لوله های api نوعی لوله فولادی بوده که به منظور انتقال گاز، نفت و اکثر فرآورده های نفتی مورد استفاده قرار می گیرند. این لوله ها مطابق با مشخصه های موسسه American Petroleum Institute یا به اختصار api تولید می شوند که شامل لوله های درز دار یا جوش داده شده و لوله های بدون درز یا مانیسمان می شوند.

api 5L نیز یک استاندارد مربوط به api بوده و مشخصاتی ازجمله خواص فیزیکی، خواص مکانیکی، ترکیب شیمیایی و مشخصات ابعادی این نوع لوله ها را تعیین می کند. در ادامه به منظور بررسی خواص این لوله ها و نیز عملیات حرارتی و جوشکاری آنها با ما همراه باشید.

کاربرد لوله api به همراه ویژگی ها

لوله های فولادی api به دلیل برخورداری از خواصی از جمله استحکام بالا، چقرمگی بالا، مقاومت بالا به شکست ترد، دمای انتقال شکست نرم به ترد پایین (DBTT)، قابلیت جوش پذیری مناسب و مقاومت خوب در برابر خوردگی در محیط های شور و خورنده شدید نظیر محیط های حاوی H2S، عملکرد بسیار خوبی از خود نشان داده و در کاربردهایی نظیر خطوط انتقال در صنایع نفت و گاز، حمل و نقل گاز با فشار بالا، انتقال فرآورده های نفتی، خطوط لوله دریایی و… به کار برده می شوند.

• مقاومت در برابر نیروهای کششی و ایجاد ترک ناشی از خطوط طولانی لوله
• مناسب بودن جهت کار در محیط های ترش و خورنده شدید
• نسبتا ارزان و مناسب برای کاربردهای طولانی مدت

استاندارد لوله api 5L

مشخصات لوله های api 5L مطابق با سازمان بین المللی استاندارد ISO 3183 است که سیستم های حمل و نقل خط لوله را در مواد، تجهیزات و سازه های دریایی برای صنایع نفت، پتروشیمی و گاز طبیعی استاندارد می کند. کمیته فنی تأیید کننده استانداردها تشخیص داد که دو سطح اساسی مشخصات محصول (PSL) جهت الزامات فنی وجود دارد و بنابراین PSL1 و PSL2 را توسعه داده است.

PSL1 یک کیفیت استاندارد برای تمام لوله های خطوط انتقال است و PSL2 حاوی خواص شیمیایی و مکانیکی اضافی و الزامات آزمایش می باشد. همچنین گریدهای زیرمجموعه این استاندارد عبارتند از A25 ، A ، B ، X42 ، X46 ،X52 ،X56 ،X60 ،X65 ، X70 ، X80. در این گریدها، عدد دو رقمی بعد از حرف X نشان دهنده حداقل استحکام تسلیم بر حسب psiدر این لوله ها می باشد.

طبقه بندی لوله های api 5L

از لحاظ تولید: لوله های بدون درز تا ۲۴ اینچ و لوله های درز دار یا جوش داده شده در حالت LSAW بالای ۲۴ اینچ و در حالت ERW تا اندازه ۲۴ اینچ مورد استفاده قرار می گیرند.

از لحاظ سطح کیفیت: در این حالت به دو دسته PLS1 و PLS2 تقسیم می شوند.

رنگ و سطح تمام شده نهایی: مشکی، رنگ شده، روغنی و ضد زنگ، گالوانیزه و حاوی پوشش خارجی یا داخلی

نوع انتهای لوله: انتهای ساده و مورب یا پخ دار

لوله api گرید B

لوله api گرید B یکی از گریدهای متداول لوله های api بوده که جهت انتقال خطوط لوله نفت و گاز بسیار به کار برده می شود. این گرید همچنین تحت عنوان L245 مطابق با استاندارد ISO 3183 شناخته می شود که حداقل استحکام تسلیم ۲۴۵ MPa را دارا می باشد. این گرید نیز مانند سایر گریدهای لوله api به دو روش درز داز و بدون درز تولید می شود.

ضخامت لوله api به همراه سایز

لوله های بدون درز دارای طول ۵ تا ۱۲ متر و سایز ۵/۰ تا ۲۴ اینچ می باشند. لوله های درز دار نیز با توجه به اینکه به چه روشی جوش داده شدند، دارای طول و ضخامت متفاوتی می باشند.

• لوله های ERW به طول ۴ تا ۱۲ متر و سایز ۵/۰ تا ۲۶ اینچ.
• لوله های SSAW به طول ۴ تا ۲۸ متر و دارای سایز ۸ تا ۱۲۰ اینچ.
• لوله های LSAW دارای طول ۴ تا ۵/۱۳ متر و سایز ۱۲ تا ۷۲ اینچ.

عملیات حرارتی لوله api

عملکرد مواد فولادی عمدتا به خواص مکانیکی، خواص فیزیکی و عملکرد فرآیند اشاره دارد. عملیات حرارتی ساختار متالورژی و عملکرد متفاوتی را برای لوله های فولادی به ارمغان می آورد. بنابراین می تواند در کاربردهای مختلف صنعتی یا نفت و گاز، کارایی لوله های api را بهبود بخشد. فرآیندهای عملیات حرارتی برای لوله های فولادی که لوله api هم شامل آنها می شود، شامل نرماله کردن، عملیات آنیل، عملیات تمپر، عملیات کوئنچ و سایر مراحل است.

نرماله کردن

در این فرآیند، لوله های api تا دمای بحرانی گرم شده و سپس در هوا خنک سازی می شوند. از طریق نرماله کردن، تنش های داخلی آزاد شده و به حداقل می رسند و همچنین شکل پذیری و چقرمگی نیز جهت فرآیند کارسرد بهبود داده می شوند. عملیات نرماله کردن معمولا برای لوله های کربنی و لوله های کم کربن به کار برده می شود. از طریق این عملیات، دستیابی به ریزساختارهای پرلیتی، بینیتی و مارتنزیتی ممکن می شود که درنتیجه، سختی و استحکام بیشتری را برای لوله های api به ارمغان می آورد.

عملیات آنیلینگ

در این فرآیند، لوله ها تا بالای دمای بحرانی حرارت دهی شده تا ساختار آستنیت ایجاد شود. سپس در کوره به آرامی خنک شده تا ساختار های فریت یا پرلیت به دست آیند. عملیات آنیل منجر به از بین رفتن عیوب شده و ترکیب شیمیایی و ساختار دانه های ریز را یکنواخت می کند. این عملیات معمولا بر روی لوله های کربن بالا و کم آلیاژ و یا لوله های آلیاژی اعمال می شود تا سختی و استحکام بالای آنها را کاهش دهد و جهت شکل دهی و جوش کاری مناسب شوند و به راحتی نیز ماشینکاری شوند.

عملیات کوئنچینگ

شامل حرارت دهی لوله های api تا بالای دمای بحرانی و سپس سرد سازی سریع می باشد که منجر به ایجاد استحکام و سختی بسیار بالایی می شود.

عملیات تمپرینگ

حرارت دادن لوله های فولادی تا دمای دقیقا زیر نقطه بحرانی و سپس سرد سازی در محیط هایی نظیر هوا یا خلاء. هدف از عملیات تمپر، افزایش چقرمگی لوله های فولادی و آلیاژی است. این نوع لوله قبل از تمپر بسیار سخت است اما برای بیشتر کاربردها شکننده است.

پس از این فرآیند می توان پلاستیسیته را در این نوع لوله ها بهبود بخشید، تنش های باقی مانده را کاهش داده یا از بین برد و ابعاد لوله فولادی را تثبیت کرد و به طور کلی، تمپرینگ خواص مکانیکی جامع خوبی را به ارمغان می آورد که در حین سرویس تغییر نمی کند.