API 5L

المعيار التقني API 5L: دليل شامل من الأساسيات إلى التطبيق

1. التعريف والخلفية

معيار API 5L هو معيار عالمي لتصنيع أنابيب الخطوط وفحصها نشره معهد البترول الأمريكي (API). والعنوان الكامل للمعيار هو مواصفات أنابيب الخطوط، ويوفر متطلبات البناء للأنابيب الفولاذية الملحومة وغير الملحومة المستخدمة في أنظمة نقل النفط والغاز الطبيعي الخطرة. لهذا السبب، يحتوي معيار API 5L على مستويين لمواصفات المنتج (PSL 1 و PSL 2) لتحديد أنواع الاستخدام المتنوعة بشكل منفصل. والغرض من API 5L هو توفير بناء أنابيب آمنة وموثوق بها في ظل بيئات عالية الضغط والتآكل والبيئات المعادية، من خلال مراقبة الجودة المحددة، مثل التركيب الكيميائي لحدود التصنيع والاختبارات الميكانيكية والفحص غير المتلف (NDE).

يتم تحديث معيار API 5L بانتظام منذ منتصف القرن العشرين، وقد صُمم بناء حقوق الطبع والنشر للمعيار بشكل مقصود لتلقي التطورات الجديدة وتعزيز التوقعات الخاصة بالسلامة والموثوقية. وتوفر المتطلبات الأولية المفيدة لمعيار API 5L تحسينًا في تسليم خطوط الأنابيب وبروتوكولات الصحة والسلامة ومراقبة الجودة. وعلاوة على ذلك، يجب أن يحصل المصنعون على شهادة Monogram من API (صالحة لمدة 3 سنوات) حتى يتم لصق ختم API على الأنبوب، ومطالبات الامتثال. واليوم، تعتبر API 5L هي اللغة التقنية العالمية لهندسة خطوط الأنابيب في جميع أنحاء العالم، جنبًا إلى جنب مع المعايير المحلية أو الإقليمية مثل ANSI/ASME B36.10.

2. نطاق التطبيق

2.1 الصناعات الرئيسية

تم تصميم أنابيب API 5L لأنظمة نقل السوائل، بما في ذلك:

نقل الطاقة: خطوط أنابيب النفط الخام والغاز الطبيعي والمنتجات المكررة البرية/ تحت سطح البحر.

الوسائط الصناعية: الماء، وطين الفحم، والطين المعدني، والسوائل الكيميائية.

الاستخدامات الهيكلية: دعامات المنصات البحرية، وأنابيب ضغط محطات الطاقة، والإنشاءات الحضرية

2.2 البيئات التشغيلية

مصممة لمواجهة تحديات أقسى البيئات:

الضغط العالي: يمكن أن تأخذ درجة X70 من 82 إلى 95 ميجا باسكال قوة شد من 82 إلى 95 ميجا باسكال لأنابيب الخطوط النهائية تحت تطبيقات الضغط العالي.

التآكل هو أحد المتطلبات: PSL 2 حتى من خلال قيم حدية أكثر صرامة للكبريت والفوسفور (≤ ≤ 0.015%) فهي توفر مقاومة إضافية للتآكل في المناطق المختلفة.

خدمة درجات الحرارة المنخفضة: X65+ مع متطلبات طاقة الصدم Charpy (≥40 J عند درجة حرارة صفر درجة مئوية) لأنابيب القطب الشمالي/ تحت سطح البحر

دراسة حالة: AD في خطوط الأنابيب العابرة للمحيطات، يُفضّل PSL 2 X70 عمومًا بسبب قوته العالية (YP 485 ميجا باسكال) ومساحة القص العالية (DWTT ≥ 60%) في مشاريع المياه العميقة.

3. الأبعاد والأحجام

3.1 نطاقات الأبعاد

تغطي الأحجام من خطوط المعالجة الصغيرة إلى أنابيب النقل ذات القطر الكبير:

القطر الخارجي (OD):

سلس: 1/2 بوصة - 36 بوصة (21.3 - 914 مم)

ملحومة 16 ″ - 56″ (406.4 - 1422.4 مم)

سُمك الجدار (WT):

قياسي: 2-50 مم (غير ملحوم)

محسّنة: حتى 60 مم لدرجة X70

الطول: عادةً 5-14 م (LSAW مخصص حتى 12.5 م)

3.2 عمليات التصنيع

أنابيب غير ملحومة: المدرفلة على الساخن/الموسعة على الساخن للتطبيقات ذات الضغط العالي ذات القطر الصغير

الأنابيب الملحومة:

اللحام بالقوس المغمور الطولي (LSAW): خطوط النقل ذات القطر الكبير (على سبيل المثال، Ф1422 مم)

اللحام بالمقاومة الكهربائية (ERW): شبكات التوزيع ذات الضغط المتوسط/المنخفض

4. متطلبات التحمل

تفرض API 5L دقة أبعاد صارمة لقابلية اللحام والتركيب الميداني.

4.1 التفاوتات المسموح بها في OD وWT

*الجدول: التفاوتات الرئيسية للأنابيب غير الملحومة (PSL 1/PSL 2)*

4.2 التفاوتات الهندسية

الإباضة:

الحد الأقصى لفرق العمق ≤6 مم عند أطراف الأنبوب (نطاق 100 مم)، ≤8 مم في جسم الأنبوب

الاستقامة:

الانحراف الكلي ≤0.2% من الطول (على سبيل المثال، 24 مم كحد أقصى لأنبوب طوله 12 م)

الانحراف المحلي (أكثر من 1 م) ≤2 مم

التحضير النهائي:

زاوية الشطبة 30° ± 5°، وجه الجذر 1.6 ± 0.8 مم

انحراف التربيع ≤1.6 مم

5. الاختبار والفحص

5.1 الاختبار التدميري

الاختبار الهيدروستاتيكي:

إلزامي؛ ضغط الاختبار: P=2RS/د (R = 95%-100% من قوة الخضوع)

المدة: ≥5 ثوانٍ (≥15 ثوانٍ لأنابيب الضغط العالي، على سبيل المثال، 11.2 ± 0.5 ميجا باسكال ل X52)

الاختبارات الميكانيكية:

اختبار الشد: لكل 100 أنبوب/حرارة؛ تتطلب PSL 2 نسبة المردود إلى الشد ≤0.93

اختبار تشاربي للصدم: إلزامي ل PSL 2؛ ≥40 J في المتوسط عند درجة حرارة صفر درجة مئوية ل X60

اختبار الانحناء الموجه: التحقق من صلابة اللحام؛ طول الشرخ ≤3.18 مم

5.2 الفحص غير التدميري (NDE)

فحص اللحام: 100% UT + RT؛ الشق المرجعي: 50×1×12.5%T مم

المغناطيسية المتبقية في طرف الأنبوب: ≤30 غاوس (الذروة ≤35 غاوس) لمنع انفجار القوس الكهربائي

عيوب السطح: يجب إزالة العيوب > 12.5% WT عن طريق الطحن/القطع

6. الخواص الكيميائية والميكانيكية

6.1 تصنيف الرتب 6.1

تشير الرتب إلى الحد الأدنى لمقاومة الخضوع (بالكيلو باسكال) مسبوقة بحرف “X” أو “L”:

الدرجات القياسية: X42، X46، X52، X56، X60، X42، X46، X52، X56، X60

درجات عالية القوة: X65، X70، X80 (العائد ≥ 550 ميجا باسكال)
تغطي PSL 1 المتطلبات الأساسية؛ وتضيف PSL 2 المتانة في درجات الحرارة المنخفضة والتحكم في مكافئ الكربون (CE) والكيمياء الأكثر صرامة.

الجدول: الخواص الميكانيكية للدرجات الرئيسية (PSL 2)

6.2 المتطلبات الكيميائية

تفرض PSL 2 ضوابط أكثر صرامة على النقاء وقابلية اللحام:

مكافئ الكربون: CE (IIW) ≤0.43% (يمنع التشقق البارد)

حدود الشوائب:

كبريت psl 1 ≤0.0.030%، psl 2 ≤0.015%

الفوسفور psl 1 ≤0.0.030%، psl 2 ≤0.025%

السبائك الدقيقة: Nb+V+Ti ≤0.15% (صقل الحبيبات من أجل الصلابة)

الجدول: كيمياء PSL 2 النموذجية (wt%)

7. الملخص التقني والاتجاهات المستقبلية

تحقق API 5L تغطية كاملة من خطوط الضغط المنخفض إلى خطوط أنابيب المياه العميقة من خلال التحكم المتدرج (PSL 1/PSL 2) ونظام متدرج القوة. تشمل الركائز التقنية الرئيسية ما يلي:

ضمان العملية الكاملة: 13 اختبارًا إلزاميًا من الصهر إلى الاختبار الهيدروستاتيكي

تحكم دقيق في الأبعاد: تفاوت OD ± 0.5% يتيح اللحام الآلي

مبدأ الصلابة أولاً: تمنع متطلبات طاقة الصدمة PSL 2 ومتطلبات DWTT الكسر الهش

يركز التطور المستقبلي على القوة العالية والاستدامة:

تسويق درجات X80/X100 لتقليل سُمك الجدار/استخدام المواد

صناعة الفولاذ منخفض الكربون (على سبيل المثال، تعدين الهيدروجين) خفض ميم لنقل الهيدروجين
وباعتبارها المعيار الأساسي للبنية التحتية للطاقة، ستواصل API 5L تحقيق التوازن بين السلامة والتكلفة والاستدامة.