Päť prvkov, ktoré definujú bezproblémové poradie potrubia
Potrubie nie je špecifikované slovom bezšvíkové. Výrobok je stanovený riadiacou normou a jej vydaním, triedou v rámci tejto normy, výrobným procesom, podmienkami dodávky alebo tepelného spracovania a úrovňou testovania a nedeštruktívnej kontroly. Každá z týchto piatich je uvedená samostatne na objednávke a každá je overiteľná na certifikáte mlyna, takže špecifikácia, ktorá vynechá jednu z nich, ponecháva dodávateľovi voľnú ruku pri výbere. Väčšina sporov o materiáli, ktorý prichádza s nesprávnymi vlastnosťami, vedie k chýbajúcej prípone stupňa, nešpecifikovaným dodacím podmienkam alebo skúšobnej doložke, ktorá nebola nikdy zapísaná.
Výber materiálov začína službou, nie cenníkom. Kvapalina určuje, či je prijateľná uhlíková oceľ alebo či je potrebná zliatina odolná voči korózii; konštrukčný tlak a priemer nastavujú stenu; návrhová teplota rozhoduje o tom, či sa musí dovolené napätie prevziať z tabuliek zvýšených teplôt a či oceľ potrebuje odolnosť proti tečeniu; konštrukčný kód potom rozhodne, ktorá skupina noriem sa môže použiť a ktorá skúška je povinná.
Štandardné rodiny používané pre bezšvíkové rúry
Päť rodín pokrýva takmer všetky bezšvíkové rúry v priemyselnej prevádzke a ich zmiešavanie je najčastejšou chybou špecifikácie.
| Štandardná rodina | Rozsah produktu | Známky v bežnej ponuke | Typická služba |
|---|---|---|---|
| API 5L a ISO 3183 | Potrubie na prepravu ropy a plynu | Trieda B, X42, X46, X52, X56, X60, X65, X70, PSL 1 a PSL 2 | Potrubia a zberné linky, kyslé a nízkoteplotné varianty |
| ASTM A106 a ASTM A53 | Rúrka z uhlíkovej ocele pre vysoké teploty a všeobecný servis | A106 stupeň A, B, C; A53 trieda A, B | Para, napájacia voda, procesné potrubie, všeobecné mechanické |
| ASTM A333 | Nízkoteplotné uhlíkové a legované oceľové rúry | 1., 3., 6., 7., 8. ročník | Potrubie chladiva, kryogénneho a studeného podnebia |
| ASTM A335 a ASTM A213 | Rúrka z feritickej legovanej ocele pre vysoké teploty | P11, P12, P22, P5, P9, P91; T11, T22, T91, T92 ako rúrka | Prehrievač, dohrievač, hlavná para, obsluha vodíka |
| ASTM A312, A213, A269, A789 | Nerezové a duplexné nerezové potrubie a rúrka | 304, 304L, 316, 316L, 321, 347, 2205, 2507 | Korozívny proces, potravinársky, farmaceutický, námorný, odsoľovanie |
Národné a regionálne ekvivalenty nie sú štandardne zameniteľné, aj keď vyzerajú podobne. GB/T 9711 sleduje štruktúru API 5L s vlastným systémom PSL; EN 10216-2 sa vzťahuje na nelegované a zliatinové bezšvíkové tlakové rúry radu P265GH; JIS G3458 pokrýva legovanú oceľ pre vysoké teploty a JIS G3461 pokrýva rúrku kotla a výmenníka tepla. Objednávka by mala uvádzať jedno vydanie jedného štandardu a akýkoľvek krížový odkaz na ekvivalentný štandard musí byť odsúhlasený písomne, pretože chemické limity a testovacie frekvencie sa medzi nimi líšia.
Chémia: Čo každá trieda v skutočnosti ovláda
Uhlíkový ekvivalent a mikrolegovanie riadi zvárateľnosť a húževnatosť v potrubných rúrach, chróm a molybdén regulujú pevnosť pri zvýšenej teplote v legovanej oceli a chróm, nikel a molybdén regulujú odolnosť proti korózii v nehrdzavejúcej oceli. Nižšie uvedené limity sú rozsahy, ktoré sa objavujú v príslušných produktových normách a sú to tie, ktoré by mal kupujúci očakávať pri tepelnej analýze.
| stupňa | Uhlík, percentá | Mangán, percentá | Chróm, percentá | molybdén, percentá | Iné požiadavky |
|---|---|---|---|---|---|
| ASTM A106 Trieda B | 0.30 max | 0,29 až 1,06 | Neuvedené | Neuvedené | Kremík 0,10 min, fosfor 0,035 max, síra 0,035 max |
| ASTM A333 stupeň 6 | 0.30 max | 0,29 až 1,06 | Neuvedené | Neuvedené | Nárazová skúška pri mínus 45 stupňoch Celzia |
| ASTM A335 Trieda P11 | 0,05 až 0,15 | 0,30 až 0,60 | 1,00 až 1,50 | 0,44 až 0,65 | Kremík 0,50 až 1,00 |
| ASTM A335 Trieda P22 | 0,05 až 0,15 | 0,30 až 0,60 | 1,90 až 2,60 | 0,87 až 1,13 | kremík 0,50 max |
| ASTM A213 Trieda T91 | 0,07 až 0,14 | 0,30 až 0,60 | 8:00 až 9:50 | 0,85 až 1,05 | Vanád 0,18 až 0,25, niób 0,06 až 0,10, dusík 0,030 až 0,070 |
| ASTM A312 TP316L | 0.035 max | 2.00 max | 16,0 až 18,0 | 2:00 až 3:00 | Nikel 10,0 až 14,0, rozpúšťací žíhaný |
| ASTM A789 UNS S32205 | 0.030 max | 2.00 max | 22,0 až 23,0 | 3,0 až 3,5 | Nikel 4,5 až 6,5, dusík 0,14 až 0,20 |
Jeden praktický bod k potrubnej rúre: API 5L PSL 2 pridáva limit uhlíkového ekvivalentu a limit sa sprísňuje so stúpajúcou triedou, čo je dôvod, prečo teplo PSL 2 X70 musí byť vyrábané čistou oceľovou praxou a kontrolovaným mikrolegovaním, a nie pridávaním uhlíka. PSL 1 nemá takúto požiadavku, takže rovnaký nominálny stupeň v PSL 1 a PSL 2 nie je rovnaký nákup pre zvárané prenosové vedenie.
Mechanické vlastnosti a stav dodávky
Minimálna medza klzu a pevnosť v ťahu definujú kvalitu, ale podmienky dodávky definujú, ako sa tieto vlastnosti dosiahnu a ako stabilné sú po zváraní v teréne. Normalizácia poskytuje jednotnú feritovo-perlitovú štruktúru pre uhlíkové a nízkolegované triedy; kalenie a popúšťanie poskytuje vyššiu pevnosť s primeranou húževnatosťou pre vyššie triedy potrubných rúr a pre plášte; rozpúšťacie žíhanie je povinné pre austenitickú nehrdzavejúcu oceľ, aby sa rozpustili karbidy a obnovila sa odolnosť proti korózii; a duplexné triedy vyžadujú kontrolované spracovanie roztokom plus kontrolu rovnováhy feritu a austenitu.
| stupňa | Minimálny výnos, MPa | Minimálna pevnosť v ťahu, MPa | Dodacia podmienka | Dodatočný test na vedomie |
|---|---|---|---|---|
| API 5L X52 PSL 2 | 359 | 455 | Ako valcované, normalizované alebo TMCP | Charpy na tele, šve a HAZ pre veľkosti 114,3 mm a vyššie |
| API 5L X65 PSL 2 | 448 | 531 | TMCP alebo uhasiť a temperovať | Charpyho a tam, kde je to špecifikované, test odtrhnutia pri páde hmotnosti |
| API 5L X70 PSL 2 | 483 | 570 | TMCP alebo uhasiť a temperovať | Kontrola uhlíkového ekvivalentu, limity tvrdosti |
| ASTM A106 Trieda B | 240 | 415 | Ako valcované alebo normalizované | Hydrostatická skúška na dĺžku, sploštenie a ohyb |
| ASTM A333 stupeň 6 | 240 | 415 | Normalizované | Charpy pri mínus 45 stupňoch Celzia |
| ASTM A335 Trieda P22 | 205 | 415 | Normalizované a temperované | Overenie tvrdosti a veľkosti zrna |
| ASTM A213 Trieda T91 | 415 | 585 | Normalizované a temperované | Ovládanie rozsahu tvrdosti, 100 percent ultrazvuk |
| ASTM A312 TP316L | 170 | 485 | Roztok žíhaný | Skúška medzikryštalickej korózie, ak je špecifikovaná |
| ASTM A789 UNS S32205 | 450 | 620 | Roztok žíhaný | Skúška obsahu feritu a korózie, ak je špecifikovaná |
| API 5CT J55 | 379 | 517 | Ako zrolované | Overenie hrúbky steny a posunu |
| API 5CT N80 typ Q | 552 | 689 | Kalené a temperované | Prieskum tvrdosti cez stenu |
| API 5CT P110 | 758 | 862 | Kalené a temperované | Maximálny limit tvrdosti, overenie spojky |
Rúrkový tovar pre ropné krajiny si zaslúži osobitnú pozornosť, pretože samotná trieda nepopisuje produkt. Plášť a hadica API 5CT sa objednávajú podľa triedy plus označenia hmotnosti plus typu spojky a tvar závitu zodpovedá API 5B, keď je špecifikované štandardné pripojenie. Rovnakú chémiu J55 je preto možné dodať ako hadicu s ľahkou stenou alebo ako plášť s ťažkou stenou a podľa toho sa líši aj menovitý tlak.
Veľkosti, základ steny a tolerancie
Rozmery pre bezšvíkové uhlíkové a zliatinové rúry zodpovedajú ASME B36.10M a nerezové rúry zodpovedajú ASME B36.19M, obe sú vyjadrené ako vonkajší priemer s číslom plánu. Čísla plánov boli pôvodne odvodené zo série hrúbok steny a nie sú úmerné priemeru, takže stena plánu 40 pri 2 palcoch je 3,91 mm, zatiaľ čo rovnaký plán pri 12 palcoch je 17,48 mm. Ak je pre návrhový výpočet potrebná špecifická stena, stena by mala byť okrem harmonogramu uvedená aj v milimetroch, pretože tabuľka harmonogramu je pohodlnosťou a nie projekčnou autoritou.
Tolerancia je obojstranná tolerancia a základ si musí zvoliť kupujúci. Objednávanie menovitých stien akceptuje dodávku kdekoľvek v rámci štandardného tolerančného pásma, čo môže nechať rúrku blízko záporného limitu a znížiť tlakovú kapacitu a toleranciu korózie. Minimálne objednanie steny pridáva toleranciu frézy k konštrukčnej stene, takže žiadny dodaný bod neklesne pod požiadavku, a je to normálny základ pre vysokotlakové a kyslé servisné linky. Tolerancia vonkajšieho priemeru je samostatná a je dôležitá pre spoje v poli, pre záber spojky na skrini a pre zvarenie na armatúrach.
Tepelné spracovanie a jeho dokumentácia
Tepelné spracovanie je miesto, kde sa trieda stáva skutočnou a musí byť vysledovateľná až k jednotlivej dávke. Normalizácia je špecifikovaná pre uhlíkové a nízkolegované kotlové rúry tak, aby veľkosť zrna a rázová húževnatosť boli reprodukovateľné; kalenie a popúšťanie je špecifikované pre vysokopevnostné potrubné rúry a pre typy plášťov od N80 vyššie, pričom teplota popúšťania je zvolená tak, aby zasiahla rozsah pevnosti aj tvrdosti; rozpúšťacie žíhanie je povinné pre austenitickú a duplexnú nehrdzavejúcu oceľ a rýchlosť chladenia po spracovaní roztokom musí byť dostatočne rýchla, aby sa zabránilo sigma fáze a zrážaniu karbidov.
Certifikát by mal uvádzať typ spracovania, teplotný rozsah, čas zdržania a v prípade kontinuálnych pecí rýchlosť linky alebo identifikáciu šarže, ktorá spája rúrku so záznamom pece. Certifikát, ktorý uvádza iba mechanické výsledky bez histórie spracovania, nemôže preukázať, že vlastnosti prežijú následné tvárnenie alebo zváranie.
Certifikáty a prijímacia kontrola
Certifikát o skúške mlyna spája dodanú rúrku so špecifikáciou. Zaznamenáva tepelné číslo, analýzu produktu, výsledky mechanických skúšok, údaje hydrostatických skúšok, výsledky nedeštruktívnej skúšky, rozmery a tepelné spracovanie. Certifikát EN 10204 3.1 vydáva nezávislé kontrolné oddelenie výrobcu; certifikát 3.2 je spolupodpísaný inšpektorom menovaným kupujúcim alebo autorizovaným orgánom a tento rozdiel je potrebné objasniť pred objednávkou, pretože mení cenu aj dodaciu lehotu.
Potvrďte, že štandard, vydanie, trieda, PSL alebo prípona, proces a podmienky dodania na certifikáte zodpovedajú objednávke riadok po riadku.
Skontrolujte, či sa číslo tepla na šablóne trubice zhoduje s certifikátom a či množstvo pod týmto teplom je prijateľné pre jeden kus ocele.
Overte, či je prítomný každý požadovaný test, vrátane hodnôt nárazu podľa Charpyho, a nie vyhlásenia, že sa vykonalo testovanie nárazu.
Zmerajte vonkajší priemer, stenu v štyroch bodoch, dĺžku, priamosť a geometriu skosenia v porovnaní s uvedenými toleranciami.
Skontrolujte vonkajší a vnútorný povrch, či na ňom nie sú švy, presahy, stopy po zvinutí a korózia, a potvrďte ochranu koncov a čitateľnosť značiek.
Bežné chyby výberu
Prvou chybou je špecifikácia triedy bez dodacích podmienok, čo umožňuje ako valcovaný materiál, kde sa predpokladalo normalizované alebo kalenie a temperovanie. Druhým je zaobchádzanie s normami ASTM A106 Grade B, ASTM A53 Grade B a API 5L Grade B ako vzájomne zameniteľné: majú podobnú úroveň pevnosti, ale líšia sa kontrolou chémie, frekvenciou skúšok a toleranciou na zváranie a tvarovanie. Treťou možnosťou je použitie triedy potrubných rúr na aplikáciu vykurovaného ohrievača alebo kotla, kde prípustné napätie musí pochádzať z tabuliek zvýšených teplôt normy a oceľ musí mať údaje o tečení a oxidácii pri teplote. Štvrtým je objednávanie nehrdzavejúcej ocele iba podľa názvu triedy, bez uvedenia požiadavky na žíhanie v roztoku a požiadavky na koróznu skúšku, čo je presne to, kde sa malé rozdiely stávajú chybami v teréne.
FAQ
Otázka: Čo je päť prvkov, ktoré plne definujú poradie bezšvíkových rúr?
Riadiaca norma a jej vydanie, trieda v rámci tejto normy, výrobný proces, podmienky dodávky alebo tepelného spracovania a úroveň testovania a nedeštruktívnej kontroly. Každý prvok je uvedený na certifikáte mlyna, takže objednávka, v ktorej chýba jeden z nich, nemôže byť overená pri prijímaní kontroly.
Otázka: Ktorá norma sa vzťahuje na potrubné potrubie a ktorá sa vzťahuje na plášť a hadičku?
API 5L, s ISO 3183 ako jej medzinárodným náprotivkom, pokrýva potrubné potrubia na prepravu ropy a plynu a je odstupňovaná od triedy B po X80 v PSL 1 alebo PSL 2. API 5CT pokrýva plášť a potrubie pre studne, klasifikované H40, J55, K55, N80, L80 a P110, s rozmermi a pripojeniami, ktoré zodpovedajú závitom API5B.
Otázka: Je ASTM A106 stupeň B rovnaký ako API 5L stupeň B?
Nie. Obidve špecifikujú minimálnu výťažnosť približne 240 MPa a minimálnu pevnosť v ťahu 415 MPa, ale A106 je špecifikácia pre vysokoteplotné služby s vlastnými chemickými limitmi a požiadavkami na test, zatiaľ čo API 5L Grade B je trieda potrubných potrubí s chémiou závislou od PSL, uhlíkovým ekvivalentom a požiadavkami na náraz. Nahradenie vyžaduje súhlas projektového orgánu.
Otázka: Kedy je duplexná nerezová trieda správnou voľbou?
Keď je korózne praskanie alebo jamková korózia riadeným mechanizmom poškodenia pri miernej teplote, napríklad pri chladení morskou vodou, odsoľovaní alebo kyslých procesných prúdoch. Typy ako UNS S32205 a UNS S32750 poskytujú zhruba dvojnásobnú medzu klzu ako austenitický 316L s oveľa vyššou odolnosťou voči chloridom, ale vyžadujú kontrolované zváranie a overenú rovnováhu ferit-austenit.
Otázka: Čo vlastne dokazuje osvedčenie o skúške mlyna?
Dokazuje, že testy špecifikované pre danú šaržu boli vykonané a že výsledky zodpovedali norme, a spája rúrku s tepelným číslom a záznamom o tepelnom spracovaní. Nedokazuje to, že každá trubica bola individuálne testovaná, pokiaľ to nevyžaduje norma, a preto sa pre kritickú službu pridáva nedeštruktívne vyšetrenie po celej dĺžke a svedok tretej strany.
Otázka: Prečo je základ steny dôležitý, ak je tolerancia v rámci normy?
Pretože tolerancia je povolený rozsah, nie záruka. Rúrka dodávaná pri zápornom limite má menšiu tlakovú kapacitu a menší prídavok na koróziu, ako predpokladal projektový výpočet, takže vysokotlakové a kyslé vedenia sa objednávajú na základe minimálnej steny s toleranciou frézy pripočítanou k konštrukčnej stene.
