مقدمة: لماذا فهم درجات أنابيب الصلب LSAW أمر بالغ الأهمية

في بناء خط أنابيب النفط والغاز على نطاق واسع وعالي القوة لمسافات طويلة، كان تصنيع أنابيب الصلب LSAW مهمًا بشكل خاص. نظرًا لمقاومته الجيدة للضغط، والتوحيد الجيد، والدقة الجيدة، وجودة اللحام الموثوقة، ونطاق القطر الكبير وأنواعه المختلفة، فإنه غالبًا ما يستخدم في البناء. ومع ذلك، فإن اختيار عملية LSAW وحدها لا تكفي لجعل نظام خط الأنابيب يتمتع بجودة عالية وتكلفة معقولة واستخدام آمن ومستقر؛ المفتاح المهم للمشكلة يكمن أيضًا في اختيار درجة الفولاذ المناسبة.

كل درجة من الأنابيب لها خصائص فيزيائية فريدة من نوعها وسوف تجتاز المواصفات المطلوبة بدقة لملاحق تلك الدرجة. إذا تم اختيار درجة عالية جدًا أو منخفضة جدًا، فسيؤدي ذلك عادةً إلى تجاوزات مكلفة في الاختبار أو حتى مشكلة محتملة تتعلق بالسلامة. سيكون هذا المستند بمثابة نظرة عامة على درجات الصلب الأكثر شيوعًا في إطار API 5L (X42-X80)، حتى تتمكن من تحديد موعد الشراء واستخدام تلك المواصفات، حيث إن الأمر ليس بهذه البساطة.

أنبوب فولاذي منشار فولاذي x42 x80 1

 

سيناريوهات الأداء والاستخدام لدرجات أنابيب الصلب LSAW الرئيسية

الأنابيب الفولاذية X42 LSAW: نقطة التوازن بين الموثوقية والاقتصاد

فولاذ خط الأنابيب الفولاذية طويل الأمد والأكثر شيوعًا الموجود في معيار API 5L هو الفولاذ من الدرجة X42. وهو يحافظ على نفس القوة والصلابة تقريبًا كما هو الحال عند درفلته على الرغم من قوته.

· خصائص الأداء: أداء المعالجة وأداء اللحام لهذه الصفيحة الفولاذية جيد؛ يشيع استخدامها في آلات البناء والتشييد.

· سيناريوهات التطبيق: إنه الأنسب لنقل الغاز والماء والنفط وبعض المواد الصلبة أو المواد المسحوقية في المؤخرة إلى خطوط الأنابيب المختلفة والعدادات تحت ضغط العمل العام. X42 أنابيب الصلب LSAW قابلة للتطبيق أيضًا في التغذية المبنية في المناطق الحضرية، وخطوط النقل، والآبار، والخوازيق طويلة المدى، وفي استخدامات النفط والغاز الطبيعي والصناعي، وتستخدم أيضًا في تطبيقات أخرى.

الأنابيب الفولاذية X52 LSAW: فرس العمل الأكثر استخدامًا على نطاق واسع

إن X52 تزيد درجة الفولاذ من الحد الأدنى لقوة الخضوع إلى 52,200 رطل لكل بوصة مربعة (360 ميجا باسكال) وهي واحدة من أكثر درجات أنابيب الخطوط استخدامًا على نطاق واسع على مستوى العالم. وهي تحقق توازنًا ممتازًا بين القوة والمتانة وقابلية اللحام.

· خصائص الأداء: خواص شاملة ممتازة، وقوة معتدلة، ومقاومة جيدة للتآكل (خاصةً مع إضافة عناصر السبائك المقابلة)، وفوائد اقتصادية كبيرة.

· سيناريوهات التطبيق: تُستخدم على نطاق واسع في كل من الخطوط الرئيسية لنقل النفط والغاز ذات الضغط المتوسط إلى العالي البرية والبحرية. سواء لخطوط أنابيب الغاز الطبيعي لمسافات طويلة أو لنقل النفط الخام, أنبوب فولاذي X52 LSAW هو الدعامة الأساسية بلا منازع، حيث يلبي متطلبات التصميم لمعظم مشاريع خطوط الأنابيب الرئيسية.

الأنابيب الفولاذية X60 LSAW: ولدت لضغط أعلى وتدفق أكبر

مع ارتفاع ضغط نقل خطوط الأنابيب، ظهرت أيضًا الدرجة الفولاذية لجسم الأنبوب X60. يبلغ الحد الأدنى لمقاومة الخضوع 60,200 رطل لكل بوصة مربعة (415 ميجا باسكال) في هذه الفئة من فولاذ أنابيب الخطوط.

- خصائص الأداء: يمكن للقوة العالية أن تنقل تدفقًا أكبر بنفس حجم الأنبوب أو في نفس حالة التدفق، ويمكن أن تقلل من سمك جدار الأنبوب، مما يوفر التكلفة في بوصة الأنبوب، كما يمكن للقوة الأعلى أن توفر التكلفة في البناء.

·..

الأنابيب الفولاذية X70 LSAW: مرادف للضغط العالي والأقطار الكبيرة والبيئات القاسية

يبلغ الحد الأدنى لمقاومة الخضوع لأنابيب الخطوط الفولاذية عالية القوة X70 70,300 رطل لكل بوصة مربعة (485 ميجا باسكال). وقد أدى ابتكارها إلى تطوير تكنولوجيا خطوط أنابيب نقل الغاز عالية الضغط ذات القطر الكبير والمسافات الطويلة إلى حد كبير.

- خصائص الأداء: إنها مادة ذات قوة فائقة وصلابة جيدة، وتتمتع بصلابة كسر جيدة خاصة في درجات الحرارة المنخفضة. ولكي تكون موثوقة في الخدمة القاسية، يجب أن تفي عادةً بالمتطلبات الفنية لـ PSL2.

- سيناريوهات التطبيق: الأنابيب الفولاذية X70 LSAW هي الأنسب لمشاريع خطوط أنابيب الغاز الطبيعي العابرة للبلدان وعبر الوطنية التي تتطلب عددًا كبيرًا من الأنابيب الفولاذية بنفس درجة الفولاذ، وهي أيضًا الخيار الأفضل لبناء خطوط أنابيب الغاز عالية الضغط والنقل لمسافات طويلة، بالإضافة إلى المتطلبات الخاصة لبيئة درجات الحرارة العالية أو المنخفضة. وتوفر ميزة القوة العالية إمكانية تقليل استهلاك الفولاذ وتكلفة البناء، والأنبوب نفسه هو الدرجة القياسية لوضع النقل عالي الضغط في النقل....

أنابيب الصلب X80 LSAW: الحافة المتطورة للنقل فائق الضغط العالي جداً

X80 هو واحد من أعلى أنواع الفولاذ الخطي الأعلى درجة في الاستخدام التجاري اليوم، مع حد أدنى مذهل لمقاومة الخضوع يبلغ 80,000 رطل لكل بوصة مربعة (555 ميجا باسكال). وهو يمثل ذروة تكنولوجيا صناعة الصلب الحديثة وتكنولوجيا تصنيع الأنابيب.

· خصائص الأداء: قوة عالية للغاية، مع صلابة استثنائية ومقاومة للتشوه. وهي تتطلب عمليات إنتاج صارمة للغاية، وغالباً ما تستخدم السبائك الدقيقة المتقدمة والمعالجة الحرارية الميكانيكية المتحكم فيها (TMCP).

- سيناريوهات التطبيق: مصممة خصيصًا لمشاريع نقل الغاز الطبيعي ذات الضغط العالي جدًا (عادةً فوق 12 ميجا باسكال). باستخدام أنابيب الصلب X80 LSAW تزيد من كفاءة النقل وتقلل من عدد محطات الضواغط، مما يجعلها المادة الأساسية لشرايين الطاقة ذات المستوى العالمي مثل مشروع “خط أنابيب الغاز بين الغرب والشرق”.

عمليات التصنيع: كيف تقوم شركة JCOE وشركة UOE بتشكيل أنابيب LSAW

لا يعتمد أداء أنبوب LSAW على درجة الفولاذ فحسب، بل يعتمد أيضًا على عملية التصنيع. تشمل طرق الإنتاج السائدة ما يلي عملية UOE وعملية JCOE.

- عملية UOE: يتم تشكيل الصفيحة الفولاذية من خلال الضغط على شكل حرف U، والضغط على شكل O، واللحام المسبق، واللحام الداخلي، واللحام الخارجي. توفر هذه الطريقة كفاءة إنتاج عالية وجودة مستقرة، وهي مناسبة للإنتاج على دفعات كبيرة وبمواصفات واحدة.

- عملية JCOE: يتم تشكيل صفيحة فولاذية بشكل تدريجي في تسلسل J-C-O-E. وتوفر هذه الطريقة مرونة عالية في الإنتاج، مما يجعلها مناسبة للطلبات متعددة المواصفات والدفعات الصغيرة، كما أنها تتمتع بميزة في إنتاج الأنابيب ذات الجدران الثقيلة ذات الأقطار الكبيرة.

التفسير القياسي: معيار API 5L والاختيار بين PSL1/PSL2

تتوافق جميع الأنابيب الخطية LSAW مع API 5L. تحدد هذه المواصفة القياسية مستويين لمواصفات المنتج (PSL): PSL1 و PSL2.

- PSL1: مستوى مواصفات المنتج، PSL1 (مع الامتثال لمعيار أنابيب الخط)، الذي يحتوي على متطلبات عامة.

- PSL2: استنادًا إلى التركيب الكيميائي، يكون أكثر خضوعًا لرقابة صارمة على التصنيع والاختبار التدميري والأبعاد والاختبار غير التدميري والضغط ودرجات الحرارة. ويتطلب اختبار تشاربي للصدمات، وله مكافئ كربون أكثر تقييدًا بقليل، مما يؤدي إلى قابلية لحام أفضل وصلابة أفضل.

يعتبر معيار PSL2 إلزاميًا بشكل عام للصلب عالي الجودة فوق X60 ولخطوط الأنابيب المستخدمة في المواقع القصوى، مثل الخدمة الحامضة أو درجات الحرارة المنخفضة أو الاختبار البحري.

الخاتمة: كيفية اختيار درجة أنابيب الصلب LSAW علميًا

عملية اتخاذ القرار لاختيار درجة أنابيب الصلب LSAW شاملة للغاية، والتي تتطلب المفاضلة بين المتطلبات الفنية والتكاليف الاقتصادية. وتشمل المعايير الأساسية ما يلي:

1. ضغط التصميم ووسيلة النقل: يعتمد عليه المعيار الرئيسي لنوع الفولاذ. فكلما زاد الضغط، زادت الدرجة المطلوبة.

2. بيئة خطوط الأنابيب: تتطلب البيئات القاسية، مثل التربة المسببة للتآكل، أو المناطق ذات درجات الحرارة المنخفضة، أو المواقع البحرية، عادةً أنابيب ذات صلابة أعلى (عادةً PSL2) ودرجة أعلى من الفولاذ.

3. التحليل الاقتصادي: يمكن للدرجات الأعلى أن تقلل من سُمك الجدار، مما يوفر تكاليف المواد والنقل، ولكن سعر الوحدة منها أعلى. ومن الضروري إجراء تحليل كامل لتكاليف وفوائد دورة الحياة.

4. قدرات اللحام والبناء: تفرض درجات الصلب الأعلى أيضًا متطلبات أكبر على عمليات اللحام في الموقع وتقنيات البناء.

باختصار، من الناحية الاقتصادية العملية X42 إلى الأداء المتطور لـ X80, فإن لكل درجة من درجات الصلب قيمتها التي لا يمكن الاستغناء عنها. ولا يمكن بناء تحفة فنية آمنة وموثوقة وفعالة من حيث التكلفة لخطوط الأنابيب إلا من خلال الفهم العميق لخصائصها والجمع بينها وبين احتياجات المشروع المحددة.

الأسئلة الشائعة (الأسئلة الشائعة)

1. ما إذا كان يمكن استخدام أنابيب الصلب X70 LSAW في خطوط الضغط العالي؟

ج: نعم، أنبوب الفولاذ X70 LSAW مناسب لتوصيل الضغط العالي، خاصة لمشروع نقل الغاز الطبيعي لمسافات طويلة، وهو أحد المنتجات التي ندرسها حاليًا. تبلغ قوة شدها 70.300 رطل لكل بوصة مربعة، وهي مفيدة في ختم المعادن عالية الضغط. ولكن لا يزال من الضروري أن تختار بدقة في ضغط التصميم ودرجة الحرارة المحيطة وخصائص الوسائط، API 5L PSL2 مثالية لتلك الحالات، والتي تغطي درجة الحرارة العادية + المعتدلة والمنخفضة ودرجة الحرارة المنخفضة، والبيئة واحدة، بالطبع دون الانخراط في بيئة شديدة، حيث أن درجة الحرارة والضغط المنخفضة للغاية والضغط الشديد، ومتطلبات ذلك قريبة من الصين الصف X70 و X80.

2. ما هو تأثير PSL1 مقابل PSL2 على اختيار درجة الصلب؟

A: يوفر هذا الاختيار بين PSL1 وPSL2 تأثيرًا واسع النطاق على موثوقية درجة الفولاذ. تصف PSL1 أقل المتطلبات، بينما PSL2 لها متطلبات أعلى لجودة نوع الأنبوب، حيث أن PSL2 لها خصائص كيميائية وميكانيكية أكثر صرامة، ومتطلبات اختبار. بالنسبة للفولاذ عالي الرتبة (X60 وما فوق) وخاصة للخدمة الحامضة والاستخدام البحري، تنطبق الشروط الفنية أيضًا على PSL 2. يشير اختيار PSL2 إلى أن خط الأنابيب يتمتع بمخزون أمان أكبر ومقاومة أفضل لبدء التشقق والتمديد. لذلك عندما نطلب أعدادًا كبيرة ودرجات أعلى مثل X70 و X80، فإن الحد الأدنى دائمًا ما يكون دائمًا مواصفات PSL2 التقنية.

3. بميزانية محدودة، هل يمكن أن تحل درجة أقل (مثل X42) بجدار أكثر سمكاً محل درجة أعلى (مثل X52)؟

A: من الناحية النظرية، يمكن أن تمنحك إضافة المزيد إلى سُمك الجدار قدرة ضغط أنبوب من درجة أقل. ومع ذلك، من الناحية العملية، يتطلب هذا الاستبدال فحصًا كاملاً. إن زيادة سُمك الجدار يزيد بشكل كبير من حمولة الفولاذ مع ثقل وزن الأنبوب، وبالتالي زيادة رسوم النقل وتكلفة المناولة في الموقع. يمكن للجدار الأكثر سمكًا أن يزيد من تعقيد عملية اللحام في الموقع. لذلك، في حين أنه قد يكون مناسبًا لبعض المشاريع ذات المسافات القصيرة والمخاطر المنخفضة، إلا أنه من غير المحتمل أن يكون الحل الأكثر فعالية من حيث التكلفة أو الكفاءة في حالة خطوط الأنابيب ذات المسافات الطويلة عندما يتم النظر في استخدام درجة أعلى مثل X52 أو X60 مع سمك جدار محسن أعلى.