خط لوله: انواع، درجه ها، استانداردها و راهنمای تامین کننده
خط لوله ستون فقرات زنجیره تامین انرژی جهانی است - لوله ای که نفت خام را از سر چاه به پالایشگاه، گاز طبیعی را از کارخانه فرآوری به دروازه شهر و آب را در سراسر قاره ها حمل می کند. علیرغم اینکه 'خط لوله' طیف گسترده ای از محصولات، مشخصات و مسیرهای تولیدی را پوشش می دهد که بسته به محیط خدمات به طور قابل توجهی متفاوت است.
این راهنما توضیح می دهد که لوله خط چیست، گریدهای API 5L چگونه کار می کنند، چه زمانی باید از تولید بدون درز در مقابل جوشکاری استفاده کرد، در عمل PSL1 در مقابل PSL2 چه معنایی دارد و چگونه سیستم پوشش مناسب را انتخاب کنیم. ZC Steel Pipe طیف کامل API 5L - بدون درز، ERW، LSAW، SSAW، و پوشش داده شده - را به پروژههایی در سراسر آفریقا، خاورمیانه و آمریکای جنوبی تولید و صادر میکند.
1. خط لوله چیست؟
خط لوله به لوله فولادی اطلاق می شود که به طور خاص برای سیستم های خط لوله تولید می شود که سیالات - نفت، گاز طبیعی، آب و فرآورده های نفتی تصفیه شده - را در فواصل طولانی حمل می کند. نباید با لوله های ساختاری، لوله های تحت فشار یا OCTG اشتباه گرفت، که هر کدام استانداردهای حاکم و هدف طراحی متفاوتی دارند.
تعریف خط لوله، لوله فولادی است که بر اساس
API 5L (مشخصات برای LINE PIPE) - استاندارد حاکم اولیه موسسه نفت آمریکا برای سیستم های خط لوله تولید می شود. API 5L ترکیب شیمیایی، خواص مکانیکی، تحمل ابعادی، الزامات آزمایش و علامت گذاری لوله را برای تمام محصولات لوله خطی مشخص می کند.
ویژگی های تعیین کننده ای که لوله های خط را از سایر دسته بندی های لوله متمایز می کند:
طراحی شده برای حمل و نقل، نه استفاده در کارخانه. خط لوله مزارع، پایانه ها و شهرها را از طریق خطوط لوله مدفون یا بالای زمینی که ممکن است صدها کیلومتر امتداد داشته باشند به هم متصل می کند. لوله های تحت فشار داخل کارخانه (مانند ASTM A106) از ASME B31.3 Process Piping پیروی می کند - یک کد طراحی کاملاً متفاوت.
دو سطح مشخصات محصول API 5L PSL1 الزامات استاندارد را پوشش می دهد. PSL2 چقرمگی، کنترلهای شیمی و آزمایش اجباری را برای محیطهای سخت اضافه میکند.
بدون درز یا جوش داده شده. هر دو مسیر تولید تحت API 5L واجد شرایط هستند. انتخاب مناسب به قطر، ضخامت دیوار، درجه فشار و بودجه بستگی دارد.
متمایز از OCTG. لوله OCTG (پوشش، لوله، لوله حفاری) در داخل چاه استفاده می شود. لوله خط از سر چاه شروع می شود و حمل و نقل سطحی را انجام می دهد. توضیح کامل OCTG ما را بخوانید →
نکته فیلد - مهندسان سردرگمی تدارکات معمول اغلب لوله بدون درز ASTM A106 درجه B را برای جمع آوری برنامه های خطی سفارش می دهند زیرا به طور گسترده در دسترس و ارزان تر است. A106 یک مشخصات لولهکشی فرآیندی است - فاقد صلاحیت خدمات ترش، بدون سیستم PSL و بدون پشتوانه کد طراحی خط لوله است. برای هر خط لوله مدفون یا تنظیم شده، API 5L بدون در نظر گرفتن قطر یا فشار، مشخصات صحیحی است.
2. درجات API 5L: X42 تا X80
درجههای API 5L با حداقل قدرت بازده مشخص شده (SMYS) که در ksi بیان میشود، تعریف میشوند. پیشوند 'X' به دنبال یک عدد نشان دهنده SMYS است - بنابراین X65 دارای حداقل قدرت تسلیم 65000 psi (448 MPa) است. گریدهای بالاتر دیوارهای نازکتری را برای فشار یکسان، کاهش وزن و هزینه مواد در خطوط لوله طولانی - به قیمت عملیات حرارتی سختتر و کنترلهای شیمیایی دقیقتر، امکانپذیر میسازد.
| نمره |
حداقل بازده (MPa) |
حداقل کششی (MPa) |
PSL2 موجود است؟ |
برنامه معمولی |
| درجه B |
241 |
414 |
بله |
خطوط لوله آب، توزیع کم فشار |
| X42 |
290 |
414 |
بله |
تجمع خشکی، خطوط نفت کم فشار |
| X46 |
317 |
434 |
بله |
خطوط نفت و گاز فشار کم تا متوسط |
| X52 |
359 |
455 |
بله |
انتقال نفت و گاز در خشکی - بیشترین استفاده را دارد |
| X56 |
386 |
490 |
بله |
انتقال گاز با فشار متوسط |
| X60 |
414 |
517 |
بله |
خطوط لوله انتقال گاز با فشار بالا |
| X65 |
448 |
531 |
بله |
گاز پرفشار، فراساحل، سرویس ترش |
| X70 |
483 |
565 |
بله |
خطوط لوله فشار قوی گاز با قطر بزرگ |
| X80 |
552 |
621 |
بله |
خطوط لوله گاز فوق العاده پرفشار در مسافت های طولانی |
بینش مهندسی - انتخاب درجه در عمل X52 و X60 بر انتقال عمومی نفت و گاز در سطح جهان تسلط دارند. X65 برای کاربردهای گاز پرفشار و کاربردهای فراساحلی که نیاز به خدمات ترش یا چقرمگی شکست شما را به سمت PSL2 سوق می دهد، مورد استفاده قرار می گیرد. X70 و X80 در خطوط اصلی تنه استفاده میشوند که در آن کاهش ضخامت دیوار باعث صرفهجویی قابل توجهی در هزینه میشود - اما نیاز به روشهای دقیقتر جوشکاری میدانی و بازرسی دقیقتر دارد.
نیاز خدمات ترش در محیط های حاوی H2S، تمام لوله های خط باید با
NACE MR0175 / ISO 15156 نیز مطابقت داشته باشند ، که محدودیت های بیشتری را در مورد سختی (معمولا ≤ 22 HRC) و عملیات حرارتی ایجاد می کند. PSL2 برای هر سرویس حاوی H2S اجباری است. PSL1 را برای سرویس ترش بدون در نظر گرفتن درجه مشخص نکنید.
3. PSL1 در مقابل PSL2: به کدام یک نیاز دارید؟
دو سطح مشخصات محصول API 5L یکی از رایجترین جنبههای سوء تفاهمشده در خرید خط لوله است. PSL فقط یک سطح کیفی نیست - تعیین می کند که کدام آزمایش ها انجام شده و چه ویژگی هایی به طور قراردادی توسط کارخانه تضمین شده است.
| مورد نیاز |
PSL1 |
PSL2 |
| حد معادل کربن (CE). |
برای همه درجات مشخص نشده است |
به شدت کنترل شده - جوش پذیری میدان را تضمین می کند |
| تست ضربه چارپی |
اجباری نیست |
اجباری - حداقل انرژی جذب شده مشخص شده است |
| چقرمگی شکست (DWTT) |
لازم نیست |
مورد نیاز برای لوله OD ≥ 508mm |
| حداکثر نسبت تسلیم به کشش (Y/T). |
بدون حداکثر |
حداکثر 0.93 - از خطر شکستگی شکننده جلوگیری می کند |
| قابلیت ردیابی حرارتی |
استاندارد |
گرمای پیشرفته و شناسایی قطعه |
| تناسب سرویس ترش |
بدون بند اضافی مناسب نیست |
مناسب هنگام ترکیب با NACE MR0175 |
| مناسب بودن فراساحل / زیر دریا |
به طور کلی پذیرفته نمی شود |
الزامات استاندارد |
| مورد استفاده معمولی |
جمع آوری آب/نفت خشکی، خطوط غیر بحرانی |
دریایی، گاز ترش، انتقال فشار بالا، HCA |
نکته تدارکات - PSL را به صراحت مشخص کنید همیشه در سفارش خرید خود هم درجه و هم سطح PSL را ذکر کنید: به عنوان مثال، 'API 5L X65 PSL2.' یک PO که به سادگی می گوید 'API 5L X65' معمولاً به صورت پیش فرض PSL1 است که ممکن است توسط طراح خط لوله یا مرجع نظارتی شما رد شود. گزارش های آزمایش آسیاب برای PSL2 باید شامل نتایج ضربه Charpy باشد - اگر MTR شما آنها را نشان نمی دهد، بدون توجه به آنچه PO گفته است PSL1 را دریافت کرده اید.
برای اطلاعات کامل فنی، نگاه کنید به: API 5L PSL1 در مقابل PSL2 — الزامات فنی و عملکرد میدانی →
4. لوله بدون درز در مقابل خط جوش داده شده: انتخاب مسیر تولید مناسب
API 5L هم برای تولید بدون درز و هم تولید جوشی واجد شرایط است. انتخاب مناسب به قطر مورد نیاز، ضخامت دیوار، درجه فشار، محیط خدمات و بودجه پروژه بستگی دارد.
بدون درز (SMLS)
محدوده OD:
1/8' – 24' (تا 610mm)
دیوار:
Sch 10 – XXS و سنگین تر
استاندارد:
API 5L PSL1 / PSL2
بهترین برای:
فشار بالا، خدمات ترش، زیر دریا، HPHT
ERW (جوش داده شده با مقاومت الکتریکی)
محدوده OD:
2 '- 24' (50-610mm)
دیوار:
3.2 میلی متر - 19.1 میلی متر معمولی
استاندارد:
API 5L PSL1 / PSL2
بهترین برای:
جمع آوری خشکی، پروژه های حساس به هزینه
LSAW (SAW طولی)
محدوده OD:
16' – 60'+ (406–1524mm+)
دیوار:
6 تا 50 میلی متر +
استاندارد:
API 5L PSL1 / PSL2
بهترین برای:
انتقال فشار بالا با قطر بزرگ، دور از ساحل
SSAW (اره مارپیچی)
محدوده OD:
16' – 120'+ (406–3048mm+)
دیوار:
5 تا 25 میلی متر
استاندارد:
API 5L PSL1 / PSL2
بهترین برای:
انتقال آب، خطوط کم فشار با قطر بزرگ
لوله خط بدون درز
تولید شده با سوراخ کردن و نورد کردن یک شمش فولادی جامد - هیچ درز جوشی ایجاد نمی شود. این به لوله بدون درز خواص مکانیکی یکنواخت در کل سطح مقطع می دهد و درز را به عنوان نقطه تمرکز تنش بالقوه حذف می کند. این انتخاب اجباری برای خطوط جریان خدمات ترش بحرانی، برنامه های کاربردی زیر دریا و محیط های HPHT است که در آن هیچ درز جوشی قابل تحمل نیست.
مشخصات لوله خط بدون درز ZC →
لوله خط ERW
تشکیل شده از نوار فولادی نورد شده به یک استوانه با درز جوش داده شده توسط مقاومت الکتریکی با فرکانس بالا. لوله مدرن HFW ERW تحت بازرسی 100٪ اولتراسونیک تمام بدن از جوش قرار می گیرد. مقرون به صرفه است و به طور گسترده برای جمع آوری و توزیع در خشکی استفاده می شود که در آن سرویس ترش یک عامل حاکم نیست.
ERW در سرویس ترش - با احتیاط استفاده کنید ERW می تواند برای سرویس ترش تحت API 5L Annex H واجد شرایط باشد، اما این نیاز به آزمایش تکمیلی فراتر از استاندارد PSL2 دارد. برای خطوط خدمات بحرانی ترش - به ویژه آنهایی که فشار جزئی H2S بالاتر از آستانه NACE دارند - بدون درز یا LSAW به شدت ترجیح داده می شود. اجزاء اکسید درز جوش HFW ('نفوذها') محل های شروع شناخته شده برای ترک های ناشی از هیدروژن هستند.
لوله خط LSAW
تولید شده از ورق فولادی تشکیل شده توسط فرآیند پرس UOE یا JCO و جوش داده شده با جوش قوس زیردریایی در امتداد یک درز طولی. LSAW اجازه می دهد تا ضخامت دیوارهای سنگینی را که ERW نمی تواند به آن برسد و استاندارد برای خطوط لوله انتقال فشار بالا با قطر بزرگ و خطوط لوله دریایی است.
لوله خط SSAW
با سیم پیچی مارپیچی نوار فولادی و جوشکاری درز مارپیچی با جوشکاری قوس زیر آب تشکیل شده است. هندسه مارپیچ اجازه می دهد تا قطرهای بسیار بزرگ از سیم پیچ باریک تر. SSAW برای انتقال آب با قطر بزرگ و جمع آوری گاز با فشار کم تا متوسط مقرون به صرفه است، اما به دلیل هندسه جوش مارپیچی، کمتر از LSAW برای خدمات بحرانی فشار بالا ترجیح داده می شود.
مشخصات لوله خط جوش ZC (ERW/LSAW/SSAW) را مشاهده کنید →
5. اندازه و ابعاد لوله خط
| نوع |
OD محدوده |
ضخامت دیوار |
طول استاندارد |
| بدون درز (SMLS) |
1/8' – 24' (6-610mm) |
Sch 10 - XXS |
6 متر / 12 متر |
| ERW |
2' - 24' (50-610 میلی متر) |
3.2 میلی متر - 19.1 میلی متر |
6 متر / 12 متر |
| LSAW |
16' – 60'+ (406–1524mm+) |
6 میلی متر - 50 میلی متر + |
6 متر / 12 متر / 18 متر |
| SSAW |
16' – 120'+ (406–3048mm+) |
5 تا 25 میلی متر |
6 متر / 12 متر / 18 متر |
انتخاب ضخامت دیوار توسط حداکثر فشار عملیاتی مجاز (MAOP)، ضریب طراحی (معمولاً 0.72 برای کلاس 1 خشکی در هر ASME B31.8)، میزان خوردگی، و الزامات فشار خارجی برای لوله زیر دریا انجام می شود. همیشه ضخامت دیوار را بر اساس کد طراحی خط لوله خود تأیید کنید - نه فقط جداول رتبه بندی فشار در API 5L.
6. پوشش های خط لوله و محافظت در برابر خوردگی
سیستم پوشش مناسب به اندازه درجه لوله برای یکپارچگی طولانی مدت خط لوله حیاتی است. پوشش خارجی از خوردگی خاک و رطوبت جلوگیری می کند. حفاظت کاتدی در تعطیلات پوشش پشتیبان را فراهم می کند. پوشش داخلی راندمان جریان را بهبود می بخشد یا در برابر خوردگی سیال محافظت می کند.
| پوشش |
ساختار |
حداکثر دما |
بهترین برای |
| FBE |
اپوکسی پیوندی فیوژن تک لایه (300-500 میکرومتر) |
~80 درجه سانتی گراد |
خطوط لوله خشکی مدفون استاندارد |
| 3LPE |
FBE + چسب + لایه بیرونی HDPE |
~80 درجه سانتی گراد |
خطوط لوله مدفون در خاک تهاجمی - استاندارد صنعتی |
| 3LPP |
FBE + چسب + پلی پروپیلن بیرونی |
~140 درجه سانتیگراد |
خطوط نفت داغ، خطوط جریان زیر دریا، آبهای عمیق |
| CWC |
بتن مسلح بیش از 3LPE/3LPP |
N/A |
زیر دریا - شناوری منفی و حفاظت مکانیکی |
| FBE داخلی |
پوشش اپوکسی روی شناسه لوله اعمال شده است |
~80 درجه سانتی گراد |
راندمان جریان انتقال گاز (+10-15٪)، خوردگی داخلی |
| CML |
آستر ملات سیمانی (شناسه لوله) |
N/A |
انتقال آب - از جمع شدن آهن و خوردگی جلوگیری می کند |
مشاهده گزینه های لوله خط با پوشش ZC →
7. برنامه های کاربردی خط لوله توسط محیط خدمات
| کاربرد |
درجه |
PSL |
نوع لوله |
پوشش معمولی |
| انتقال نفت خام در خشکی |
X52 - X65 |
PSL2 |
SMLS یا ERW |
3LPE + FBE داخلی |
| خط لوله فشار قوی گاز طبیعی |
X65 - X80 |
PSL2 |
LSAW یا SMLS |
3LPE یا 3LPP |
| گاز ترش (سرویس H2S) |
X52 - X65 |
PSL2 + NACE |
SMLS یا LSAW |
3LPE |
| خط لوله دریایی / زیر دریا |
X65 - X70 |
PSL2 |
SMLS یا LSAW |
3LPP + CWC |
| انتقال آب |
درجه B – X42 |
PSL1 یا PSL2 |
SSAW یا LSAW |
3LPE + CML داخلی |
| خطوط جمع آوری (غیر ترش خشکی) |
X42 - X60 |
PSL1 یا PSL2 |
ERW یا SMLS |
FBE یا برهنه |
8. سوالات متداول
لوله خط برای چه مواردی استفاده می شود؟
خط لوله برای انتقال نفت، گاز طبیعی، آب و فرآورده های نفتی تصفیه شده در فواصل طولانی از طریق سیستم های خط لوله خشکی و دریایی استفاده می شود. این توسط API 5L اداره می شود و در خطوط جمع آوری، خطوط لوله انتقال فشار بالا و شبکه های توزیع آب در سطح جهانی استفاده می شود.
تفاوت بین لوله خط و لوله معمولی چیست؟
لوله خط باید مطابق با API 5L باشد و برای حمل و نقل سیال در مسافت های طولانی تحت کدهای طراحی خط لوله (ASME B31.4 یا B31.8) طراحی شده است. لولههای فشار یا فرآیند معمولی - مانند ASTM A106 - برای سیستمهای لولهکشی درون کارخانه از ASME B31.3 پیروی میکنند و در پروژههای خط لوله تنظیمشده قابل تعویض نیستند. همچنین ببینید: تفاوت بین لوله و لوله خط چیست؟ →
لوله لاین در چه درجه های API 5L قرار می گیرد؟
API 5L درجه B، X42، X46، X52، X56، X60، X65، X70 و X80 را پوشش می دهد. عدد نشان دهنده حداقل قدرت تسلیم در ksi است. X52 و X65 مشخص ترین درجه های جهانی برای انتقال نفت و گاز هستند. نمرات بالاتر (X70، X80) در خطوط اصلی راه دور استفاده می شود که در آن کاهش ضخامت دیوار باعث صرفه جویی قابل توجهی در هزینه در مقیاس می شود.
تفاوت بین لوله خط PSL1 و PSL2 چیست؟
PSL1 نیازهای اولیه شیمی و مکانیکی را پوشش می دهد. PSL2 آزمایش ضربه اجباری Charpy، حداکثر نسبت Y/T 0.93، کنترلهای معادل کربن سختتر، و الزامات چقرمگی شکست برای لولههای OD بزرگ را اضافه میکند. PSL2 برای خطوط لوله خدمات ترش، فراساحلی و مناطق با پیامد بالا مورد نیاز است.
تفاوت بین لوله های بدون درز و لوله های جوشی چیست؟
لوله بدون درز بدون درز جوش است و خواص مکانیکی یکنواختی را در سرتاسر ارائه می دهد - برای سرویس های ترش، HPHT و کاربردهای زیر دریا ترجیح داده می شود. لوله های جوشی (ERW، LSAW، SSAW) مقرون به صرفه تر هستند و در قطرهای بزرگتر نسبت به تولید بدون درز در دسترس هستند. ERW برای کاربردهای غیر بحرانی با فشار متوسط مناسب است. LSAW برای سرویس های فشار بالا با قطر زیاد ترجیح داده می شود.
چه پوشش هایی در خط لوله استفاده می شود؟
رایج ترین پوشش های خارجی FBE، 3LPE و 3LPP هستند. 3LPE استاندارد جهانی صنعت برای خطوط لوله مدفون است. 3LPP در جایی استفاده می شود که دمای عملیاتی بیش از 80 درجه سانتیگراد باشد. پوشش های داخلی شامل FBE برای راندمان جریان گاز و پوشش ملات سیمانی برای خطوط لوله انتقال آب است.
تفاوت بین لوله خط LSAW و SSAW چیست؟
لوله LSAW (Longitudinal Submerged Arc Welded) دارای یک درز جوش مستقیم است و می تواند به ضخامت دیواره های بسیار سنگین دست یابد - برای انتقال فشار بالا و خارج از ساحل ترجیح داده می شود. SSAW (Spiral Submerged Arc Welded) دارای درز جوش مارپیچی است و برای قطرهای بسیار زیاد مقرون به صرفه تر است، اما به دلیل هندسه درز مارپیچی، کمتر برای سرویس های پرفشار بحرانی ترجیح داده می شود.
