60 | 414 | 517 | Đường cơ sở |
| X65 | 448 | 531 | +8% trên X60 |
| X70 | 483 | 565 | +17% trên X60 |
| X80 | 552 | 621 | +33% trên X60, +14% trên X70 |
Tỷ lệ phần trăm tăng:X80 cung cấp khoảngCường độ năng suất cao hơn 14% so với X70(552 MPa so với. 483 MPa) .
X80 phù hợp với cấp độ API 5L ở đâu
| Cấp | Năng suất (tối thiểu, MPa) | Ứng dụng điển hình |
|---|---|---|
| B | 241 | Tiện ích,-áp suất thấp |
| X42 | 290 | Dây chuyền tập kết, phân phối |
| X52 | 359 | Truyền áp suất trung bình- |
| X60 | 414 | Truyền-áp suất cao |
| X65 | 448 | Truyền-áp suất cao, ngoài khơi |
| X70 | 483 | Đường dài-áp suất cao{1}}ở vùng nước sâu ngoài khơi |
| X80 | 552 | Đường trục áp suất cực cao-, đường ống dẫn khí xuyên quốc gia-chính |
| X100 | 690 | Dự án thử nghiệm, hạn chế |
X80 là loại cao cấp nhất được sử dụng rộng rãi trong thương mại để truyền tải đường ống .
Ứng dụng phổ biến
| Ngành công nghiệp | Ứng dụng |
|---|---|
| Truyền khí đường dài- | Các đường ống dẫn khí đốt xuyên quốc gia-chính– ví dụ: Đường ống dẫn khí Đông-Tây thứ hai (Trung Quốc) sử dụng 1219 mm X80 |
| Ngoài khơi | Đường ống nước sâu dưới biển, giàn đứng |
| Khí áp suất cao- | Đường ống hoạt động tại10-15 MPa (1.450-2.175 psi)áp lực thiết kế |
| Dịch vụ Bắc Cực | Đường ống có nhiệt độ-thấp yêu cầu độ bền đặc biệt (-45 độ ) |
| Dự án CCUS | Đường ống vận chuyển CO₂ yêu cầu cường độ cao |
| Xuất nhập khẩu LNG | Đường ống đầu cuối, đường truyền áp suất cao{0}} |
Ví dụ về dự án chính: Đường ống dẫn khí phía Đông-Tây thứ hai
Đường ống khí đốt phía Tây{0}}Đông thứ hai ở Trung Quốc đại diện choứng dụng ống X80 quy mô lớn-đầu tiên ở Trung Quốc :
| tham số | Chi tiết |
|---|---|
| Đặc điểm kỹ thuật ống | API 5L X80, đường kính 1219 mm (48") |
| Quy trình sản xuất | UOE LSAW |
| Nhà sản xuất thép | Bao thép |
| Khối lượng sản xuất | 322.000 tấnống thép X80 UOE đến tháng 6 năm 2010 |
| Áp suất vận hành | 10-12 MPa (1.450-1.740 psi) |
| Ý nghĩa | Lấp đầy khoảng trống về năng lực sản xuất ống X80 UOE đường kính-lớn ở Trung Quốc |
Ưu điểm của lớp X80
| Lợi thế | Sự miêu tả |
|---|---|
| Cường độ cực cao- | Năng suất tối thiểu 552 MPa - cho phép áp suất vận hành cao nhất |
| Tiết kiệm vật liệu | Tường mỏng hơncho cùng áp suất – giảm trọng tải thép từ 10-20% so với X70 |
| Hàn trường giảm | Tường mỏng hơn=ít hàn kim loại hơn và hàn nhanh hơn |
| Chi phí vận chuyển thấp hơn | Ống nhẹ hơn giảm chi phí vận chuyển và xử lý |
| Hiệu suất đã được chứng minh | Triển khai thành công tại các dự án lớn (West{0}}East Pipeline, Nord Stream, TC Energy) |
| Độ dẻo dai tuyệt vời | PSL2 yêu cầu thử nghiệm tác động Charpy; hiệu suất thực tế vượt xa mức tối thiểu |
Ưu điểm của việc sản xuất LSAW cho X80
| Lợi thế | Sự miêu tả |
|---|---|
| Khả năng đường kính lớn | Có thể sản xuất ống có đường kính từ 16" đến 60"+ – lý tưởng cho đường trục |
| Tường dày | Thích hợp cho các ứng dụng áp suất cao{0}}yêu cầu độ dày thành đáng kể |
| Tính toàn vẹn cấu trúc cao | Đường may dọc đơn mang lại độ bền vượt trội, với khả năng hàn-thấu hoàn toàn hai mặt{1}}đảm bảo rủi ro khuyết tật ở mức tối thiểu |
| Độ chính xác kích thước tuyệt vời | Dung sai chặt chẽ về OD, độ ovan và độ thẳng |
| Kiểm soát căng thẳng dư thừa | Bước mở rộng cơ học làm giảm ứng suất dư và cải thiện cường độ năng suất |
| Tăng cường độ dẻo dai | TMCP plates provide exceptional HAZ toughness; actual tests show >Năng lượng va đập mối hàn 200 J |
| Đảm bảo chất lượng | Hàn tự động với các thông số được ghi lại; truy xuất nguồn gốc NDT đầy đủ |
Dung sai kích thước (API 5L)
Đối với ống X80 LSAW, API 5L chỉ định các dung sai sau:
| tham số | Sức chịu đựng |
|---|---|
| Đường kính ngoài (Thân ống) | ±0.75%của OD được chỉ định |
| Đường kính ngoài (Đầu ống) | +1.6mm / -0,4mmcho 219-273mm;+2.4mm / -0,8 mmcho 274-610mm |
| Độ dày của tường | +19.5% / -8%cho lớp X80, 508-610mm OD |
| Chiều dài | +100mm / -0mm |
| Độ thẳng | 0,15% chiều dài |
Tương đương quốc tế
| Tiêu chuẩn | Lớp tương đương | Ghi chú |
|---|---|---|
| ISO 3183 | L555MEhoặcX80ME | Hài hòa với API 5L; "E" biểu thị phù hợp với vùng biển ngoài khơi/Bắc Cực |
| GB/T 9711 | L555 | Tiếng Trung tương đương |
| CSA Z245 | Lớp 550 | Tiêu chuẩn Canada |
| Hệ điều hành DNV-F101 | Lớp 450 / Lớp 485 / Lớp 555 | Tiêu chuẩn nước ngoài bao gồm các yêu cầu bổ sung |
Ghi chú lựa chọn quan trọng
1. X80 so với các lớp thấp hơn
X80được chỉ định chođường ống áp suất cực cao-, đường ống dẫn khí xuyên quốc gia-chính và các dự án nước sâu ngoài khơinơi cần sức mạnh tối đa
Đối với áp suất thấp hơn,X70 hoặc X65có thể tiết kiệm-hiệu quả hơn
X80 cung cấptỷ lệ sức mạnh-trên-trọng lượng cao nhấttrong số các loại có sẵn trên thị trường
2. PSL2 là bắt buộc đối với X80
PSL2 thực sự cần thiếtcho tất cả các ứng dụng đường ống X80
Yêu cầu bắt buộc bao gồm:
Thử nghiệm tác động của rãnh khía Charpy V-
Giới hạn năng suất và độ bền kéo tối đa
Kiểm soát tương đương carbon
Truy xuất nguồn gốc đầy đủ
3. Yêu cầu bổ sung cho dịch vụ quan trọng
DWTT (Kiểm tra độ rách khi thả trọng lượng):Để xác minh độ bền gãy xương
Độ cứng HAZ:Đảm bảo vùng chịu ảnh hưởng nhiệt{0}}của mối hàn đáp ứng các yêu cầu về tác động
CTOD (Dịch chuyển mở đầu vết nứt):Đối với dịch vụ ngoài khơi và chua
Tuân thủ NACE:Đối với dịch vụ chua (môi trường H₂S)
Kiểm tra SSC/HIC:Đối với các ứng dụng dịch vụ chua
4. Lựa chọn quy trình sản xuất
UOE:Được ưu tiên để sản xuất X80 số lượng-cao
JCOE:Thích hợp cho X80; đã được chứng minh thành công trong sản xuất của Trung Quốc
Cả hai quá trình đều yêu cầutấm TMCPvới cấu trúc hạt siêu mịn
5. Kiểm tra & Chứng nhận
Chứng nhận tiêu chuẩn:VN 10204 3.1(thử nghiệm độc lập của nhà sản xuất)
Đối với các dự án quan trọng:VN 10204 3.2(thử nghiệm có sự chứng kiến của bên thứ-thứ ba)
Chứng chỉ Kiểm tra Nhà máy Đảm bảo bao gồm: thành phần hóa học, tính chất cơ học, kết quả NDT, kết quả kiểm tra thủy tĩnh,kết quả thử va đập ở nhiệt độ quy định
Sự kiểm tra của bên thứ-thứ ba bởiSGS, BV, Lloydsthường được chấp nhận
Bài học cuối cùng: Ống LSAW API 5L X80đại diện chocấp độ bền cao nhất được sử dụng rộng rãi trong thương mạiđể truyền tải đường ống, với cường độ năng suất tối thiểu là80.000 psi (552 MPa) – Cao hơn 14% so với X70. Nó cho phép thực hiện các dự án truyền khí đường dài-có yêu cầu khắt khe nhất, đường ống nước sâu ngoài khơi và các công trình lắp đặt ở Bắc Cực, nơi yêu cầu áp suất vận hành tối đa và độ dày thành tối thiểu. Quy trình sản xuất LSAW (UOE hoặc JCOE) với tấm TMCP tiên tiến sản xuất ống từĐường kính 16" đến 60"với độ dẻo dai đặc biệt - các thử nghiệm thực tế cho thấy năng lượng va đập của kim loại cơ bản298 J ở -20 độvà năng lượng tác động hàn vượt quá200 J. Các dự án lớn như Đường ống khí đốt phía Tây{1}}Đông thứ hai ở Trung Quốc đã triển khai thành công322.000 tấncủa ống X80 UOE. Đối với tất cả các ứng dụng quan trọng,PSL2với thử nghiệm tác động khía cạnh Charpy V-và truy xuất nguồn gốc đầy đủ làbắt buộc. X80 đại diện cho công nghệ đường ống hiện đại, cho phép áp suất cao hơn, giảm mức tiêu thụ vật liệu và giảm tổng chi phí dự án cho các đường ống truyền tải lớn nhất thế giới.
