API 5L PSL1 مقابل الأنابيب غير الملحومة PSL2: مقارنة المتطلبات الفنية والأداء الميداني

في حين أن الأنابيب غير الملحومة API 5L PSL1 وPSL2 قد تظهر متطابقة في تقرير اختبار المطحنة القياسي (MTR) فيما يتعلق بالأبعاد وقوة الشد الأساسية، إلا أنها منتجات متميزة من الناحية المعدنية. تم تصميم  PSL1 (المستوى 1 لمواصفات المنتج)  للبيئات الحميدة، بينما تم تصميم  PSL2 (المستوى 2 لمواصفات المنتج)  للتحكم في الكسور والخدمة الحمضية وقابلية اللحام المتوقعة.

1. صلابة الكسر: قاتل الطقس البارد

والفرق الوحيد الأكثر أهمية بين المستويين هو اختبار التأثير الإلزامي. في نقل الغاز عالي الضغط، تكون قدرة الفولاذ على إيقاف التشقق المنتشر أمرًا بالغ الأهمية.

ميزة	API 5L PSL1	API 5L PSL2	التضمين الميداني
شاربي على شكل حرف V (CVN)	غير مطلوب	إلزامية  (جميع الصفوف)	يمكن أن يصبح أنبوب PSL1 'هشًا كالزجاج' عند درجات الحرارة المتجمدة.
اختبار درجة الحرارة	لا يوجد	عادة 32 درجة فهرنهايت (0 درجة مئوية) أو أقل	يضمن PSL2 ليونة. PSL1 مقامرة.
التحكم في الكسر	لا أحد	تم تقييم منطقة القص	PSL2 يقاوم انتشار الكراك. قد يتم فك ضغط PSL1.

إذا كنت تقوم بهندسة خط في المناطق التي تشهد درجات حرارة أقل من الصفر (على سبيل المثال، داكوتا الشمالية، شمال ألبرتا)، فإن PSL1 ليس بداية. لا يتم التحكم في كيمياء الفولاذ من حيث المتانة، مما يعني أن نقطة صلبة واحدة يمكن أن تؤدي إلى كسر هش كارثي أثناء الاختبار المائي أو الخدمة.

2. الكيمياء وقابلية اللحام: فخ 'مكافئ الكربون'.

يفرض PSL2 حدودًا قصوى منخفضة بشكل صارم على العناصر الكيميائية التي تسبب مشاكل اللحام، وخاصة البقع الصلبة وتكسير الهيدروجين. الفرق الأكثر أهمية هو التحكم في مكافئ الكربون (CE).

• الكربون (الحد الأقصى):  يسمح PSL1 بما يصل إلى 0.28% (Gr B)، بينما يقيده PSL2 إلى 0.24%.

• الفوسفور والكبريت:  يقطع PSL2 هذه الشوائب إلى النصف تقريبًا مقارنة بـ PSL1.

سيناريو الأنابيب 'غير القابلة للحام':  يمكنك شراء أنبوب PSL1 بشكل قانوني بمكافئ كربون (CE) يتجاوز 0.50%. إن لحام هذه المادة بدون حرارة مسبقة ضخمة (300 درجة فهرنهايت +) سيضمن تقريبًا تكسير الهيدروجين المتأخر (التكسير البارد) في المنطقة المتأثرة بالحرارة (HAZ). يغطي PSL2 CE (عادةً ~ 0.43% للـ Gr B)، مما يجعلها قابلة للحام من خلال الإجراءات القياسية.

3. تفاوتات المطحنة و'قوة الخضوع الهاربة'

هذه مشكلة 'المعرفة القبلية' المنتشرة والتي تؤدي إلى فشل اللحام. يحدد PSL1 الحد الأدنى لقوة الخضوع ولكن  لا يوجد حد أقصى . يحدد PSL2 كلا من الحد الأدنى والحد الأقصى.

سيناريو الفشل الميداني

تنتج المطحنة حرارة من الفولاذ X60 (إنتاجية 60 كيلوواط). لديهم فائض، لذلك يقومون بدحرجته في أنبوب وختمه بـ 'الدرجة B PSL1'. يعد هذا أمرًا قانونيًا لأن X60 يلبي  الحد الأدنى  من متطلبات الدرجة B (60 ksi > 35 ksi).

ومع ذلك، عندما يقوم الطاقم الميداني بلحام هذا الأنبوب من 'الدرجة ب' باستخدام قطب كهربائي E6010 (مصمم لشد 60 كيلو باسكال)، يكون جسم الأنبوب أقوى من معدن اللحام. يؤدي هذا  عدم التطابق  إلى توطين الضغط في اللحام، مما يؤدي إلى التشقق العرضي. علاوة على ذلك، من المحتمل أن تتطلب الكيمياء المطلوبة لتحقيق قوة X60 حرارة مسبقة مختلفة عما تحدده معايير WPS من الدرجة B.

4. الخدمة الحامضة وقيد H2S

تعتبر أنابيب API 5L PSL1 غير مناسبة بشكل أساسي للخدمة الحامضة (البيئات التي تحتوي على كبريتيد الهيدروجين) كما هو محدد في NACE MR0175 / ISO 15156.

يحدث التكسير المستحث بالهيدروجين (HIC) عندما تنتشر ذرات الهيدروجين في الفولاذ وتتحد مرة أخرى في مواقع التضمين، مما يؤدي إلى ظهور بثور. يسمح PSL1 بوجود نسبة أعلى من الكبريت (0.030%)، والتي تشكل شوائب كبريتيد المنغنيز (MnS) - 'الفطائر' المسطحة التي تعمل كمواقع بدء لـ HIC.

الحل:  بالنسبة للخدمة الحامضة، يجب أن تستدعي المواصفات  API 5L PSL2 + Annex H. وهذا يضمن:

• نسبة كبريت منخفضة جدًا (غالبًا <0.002%).

• علاج الكالسيوم لكروية الادراج.

• اختبار HIC الإلزامي (NACE TM0284).

أسئلة ميدانية شائعة حول الأنابيب غير الملحومة API 5L PSL1 مقابل PSL2: مقارنة بين المتطلبات الفنية والأداء الميداني

هل يمكنني ترقية أنبوب PSL1 إلى PSL2 عن طريق إجراء اختبار رجعي؟

عموما لا. بينما يمكنك قطع الكوبونات فعليًا وإجراء اختبارات تأثير شاربي أو التحليل الكيميائي، لا يمكنك تغيير ممارسة الصهر المستخدمة في المسبك. إذا تم إنتاج الأنبوب باستخدام نسبة عالية من الكبريت أو بدون ممارسة الحبيبات الدقيقة، فلن يجعله أي قدر من الاختبارات متوافقًا مع الغرض المعدني لـ PSL2. بالإضافة إلى ذلك، تبدأ متطلبات التتبع لـ PSL2 في مرحلة قضبان الفولاذ، والتي غالبًا ما تُفقد مع مخزون PSL1 الجاهز.

لماذا يعتبر NDT (الاختبار غير المدمر) أمرًا بالغ الأهمية لاختيار PSL2؟

بالنسبة للأنابيب غير الملحومة API 5L PSL1، فإن NDT لجسم الأنبوب ليس إلزاميًا؛ مطلوب فقط اختبار مائي. يمكن للأنبوب أن يجتاز الاختبار المائي على الرغم من وجود صفائح أو شوائب في منتصف الجدار لا تسرب الماء ولكنها تنشر الشقوق تحت التحميل الدوري. يتطلب PSL2 100% NDT (الموجات فوق الصوتية أو الكهرومغناطيسية) للكشف عن هذه العيوب الداخلية.

إذا كنت أقوم بتشغيل خط مياه منخفض الضغط، فهل يعد PSL2 مضيعة للمال؟

على الأرجح، نعم. بالنسبة لخطوط المياه القياسية أو الهواء أو الغاز غير الحامض منخفض الضغط حيث تظل درجات الحرارة أعلى من درجة التجمد، فإن PSL1 هو الاختيار الهندسي الفعال من حيث التكلفة. تعتبر صلابة الكسر الفائقة والضوابط الكيميائية لـ PSL2 بمثابة حمل هندسي غير ضروري للبيئات الثابتة الحميدة.

الحلول الهندسية للأنابيب غير الملحومة API 5L PSL1 مقابل PSL2: مقارنة المتطلبات الفنية والأداء الميداني

يعد اختيار درجة الأنابيب الصحيحة أمرًا بالغ الأهمية لمنع حدوث أعطال كارثية في الحقل. توفر ZC Pipe مخزونًا شاملاً لأنابيب خط API 5L والمنتجات الأنبوبية المرتبطة بها، مما يضمن إمكانية التتبع الكامل والامتثال لمواصفات PSL2 وNACE الصارمة.

خطوط الإنتاج الموصى بها:

• خطوط نقل عالية المتانة: أنابيب الخطوط غير الملحومة (API 5L PSL1 / PSL2)

• تطبيقات قاع البئر: الغلاف والأنابيب (API 5CT)

• اتصالات البيئة المتطرفة: اتصالات متميزة

الأسئلة المتداولة: الفروق الفنية بين API 5L PSL1 وPSL2

ما هو الحد الأقصى لقوة الخضوع المسموح بها لـ PSL1 Grade B؟

لا يحدد API 5L PSL1 الحد الأقصى لقوة الخضوع للصف B. فهو يتطلب فقط ما لا يقل عن 35000 رطل لكل بوصة مربعة (241 ميجا باسكال). يمكن أن يؤدي هذا إلى 'انحراف قوة الإنتاجية'، حيث يكون الأنبوب الذي يتم تسليمه أصعب وأقوى بكثير مما يتوقعه التصميم، ومن المحتمل أن يتجاوز قوة مستهلك اللحام.

هل يتطلب API 5L PSL2 الامتثال لـ NACE MR0175؟

ليس تلقائيا. في حين أن الحدود الكيميائية لـ PSL2 أقرب إلى متطلبات NACE من PSL1، فإن الامتثال الصارم لمعيار NACE MR0175 / ISO 15156 يتطلب طلب أنابيب PSL2 مع  الملحق H. وهذا يضمن اختبار HIC محددًا وضوابط الكبريت التي لا يضمنها معيار PSL2 بشكل صارم.

كيف يختلف مكافئ الكربون (CE) بين PSL1 وPSL2؟

لا يحد PSL1 بشكل صارم من مكافئ الكربون (CE)، مما يسمح بمحتوى أعلى من الكربون والسبائك التي يمكن أن تؤدي إلى تعقيد عملية اللحام. يفرض PSL2 حدًا أقصى صارمًا لـ CE (على سبيل المثال، 0.43% للدرجة B غير الملحومة)، مما يضمن أن المادة قابلة للحام باستخدام الإجراءات القياسية دون التعرض لخطر مفرط لتكسير الهيدروجين.

لماذا تم حذف اختبار Charpy V-Notch في PSL1؟

مواصفات PSL1 مستمدة من المعايير القديمة المخصصة لنقل السوائل للأغراض العامة في المناخات المعتدلة. ويفترض أن بيئة التشغيل لن تضغط على المادة إلى درجة الكسر الهش، مما يجعل اختبار التأثير تكلفة غير ضرورية لتلك التطبيقات المحددة وغير الحرجة.