API 5L X90 縦方向サブマージアーク溶接 (LSAW) パイプ
基本的な概要
標準仕様としては、縦方向に浸漬された-アーク溶接鋼線管の下にAPI 5L仕様。グレードX90を表します非常に高強度のパイプライン鋼-X80 と X100 の間に位置し、最小降伏強度を提供します。90,000 psi (620 MPa)。これは高度な鋼冶金を代表しており、最大の強度対重量比が必要とされる要求の厳しい長距離ガス輸送や高圧パイプライン用途で使用されます。-
名称 説明
| 一部 | 意味 |
|---|---|
| API | アメリカ石油協会 |
| 5L | パイプライン輸送システム用ラインパイプの仕様 |
| X90 | グレード指定 –X= パイプライン グレード、90= 最小降伏強さ (ksi)90,000 psi / 620 MPa) |
| 縦方向サブマージアーク溶接 (LSAW) | 製造プロセス – 鋼板が形成され、溶加材を加えたサブマージ アーク溶接を使用して、単一の真っ直ぐな縦方向の継ぎ目に沿って溶接されます。 SAWL (サブマージアーク溶接縦断溶接) としても知られています。 |
API 5L X90 LSAW パイプの主な特徴
| 特徴 | 説明 |
|---|---|
| 材質の種類 | 高度な高強度低合金（HSLA）鋼--– ニオブ、バナジウム、チタン、場合によってはモリブデンを含む微合金-。通常、超微細粒子構造の TMCP (熱機械制御処理) によって生成されます。{{1} |
| 製造業 | LSAW（縦型サブマージアーク溶接）– UOE、JCOE、または RBE プロセスで形成され、内側と外側がサブマージ アークで溶接されたプレート |
| 製品仕様レベル | PSL2は事実上必須X90 はすべての重要なサービス用途で使用され、シャルピー衝撃試験、より厳密な化学的管理、指定された最大強度制限が必要です。 |
| 降伏強さ | 最小 620 MPa (90,000 psi)(PSL2 範囲: 通常 620 ～ 760 MPa) |
| 抗張力 | 最小 690 MPa (100,000 psi)(概算。実際の値は特定の化学薬品と処理によって異なります) |
| 伸長 | 最小18-21%壁の厚さに応じて |
| 主な利点 | 超-高強度-対-重量比– 最小の壁厚で最大の動作圧力を実現し、材料コスト、輸送重量、現場溶接時間を削減します。 |
| 一般的な直径 | 508mm～1626mm(20 インチから 64 インチ) – LSAW プロセスにより大きな直径が可能になります。 JCOEプロセスでは最大1626mmまで生産可能 |
| 一般的な壁の厚さ | 6.0mm～30mm(特別なプロジェクトの場合は最大 40 ～ 50 mm まで利用可能) |
| 長さ | 6m～12.5m標準;カスタムの長さも利用可能 |
化学組成 (API 5L X90 PSL2)
X90 は、溶接性と靭性を維持しながら強度を達成するために、正確な化学制御が必要です。 X90 の特定の API 5L 制限は一般的な PSL2 要件に従いますが、一般的な構成には次のものが含まれます。
| 要素 | 通常の最大% | 注意事項 |
|---|---|---|
| カーボン(C) | 最大0.22 | 超低炭素-で溶接性を向上。実際の値はこれより低い可能性があります |
| マンガン(Mn) | 1.4-1.9 | 強度を上げるためにマンガンを多く使用。微小合金と組み合わせる- |
| リン(P) | 最大0.025 | 靭性を高めるための厳密な制御 |
| 硫黄(S) | 最大0.015 | HIC耐性と靱性を非常に厳密に制御 |
| シリコン（Si） | 最大0.45 | 脱酸素剤 |
| ニオブ(Nb) | 合計 0.06 以下 | 結晶粒微細化のためのマイクロアロイ- |
| バナジウム(V) | 合計 0.06 以下 | 析出強化のためのマイクロアロイ- |
| チタン(Ti) | 合計 0.15 以下 | TMCP中にTiNを形成して結晶粒を微細化 |
| モリブデン(Mo) | 最大0.15 | 追加強化 |
| 炭素当量（CE） | 通常 0.22 ～ 0.26 | 現場での溶接性を計算および制御 |
注記：API 5L PSL2 要件に従って、Nb + V 0.06% 以下、および Nb + V + Ti 0.15% 以下。
機械的特性 (PSL2)
| 財産 | 値の範囲 | 注意事項 |
|---|---|---|
| 降伏強さ (分) | 620 MPa (90 ksi) | API 5L ごとの最小要件 |
| 降伏強さ (最大) | 760-820 MPa (110-119 ksi) | 最大制限により過剰な強度を防止- |
| 引張強さ(分) | 690 MPa (100 ksi) | 最小要件 |
| 引張強さ(最大) | 900-950 MPa (130-138 ksi) | 上限 |
| 降伏-対-引張比（最大） | 0.93-0.95 | 延性を確保 |
| 伸長 | 最低 18 ～ 21% | 壁の厚さによって異なります |
| シャルピー V- ノッチ インパクト | 最小平均 40 ～ 100 J | プロジェクトによって指定された温度 (北極/沖合では -20 度から -45 度の場合が多い) |
腐食挙動の研究:模擬土壌環境（NS4 溶液）における X90 ラインパイプ鋼の研究では、基材が不動態化なしで陽極溶解を示すことが示されています。母材は溶接シーム材料よりも熱力学的に安定しており、母材の耐食性は溶接シームよりも優れています。
X90 LSAW パイプの PSL1 と PSL2
| 側面 | PSL1 | PSL2 |
|---|---|---|
| X90 の一般的な使用法 | まれ – 重要でないサービスに指定される場合があります。- | X90 の標準 – すべてのパイプライン伝送アプリケーションに必須 |
| 化学 | 標準限界値 | より厳格な管理(下C、S、P) |
| 強さ | 最小値のみ指定 | 最小値と最大値指定された（過剰な強度を防ぐ） |
| 衝撃試験 | 不要 | 必須指定された温度で |
| 炭素換算量 | 不要 | 計算され、制御されている |
| 非破壊検査の要件 | 標準 | より厳格化 – 非破壊検査の義務化 |
| 降伏-対-引張比 | 指定されていない | 最大0.93～0.95 |
| トレーサビリティ | 限定 | 完全なトレーサビリティテスト終了後 |
注記：X90 の場合、PSL2 は実質的にすべてのパイプライン伝送アプリケーションに必須 .
X90のLSAW製造方法
成形方法
| 方法 | 説明 | X90への適合性 | 利用可能なグレード |
|---|---|---|---|
| UOE | プレートを U{0}} 形状にプレスし、次に O- 形状にプレスし、溶接後に機械的に拡張します | X90生産に最適 | API 5L A-X90、GB/T9711 L190-L625 |
| JCOE | 進行的な J-C-O 形成ステップ、溶接後に拡張 | 高強度グレードに好ましい-– 均一に分布した成形応力、高い均一性 | API 5L A-X100、GB/T9711 L190-L690 |
| JCOE（ロールベンディング） | 連続軸ねじれJ-C-O形成 | X80（下位グレード）に適合 | API 5L A-X80、GB/T9711 L190-L555 |
プロセスのステップ
プレートの選択:TMCP（熱機械制御処理）によって製造された、超微細粒子構造と精密なマイクロ合金-を備えた高品質鋼板-。-
プレートの準備:精密な面取りのためのエッジミリング、積層のための超音波検査
形にする：プログレッシブ油圧プレス (JCOE または UOE) により均一な真円度が得られます。 JCOE の場合、プレートのエッジは最初に圧着され、その後段階的に形成されます
仮付け溶接：縫い目を一時的に固定します
サブマージアーク溶接:マルチワイヤ SAW（ワイヤ最大 5 本）は、内部溶接を適用し、次に外部溶接を適用してフラックスの下で完全に溶け込みます。{0}}溶接プロセスと材料は、腐食挙動と機械的特性に大きな影響を与えます
機械的拡張:厳密な公差を実現し、残留応力を低減するために、パイプを正確な寸法に拡張します
NDT とテスト:全数超音波検査、X線検査、水圧検査
仕上げ：端部面取り (ANSI B16.25 による)、指定どおりのコーティング塗布
利用可能なサイズ
| パラメータ | UOE プロセス | JCOE工程（プレス曲げ） | JCOE加工（ロールベンディング） |
|---|---|---|---|
| 外径 | 508～1118mm (20"-44") | 406～1626mm (16"-64") | 406～1829mm (16"-72") |
| 肉厚 | 6.0～25.4mm | 6.0～75mm | 6.0～30mm |
| 長さ | 9-12.3 m | 3-12.5 m | 3-12.2 m |
| 利用可能なグレード | API 5L A-X90、GB/T9711 L190-L625 | API 5L A-X100、GB/T9711 L190-L690 | API 5L A-X80、GB/T9711 L190-L555 |
注記：X90 の生産では、UOE および JCOE (プレス曲げ) が該当するプロセスです。 X90 の壁の厚さは、高強度材料の製造上の制約により、通常、利用可能な範囲の下限になります。-
直径別の一般的な壁厚範囲 (X80 データから推定)
利用可能な X80 データに基づくと、X90 の最大厚さの機能は同様か、わずかに減少する可能性があります。
| 外径(インチ) | 外径(mm) | X80 肉厚範囲 (mm) | X90 推定範囲 (mm) |
|---|---|---|---|
| 20" | 508 | 6.0-11.0 | 6.0-10.5 |
| 24" | 610 | 6.0-13.0 | 6.0-12.5 |
| 30" | 762 | 7.0-16.0 | 7.0-15.0 |
| 36" | 914 | 8.0-19.0 | 8.0-18.0 |
| 40" | 1016 | 8.0-21.0 | 8.0-20.0 |
| 48" | 1219 | 9.0-22.0 | 9.0-21.0 |
| 56" | 1422 | 10.0-22.0 | 10.0-21.0 |
| 60" | 1524 | 10.0-22.0 | 10.0-21.0 |
| 64" | 1626 | 10.0-22.0 | 10.0-21.0 |
注記：強度が増加するにつれて厚さの範囲は減少します。X90 の場合、高強度材料の製造上の制約により、実際の最大厚さは X80 よりも低くなります。-
腐食挙動特性
X90 ラインパイプ鋼の研究により、特定の腐食挙動が特定されました。
| 側面 | 見つける |
|---|---|
| 陽極溶解 | X90 は、中性に近い模擬土壌溶液 (NS4) で典型的な陽極溶解を示します。{1} |
| 不動態化 | X90 を NS4 溶液に入れても不動態化現象は観察されませんでした |
| 熱力学的安定性 | 母材は溶接シーム材料よりも熱力学的に安定しています。 |
| 偏光効果 | -850 mV の分極電位以下では、分極抵抗と耐食性は分極期間とともに増加します。腐食電流密度が減少します |
| 耐食性の比較 | 母材は溶接シーム材より優れた耐食性を示します |
X90 PSL2 のテストおよび検査要件
| テストの種類 | 目的 | 注意事項 |
|---|---|---|
| 化学分析 | 構成が API 5L 制限を満たしていることを確認する | -超低 C、厳密な S と P 制御 |
| 引張試験 | 降伏点と引張強さの確認（母材と溶接部） | 最小値と最大値の両方の制限が適用される |
| 平坦化試験 | 延性をチェックする | 必須 |
| 曲げ試験 | 溶接の完全性と延性を検証する | 必須 |
| 衝撃試験 (シャルピー V- ノッチ) | 必須指定された温度で | 重要なサービスでは -20 度から -45 度になることがよくあります |
| 静水圧試験 | 漏れのないことの証明- | 各パイプを個別にテスト |
| 超音波検査 | 100%溶接線の内部欠陥 | 全長、両側 |
| 放射線検査（X線） | 補足要件で定める場合 | 利用可能 |
| 寸法検査 | 外径、肉厚、真直度を確認します | API 5L による許容誤差 |
| 目視検査 | 表面状態、溶接外観 | 100% |
ミルテスト証明書:EN 10204 / 3.1 規格; 3.2 重要なプロジェクトの場合。
コーティングと保護のオプション
| コーティングの種類 | 応用 |
|---|---|
| 黒（裸） | 標準フライス仕上げ、屋内用 |
| ワニス / 防錆油- | 輸送中の一時保護 |
| 黒塗装 | 基本的な腐食保護 |
| 3LPE（三層ポリエチレン） | 最も一般的な埋設パイプライン、過酷な環境用 |
| FBE (融着エポキシ) | 腐食防止 |
| コールタールエポキシ | 強力な保護- |
| 亜鉛メッキ | 指定した場合 |
| コンクリートウェイトコーティング(CWC) | 海洋パイプライン (負の浮力) |
比較表: X90 と隣接グレード
| 学年 | 降伏強さ (MPa) min | 引張強さ(MPa) min | 相対強度 |
|---|---|---|---|
| X70 | 483 | 565 | ベースライン |
| X80 | 552 | 621 | X70 を超える +14% |
| X90 | 620 | ~690 | X80 を超えると +12%、X70 を超えると +28% |
| X100 | 690 | 760 | X90 を超える +11% |
注記：X90 は API 5L グレード ラダーの X80 と X100 の間に位置し、非常に高い強度のオプション-X80 では不十分だが X100 では仕様が過剰であるか、まだ広く採用されていない要求の厳しいアプリケーション向け。-
API 5L グレードの中で X90 が適合する場所
| 学年 | 収量(分、MPa) | 代表的な用途 |
|---|---|---|
| X52 | 359 | 中圧トランスミッション- |
| X60 | 414 | 高圧トランスミッション |
| X65 | 448 | 高圧トランスミッション、オフショア |
| X70 | 483 | 長距離高圧- |
| X80 | 552 | 主要なクロスカントリー ガス パイプライン- |
| X90 | 620 | 超-高圧-幹線、次世代-パイプライン |
| X100 | 690 | 実験的で限定的なプロジェクト |
X90 は市販の高強度パイプライン材料の最先端を表します-腐食挙動と溶接性能に関する継続的な研究の対象となっています。
一般的なアプリケーション
| 業界 | アプリケーション |
|---|---|
| 長距離ガス輸送 | 最大の強度対重量比を必要とする次世代-超-高圧-ガス パイプライン |
| オフショア | 軽量化が重要な深海海底パイプライン |
| 高圧ガス- | パイプラインの稼働時間15+ MPa (2、175+ psi)設計圧力 |
| 北極サービス | 高強度で優れた靭性を必要とする低温パイプライン- |
| CCUSプロジェクト | 高強度が求められるCO₂輸送パイプライン |
| 交換/アップグレード | より高い圧力が必要なパイプライン容量拡張プロジェクト |
入手可能性と商用ステータス
X90 は API 5L グレードのリストに含まれており、一部のメーカーから提供されていますが、X80よりも一般的ではありませんいくつかの理由から:
| 要素 | 考慮 |
|---|---|
| 商用利用可能 | X90 は主要メーカーによって提供されています（例: API 5L A-UOE および JCOE 仕様の X90 にリストされています） |
| プロジェクト経験 | X70/X80 と比べてフィールド履歴があまり広くありません。研究の文脈ではより一般的です |
| 溶接の複雑さ | 正確な入熱制御と資格のある手順が必要です。溶接部の特性には細心の注意が必要です |
| 靭性に関する考慮事項 | HAZ 靱性は慎重に管理する必要があります。研究によると、溶接シームは母材とは異なる腐食特性を持っている可能性があります |
| 経済的正当性 | X80 の強度が不十分で必要な肉厚の削減を達成できないプロジェクトでのみ費用対効果が高くなります。{0} |
メーカーリスト:X90 は、以下のグレードの製品に含まれています。
UOE LSAW パイプ (508-1118mm、6.0-25.4mm)
JCOE LSAW パイプ (406-1626mm、6.0-75mm)
PCK、Octal、Lefin、Ruixing、Kelly、United Steel などのさまざまなサプライヤー
選択に関する重要な注意事項
1. X90 と低グレードの比較
X90に指定されています超-高圧-幹線と次世代-パイプライン プロジェクト最大の強度対重量比が必要な場合--
ほとんどのプロジェクトでは、X70またはX80豊富なフィールドの歴史を持つ標準的な選択肢であり続けます
X90 オファーX80 よりも強度が約 12% 高い、より薄い壁またはより高い動作圧力を可能にします
2. X90ではPSL2が必須です
PSL2は実質的に必要ですすべての X90 パイプライン アプリケーション向け
必須要件には次のものが含まれます。
指定温度でのシャルピー V- ノッチ衝撃試験
最大降伏点と引張強さの制限
炭素当量制御
完全なトレーサビリティ
3. 腐食に関する考慮事項
研究によると、X90 母材は溶接線よりも優れた耐食性を持っています
中立に近い環境では不動態化は行われません。{0}陽極溶解が主な腐食メカニズムです
電気防食の有効性が研究されています。 -850 mV での分極により、時間の経過とともに耐食性が向上します
4. 溶接に関する考慮事項
溶接シームの特性には注意深い認定が必要です。研究により、溶接部には異なる腐食挙動がある可能性があることが確認されています
HAZ 靱性を維持するには入熱を正確に制御する必要がある
事前に認定された溶接手順が不可欠です。-
5. 製造工程の選択
UOE:直径20～44インチのX90に適しています。
JCOE (プレス曲げ):広い直径範囲と X100 までの高強度グレードに推奨{0}}
壁の厚さ:製造上の制約により、利用可能な範囲の下限になります
6. テストと認証
標準認証:英語10204 3.1(メーカー独自のテスト)
重要なプロジェクトの場合:英語10204 3.2(第三者による立会いによるテスト)
工場試験証明書には、化学組成、機械的特性、NDT 結果、水圧試験結果、指定温度での衝撃試験結果
第三者による検査-SGS、BV、ロイズ一般的に受け入れられている
7. アプリケーションの適合性
次世代ガストランスミッション:-X90 PSL2 は必要な温度での衝撃試験を実施
オフショアパイプライン:X90 の利点が限られたフィールド履歴と X80 を上回るかどうかを評価する
北極サービス:-45 度以下での衝撃試験を指定します。研究により、そのような用途向けに溶接/母材の特性が研究されていることが確認されています
サワーサービス：材料エンジニアに相談してください。高張力鋼-は、H₂S 環境では制限がある場合があります
最終的なポイント: API 5L X90 LSAW パイプを表します非常に高強度のパイプライン鋼-最小降伏強度90,000 psi (620 MPa) – X80より12%高いそしてX70より28%高い。 API 5L グレードのラダーの X80 と X100 の間に位置し、UOE および JCOE プロセスを介して主要メーカーから直径20インチ～64インチ。 X90 は腐食挙動に関する継続的な研究の対象となっており、研究では母材の耐食性が溶接線より優れていること、および -850 mV の陰極防食が長期耐食性を向上させることが示されています。 X90 は市販されていますが、フィールド履歴は X70 または X80 よりも少なく、通常は次の用途に仕様されています。超-高圧-幹線、次世代-ガス輸送プロジェクト、X80 の強度が不十分な用途。すべての重要なアプリケーションに対して、PSL2必要な使用温度でのシャルピー衝撃試験は、必須。溶接部の特性が母材の性能と一致することを確認するには、溶接プロセスと消耗品を慎重に認定する必要があります。
