Линейные трубы: типы, марки, стандарты и руководство для поставщиков
Линейная труба является основой глобальной цепочки поставок энергии: труба, по которой сырая нефть транспортируется от устья скважины до нефтеперерабатывающего завода, природный газ от перерабатывающего завода до городских ворот и вода через континенты. Несмотря на свою фундаментальность, термин «линейные трубы» охватывает широкий спектр продуктов, спецификаций и производственных маршрутов, которые существенно различаются в зависимости от среды обслуживания.
В этом руководстве объясняется, что такое линейные трубы, как работают марки API 5L, когда следует использовать бесшовное или сварное производство, что на самом деле означает PSL1 и PSL2 на практике и как выбрать правильную систему покрытия. ZC Steel Pipe производит и экспортирует полный ассортимент API 5L — бесшовные, ERW, LSAW, SSAW и с покрытием — для проектов в Африке, на Ближнем Востоке и в Южной Америке.
1. Что такое линейная труба?
Линейная труба — это стальная труба, изготовленная специально для трубопроводных систем, транспортирующих жидкости — нефть, природный газ, воду и продукты нефтепереработки — на большие расстояния. Ее не следует путать с конструкционными трубами, напорными трубами или трубами OCTG, каждая из которых имеет разные руководящие стандарты и цели проектирования.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ Линейная труба — это стальная труба, изготовленная по стандарту
API 5L (СПЕЦИФИКАЦИЯ ДЛЯ ЛИНЕЙНОЙ ТРУБЫ) — основному руководящему стандарту Американского института нефти для трубопроводных систем. API 5L определяет химический состав, механические свойства, допуски на размеры, требования к испытаниям и маркировку труб для всех трубопроводных труб.
Определяющие характеристики, которые отличают линейные трубы от других категорий труб:
Предназначен для транспортировки, а не для использования на производстве. Линейные трубы соединяют поля, терминалы и города посредством подземных или надземных трубопроводов, длина которых может составлять сотни километров. Внутризаводские напорные трубы (например, ASTM A106) соответствуют технологическим трубопроводам ASME B31.3 — совершенно другим нормам проектирования.
Два уровня спецификации продукта. API 5L PSL1 соответствует стандартным требованиям; PSL2 добавляет повышенную прочность, химический контроль и обязательные испытания для требовательных сред.
Бесшовные или сварные. Оба производственных маршрута сертифицированы по API 5L. Правильный выбор зависит от диаметра, толщины стенок, номинального давления и бюджета.
В отличие от OCTG. Трубы OCTG (обсадные, НКТ, бурильные трубы) используются внутри скважины. Линейная труба начинается у устья скважины и обеспечивает наземную транспортировку. Прочтите наше полное объяснение OCTG →
Примечание. Общая путаница при закупках. Инженеры часто заказывают бесшовные трубы ASTM A106 класса B для применения в сборных линиях, поскольку они широко доступны и дешевле. A106 — это спецификация технологических трубопроводов. Она не имеет сертификатов эксплуатации, системы PSL и кодов проектирования трубопроводов. Для любого подземного или регулируемого трубопровода подходящей спецификацией является API 5L, независимо от диаметра или давления.
2. Классы API 5L: от X42 до X80.
Марки API 5L определяются их установленным минимальным пределом текучести (SMYS), выраженным в тысячах фунтов на квадратный дюйм. Префикс «X», за которым следует число, обозначает SMYS, поэтому X65 имеет минимальный предел текучести 65 000 фунтов на квадратный дюйм (448 МПа). Более высокие марки позволяют использовать более тонкие стенки при том же номинальном давлении, снижая вес материала и стоимость длинных трубопроводов — за счет более требовательной термической обработки и более строгого химического контроля.
| Оценка |
Мин. Выход (МПа) |
Мин. Растяжимость (МПа) |
PSL2 Доступен? |
Типичное применение |
| Оценка Б |
241 |
414 |
Да |
Водопроводы, распределение низкого давления |
| х42 |
290 |
414 |
Да |
Береговой сбор, нефтепроводы низкого давления |
| х46 |
317 |
434 |
Да |
Нефте- и газопроводы низкого и среднего давления |
| Х52 |
359 |
455 |
Да |
Береговая транспортировка нефти и газа — наиболее широко используемая |
| Х56 |
386 |
490 |
Да |
Передача газа среднего давления |
| Х60 |
414 |
517 |
Да |
Газопроводы высокого давления |
| х65 |
448 |
531 |
Да |
Газ высокого давления, морской, кислый сервис |
| Х70 |
483 |
565 |
Да |
Магистральные газопроводы высокого давления большого диаметра |
| х80 |
552 |
621 |
Да |
Магистральные газопроводы сверхвысокого давления |
Инженерный взгляд — выбор марки на практике X52 и X60 доминируют в сфере транспортировки нефти и газа во всем мире. X65 идеально подходит для работы с газом под высоким давлением и для морских работ, где требования к эксплуатации в кислых средах или к трещиностойкости выдвигают вас к PSL2. X70 и X80 используются на крупных магистральных линиях, где уменьшение толщины стенок обеспечивает значительную экономию средств при масштабировании, но требует более строгих процедур сварки на месте и более тщательного контроля.
Требования к работе в кислой среде В средах, содержащих H₂S, все трубопроводы также должны соответствовать требованиям
NACE MR0175/ISO 15156 , которые налагают дополнительные ограничения на твердость (обычно ≤ 22 HRC) и термическую обработку. PSL2 является обязательным для любой службы, содержащей H₂S. Не указывайте PSL1 для кислого сервиса независимо от сорта.
3. PSL1 или PSL2: что вам нужно?
Два уровня спецификации продукции API 5L являются одним из наиболее часто неправильно понимаемых аспектов закупок трубопроводных труб. PSL — это не просто уровень качества: он определяет, какие испытания были проведены и какие свойства гарантируются заводом по контракту.
| Требование |
PSL1 |
PSL2 |
| Предел углеродного эквивалента (CE) |
Не указано для всех классов |
Строгий контроль — обеспечивает свариваемость в полевых условиях |
| Испытание на удар по Шарпи |
Не обязательно |
Обязательно — указана минимальная поглощаемая энергия |
| Вязкость разрушения (DWTT) |
Не требуется |
Требуется для труб с наружным диаметром ≥ 508 мм. |
| Макс. соотношение текучести к растяжению (Y/T) |
Нет максимума |
Максимум 0,93 — предотвращает риск хрупкого разрушения. |
| Отслеживание тепла |
Стандартный |
Улучшенная идентификация плавки и партии |
| Пригодность для кислого обслуживания |
Не подходит без дополнительных оговорок |
Подходит в сочетании с NACE MR0175. |
| Морская/подводная пригодность |
Обычно не принимается |
Стандартное требование |
| Типичный вариант использования |
Береговой сбор воды/нефти, некритические линии |
Морской, высокосернистый газ, передача высокого давления, HCA |
Примечание по закупкам — явно указывайте PSL. В заказе на поставку всегда указывайте как сорт, так и уровень PSL: например, «API 5L X65 PSL2». В заказе на поставку, в котором просто указано «API 5L X65», обычно по умолчанию будет PSL1, что может быть отклонено разработчиком вашего трубопровода или регулирующим органом. Отчеты о заводских испытаниях для PSL2 должны включать результаты воздействия по Шарпи — если ваш MTR их не показывает, вы получили PSL1 независимо от того, что было сказано в заказе на покупку.
Полную техническую информацию см.: API 5L PSL1 против PSL2 — технические требования и эксплуатационные характеристики →
4. Бесшовные или сварные линейные трубы: выбор правильного производственного маршрута
API 5L квалифицирует как бесшовное, так и сварное производство. Правильный выбор зависит от требуемого диаметра, толщины стенки, номинального давления, условий эксплуатации и бюджета проекта.
Бесшовный (СМЛС)
Диапазон наружного диаметра:
1/8 дюйма – 24 дюйма (до 610 мм)
Стена:
Sch 10 – XXS и тяжелее
Стандарт:
API 5L PSL1/PSL2
Лучше всего подходит для:
высокого давления, кислой среды, подводных работ, HPHT.
ВПВ (электросварка)
Диапазон наружного диаметра:
2–24 дюйма (50–610 мм)
Стенка:
стандартная толщина 3,2–19,1 мм.
Стандарт:
API 5L PSL1/PSL2
Лучше всего подходит для:
сбора на берегу, экономически чувствительных проектов.
LSAW (Продольная пила)
Диапазон наружного диаметра:
16 дюймов – 60 дюймов + (406–1524 мм+)
Стена:
6 мм – 50 мм+
Стандарт:
API 5L PSL1/PSL2
Лучше всего подходит для:
Трансмиссии высокого давления большого диаметра, морские работы.
SSAW (Спиральная ПИЛА)
Диапазон наружного диаметра:
16 дюймов – 120 дюймов + (406–3048 мм+)
Стена:
5 мм – 25 мм
Стандарт:
API 5L PSL1/PSL2
Лучше всего подходит для:
Передачи воды, линий низкого давления большого диаметра.
Бесшовная труба
Производится методом прошивки и прокатки цельной стальной заготовки — сварной шов не образуется. Это придает бесшовным трубам одинаковые механические свойства по всему поперечному сечению и исключает шов как потенциальную точку концентрации напряжений. Это обязательный выбор для критически важных выкидных трубопроводов, подводных применений и сред HPHT, где недопустимо отсутствие сварных швов.
Посмотреть характеристики бесшовных труб ZC →
Линейная труба ВПВ
Изготовлен из стальной полосы, свернутой в цилиндр со швом, сваренным высокочастотным электрическим сопротивлением. Современные трубы HFW ERW проходят 100% полный ультразвуковой контроль сварного шва. Он экономически эффективен и широко используется для сбора и распределения на суше, где плохое обслуживание не является определяющим фактором.
ВПВ в кислой среде — использование с осторожностью ВПВ могут быть квалифицированы для работы в кислой среде в соответствии с Приложением H API 5L, но это требует дополнительных испытаний, выходящих за рамки стандарта PSL2. Для критически важных трубопроводов кислой среды, особенно тех, где парциальное давление H₂S превышает пороговые значения NACE, настоятельно рекомендуется использовать бесшовные трубопроводы или LSAW. Оксидные включения в сварном шве HFW («пенетраторы») являются известными местами возникновения водородного растрескивания.
Линейная труба LSAW
Изготовлены из стального листа, отформованного пресс-процессом UOE или JCO и сваренного дуговой сваркой под флюсом вдоль продольного шва. LSAW допускает большую толщину стенок, которую не могут достичь ERW, и является стандартом для трубопроводов высокого давления большого диаметра и морских трубопроводов.
Линейная труба SSAW
Образуется путем спиральной намотки стальной полосы и сварки винтового шва дуговой сваркой под флюсом. Геометрия спирали позволяет использовать очень большие диаметры из более узкой катушки. SSAW экономически эффективен для транспортировки воды большого диаметра и сбора газа при низком и среднем давлении, но менее предпочтителен, чем LSAW, для критически важных условий высокого давления из-за геометрии винтового сварного шва.
Посмотреть характеристики сварных труб ZC (ERW/LSAW/SSAW) →
5. Размеры и размеры трубопроводов
| Тип |
Диапазон наружного диаметра |
Толщина стенки |
Стандартная длина |
| Бесшовный (СМЛС) |
1/8 дюйма – 24 дюйма (6–610 мм) |
Шл 10 – XXS |
6м/12м |
| ВПВ |
2 дюйма – 24 дюйма (50–610 мм) |
3,2–19,1 мм |
6м/12м |
| ЛСАВ |
16 дюймов – 60 дюймов+ (406–1524 мм+) |
6мм – 50мм+ |
6м/12м/18м |
| ССАВ |
16 дюймов – 120 дюймов+ (406–3048 мм+) |
5 мм – 25 мм |
6м/12м/18м |
Выбор толщины стенки определяется максимально допустимым рабочим давлением (MAOP), расчетным коэффициентом (обычно 0,72 для класса 1 на суше согласно ASME B31.8), допуском на коррозию и требованиями к внешнему давлению для подводных труб. Всегда сверяйте толщину стенок с нормами проектирования вашего трубопровода, а не только с таблицами номинальных давлений в API 5L.
6. Покрытия трубопроводов и защита от коррозии
Правильная система покрытия так же важна, как и марка трубы, для долгосрочной целостности трубопровода. Внешнее покрытие предотвращает коррозию от почвы и влаги; катодная защита обеспечивает дублирование при отпусках покрытия; внутреннее покрытие повышает эффективность потока или защищает от жидкостной коррозии.
| покрытия |
Структура |
Макс. Темп. |
Лучшее для |
| ФБЕ |
Однослойная наплавленная эпоксидная смола (300–500 мкм) |
~80°С |
Стандартные подземные береговые трубопроводы |
| 3ЛПЭ |
FBE + клей + внешний слой HDPE |
~80°С |
Заглубление трубопроводов в агрессивный грунт — отраслевой стандарт |
| 3ЛПП |
FBE + клей + полипропилен снаружи |
~140°С |
Линии горячей нефти, подводные выкидные трубопроводы, глубоководные |
| КХО |
Железобетон поверх 3ЛПЭ/3ЛПП |
Н/Д |
Под водой — отрицательная плавучесть и механическая защита. |
| Внутренний ФБЕ |
Эпоксидное покрытие, нанесенное на внутренний диаметр трубы |
~80°С |
Эффективность потока газотранспорта (+10–15%), внутренняя коррозия |
| ХМЛ |
Облицовка цементным раствором (внутренний диаметр трубы) |
Н/Д |
Передача воды — предотвращает налипание железа и коррозию. |
Посмотреть варианты труб с покрытием ZC →
7. Применение трубопроводов в зависимости от среды обслуживания
| применения |
Область |
PSL |
Тип трубы |
Типовое покрытие |
| Передача сырой нефти на суше |
Х52 – Х65 |
PSL2 |
СМЛС или ВПВ |
3LPE + внутренний FBE |
| Магистральный трубопровод высокого давления природного газа |
Х65 – Х80 |
PSL2 |
ЛСАВ или СМЛС |
3ЛПЭ или 3ЛПП |
| Сернистый газ (сервис H₂S) |
Х52 – Х65 |
PSL2 + КДЕС |
СМЛС или LSAW |
3ЛПЭ |
| Морской/подводный трубопровод |
Х65 – Х70 |
PSL2 |
СМЛС или LSAW |
3ЛПП + ВКК |
| Передача воды |
Класс Б – Х42 |
PSL1 или PSL2 |
SSAW или LSAW |
3LPE + CML внутренний |
| Сборные линии (некислые на берегу) |
Х42 – Х60 |
PSL1 или PSL2 |
ВПВ или СМЛС |
FBE или голый |
8. Часто задаваемые вопросы
Для чего используются линейные трубы?
Линейные трубы используются для транспортировки нефти, природного газа, воды и нефтепродуктов на большие расстояния по наземным и морским трубопроводным системам. Он соответствует стандарту API 5L и используется в водосборных линиях, магистральных трубопроводах высокого давления и сетях водоснабжения по всему миру.
В чем разница между линейной трубой и обычной трубой?
Линейная труба должна соответствовать API 5L и предназначена для транспортировки жидкости на большие расстояния в соответствии с нормами проектирования трубопроводов (ASME B31.4 или B31.8). Обычные напорные или технологические трубы, такие как ASTM A106, соответствуют стандарту ASME B31.3 для внутризаводских трубопроводных систем и не являются взаимозаменяемыми в регулируемых проектах трубопроводов. См. также: В чем разница между трубой и линейной трубой? →
К каким классам API 5L относятся линейные трубы?
API 5L охватывает классы B, X42, X46, X52, X56, X60, X65, X70 и X80. Число представляет собой минимальный предел текучести в тысячах фунтов на квадратный дюйм. X52 и X65 являются наиболее востребованными во всем мире марками для транспортировки нефти и газа. Более высокие марки (X70, X80) используются на крупных магистральных линиях дальней связи, где уменьшенная толщина стенок обеспечивает значительную экономию средств при масштабировании.
В чем разница между линейной трубой PSL1 и PSL2?
PSL1 охватывает базовые химические и механические требования. PSL2 добавляет обязательные испытания на удар по Шарпи, максимальное соотношение Y/T 0,93, более строгий контроль углеродного эквивалента и требования к вязкости разрушения для труб с большим внешним диаметром. PSL2 требуется для трубопроводов, работающих в кислых средах, на море и в зонах с высокими рисками.
В чем разница между бесшовными и сварными линейными трубами?
Бесшовные трубы не имеют сварных швов и имеют одинаковые механические свойства по всей длине, что предпочтительнее для эксплуатации в кислых средах, HPHT и подводных работ. Сварные трубы (ERW, LSAW, SSAW) более рентабельны и доступны в больших диаметрах, чем бесшовные. ERW подходит для некритических применений с умеренным давлением; LSAW предпочтительнее для работы под высоким давлением большого диаметра.
Какие покрытия используются на трубопроводах?
Наиболее распространенными внешними покрытиями являются FBE, 3LPE и 3LPP. 3LPE — это мировой отраслевой стандарт для подземных трубопроводов. 3LPP используется там, где рабочая температура превышает 80°C. Внутренние покрытия включают FBE для повышения эффективности потока газа и футеровку из цементного раствора для водопроводных трубопроводов.
В чем разница между трубопроводной трубой LSAW и SSAW?
Трубы LSAW (продольная дуговая сварка под флюсом) имеют один прямой сварной шов и могут достигать очень большой толщины стенок, что предпочтительнее для передачи высокого давления и на море. SSAW (спиральная дуговая сварка под флюсом) имеет спиральный сварной шов и более экономичен для очень больших диаметров, но менее предпочтителен для критически важных условий работы под высоким давлением из-за геометрии спирального шва.
