1. คำถาม: สำหรับการใช้งานท่อเส้น API 5L X52 PSL2 โดยปกติแล้วต้องใช้ความร้อนจากการเชื่อมแบบใด และจะส่งผลต่อโครงสร้างจุลภาคและคุณสมบัติทางกลของโซนได้รับผลกระทบจากความร้อน (HAZ) อย่างไร
คำตอบ:
สำหรับท่อ API 5L X52 PSL2 ERW กระบวนการผลิตจำเป็นต้องใช้พื้นที่เชื่อมเพื่อผ่านการบำบัดความร้อนหลังการเชื่อม- โดยเฉพาะการทำให้เป็นมาตรฐาน. นี่ไม่ใช่แค่การบรรเทาความเครียดเท่านั้น เป็นกระบวนการบำบัดความร้อนเต็มรูปแบบโดยให้ความร้อนบริเวณรอยเชื่อมจนมีอุณหภูมิสูงกว่าจุดวิกฤติด้านบน (โดยทั่วไปคือประมาณ 900 องศา ถึง 980 องศา ) จากนั้นปล่อยให้อากาศเย็น -6
วัตถุประสงค์หลักของการบำบัดที่ทำให้เป็นมาตรฐานนี้คือเพื่อปรับแต่งโครงสร้างเกรนในตะเข็บเชื่อมและโซนได้รับผลกระทบจากความร้อน (HAZ) ในระหว่างกระบวนการเชื่อมความถี่สูง- การทำความร้อนและความเย็นอย่างรวดเร็วสามารถสร้างโครงสร้างจุลภาคที่แข็งและเปราะ (เช่น มาร์เทนไซต์) และโครงสร้างการหล่อที่แตกต่างอย่างมากจากโครงสร้างที่ขึ้นรูปของโลหะต้นกำเนิด การทำให้เป็นมาตรฐานจะเปลี่ยนโครงสร้างจุลภาคนี้ให้เป็นส่วนผสมที่สม่ำเสมอของเฟอร์ไรต์และเพิร์ลไลต์ ซึ่งเข้ากันได้อย่างใกล้ชิดกับโลหะฐานของเกรด X52 -1-4 ซึ่งช่วยให้แน่ใจได้ว่าคุณสมบัติทางกลของตะเข็บเชื่อม-เช่น ความแข็งแรงคราก (ขั้นต่ำ 52,000 psi / 360 MPa) ความต้านทานแรงดึง และความเหนียว แทบจะเหมือนกันกับตัวท่อ ช่วยขจัด "จุดอ่อน" ที่เกี่ยวข้องกับการเชื่อมแบบดั้งเดิม ทำให้ท่อสามารถทำงานได้อย่างน่าเชื่อถือภายใต้สภาวะแรงดันปานกลางซึ่งเป็นเรื่องปกติสำหรับท่อส่ง X52 เช่น เครือข่ายก๊าซในเมืองและสายโรงกลั่น -4-6
2. คำถาม: เมื่อทำการจัดหาท่อ ERW ในเกรดเหล็กกล้าคาร์บอน เช่น Q235 หรือ Q345 สำหรับการใช้งานเชิงโครงสร้าง อะไรคือความแตกต่างที่สำคัญในคุณสมบัติทางกลและการใช้งานขั้นสุดท้าย-โดยทั่วไปเมื่อเปรียบเทียบกับวัสดุเกรดที่สูงกว่า-เช่น API 5L X70
คำตอบ:
ความแตกต่างระหว่างเกรดเช่นQ235 (เทียบเท่า ASTM A36) , Q345 (เทียบเท่า ASTM A572 เกรด 50), และเอพีไอ 5L X70อยู่ที่ความแข็งแรงของผลผลิต ความทนทาน และการใช้งานตามที่ตั้งใจ ซึ่งกำหนดขั้นตอนการผลิตและการทดสอบ
Q235 และ Q345 (มาตรฐาน GB/T ของจีน):เหล่านี้เป็นเหล็กโครงสร้างมาตรฐาน Q235 มีกำลังครากขั้นต่ำที่ 235 MPa และใช้สำหรับวัตถุประสงค์ทั่วไป การใช้งานที่มีความเค้นต่ำ- เช่น รั้ว นั่งร้าน และท่อส่งน้ำ ซึ่งความสามารถในการขึ้นรูปและการเชื่อมเป็นกุญแจสำคัญ -1-9 Q345 ให้กำลังรับผลผลิตที่สูงกว่า (ประมาณ 345 MPa) และมีความทนทานต่ออุณหภูมิต่ำ-ดีกว่า ทำให้เหมาะสำหรับการสร้างโครงอาคาร ส่วนรองรับสะพาน และโครงสร้างทางกล โดยทั่วไปการทดสอบจะรวมถึงการทดสอบการราบเรียบ การบานออก และการทดสอบอุทกสถิต แต่การทดสอบแบบไม่ทำลาย (NDT) อาจไม่จำเป็น 100% บนรอยเชื่อมสำหรับการใช้งานโครงสร้างที่ไม่สำคัญ -3-8
API 5L X70 (สถาบันปิโตรเลียมแห่งอเมริกา):นี่คือเหล็กกล้าที่มีความแข็งแรงสูง-สำหรับการใช้งานด้านพลังงานที่สำคัญ ด้วยกำลังรับผลผลิตขั้นต่ำ 70,000 psi (ประมาณ 483 MPa) ได้รับการออกแบบมาเพื่อการส่งน้ำมันและก๊าซธรรมชาติที่มีแรงดันสูง-ทางไกล- -6 กระบวนการผลิตสำหรับ X70 เกี่ยวข้องกับการควบคุมทางเคมีอย่างเข้มงวด (ปริมาณคาร์บอนต่ำมากและโลหะผสมขนาดเล็ก- เช่น ไนโอเบียมหรือวาเนเดียม) และกระบวนการควบคุมด้วยกลไกทางความร้อน (TMCP) นอกจากนี้ ข้อกำหนด API 5L PSL2 สำหรับคำสั่ง X70 มีขีดจำกัดที่เข้มงวดเทียบเท่าคาร์บอน (เพื่อป้องกันการแตกร้าว) และต้องมีการตรวจสอบรอยเชื่อมด้วยคลื่นเสียง 100% -6-10 X70 ต่างจาก Q235 หรือ Q345 ตรงที่ได้รับการออกแบบทางวิศวกรรมให้มีความทนทานต่อการแตกหักเพื่อป้องกันการแตกหักแบบเปราะในสภาพแวดล้อมที่มีความต้องการสูง แม้ว่าโดยทั่วไปแล้วจะไม่แนะนำให้ใช้กับบริการที่มีรสเปรี้ยว (H₂S) โดยไม่มีการทดสอบเพิ่มเติม -6
3. คำถาม: สำหรับท่อ ERW ที่ผลิตตามมาตรฐาน ASTM A53 เกรด B วิธีการทดสอบแบบไม่ทำลายแบบวิกฤต (NDT) ที่ใช้ในการตรวจจับข้อบกพร่องในการผลิตทั่วไป เช่น รอยแตกของตะขอหรือการขาดฟิวชันคืออะไร และเหตุใดจึงมีความจำเป็น
คำตอบ:
ท่อ ERW เกรด B ของ ASTM A53 ซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลายในการใช้งานทางกลและแรงดัน ต้องผ่านการทดสอบแบบไม่ทำลายโดยเฉพาะเพื่อให้แน่ใจว่าการเชื่อมมีความสมบูรณ์ วิธีการเบื้องต้นคือการทดสอบกระแสวน (ET)และการทดสอบอัลตราโซนิก (UT) -3-8.
วิธีการเหล่านี้มีความจำเป็นเนื่องจากกระบวนการเชื่อมเฟสโซลิด-ที่ใช้ใน ERW สามารถสร้างข้อบกพร่องในระนาบที่ยากต่อการตรวจจับด้วยตาเปล่าหรือการทดสอบอุทกสถิตเพียงอย่างเดียว
การตรวจจับการขาดฟิวชั่น (LOF):หากพารามิเตอร์การเชื่อม (อุณหภูมิหรือความดัน) อยู่นอกขีดจำกัด ส่วนต่อประสานการเชื่อมอาจติดขัดไม่ถูกต้อง UT โดยเฉพาะอย่างยิ่งการทดสอบ Phased Array Ultrasonic (PAUT) ขั้นสูง มีประสิทธิภาพสูงในการตรวจจับข้อบกพร่อง LOF เหล่านี้โดยการส่งคลื่นเสียงผ่านรอยเชื่อมและวิเคราะห์การสะท้อน -5-10
การตรวจจับรอยแตกของตะขอ:รอยแตกเหล่านี้คือรอยแตกที่เกิดขึ้นในเขตรับผลกระทบความร้อน (HAZ) เนื่องจากการยืดตัวของการรวมตัวที่ไม่ใช่โลหะ-ในระหว่างกระบวนการขึ้นรูป -2-7 กระแสไหลวนความถี่สูงหรือหัววัด UT เฉพาะทางสามารถตรวจจับความไม่ต่อเนื่องเล็กน้อยเหล่านี้ตามแนวการเชื่อม
ระบบการตรวจสอบสมัยใหม่มักใช้การติดตามรอยเชื่อมแบบอัตโนมัติด้วยหัววัด PA เพื่อตรวจสอบทั้งรอยเชื่อมและ HAZ ซึ่งช่วยให้มั่นใจได้ว่าจะตรวจพบแม้กระทั่งข้อบกพร่อง เช่น การเคลือบที่สิ้นสุดที่รอยเชื่อม (ซึ่งสร้างรูปทรงที่มีตำหนิเฉพาะตัว) ทำให้มั่นใจได้ว่าท่อตรงตามข้อกำหนดรหัสสำหรับบริการต่างๆ เช่น น้ำ ไอน้ำ หรือท่ออากาศ จนถึงขีดจำกัดที่ระบุโดย ASME B31.1 หรือ B31.3 -4-2.
4. คำถาม: ท่อ ERW เกรด S355J2H (EN 10219) สามารถแทนที่ท่อไร้ตะเข็บโดยตรงในการใช้งานโครงสร้างที่ขึ้นรูปเย็น-ได้หรือไม่ และต้องคำนึงถึงข้อควรพิจารณาใดบ้างเกี่ยวกับตะเข็บเชื่อม
คำตอบ:
ใช่ ท่อ ERW ในระดับเกรดS355J2Hโดยทั่วไปสามารถแทนที่ท่อไร้ตะเข็บในงานโครงสร้างได้ โดยมีเงื่อนไขว่าการออกแบบจะต้องคำนึงถึงรอยเชื่อมด้วย S355J2H เป็นส่วนกลวงที่มีโครงสร้างเกรนละเอียด-ที่ระบุภายใต้ EN 10219 สำหรับ-ส่วนเชื่อมขึ้นรูปเย็น -8
ข้อควรพิจารณาในการเปลี่ยน:
คุณภาพรอยเชื่อม:โรงสี ERW สมัยใหม่ผลิตรอยเชื่อมที่มีความแข็งแรงพอๆ กับโลหะฐานเนื่องจากการอบชุบด้วยความร้อนให้เป็นมาตรฐาน อย่างไรก็ตาม การกำหนด "J2H" บ่งชี้ว่าวัสดุรับประกันความทนทานต่อแรงกระแทกที่ -20 องศา จำเป็นอย่างยิ่งที่ตะเข็บเชื่อมจะต้องตรงตามข้อกำหนดด้านความเหนียวนี้ด้วย ซัพพลายเออร์จะต้องจัดเตรียมใบรับรองการทดสอบโรงงาน (EN 10204 3.1) เพื่อพิสูจน์ว่าชิ้นงานเชื่อมผ่านการทดสอบแรงกระแทกแบบชาร์ปี -3-8
การขึ้นรูปกับการเชื่อม:ต่างจากท่อไร้ตะเข็บซึ่งถูกอัดจากเหล็กแท่งแข็ง ท่อ ERW ถูกสร้างขึ้นจากขดลวดและเชื่อม สำหรับโครงโครงสร้างหรือชิ้นส่วนยานยนต์ โลหะฐานสามารถขึ้นรูปเย็นได้ดีเยี่ยม แต่บริเวณรอยเชื่อมจะมีความเหนียวน้อยกว่าโลหะหลักหากไม่ได้รับความร้อนอย่างเหมาะสม- ในการใช้งานที่ต้องการการดัดงอด้วยความเย็นอย่างมากหลังจากการผลิตท่อ ควรวางแนวโค้งให้ห่างจากรอยเชื่อม (โดยทั่วไปจะอยู่ที่ 45 ถึง 90 องศาจากแนวเชื่อม) เพื่อป้องกันการแตกร้าวของรอยเชื่อม -9
ความคลาดเคลื่อนมิติ:ท่อ ERW มักจะมีความทนทานต่อความหนาของผนังที่แม่นยำกว่าและมีศูนย์กลางที่ดีกว่าท่อไร้ตะเข็บที่ปรุงร้อน- สิ่งนี้สามารถเป็นประโยชน์สำหรับการใช้งานทางกลที่มีความแม่นยำ ช่วยลดน้ำหนักของวัสดุ และรับประกันความพอดีที่สม่ำเสมอ-ในโครงสร้างขัดแตะ -4
5. คำถาม: อะไรคือข้อจำกัดในการใช้ไปป์ API 5L Gr.B ERW มาตรฐานในสภาพแวดล้อม "บริการที่มีรสเปรี้ยว" ที่มีH₂S และต้องมีการปรับเปลี่ยนเกรดและการทดสอบใดบ้างเพื่อให้เหมาะสม
คำตอบ:
มาตรฐานAPI 5L เกรด Bท่อ ERW โดยทั่วไปไม่แนะนำสำหรับบริการเปรี้ยว (สภาพแวดล้อม H₂S แบบเปียก) โดยไม่มีการแก้ไขที่สำคัญ การมีอยู่ของ H₂S สามารถทำให้เกิดการแตกร้าวจากความเครียดด้วยซัลไฟด์ (SSC) หรือการแตกร้าวที่เกิดจากไฮโดรเจน (HIC) โดยเฉพาะอย่างยิ่งในโครงสร้างจุลภาคที่แข็งกว่าที่พบในตะเข็บเชื่อมและ HAZ ของท่อเกรดมาตรฐาน -6
เพื่อให้ท่อ ERW เหมาะสำหรับบริการที่มีกรด จำเป็นต้องมีการปรับเปลี่ยนเกรดพื้นฐานและเกณฑ์วิธีการทดสอบต่อไปนี้:
การควบคุมสารเคมี:เหล็กจะต้องมีปริมาณสิ่งเจือปนต่ำมาก โดยเฉพาะ:
ซัลเฟอร์ (S):โดยทั่วไปจะจำกัดอยู่ที่<0.002% or even <0.001%. Low sulfur reduces the number of manganese sulfide inclusions, which are initiation sites for HIC.
ฟอสฟอรัส (P):จะต้องได้รับการควบคุมอย่างเข้มงวด
เทียบเท่าคาร์บอน (CE):ต้องรักษาระดับไว้ต่ำมากเพื่อให้แน่ใจว่ามีความแข็งต่ำและเชื่อมได้ดี ป้องกันการก่อตัวของรอยแตก-โซนมาร์เทนซิติกที่ไวต่อรอยแตก -6
การทดสอบความแข็ง (HV10):ข้อกำหนดด้านบริการที่มีรสเปรี้ยว (เช่น API 5L PSL2 พร้อมภาคผนวก H) กำหนดขีดจำกัดความแข็งสูงสุดบนตัวท่อ ตะเข็บเชื่อม และ HAZ (โดยปกติจะสูงสุด 250 HV หรือ 22 HRC) Standard Gr.B ไม่มีขีดจำกัดบังคับเหล่านี้ จำเป็นต้องมีการทำแผนที่ความแข็งระดับไมโคร-ทั่วทั้งแนวเชื่อมเพื่อให้แน่ใจว่าไม่มีจุดแข็งอยู่ที่ -2-6
การทดสอบ HIC/SSC:นอกเหนือจากมาตรฐาน NDT ท่อจะต้องผ่านการทดสอบในห้องปฏิบัติการโดยเฉพาะ โดยจุ่มชิ้นงานทดสอบในสารละลายที่อิ่มตัวด้วย H₂S และตรวจหาการแตกร้าวหลังจากช่วงระยะเวลาหนึ่งที่กำหนด วิธีนี้จะตรวจสอบความต้านทานของวัสดุต่อการพองตัวที่เกิดจากไฮโดรเจน-และการแตกร้าวแบบขั้นตอน -6
หากตรงตามเงื่อนไขเหล่านี้ สามารถใช้ท่อ ERW เกรด "Sour Service" ที่ได้รับการดัดแปลง แต่บ่อยครั้งผู้ออกแบบจะข้ามไปที่เกรดที่สูงกว่า เช่น L245NS หรือ L290NS (โดยที่ 'NS' หมายถึงความต้านทานต่อบริการที่มีรสเปรี้ยว) หรือระบุท่อไร้รอยต่อเพื่อหลีกเลี่ยงความเสี่ยงทั้งหมดที่เกี่ยวข้องกับรอยเชื่อมในสภาพแวดล้อมที่มีรสเปรี้ยววิกฤต -6
