تعريف سريع: ASTM A106 VS. الأنابيب غير الملحومة API 5L: هل يمكن استخدامها بشكل تبادلي في تطبيقات منتصف الطريق؟
ASTM A106 هو معيار لأنابيب الفولاذ الكربوني غير الملحومة ذات درجة الحرارة العالية المستخدمة في أنابيب العمليات، في حين أن API 5L عبارة عن مواصفات لأنابيب الخطوط المستخدمة في أنظمة نقل النفط والغاز. على الرغم من وجود الأنابيب 'المعتمدة المزدوجة'، إلا أنها غير قابلة للتبديل بطبيعتها؛ يؤدي استخدام API 5L المستقيم في التطبيقات ذات الحرارة العالية إلى المخاطرة بفشل الجرافيت بسبب انخفاض السيليكون، كما أن استخدام A106 في خطوط الأنابيب ذات الضغط العالي يؤدي إلى خطر حدوث كسر هش بسبب المتانة غير المحددة.
أسطورة التبادل العالمي
في قطاعي الإنتاج والتصنيع، غالبًا ما تتعامل فرق المشتريات مع 'الأنابيب غير الملحومة من الصلب الكربوني' كسلعة، على افتراض أن ASTM A106 Grade B وAPI 5L Grade B متطابقان نظرًا لانتشار مخزونات 'المعتمدة المزدوجة'. هذا الافتراض هو وضع فشل كامن في انتظار التنشيط.
في حين أن التركيبات الكيميائية تتداخل، فإن القصد من المعايير يختلف بشكل أساسي:
ASTM A106 لدرجة تم تصميم الحرارة (أنابيب العملية).
API 5L تم تصميم للضغط وقابلية النقل (خطوط الأنابيب).
يمكن أن يؤدي استبدال أحدهما بالآخر دون التحقق من معادن معينة - وخاصة محتوى السيليكون ومتانة التأثير - إلى إخفاقات كارثية في البيئات القاسية.
1. 'المصيبة' الكيميائية: السيليكون والجرافيت
أخطر خطأ في قابلية التبادل هو محتوى السيليكون (Si). غالبًا ما تحجب أوراق البيانات القياسية هذا الاختلاف الحاسم.
العنصر
ASTM A106 Grade B
API 5L Grade B
المخاطر التشغيلية
السيليكون (سي)
الحد الأدنى 0.10% (مطلوب)
لا يوجد حد أدنى (غالبًا 0.00%)
الجرافيت> 750 درجة فهرنهايت
المنغنيز (من)
الحد الأقصى 1.06%
الحد الأقصى 1.20%
قابلية اللحام/البقع الصلبة
آلية الفشل: الرسوم البيانية ASTM A106 هي 'الفولاذ المقتول' وتتطلب ما لا يقل عن 0.10% من السيليكون. هذا السيليكون يخلق بنية مجهرية مستقرة. API 5L ليس لديه الحد الأدنى من متطلبات السيليكون. إذا كنت تستخدم أنبوبًا مستقيمًا API 5L (والذي قد يحتوي على 0.0% Si) في تطبيق البخار أو الغلاية الذي يتجاوز 750 درجة فهرنهايت (400 درجة مئوية)، فإن كربيد الحديد (الأسمنتيت) الموجود في الفولاذ سوف يتحلل إلى عقيدات من الجرافيت. وهذا يؤدي إلى التقصف الشديد والتمزق المحتمل.
لماذا يعتبر المخزون 'المعتمد المزدوج' أكثر أمانًا من مخزون معين؟
عادةً ما يتم تصنيع الأنابيب المزدوجة المعتمدة للوفاء بالكيمياء الأكثر صرامة لـ A106 (بما في ذلك السيليكون) مع تلبية الاختبار الميكانيكي لـ API 5L. ومع ذلك، فإن الاعتماد على الختم دون التحقق من تقرير اختبار المطحنة (MTR) للسيليكون > 0.10% يعد إهمالًا إذا كانت درجة حرارة الخدمة مرتفعة.
2. صلابة الكسر: النقطة العمياء في الطقس البارد
وكثيراً ما تعبر تطبيقات منتصف الطريق المناطق ذات درجات الحرارة المحيطة أقل بكثير من درجة التجمد (على سبيل المثال، داكوتا الشمالية، وألبرتا الشمالية). وهنا، يفشل منطق التبادلية في الاتجاه المعاكس.
API 5L (PSL2): يتطلب اختبار تأثير Charpy V-Notch (CVN) لضمان المتانة والليونة في درجات الحرارة المنخفضة.
ASTM A106: لا يتطلب اختبار CVN بشكل افتراضي. من المفترض أن يتم استخدام المادة في الخدمة الساخنة.
إن استخدام أنبوب A106 العام في خط نقل الغاز عالي الضغط المصمم لـ -40 درجة فهرنهايت يعرض الأصل لخطر الكسر الهش . تحت ضغط مرتفع أو تأثير، قد يتحطم الأنبوب A106 مثل الزجاج حيث يمكن أن يتشوه أنبوب API 5L PSL2 من الناحية البلاستيكية.
القيد الحرج: فخ الخدمة الحامضة
لا تفترض أن أيًا من المعيارين متوافق تلقائيًا مع NACE MR0175. في حين أن API 5L عادةً ما يحد من الكبريت بشكل أكثر صرامة من A106، إلا أن أياً من المعيارين لا يضمن الصلابة (<22 HRC) المطلوبة لمنع تكسير إجهاد الكبريتيد (SSC) في بيئات كبريتيد الهيدروجين. قم دائمًا بتحديد 'NACE MR0175/ISO 15156' بشكل صريح، بغض النظر عن المعيار الأساسي.
أسئلة ميدانية شائعة حول الأنابيب غير الملحومة ASTM A106 مقابل API 5L: هل يمكن استخدامها بالتبادل في تطبيقات منتصف الطريق؟
هل يمكنني استخدام فائض API 5L X42 لخط مكثفات بخارية ذات درجة حرارة عالية؟
عموما لا. ما لم تكن لديك تقارير اختبار المطحنة الأصلية (MTRs) التي تؤكد محتوى السيليكون بنسبة 0.10% على الأقل، فإن استخدام API 5L للخدمة في درجات الحرارة العالية محظور بموجب الممارسات الهندسية الجيدة بسبب خطر الجرافيت. تم تصميم API 5L لدرجات الحرارة المحيطة إلى المعتدلة؛ إنه ليس معيار أنبوب الغلاية.
هل يلبي A106/API 5L B 'Dual Certified' متطلبات NACE MR0175 تلقائيًا؟
لا، فالشهادة المزدوجة تشير فقط إلى النطاقات الكيميائية وخصائص الشد الخاصة بالمعايير الأساسية ASTM وAPI. يتطلب NACE MR0175 (ISO 15156) ضوابط تصنيع محددة لضمان أقصى صلابة تصل إلى 22 HRC وحدود محددة لمحتوى النيكل. 'الأنابيب المزدوجة المعتمدة الجاهزة للاستخدام' تفشل في كثير من الأحيان في تلبية متطلبات الصلابة في المنطقة المتأثرة بالحرارة (HAZ) أو المعدن الأساسي ما لم يتم طلبها على وجه التحديد باعتبارها 'متوافقة مع NACE'.
لماذا يكون التركيب صعبًا عند لحام الأنابيب A106 إلى API 5L في الحقل؟
هذه هي 'مفارقة الانحراف'. يتم إنتاج ASTM A106 (السلس) عن طريق ثقب قطعة معدنية، مما يؤدي غالبًا إلى اختلافات في سمك الجدار (الانحراف) بنسبة ±12.5% حول المحيط. يتم تصنيع API 5L (في حالة اللحام/المتفجرات من مخلفات الحرب) من لوحة ذات سمك ثابت للغاية. عند اللحام التناكبي لأنبوب A106 غير الملحوم بأنبوب API 5L دقيق، غالبًا ما تواجه اختلالًا داخليًا (Hi-Lo). يجب أن يقوم عامل اللحام بطحن معرف الأنبوب A106 ليتناسب، مما قد يؤدي إلى ترقق الجدار تحت الحد الأدنى لسمك تصميم الضغط ASME B31.3.
الحلول الهندسية للأنابيب غير الملحومة ASTM A106 مقابل API 5L: هل يمكن استخدامها بالتبادل في تطبيقات منتصف الطريق؟
يتطلب تحديد مواصفات الأنابيب الصحيحة تحقيق التوازن بين الاستقرار الحراري والمتانة وقوة الخضوع. بالنسبة لمشاريع منتصف الطريق والمصب الهامة، يعد الحصول على مصادر من الشركات المصنعة التي تتحكم في كل من الكيمياء (للحرارة) والبنية الدقيقة (للصلابة) أمرًا ضروريًا.
مواصفات المنتج الموصى بها:
بالنسبة لخطوط نقل الضغط العالي: إعطاء الأولوية للمتانة واتساق الأبعاد. يستخدم أنابيب خطية غير ملحومة (API 5L PSL2) تضمن الامتثال لاختبارات التأثير في البيئات الباردة.
لأنظمة المصافي والغلايات: ضمان ثبات درجات الحرارة العالية. يختار تم التحقق من مخزون أنبوب الغلاية أو ASTM A106 باستخدام السيليكون> 0.10%.
للتطبيقات المختلطة: عند توصيل أنابيب المعالجة بخطوط الأنابيب، استخدم التسامح العالي أنبوب دقيق لتقليل مشكلات الملاءمة وعدم محاذاة Hi-Lo أثناء اللحام.
بالنسبة لتطبيقات قاع البئر التي تتطلب قوة إنتاجية أعلى من الدرجة B القياسية، ضع في اعتبارك حلول الغلاف والأنابيب التي تلبي معايير API 5CT، تختلف عن مناقشة 5L/A106.
الحكم النهائي بشأن الاستبدال
القاعدة الأساسية: يمكنك عادةً استخدام A106 Grade B بدلاً من API 5L Grade B (إذا لم تكن المتانة حرجة)، ولكن يجب ألا تستخدم أبدًا API 5L المستقيم بدلاً من A106 للخدمة في درجات الحرارة العالية دون التحقق المعدني الكامل.
