معرفی صفحه و لوله API2. مشخصات و الزامات ساخت ورق API3. مخلوط ورق API برای تولید لوله 4. فرآیند توسعه ورق فولادی با استاندارد API5. برنامه توسعه نتایج آزمون برگه کلاس API
API استاندارد مؤسسه نفت آمریکا است، در واقع مشخصات API نوع خاصی از محصولات فلزی است که برای استفاده در صنعت نفت و گاز، پتروشیمی و پالایشگاه تولید می شود و مشخصات فنی و مکانیکی برای آنها مناسب است. ، مؤسسه نفت آمریکا (API) و خطوط لوله نفت تولید می شوند که شامل چندین گرید فولادی با طیف وسیعی از خواص مکانیکی و ترکیبات شیمیایی است. مشخصات API این مشخصات API تقریباً برای تمام لوله های با قطر بزرگ تولید شده در این صنعت مناسب است و تقاضای فعلی این بخش حدود 300000 تن در سال است.
تا چند سال پیش تمامی مواد مورد استفاده در تولید این محصولات فولادی با توجه به این مشخصات به بازارهای بین المللی وارد می شد. با این حال، با معرفی نورد مسطح، مواد در صنعت آهن و فولاد و پذیرش فناوری تولید گرید فلزی توسعه یافتند.
بنابراین طرح جامع توسعه محصول برای تولید تجاری این محصولات با کیفیت و غنی شده در حال اجراست. تحت این برنامه، آزمایش های گسترده ای برای توسعه صفحات API انجام شد
سخت افزار نه تنها مشخصات API را برآورده می کند، بلکه نیازهای خاص مشتری را نیز برآورده می کند. امروزه این استاندارد قادر است بیش از نیاز بازار داخلی مواد مورد نیاز برای تولید ورق های با مقاومت بالا برای خطوط را تامین کند.
در صورت تمایل به کسب اطلاعات در مورد انواع ورق و موارد استفاده از آنها می توانید بر روی لینک زیر کلیک کنید: “اطلاعات بیشتر در مورد انواع کاغذ راه راه و کاربرد آنها در صنعت و زندگی روزمره”.
1. معرفی ورق و لوله API
خطوط لوله وسیله مهمی برای انتقال مایعات به صورت فله در فواصل طولانی هستند. اگرچه اساساً برای انتقال منابع انرژی اولیه مانند نفت و گاز طبیعی طراحی شده اند، اما استفاده از آنها در طول سال ها شامل آب آشامیدنی و صنعتی بوده است. مواد شیمیایی برای حمل زباله و حتی مواد جامد مانند زغال سنگ و مواد معدنی گسترش یافته است.
به منظور افزایش راندمان حمل و نقل، روند طراحی خط لوله برای استفاده از قطر بزرگتر با فشار کاری بالاتر ترویج شده است. این نتایج برای فولادهای با عملکرد بالا و استحکام کششی ضروری است.
عملیات خطوط لوله در مناطق قطبی و/یا حمل و نقل گاز طبیعی مایع (LNG) به سختی بالای مواد در دماهای عملیاتی پایین و همچنین دماهای بالا و مهمتر از همه، مقاومت در برابر ترک در محیط های اسیدی نیاز دارد.
یکی از مهمترین موضوعات کاربردی، استفاده در مخازن نفت خام و مخازن گاز طبیعی است که نیازمند توسعه فولادهای خطی مقاوم در برابر ترک ناشی از هیدروژن است. بنابراین، فناوری لوله علاوه بر استحکام و سختی بیشتر، به مقاومت در برابر خوردگی نیاز دارد که باید توسط افزودنی‌های آلیاژی خاص و ترکیبات غیرفلزی کنترل شود.
در ساخت خطوط لوله از لوله های جوشی و بدون درز استفاده می شود، اما از آنجایی که لوله های جوشی با قطرهای بزرگتر از لوله های بدون درز ساخته می شوند، لوله های با ظرفیت بیشتر عمدتاً از لوله های جوشی ساخته می شوند. در صنعت لوله از لوله های جوشکاری طولی و مارپیچی استفاده می شود.
این نوع روش جوشکاری مستلزم آن است که مواد مورد استفاده در لوله نه تنها در طول فرآیند ساخت لوله، بلکه در محل لوله که کنترل شرایط جوشکاری در آن مشکل است، جوش داده شود.
همه این عوامل در طول سالها برای ارائه فولاد با عملکرد بالا، جوش پذیری بالا و استحکام کافی برای جلوگیری از گسترش عملکرد، به ویژه در دماهای پایین، کار می کنند.
اگرچه انتخاب ترکیب شیمیایی مناسب برای برآورده کردن الزامات مهم است، فرآیند ترمومکانیکی به دستیابی به نیازهای خاص مشتری کمک می کند. اکثر فولادهای خطی با مقاومت بالا در حال حاضر در شرایط اجرای کنترل شده عرضه می شوند.
از لحاظ تاریخی، لوله های تمام شده وارد بازار محلی شدند. با این حال، با توسعه صنعتی بزرگ در گذشته، تکنولوژی ساخت لوله نیز به تدریج به دست آمده است. در ابتدا تولیدکنندگان لوله از ورق‌های API وارداتی حاصل از عملیات حرارتی در گریدهای مختلف به عنوان مواد اولیه استفاده می‌کردند، اما اکنون با معرفی تجهیزات نورد تخت، ورق‌های API به عنوان محصولات تخت در این بخش بازار مورد استفاده قرار می‌گیرند.
تقاضا برای مواد پرتابه افزایش یافته است و بنابراین به شرایط اقتصادی منطقه بستگی دارد. تقاضای سالانه برای خطوط لوله منطقه ای حدود 300000 تن است که شامل صفحات API با ضخامت ها، عرض ها و درجه های مختلف می شود. فن آوری های پیشرفته توسعه یافته بر اساس استاندارد API به ما اجازه می دهد تا بالاترین تقاضاهای بازار فولاد لوله را برآورده کنیم.
2. مشخصات و الزامات تولید ورق API
مهمترین سندی که کیفیت مواد را برای ساخت خطوط لوله خطی مشخص می کند، استاندارد API 5L (API, 2000) است، یک استاندارد آمریکایی (API) که گریدهای فولادی را با طیف گسترده ای از خواص از جمله خطوط لوله با کیفیت بالا مشخص می کند. لوله های مارپیچی.آهسته
مشخصات استاندارد API در سال 1948 معرفی شد و تا آن زمان تنها یک درجه X-42 با چگالی 42 کیلوگرم تولید شد. از آن زمان، فولادهای با استحکام بالا ساخته شده‌اند و اکنون مشخصات آن شامل گریدهای تا X80 با مقاومت فشاری تا 80 کیلوگرم بر فوت است. مشخصات مواد برای گریدهای مختلف در مشخصات ذکر شده در جدول 1 نشان داده شده است.
الزامات این مشخصات طیف بسیار گسترده ای از ترکیب شیمیایی را پوشش می دهد و تنها حداکثر سطوح مجاز کربن، منگنز، گوگرد و فسفر را بیان می کند. از سوی دیگر، مشخصات کاربر در مورد ترکیب شیمیایی بسیار محدود است، تا به سطح بالایی از چقرمگی و شکل پذیری در یک استحکام تسلیم معین دست یابد.
جوش پذیری فولاد طبق فرمول پیشنهادی موسسه بین المللی جوش (IIW) محاسبه می شود.
توجه: نیوبیم، وانادیوم، تیتانیوم یا ترکیبی از آنها ممکن است با توافق متقابل بین مشتری و سازنده استفاده شود.
با این حال، توافق کلی وجود دارد که فرمول IIW برای تعیین رفتار فولادهای کم کربن مدرن مناسب نیست و گاهی اوقات پارامتر ترک خوردگی مواد Pcm ترجیح داده می شود.
همانطور که قبلا ذکر شد، فرآیند حرارتی و مکانیکی فولاد اجازه می دهد تا استحکام بالایی در فولاد کربنی تولید شود و این باعث افزایش بهره وری لوله می شود.
در اکثر خطوط لوله، مواد تولید لوله همگی از ورق هایی بر اساس استانداردهای API بر اساس الزامات API و ISO ساخته می شوند. در حالی که دستورالعمل‌های API را دنبال می‌کنند، تولیدکنندگان ورق‌های فلزی در حال آماده‌سازی مشخصات مواد خام سخت‌گیرانه‌تر هستند تا اطمینان حاصل کنند که محصول نهایی همیشه نیازهای مشتری را برآورده می‌کند.
از جمله این مشخصات می توان به پارامترهای مختلفی مانند تسلیم و استحکام باند، نسبت تسلیم، عمر مفید، درجه ضربه و ویژگی های چقرمگی و شکست اشاره کرد. محدودیت‌های مربوط به ویژگی‌های ابزار فرعی نیز مطابق با قوانین API بخشی از مشخصات هستند. نمونه های محبوب فولاد مورد استفاده در تولید لوله عبارتند از API 5L-B، X-42، X-52، X-60، X-65 و X-70.
3. فهرست API از ترکیبات تولید لوله
پیشرفت های سریع در فناوری تولید و فرآوری فولاد، علم توسعه آلیاژ را کم و بیش به یک هنر تبدیل کرده است. هر سازنده فولاد، ترکیب شیمیایی و پارامترهای پردازش را برای دستیابی به خواص مورد نظر تنظیم می کند.
در حالی که شکل 1 دستورالعمل های کلی را برای انتخاب آلیاژ نشان می دهد، جدول 2 شیمی رایج مورد استفاده توسط سازندگان مختلف ورق های فلزی API را نشان می دهد.
جدول 2 – ترکیب شیمیایی مواد مورد استفاده در ساخت قرص های API.
شکل 1- نوع فولاد مورد استفاده در ساخت لوله های با مقاومت بالا
انواع فولاد مورد استفاده در تولید لوله های مرغوب
4. استاندارد API، فرآیند توسعه ورق فلز
فرآیند توسعه محصول با نیازهای مشتری آغاز می شود. این مشخصات با کیفیت مواد داخلی موجود مقایسه می شود تا ببینیم آیا هر محصول نیازهای مشتری را برآورده می کند یا خیر. اگر تجربه کار با محصول را دارید. در طرح تولید نشان داده شده و تولید از طریق مسیرهای تایید شده استاندارد API انجام می شود.
با این حال، محصولاتی که در خط تولید ورق API جدید هستند یا دارای مشخصات غیر استاندارد هستند، از طریق یک فرآیند آزمایشگاهی آزمایش می شوند و در صورت لزوم حذف می شوند. قبل از تصمیم گیری در مورد آزمایش صنعتی، تحقیقات گسترده ای برای تعریف ترکیب شیمیایی مناسب و ایجاد پارامترهای عملیاتی که اجازه کنترل خواص مواد و یکپارچگی ساختاری را می دهد، انجام می شود. به این ترتیب مستندات آزمون تهیه شده و به ادارات مربوطه اطلاع داده می شود تا نتایج رایانه های کنترل فرآیند را جهت آماده سازی برای آزمون های صنعتی نهایی در نظر بگیرند.
اگر نتایج آزمایش الزامات را برآورده کند، صفحه API به عنوان آزمایشی برای بازخورد تولید برای مشتریان ارسال می شود. در غیر این صورت، تغییرات لازم در پارامترهای فرآیند برای به دست آوردن خواص مورد نظر و سایر خواص مورد نظر اعمال می شود. اگر محصول تمام پارامترهای لازم را داشته باشد، محصول نهایی محسوب می شود و قابل تحویل به مشتریان است.
بازخورد مشتری و عملکرد محصول به طور منظم تحت برنامه بهبود مستمر محصول ما اندازه گیری می شود. روند توسعه محصول مورد نیاز شما با استفاده از استانداردهای API در شکل 2 نشان داده شده است.
5. طرح توسعه نتایج آزمون گروه API
در دو سال گذشته، استاندارد ورق API API B است. X-42، X-52، انواع کاغذ X-60 و X-65 با موفقیت توسعه یافتند. این ورق های فولادی که در طیف گسترده ای از ضخامت ها تولید می شوند، نه تنها مشخصات استاندارد API را برآورده می کنند، بلکه نیازهای مشتریان تولید صنعتی را نیز برآورده می کنند.
برای گریدهای پایین تر مانند API 5L-B، فولاد C-Mn انتخاب کلی است. با این حال، با افزایش نیاز به مقاومت، به ویژه با ناحیه برشی محدود در آزمایش‌های ضربه، میکروآلیاژ کردن با Nb، Ti یا V به تنهایی یا در آلیاژ. ترکیبات شیمیایی معمول مورد استفاده در استاندارد API در جدول 3 نشان داده شده است.
5.2 آگاهی از معادل های کربن
مشخصات استاندارد API حداکثر محتوای کربن را به 0.42 محدود می کند، در حالی که مشخصات مشتری این پارامترها را به سطوح محدودتر محدود می کند. جدول 4 معیارهای کربن درخواستی مشتری (Ceq) و پارامترهای ترک سرد (Pcm) و سایر مشخصات مشخص شده در استانداردهای ورق API را با هم مقایسه می کند.
شکل 2- چرخه تولید محصول مورد استفاده در گریدهای فولادی API
چرخه محصول مورد استفاده در گریدهای فولادی API
چرخه تولید محصول مورد استفاده در گریدهای فولادی API
مشاهده می شود که ترکیب شیمیایی API Sheet با الزامات استاندارد و همچنین مشخصات مشتری با توجه به محتوای عنصری مورد استفاده، مقدار معادل کربن و ضریب ترک سرد (Pcm) مطابقت دارد.
ورق API چیست؟ کاربرد ورق API
5.3 خواص مکانیکی
تکنیک های رانندگی کنترل شده با کنترل دما برای ارائه بهترین خواص مکانیکی برای رفع نیازهای کاربر استفاده می شود
جدول 5 استحکام و ویژگی های سایش فولادهای مختلف خط لوله توسعه یافته در استاندارد API را با استاندارد مقایسه می کند. مشاهده می شود که خواص به دست آمده در چارچوب تعریف شده توسط مشتریان بسیار مناسب است
طبقه بندی فولاد API و طبقه بندی رنگ در محیط های روغنی و اسیدی
API به دلیل شیمی، فرآیند تولید و عملیات حرارتی متفاوت، گریدهای مختلف فولاد را با خواص مکانیکی متفاوت استاندارد می کند و این گریدها به سه گروه تقسیم می شوند.
گروه 1 برای تمام ورق های مناسب برای ساخت لوله در گریدهای H40، J55 و N80 می باشد. گروه 2 برای کلاس های L80، C90 و T95 لوله های محدود است. گروه 3 لوله P110 با مقاومت بالا و صاف است. نام درجه API به طور دلخواه برای ارائه یک نام منحصر به فرد برای فولادهای مختلف انتخاب می شود.
این اعداد نشان دهنده حداقل استحکام تسلیم فولاد در هر هزار psi بر اساس استاندارد API است. استحکام تسلیم را به عنوان حداقل تنش لازم برای دستیابی به یک دوره مشخص در واحد طول نمونه آزمایش تعریف می کند. دستورالعمل های زیر هنگام استفاده از Pipeline API اعمال می شود.
H40 – اگرچه این استاندارد API، H40 به دلیل بهره وری نسبتا کم و صرفه جویی در هزینه کمتر از J55 معمولاً در تولید لوله استفاده نمی شود. تامین کنندگان معمولاً این مقدار را ندارند.
J55-A – این درجه به طور گسترده در بسیاری از چاه ها زمانی که الزامات را برآورده می کند استفاده می شود. به برخی از کاربران توصیه می شود در هنگام استفاده از آب و هوای بد یا محیط اسیدی (مشکل خوردگی) از نرمال یا عادی سازی با گرمایش استفاده کنند.
با این حال، چنین روش‌هایی برای بهبود هزینه بالایی دارند. J55 درجه استاندارد برای لوله کشی در بسیاری از کاربردهای کم عمق (کمتر از 9000 فوت) و فشار کم (4000 PSI) زیرزمینی است.
-C75 – دیگر کلاس API رسمی نیست و در دسترس عموم نیست. این فولاد به عنوان یک فولاد قوی تر برای کاربردهای اسیدی ساخته شد، اما از آن زمان با L80 جایگزین شده است.
N80-A – یک گرید نسبتا قدیمی با حالت شیمیایی باز اولیه. این حساسیت به SSC توسط H2S ایجاد می شود. زمانی که شرایط طراحی مناسب باشد برای چاه های نفت و گاز نرم مناسب است. برای این منظور، عملیات حرارتی حرارتی و خنک کننده ترجیح داده می شود. گرید N80 معمولا ارزان تر از درجه L80 است.
گرید L80-A یک گرید با چقرمگی نوع 1، 9% کروم یا 13% کروم موجود است. نوع 1 ارزان تر از 9% کروم و 13% کروم است، اما در برابر خوردگی مقاوم تر است. L80 Type 1 به دلیل استحکام بالاتر از J55 معمولا در بسیاری از میادین نفت و گاز استفاده می شود.
L80 برای مقاومت SSC در همه موارد رضایت بخش است، اما ممکن است در هنگام خوردگی وزن کم کند. اگرچه قبلا برای چاه های آلوده به CO2 و H2S مناسب بود، نوع 9 Cr با نوع 13 Cr جایگزین شده است. لوله های L80 13 Cr اخیراً به دلیل ویژگی های مقاوم در برابر خوردگی CO2 محبوبیت پیدا کرده اند. با این حال، هزینه بالا است. نوع 13 Cr ممکن است در محیط سرویس نهایی مناسب نباشد. به طور معمول، فشار بخار H2S برای استفاده ایمن از L80 Type 13 Cr باید کمتر از 1.5 psi باشد. کاربران باید دستورالعمل های API را دنبال کنند
C90-A- نوع جدید با دو نیاز شیمیایی مختلف: نوع 1 و نوع 2. فقط نوع 1 برای استفاده عملیاتی توصیه می شود. در بیشتر موارد، این نشانه باید خصوصی باشد. استفاده از آن با T95 جایگزین شد.
T95-A یک ورق با کیفیت بالا برای تولید لوله هایی است که به خواص شیمیایی متفاوتی نیاز دارند: نوع 1 و نوع 2. فقط نوع 1 برای محیط های اسیدی توصیه می شود. T95 بادوام است اما در برابر سایش و پارگی غیر قابل نفوذ نیست.
P110 – گرید پایه قدیمی P105 برای تولید ورق لوله که اجازه می داد ورق با عملیات حرارتی طبیعی خنک شود و نرمال سازی شود، اکنون متوقف شده است و روش تولید P110 با ریخته گری است که فقط به عملیات حرارتی و خاموش کردن محدود می شود.
این لوله با استحکام بالا معمولاً در چاه های عمیق نفت و گاز با فشار بالا استفاده می شود. این سطح مستعد خرابی SSC است مگر اینکه دما نسبتاً بالا باشد (>175 درجه فارنهایت). گرید P110 کمی گران‌تر از L80 نوع 1 است، اما معمولاً بر اساس رتبه‌بندی قدرت تسلیم محدود API، از گریدهای C90 و T95 ارزان‌تر است.
Q125 – اگرچه درجه خاصی از لوله API وجود ندارد، مشتریان می توانند لوله API Q125 را سفارش دهند. بنابراین، ترکیب شیمیایی 1 ترجیح داده می شود.
