Condițiile de livrare a țevilor API 5L explicate: sufixe R, N, Q și M

De ce condiția de livrare decide ce primiți de fapt

Comenzile de două conducte pot cota aceeași calitate, același diametru exterior și aceeași grosime a peretelui și pot livra în continuare produse metalurgice diferite. Diferența este starea de livrare: traseul termic sau termomecanic prin care a trecut conducta înainte de a părăsi moara. În conformitate cu API 5L, o desemnare a gradului, cum ar fi L360 sau X52, definește o bandă de rezistență, dar condiția îi spune cumpărătorului dacă acea bandă a fost atinsă în starea de rulare, prin normalizare, prin călire și revenire sau prin laminare controlată cu răcire accelerată. Deoarece condiția controlează microstructura, controlează și temperatura de tranziție a tenacității, echivalentul de carbon, plafonul de duritate, sudarea în câmp și procedura de reparație permisă.

Pentru inginerii de proiect, condiția nu este, prin urmare, o notă de subsol comercială, ci o intrare de proiectare. O conductă proiectată pentru o temperatură minimă de funcționare de -29 grade C, o linie de colectare a gazelor cu H2S umed și o conductă de apă de 3 km într-o climă blândă pot specifica toate X52, dar doar unul dintre aceste trei cazuri justifică un produs stins și revenit cu testarea de impact obligatorie. Citirea corectă a sufixului previne atât subspecificarea, care apare mai târziu ca fractură fragilă sau fisurarea hidrogenului, cât și supraspecificarea, care adaugă costul pe tonă fără a adăuga adaptarea scopului.

Cele cinci simboluri ale condiției de bază și semnificația lor metalurgică

Laminat (AR)înseamnă că conducta este formată și sudată și nu primește un tratament termic ulterior care modifică microstructura. Proprietățile finale provin doar din programul de laminare la cald și din ciclul termic de sudare. AR este calea cu cel mai mic cost, este adecvată pentru sarcini structurale cu emisii scăzute de carbon și transmisie la presiune scăzută și este restricționată în API 5L la grade inferioare și la plafoane de rezistență definite în care moara poate garanta banda fără o etapă de tratament termic deliberat.

Normalizat (N)înseamnă că țeava finită este reîncălzită în intervalul de austenită, menținută să se dizolve și să se omogenizeze, apoi răcită în aer calm. Rezultatul este o structură fină de ferită-perlită cu mărime uniformă a granulelor, stres rezidual scăzut și un nivel de rezistență previzibil. Normalizarea se efectuează de obicei cu țeava la o temperatură de înmuiere în regiunea de 900 până la 940 de grade C și este răspunsul clasic pentru țevile fără sudură de calitate superioară, unde o structură stabilă, izotropă contează mai mult decât ultimii câțiva megapascali de limită de curgere.

Normalizat și temperat (N&T)adaugă o trecere de temperare controlată după normalizare. Temperatul înmoaie produsele de transformare mai dure formate la suprafața pereților groși, restabilește o anumită ductilitate și reduce împrăștierea dintre proprietățile peretelui interior și exterior. N&T este utilizat în cazul în care specificația solicită o microstructură normalizată plus un raport randament la tracțiune mai strâns decât oferă normalizarea simplă.

Călită și călită (Q)înseamnă că conducta este complet austenită, stinsă în apă sau ulei pentru a forma martensită sau bainită, apoi temperată la o temperatură controlată. Q oferă cea mai mare rezistență cu o rezistență bună la pereții grei, deoarece călirea unei structuri stinse produce o distribuție fină și uniformă a carburilor care rezistă la scindare. Este calea standard pentru pereți groși, presiune înaltă, temperatură scăzută sau acru, unde gradele normalizate nu pot atinge combinația necesară de rezistență și duritate.

Laminat sau format termomecanic (M)înseamnă că conducta își atinge proprietățile printr-un program controlat de laminare în care laminarea finală are loc la o temperatură redusă, urmată de obicei de răcire accelerată. Aceasta este familia TMCP și ideea este că rezistența provine mai degrabă dintr-o microstructură rafinată, bogată în dislocare, decât din adăugiri de aliaje. Prin urmare, produsul M combină un grad de rezistență ridicat cu un echivalent de carbon relativ scăzut, care cumpără direct sudarea în câmp.

Test de grosime (TT)nu este un tratament termic separat, ci un marcaj utilizat în anumite specificații de proiect sau de fabrică pentru a semnala faptul că verificarea durității sau a durității a fost efectuată în plus față de pachetul de testare standard. Cumpărătorii ar trebui să o trateze ca pe o cerință suplimentară de verificare, mai degrabă decât ca pe o clasă de condiție proprie.

Stare permisă în funcție de clasă și de nivelul de specificații ale produsului

API 5L nu permite orice condiție pentru fiecare grad. Combinațiile permise sunt tabulate în standard, iar o comandă de cumpărare care denumește o asociere imposibilă va fi fie respinsă de fabrică, fie tradus în liniște în ceva ce cumpărătorul nu a intenționat. Tabelul de mai jos rezumă matricea practică pentru conductele de linie fără sudură și sudate.

Un detaliu care îi atrage atenția pe cei care cumpără pentru prima dată este că țeava PSL1 călită și călită este în mod normal oferită numai pentru produse fără sudură și apoi prin acord între cumpărător și fabrică, mai degrabă decât ca articol de catalog. Dacă o comandă PSL1 necesită Q, intenția ar trebui să fie menționată în mod explicit pe comanda de cumpărare cu regimul de testare care îl însoțește; dacă o moară nu poate normaliza sau stinge o anumită dimensiune, cumpărătorul va primi altfel țeavă laminată purtând ștampila de aceeași calitate.

Proprietăți mecanice ferestre din spatele fiecărui sufix

Gradele PSL2 sunt definite printr-o pardoseală și un plafon în funcție de limita de curgere, nu numai de o pardoseală. Tavanul este ceea ce face ca sufixul să fie semnificativ: standardul protejează designul împotriva unei țevi care este atât de puternică încât își pierde ductilitatea și sudabilitatea. Valorile de mai jos sunt cerințele pentru corpul țevii pentru țevile sudate și fără sudură cu diametrul exterior de până la 323,9 mm și grosimea peretelui de până la 25,0 mm.

Raportul randament la tracțiune implicat de aceste ferestre este motivul pentru care selecția condiției este negociată mai degrabă decât asumată. Un X60 normalizat se află de obicei aproape de 0,80 până la 0,85, un X65 stins și călit la un perete similar poate ajunge la 0,90, iar modelele bazate pe deformare în teren seismic sau permafrost limitează adesea raportul la 0,85 și necesită o alungire uniformă minimă în plus. Când o specificație de proiect adaugă o limită de raport în partea de sus a ferestrei standard, moara trebuie să știe înainte de laminare, deoarece raportul este stabilit de calea de tratament termic mult mai mult decât de chimie.

Chimie și consecințe echivalente de carbon

Traseele normalizate și stinse și revenite se bazează pe aliaje pentru a atinge rezistența, în timp ce calea termomecanică se bazează pe procesare. Această diferență unică apare în echivalentul de carbon și, prin urmare, în procedura de sudare. PSL2 limitează carbonul la 0,24 la sută și, pentru produsul fără sudură, strânge fosforul la 0,025 la sută și sulful la 0,015 la sută, astfel încât conținutul de incluziune și segregarea liniei centrale să rămână scăzute; standardul aplică apoi o limită de echivalent carbon, în general 0,43 pentru clasele inferioare la grosimea peretelui de până la 25 mm și adaugă o limită Pcm de 0,25 pentru clasele de peste L360/X52. Formula care guvernează este o funcție a gradului și a peretelui, iar comanda de achiziție ar trebui să o menționeze o dată, în loc să lase două interpretări deschise.

Practic, un X70M produs de TMCP poate fi sudat pe teren cu o preîncălzire de 50 până la 100 de grade C și o rădăcină celulozică sau cu conținut scăzut de hidrogen, în timp ce un X70Q de același perete poate avea nevoie de preîncălzire de la 100 până la 150 de grade C și un regim strict consumabil cu conținut scăzut de hidrogen. Ștampila de calitate a țevii arată similar; procedura de sudare nu este. Serviciul acru ridică și mai mult miza, deoarece NACE MR0175 / ISO 15156 stabilește un plafon de duritate de 250 HV10 în corpul țevii și sudură, ceea ce înseamnă în practică traseul Q cu carbon și mangan restricționat și un program de revenire verificat.

Practica de tratament termic și ce să fiți martor în moara

Normalizarea unei țevi finite înseamnă o înmuiere completă de austenitizare, astfel încât țeava trebuie încărcată într-un cuptor care poate menține o temperatură uniformă pe lungimea sa; Dovada de acceptare este diagrama cuptorului înregistrată plus rezultatele durității și la tracțiune de la ambele capete și de la mijlocul lungimii. Călirea necesită o înmuiere de austenitizare urmată de o călire imediată, uniformă, apoi o înmuiere de călire a cărei temperatură stabilește rezistența finală: o schimbare de 20 până la 30 de grade C a temperaturii de revenire determină limita de curgere cu zeci de megapascali, motiv pentru care înregistrările de revenire aparțin pachetului certificatului de testare la moară. TMCP este cea mai dificilă cale de auditat după fapt, deoarece proprietățile sunt create în laminor și nu pot fi recuperate prin niciun tratament termic ulterior; dovezile sunt programul de rulare, temperatura de laminare de finisare și înregistrările vitezei de răcire.

Cusăturile de sudură adaugă un al doilea istoric termic. Țeava ERW și HFW se bazează pe normalizarea liniei de sudură prin inducție sau pe întreaga țeavă normalizată sau stinsă și revenită ulterior; Țeava LSAW și SSAW se bazează pe cusătura și zona afectată de căldură acoperite de același tratament post-sudare ca și corpul. Un cumpărător care compară două oferte numai la preț compară adesea o țeavă a cărei cusătură a primit un tratament complet cu una a cărei cusătură a primit doar o recoacere în linie, iar diferența apare în tracțiunea sudurii și rezultatele impactului HAZ mai degrabă decât în ​​certificatul dimensional.

Stare, duritate și service la temperatură scăzută

Cerințele de impact sunt acolo unde alegerea condiției devine vizibilă în datele de testare. PSL2 necesită testarea Charpy cu crestătură în V pe corpul țevii, sudura și ZAZ, cu valorile energiei absorbite, temperatura de testare și dimensiunea epruvetei definite de grad și perete; cerințe suplimentare apoi se adaugă testarea la rupere cu greutatea de picătură, deplasarea deschiderii vârfului fisurii sau o temperatură specificată de tranziție a aspectului fracturii pentru liniile critice. Un X52 normalizat la -20 grade C va arăta, de obicei, un comportament la raftul superior cu fracții ale zonei de forfecare mult peste 85%, în timp ce un X52 laminat de aceeași chimie poate sta pe curba de tranziție și poate prezenta fațete fragile la aceeași temperatură. Pentru operațiunile arctice și submarine, răspunsul este în mod normal ruta Q sau M cu o temperatură de tranziție de proiectare cu cel puțin 15 până la 20 de grade C sub cea mai scăzută temperatură a metalului așteptată.

Grosimea mare a peretelui modifică din nou calculul. Un perete de 25 mm stins în apă se răcește mai repede la suprafață decât la mijlocul peretelui, așa că etapa de revenire trebuie să fie suficient de lungă pentru ca centrul să atingă temperatura; traversările de duritate peste perete sunt verificarea obișnuită. Acesta este, de asemenea, motivul pentru care țeava normalizată cu pereți gros se luptă peste X60: răcirea lentă a aerului la mijlocul peretelui produce ferită grosieră, iar gradul nu poate fi îndeplinit fără aliere sau trecerea la Q.

Documentare, Marcare și Trasabilitate la Livrare

Dincolo de metalurgie, API 5L cere ca livrarea să fie însoțită de documentație de inspecție și testare și ca fiecare țeavă să fie marcată astfel încât înregistrarea să poată fi urmărită pe teren. Pachetul minim practic pentru o comandă PSL2 este un certificat de testare la moară care conține numărul de căldură, calitatea și sufixul, nivelul de specificație a produsului, dimensiunile, compoziția chimică din analiza termică și analiza produsului, rezultatele la tracțiune cu curgerea și rezistența la tracțiune plus alungire, rezultatele Charpy cu temperatura de testare și orientarea eșantionului și înregistrările tratamentului termic. Marcarea pe țeavă acoperă în mod convențional producătorul, specificația și calitatea cu sufixul de condiție, dimensiunea și grosimea peretelui, numărul de căldură și referința comenzii de achiziție.

Marcarea este, de asemenea, o apărare împotriva înlocuirii. O țeavă ștampilată L360N care sosește fără N în ștampilă sau cu ștampila aplicată cu vopsea pe o suprafață de scară de moară, merită o provocare de documentare înainte de a intra în depozit. Cumpărătorii care se ocupă de servicii la temperaturi scăzute sau acrișoare ar trebui să solicite ca certificatul să indice starea de livrare în cuvinte, precum și sufixul și ar trebui să verifice dacă numerele de căldură de pe certificat se potrivesc cu numerele de căldură ștampilate pe capetele conductelor pe care le primesc fizic.

Condiția de potrivire cu aplicarea: o logică practică de selecție

Începeți de la codul de proiectare și cazul de sarcină care guvernează, apoi lucrați înapoi. Pentru o conductă de utilitate de joasă presiune la temperatura ambiantă, este suficient un PSL1 X42 laminat cu testare hidrostatică și cel mai ieftin răspuns conform. Pentru o linie de transport de gaze într-un climat temperat proiectată conform ASME B31.8 cu un factor de proiectare de 0,72, X60N sau X65Q normalizat funcționează ambele; produsul normalizat este preferat acolo unde moara poate menține duritatea și peretele este sub aproximativ 20 mm. Pentru o linie care traversează permafrost, o zonă seismică sau o zonă de subsidență, X70M sau X80M cu un raport limitare de curgere la tracțiune și o cerință de capacitate de deformare este răspunsul obișnuit, deoarece TMCP oferă rezistență la un echivalent de carbon care menține sudura pe circumferință practică în teren. Pentru liniile de colectare acrișoare umede, X52Q sau X60Q cu control al durității, testare HIC și SSC și o înregistrare documentată de temperare este poziția standard.

În cazul în care două rute satisfac proiectul, dispozitivul de departajare ar trebui să fie costul total instalat, mai degrabă decât prețul franco fabrică pe tonă. Un produs normalizat cu un echivalent de carbon mai mare poate adăuga costuri de preîncălzire, consumabile și inspecție în domeniu, care depășesc economiile la morii; un produs TMCP cu o bandă de duritate îngustă poate reduce ratele de reparare a sudurii pe o întindere lungă. Cântăriți comparația pe kilometru de linie instalată, nu pe tonă de țeavă.

Întrebări frecvente

Î: Care este diferența dintre conducta de linie X52N și X52Q?
Both must meet a 359 to 530 MPa yield band in PSL2, but X52N is normalized and shows a fine ferrite-pearlite structure from an air cool, while X52Q is quenched and tempered and shows tempered bainite or martensite. Q is chosen for heavier wall, lower design temperature and sour service where hardness control is critical.

Î: Sufixul M înseamnă că conducta nu este tratată termic?
Corect, în sensul că nu urmează nicio etapă separată de normalizare sau de stingere. Proprietățile lui L450M sau L485M provin dintr-un program de laminare controlat cu o temperatură redusă de laminare a finisării și răcire accelerată, astfel încât conducta este livrată în stare prelucrată termomecanic fără un tratament termic postformare.

Î: Țeava PSL1 poate fi furnizată călită și călită?
Numai pentru țevi fără sudură și numai prin acord între cumpărător și producător. PSL1 permite, în mod normal, livrarea laminată, normalizată sau normalizată, astfel încât o cerință Q trebuie să fie înscrisă în comanda de achiziție împreună cu testarea suplimentară care o însoțește.

Î: De ce există o limită de curgere maximă, precum și un minim?
Tavanul protejează ductilitatea, tenacitatea și sudarea. O țeavă cu mult peste limita sa nominală de curgere se comportă ca un grad mai mare într-un calcul de proiectare care a presupus unul mai mic și, de asemenea, fragilizează zona afectată de căldură de sudare, astfel încât API 5L definește o bandă mai degrabă decât o singură valoare a podelei.

Î: Cum afectează starea de livrare sudarea circumferinței în câmp?
Setează echivalentul carbonului, duritatea și duritatea. Calitățile normalizate și termomecanice sudează, în general, cu preîncălzire mai mică și tolerează ferestre de parametri mai largi, în timp ce calitățile călite și revenite necesită preîncălzire controlată, consumabile cu conținut scăzut de hidrogen și o procedură calificată care respectă temperatura de revenire a metalului de bază.

Î: Ce înregistrări ar trebui verificate înainte de a accepta un lot livrat?
Confirmați că nota cu sufixul de pe ștampilă se potrivește cu certificatul, că sunt prezente înregistrări chimice, de tracțiune, Charpy și tratament termic pentru numerele de căldură primite, că temperatura testului de impact îndeplinește temperatura minimă de proiectare a metalului și că rezultatele testelor hidrostatice sau nedistructive acoperă fiecare lungime a lotului.