API SPEC 5L-2018(第46版)管线钢管规范
译制单位:管道助手
发布日期:2018年4月
API会标纲要生效日期:2019年5月1日
勘误表发布:2018年5月1日
发布单位:美国石油学会(API)
勘误表1
签发日期:2018 年5 月
受影响出版物:API Specification 5L ,管线钢管,第46 版,2018 年4月
第60 页,表22 前五行更新值如下:
外径范围mm(in.) | 壁厚下限mm(in.) |
114.3 (4.500) 至 <141.3 (5.563) | ≥12.6 (0.495) |
141.3 (5.563) 至 <168.3 (6.625) | ≥11.9 (0.469) |
168.3 (6.625) 至 <219.1 (8.625) | ≥11.7 (0.460) |
219.1 (8.625) 至 <273.1 (10.750) | ≥11.4 (0.449) |
273.1 (10.750) 至 <323.9 (12.750) | ≥11.2 (0.442) |
特别说明
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Copyright © 2018 美国石油学会
前言
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• 应:表示最 低要求以符合本标准;
• 宜:表示推荐或建议的作法,并非强制要求;
• 可能:用于表达许可或可选的规定;
• 可以:用于表达可能性或能力。
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目次
章节/附录 | 标题 | 页码 |
管线钢管 | 1 | |
1 | 范围 | 1 |
1.1 | 覆盖范围 | 1 |
1.2 | API 会标的使用 | 1 |
2 | 规范性引用 | 1 |
3 | 术语、定义、符号和缩略词 | 4 |
3.1 | 术语和定义 | 4 |
3.2 | 符号 | 11 |
3.3 | 缩略语 | 12 |
4 | 符合性 | 13 |
4.1 | 计量单位 | 13 |
4.2 | 圆整 | 14 |
5 | 对本规范的符合性 | 14 |
5.1 | 质量 | 14 |
5.2 | 其他术语和定义 | 14 |
5.3 | 引用附录 | 14 |
6 | 钢管等级和钢级和交货状态 | 15 |
6.1 | 钢管等级和钢级 | 15 |
6.2 | 交货状态 | 16 |
7 | 购方需提供的资料 | 17 |
7.1 | 一般信息 | 17 |
7.2 | 附加信息 | 17 |
8 | 制造 | 21 |
8.1 | 制造工艺 | 21 |
8.2 | 需要工艺确认的工序 | 22 |
8.3 | 原料 | 23 |
8.4 | 定位焊缝 | 24 |
8.5 | 组合焊(COW) 管焊缝 | 24 |
8.6 | 埋弧焊(SAW) 管焊缝 | 24 |
8.7 | 双缝钢管焊缝 | 25 |
8.8 | 电焊(EW) 和激光焊(LW) 管焊缝处理 | 25 |
8.9 | 冷定径和冷扩径 | 25 |
8.10 | 钢带(卷)/钢板对头焊缝 | 25 |
8.11 | 对接管 | 26 |
8.12 | 热处理 | 26 |
8.13 | 追溯性 | 26 |
9 | 验收标准 | 26 |
9.1 | 总则 | 26 |
9.2 | 化学成分 | 26 |
9.3 | 拉伸性能 | 30 |
9.4 | 静水压试验 | 32 |
9.5 | 弯曲试验 | 32 |
9.6 | 压扁试验 | 32 |
9.7 | 导向弯曲试验 | 32 |
9.8 | PSL2 钢管CVN 冲击试验 | 33 |
9.9 | PSL2 焊管的DWT 试验 | 34 |
9.10 | 表面状况,缺欠和缺陷 | 35 |
9.11 | 尺寸、质量和偏差 | 36 |
9.12 | 管端加工 | 41 |
9.13 | 焊缝偏差 | 43 |
9.14 | 质量偏差 | 46 |
9.15 | PSL2 钢管的焊接性 | 47 |
10 | 检验 | 47 |
10.1 | 检验类型和检验文件 | 47 |
10.2 | 特定检验 | 48 |
11 | 标记 | 76 |
11.1 | 总则 | 76 |
11.2 | 钢管标志 | 77 |
11.3 | 接箍标志 | 79 |
11.4 | 多钢级钢管的标志 | 79 |
11.5 | 螺纹标识和证明 | 80 |
11.6 | 钢管加工厂标志 | 80 |
12 | 涂层和螺纹保护器 | 80 |
12.1 | 涂层和内衬 | 80 |
12.2 | 螺纹保护器 | 81 |
13 | 记录保存 | 81 |
14 | 钢管装载 | 82 |
附录A | (资料性附录)API 会标纲要许可证持有者对API 会标的使用 | 83 |
Annex B | (规范性附录)PSL 2 钢管制造工艺评定 | 87 |
Annex C | (规范性附录)表面缺欠和缺陷的处理 | 92 |
Annex D | (规范性附录)补焊工艺 | 94 |
Annex E | (规范性附录)针对不要求满足附录H、J 或N 要求的钢管的无损检验 | 101 |
Annex F | (规范性附录)接箍要求(仅对PSL 1 ) | 113 |
Annex G | (规范性附录)抗延性断裂扩展的PSL 2 钢管 | 116 |
Annex H | (规范性附录)酸性服役条件PSL2 钢管的订购 | 123 |
Annex I | (规范性附录)TFL 油管的订购 | 137 |
Annex J | (规范性附录)海上服役条件PSL2 钢管的订购 | 139 |
Annex K | (规范性附录)酸性服役、海上服役条件、和/或需要纵向塑性应变能力的钢管的无损检测 | 154 |
Annex L | (资料性附录)钢牌号 | 159 |
Annex M | (资料性附录)对接管规格 | 161 |
Annex N | (规范性附录)订购用于需要纵向塑性应变能力的应用的PSL 2 钢管 | 163 |
Annex O | (资料性附录)API 许可证持有者的会标使用的附加信息 | 179 |
Annex P | (资料性附录)加工有螺纹和带接箍钢管公式及导向弯曲和CVN 试样的背景公式 | 181 |
参考文献 | 192 |
正文内容
简介
本规范以API Spec 5L 第45 版为基础。
在本标准起草过程中,技术委员会保留了管线钢管的两个基本级别的标准技术要求,并表示为两个产品规范等级(PSL 1 和PSL 2 )。等级PSL1 提供了标准的管线钢管质量水平。PSL2 包括增加的化学成分、缺口韧性、强度性能和补充无损检测的强制性要求。并对仅适于PSL1 或仅适于PSL2 的要求作了标记。没有指出适用于某个特定PSL 水平的要求,则对PSL1 和PSL2 同样适用。
技术委员会也承认,在石油和天然气工业实际工作中,经常要为各种特殊用途规定附加要求。为了适应这种需要,本标准提供了特殊用途的各种选用附加要求,如下所列:
• 订购需要进行制造工艺评定的 PSL2 钢管(附录 B ),附录B 中的一些要求已被加严,以包括原料制造、管线钢管制造以及产品试验和检验关键环节的验证要求;
• 订购用于输气管线的具有抗延性断裂扩展的PSL2 钢管(附录G );
• 订购用于酸性服役条件的PSL2 钢管(附录H );
• 订购用于“直通过油管”的钢管(附录I );
• 订购用于海洋服役条件的PSL2 钢管(附录J )。
本标准加入下列新附录:
• 订购用于需要纵向塑性应变能力的应用的PSL 2 钢管 (附录N) 。
仅当订货合同规定了这些附录的要求时,这些附录才适用。
当订购的钢管用于两种或多种用途时,钢管要能够满足各种特殊用途的多个附录的要求。在这种情况下,由于使用一个以上用于特殊用途的附录而产生技术争议时,应采用适用于预期服役条件的最苛刻要求。
本规范不提供何时必须规定上述附加要求的指导。相反,对于一个特定的合同而言,根据预期用途和设计要求来规定附加要求是购方的责任。
本标准已考虑了应用广泛的传统符号(指力学或物理性能或它们的数值、尺寸或试验参数)和公式格式,这些传统形式的符号和公式常常与其他广泛应用的标准、规范和表示其起源的原始研究工作有着紧密的联系。为避免引起混淆,一些符号和公式,最 具体地说,在9.2、表F.1 和附录P 中的符号和公式仍保持传统形式。对修改的符号已给予关注,以确保代替传统符号的新符号被充分并清楚定义。
1 范围
1.1 覆盖范围
本标准规定了石油天然气工业管线输送系统用无缝管和焊管的制造要求,包括两种产品规范水平(PSL1 和PSL2 )。
本规范不适用于铸铁管。
1.2 API 会标的使用
如果产品是在经美国石油学会(API) 许可的工厂制造的,并且计划带有API 会标,则附录A 的要求适用。
2 规范性引用
下列文件为本标准使用中不可或缺的。对于标注日期的引用,仅引用的版本适用。对于不标注日期的引用,其最 新版本(包括所有的修改单)适用。
API 标准:
• API Recommended Practice 5A3 ,套管、油管和管线钢管用螺纹脂的推荐作法
• API Recommended Practice 5L3 ,管线钢管落锤撕裂试验推荐作法
• API Specification 5B ,套管、油管和管线钢管螺纹的螺纹加工、螺纹测量和螺纹检查
ASTM 标准:
• ASTM A578 ,特殊用途用普通钢板和复合钢板直射法超声检验标准规范
• ASTM A1038 ,用便携式硬度计按超声接触反射法进行硬度试验的标准规范
• ASTM A370 ,钢产品力学性能试验的标准试验方法和定义
• ASTM A751 ,钢产品化学分析的标准试验方法、操作规程和术语
• ASTM A941 ,与钢、不锈钢、相关合金和铁合金有关的标准术语
• ASTM A956 ,用便携式硬度计按里氏回弹法进行钢产品硬度试验的标准试验方法
• ASTM E110 ,用便携式硬度计测定金属材料硬度的标准试验方法
• ASTM E114 ,工业用超声波脉冲回波接触法检验的标准实施规程
• ASTM E164 ,焊接件的超声波接触检验标准实施规程
• ASTM E165 ,液体渗透检验的标准试验方法
• ASTM E18 ,金属材料洛氏硬度和洛氏表面硬度的标准试验方法
• ASTM E1806 ,钢化学成分测定用样品制备的标准操作规程
• ASTM E1820 ,断裂韧性测量的标准试验方法
• ASTM E2033 ,计算机射线照相检验标准实施规程
• ASTM E213 ,焊接件的超声波检验标准实施规程
• ASTM E2698 ,使用相控阵超声检验方法的标准实施规程
• ASTM E273 ,焊接管焊缝的超声波检验标准实施规程
• ASTM E309 ,钢管制品的磁粉检验标准试验方法
• ASTM E570 ,铁磁钢管制品的漏磁检验标准试验方法
• ASTM E587 ,超声波斜射法检验的标准实施规程
• ASTM E709 ,磁粉检验的标准指南
• ASTM E747 ,超声波检验用像质计设计和制造的标准规范
• ASTM E92 ,金属材料维氏硬度和努氏硬度的标准试验方法
• ASTM E94 ,工业射线检验的标准指南
• ASTM G39 ,弯曲应力腐蚀试样制备和使用的标准实施规程
BS 标准:
• BS 7448-1 ,金属材料断裂韧性试验 第1部分:Kic、临界CTOD和临界J值的测定方法
EN 标准:
• EN 10168 ,钢管 检验文件
• EN 10204:2004 ,金属产品 检验文件类型
• EN 10027-2 ,钢号体系 第2部分:数字体系
ISO 标准:
• ISO 10474:1991 ,钢管 检验文件
• ISO 10893-2 ,钢管的无损检测 第2部分:无缝和焊接铁磁钢管的自动磁粉检测
• ISO 10893-3 ,钢管的无损检测 第3部分:无缝和焊接钢管的自动涡流检测
• ISO 10893-4 ,钢管的无损检测 第4部分:无缝和焊接铁磁钢管的自动漏磁检测
• ISO 10893-5 ,钢管的无损检测 第5部分:无缝和焊接铁磁钢管的磁粉检测
• ISO 10893-6 ,钢管的无损检测 第6部分:无缝和焊接钢管的液体渗透检测
• ISO 10893-8 ,钢管的无损检测 第8部分:无缝和焊接钢管的自动超声波检测(用于检测分层缺陷)
• ISO 10893-9 ,钢管的无损检测 第9部分:无缝和焊接钢管的手动超声波检测
• ISO 10893-10 ,钢管的无损检测 第10部分:无缝和焊接钢管的射线检测
• ISO 10893-11 ,钢管的无损检测 第11部分:无缝和焊接钢管焊缝的自动超声波检测
• ISO 10893-12 ,钢管的无损检测 第12部分:无缝和焊接钢管管体的自动超声波检测
• ISO 9712 ,无损检测 无损检测人员的资格鉴定与认证
• ISO 11484 ,无损检测 钢焊缝超声波检测人员的资格鉴定与认证
• ISO 80000-1 ,量和单位 第1部分:总则
• ISO 9606-1 ,焊工的认可试验 熔焊 第1部分:钢
• ASME 锅炉及压力容器规范 第IX卷 焊接和钎焊评定
• EN 287-1 ,焊工的认可试验 熔焊 第1部分:钢
3 术语、定义、符号和缩略词
3.1 术语和定义
下列术语和定义适用于本标准。
1. 酸性服役(sour service):在含水的服役环境中,含有硫化氢(H₂S),且能导致硫化物应力开裂(SSC)、氢致开裂(HIC)、应力导向氢致开裂(SOHIC)或其他与氢相关的开裂的服役条件。
2. 冷扩径(cold expanded):钢管在室温下通过内部扩径模具,产生永 久塑性变形,以达到规定的尺寸和/或改善力学性能的工艺。
3. 冷定径(cold sized):钢管在室温下通过定径机架,产生微小的永 久塑性变形,以达到规定的尺寸的工艺。
4. 组合焊管(COW pipe):先采用电焊(EW)完成根焊,再采用埋弧焊(SAW)完成填充焊和盖面焊的焊接钢管。
5. 缺陷(defect):尺寸或类型超出本标准规定的验收极限的缺欠,含有缺陷的钢管应拒收、修整或降级。
6. 缺欠(imperfection):钢管上任何与理想的、均匀的、无间断的状态的偏离,包括表面不连续、不规则、粗糙、夹杂等。
7. 双缝钢管(double seam pipe):由一张钢板成型为管状,两条纵向焊缝分别位于钢管两侧180°位置的焊接钢管。
8. 交货状态(delivery condition):钢管在完成所有制造工序后的最终 metallurgical 状态。
9. 电焊管(EW pipe):采用电阻焊、感应焊等方式,在压力作用下使管坯边缘结合,不添加填充金属的焊接钢管,包括高频焊(HFW)和低频焊(LFW)。
10. 全壁厚(full wall thickness):钢管的公称壁厚,不包括焊缝余高。
11. 热机械控制轧制(TMCP):通过控制加热温度、轧制过程中的变形量和终轧温度,配合后续的冷却工艺,以获得细化的晶粒组织和所需的力学性能的轧制工艺。
12. 热影响区(HAZ):焊接过程中,母材金属未熔化,但因焊接热循环导致显微组织和力学性能发生变化的区域。
13. 激光焊管(LW pipe):采用激光作为热源,使管坯边缘熔化结合,不添加填充金属的焊接钢管。
14. 母材(parent metal/ base metal):钢管的管体金属,不包括焊缝金属和热影响区。
15. 对接管(welded jointer):由两段或多段符合本标准要求的钢管,通过环向焊接连接而成的钢管。
16. 埋弧焊管(SAW pipe):采用埋弧焊工艺,在颗粒状焊剂保护下,添加填充金属完成焊接的钢管,包括直缝埋弧焊管(SAWL)和螺旋缝埋弧焊管(SAWH)。
17. 产品规范等级(PSL):本标准规定的两种质量等级,PSL1为标准等级,PSL2为附加要求的等级。
18. 淬火加回火(quenched and tempered, Q&T):将钢管加热到奥氏体化温度,快速冷却(淬火),然后在Ac1相变点以下的温度进行回火,以获得所需的强度和韧性的热处理工艺。
19. 正火(normalized):将钢管加热到Ac3相变点以上的温度,保温足够时间,然后在静止空气中冷却,以获得均匀的铁素体-珠光体组织的热处理工艺。
20. 正火加回火(normalized and tempered, N&T):先进行正火处理,然后在Ac1相变点以下的温度进行回火,以调整强度和韧性的热处理工艺。
21. 无缝钢管(SMLS pipe):通过穿孔、挤压、热轧等工艺制成的,没有焊缝的钢管。
22. 购方(purchaser):签订采购合同,订购本标准范围内钢管的实体。
23. 制造商(manufacturer):负责按照本标准要求制造、检验和标记钢管的工厂或实体。
24. 管端(pipe end):钢管两端的区域,通常指距离钢管端面不小于2倍钢管外径的长度范围。
25. 管体(pipe body):钢管除管端和焊缝以外的主体部分。
26. 焊缝(weld seam):焊接钢管中,通过焊接工艺形成的熔合区域,包括焊缝金属和热影响区。
27. 焊缝余高(weld reinforcement):焊缝表面超出母材表面的部分。
28. 静水压试验(hydrostatic test):向钢管内部充入液体,施加规定的压力,保压规定时间,以检验钢管的密封性和强度的试验。
29. 夏比V型缺口冲击试验(CVN impact test):测定材料缺口韧性的试验,采用带有V型缺口的标准试样,在规定温度下进行冲击,测定试样断裂所吸收的能量。
30. 落锤撕裂试验(DWT):测定材料止裂韧性的试验,采用全壁厚的试样,在规定温度下进行落锤冲击,测定试样的剪切面积百分比。
3.2 符号
下列符号适用于本标准:
• D:钢管的规定外径,单位为毫米(mm)或英寸(in.)
• t:钢管的规定壁厚,单位为毫米(mm)或英寸(in.)
• Rₜ₀.₅:规定非比例延伸强度(屈服强度),单位为兆帕(MPa)或千磅每平方英寸(ksi)
• Rₘ:抗拉强度,单位为兆帕(MPa)或千磅每平方英寸(ksi)
• A:伸长率,单位为百分比(%)
• CVN:夏比V型缺口冲击吸收能,单位为焦耳(J)或英尺-磅(ft-lb)
• T:试验温度,单位为摄氏度(°C)或华氏度(°F)
• P:静水压试验压力,单位为兆帕(MPa)或磅每平方英寸(psi)
• S:规定的最小屈服强度的百分数,用于静水压试验计算
• CEV:碳当量,采用IIW公式计算
• CET:碳当量,采用CET公式计算
• f:设计系数,用于断裂韧性计算
• SMYS:规定最小屈服强度,单位为兆帕(MPa)或千磅每平方英寸(ksi)
• SMTS:规定最小抗拉强度,单位为兆帕(MPa)或千磅每平方英寸(ksi)
3.3 缩略语
下列缩略语适用于本标准:
• API:美国石油学会(American Petroleum Institute)
• PSL:产品规范等级(Product Specification Level)
• SMLS:无缝钢管(Seamless Pipe)
• EW:电焊(Electric Welded)
• HFW:高频焊(High-Frequency Welded)
• LFW:低频焊(Low-Frequency Welded)
• SAW:埋弧焊(Submerged Arc Welded)
• SAWL:直缝埋弧焊(Longitudinal Submerged Arc Welded)
• SAWH:螺旋缝埋弧焊(Helical Submerged Arc Welded)
• COW:组合焊(Combination Welded)
• LW:激光焊(Laser Welded)
• Q&T:淬火加回火(Quenched and Tempered)
• N:正火(Normalized)
• N&T:正火加回火(Normalized and Tempered)
• M:热机械控制轧制(Thermo-Mechanically Controlled Processed)
• TMCP:热机械控制轧制(Thermo-Mechanical Controlled Processing)
• HIC:氢致开裂(Hydrogen-Induced Cracking)
• SSC:硫化物应力开裂(Sulfide Stress Cracking)
• SOHIC:应力导向氢致开裂(Stress-Oriented Hydrogen-Induced Cracking)
• NDT:无损检测(Nondestructive Testing)
• UT:超声波检测(Ultrasonic Testing)
• RT:射线检测(Radiographic Testing)
• MT:磁粉检测(Magnetic Particle Testing)
• PT:渗透检测(Penetrant Testing)
• CVN:夏比V型缺口(Charpy V-Notch)
• DWT:落锤撕裂试验(Drop-Weight Tear Test)
• HAZ:热影响区(Heat-Affected Zone)
• TFL:直通过油管(Through-Flowline)
• IQI:像质计(Image Quality Indicator)
• Ac1:钢加热时,铁素体开始转变为奥氏体的临界温度
• Ac3:钢加热时,铁素体完全转变为奥氏体的临界温度
4 符合性
4.1 计量单位
• 本标准中的数值同时采用国际单位制(SI)和英制单位(US customary)表示。两种单位制的数值并非完全等效,因此,应单独使用一种单位制,不得混合使用。
• 合同中规定的单位制为优先单位制,所有检验、测量和记录均应采用该单位制。
• 除非合同中另有规定,钢管的尺寸规格应采用国际单位制(mm)或英制单位(in.),与合同保持一致。
4.2 圆整
• 对于化学成分分析结果,应按照ASTM E29或ISO 80000-1附录B的规则A进行圆整,圆整后的数值应符合本标准规定的极限值。
• 对于力学性能试验结果,应按照ASTM A370的规定进行圆整,圆整后的数值应符合本标准规定的极限值。
• 对于尺寸测量结果,应圆整到与规定偏差相同的小数位数。
5 对本规范的符合性
5.1 质量
• 制造商应建立文件化的质量管理体系,以确保钢管符合本标准和采购合同的要求。
• 所有制造、检验、试验和标记工序均应在制造商的工厂内完成,或在制造商的控制下,由经制造商认可的分包商完成,制造商对分包商的工作负全部责任。
• 制造商应对钢管的符合性负责,确保所有钢管均符合本标准和采购合同的所有要求。
5.2 其他术语和定义
• 本标准中未定义的术语,应按照ASTM A941的定义执行。
• 对于焊接相关的术语,应按照ASME锅炉及压力容器规范第IX卷的定义执行。
• 对于无损检测相关的术语,应按照相应的ISO或ASTM标准的定义执行。
5.3 引用附录
本标准的附录是本标准不可分割的部分,具体引用如下:
• PSL 2 制造工艺评定,见附录B(规范性附录);
• 处理表面缺欠和缺陷,见附录C(规范性附录);
• 补焊工艺,见附录D(规范性附录);
• 非酸性服役、非海上服役、非纵向塑性应变能力钢管的无损检测(NDT),见附录E(规范性附录);
• PSL 1 接箍要求,见附录F(规范性附录);
• PSL 2 抗延性断裂扩展要求,见附录G(规范性附录);
• 酸性服役PSL 2 钢管要求,见附录H(规范性附录);
• 直通过油管(TFL) 钢管要求,见附录I(规范性附录);
• 海上服役PSL 2 钢管要求,见附录J(规范性附录);
• 酸性服役、海上服役、纵向塑性应变能力钢管的无损检测(NDT),见附录K(规范性附录);
• 钢牌号对照,见附录L(资料性附录);
• 对接管要求,见附录M(规范性附录);
• 纵向塑性应变能力PSL 2 钢管要求,见附录N(规范性附录);
• API会标使用附加信息,见附录O(资料性附录);
• 钢管、导向弯曲和CVN试样计算公式,见附录P(资料性附录)。
6 钢管等级和钢级和交货状态
6.1 钢管等级和钢级
6.1.1 PSL1钢管的钢管等级与钢级一致,由表示强度等级的字母或字母数字组合表示,应符合表1的规定。
6.1.2 PSL2钢管的钢管等级与钢级一致,除了强度等级标识外,还应包括交货状态的后缀,应符合表1的规定。
6.1.3 钢级的命名分为两种体系:
• 国际体系:以字母L开头,后跟规定最小屈服强度的数值(单位为MPa),例如L245、L360、L485等;
• 英制体系:以字母X开头,后跟规定最小屈服强度的数值(单位为ksi),例如X42、X52、X70等。
两种体系的钢级是等效的,具体对应关系见表1。
表1 钢管等级和钢级、可接收的交货状态
国际体系钢级 | 英制体系钢级 | 规定最小屈服强度 Rₜ₀.₅ MPa(ksi) | 规定最小抗拉强度 Rₘ MPa(ksi) | PSL1可接收交货状态 | PSL2可接收交货状态 |
L175 | A25 | 175(25) | 310(45) | 热轧、正火 | 不适用 |
L210 | A | 210(30) | 335(48) | 热轧、正火、控制轧制 | 不适用 |
L245 | B | 245(35) | 415(60) | 热轧、正火、控制轧制 | N、N&T、Q&T、M、TMCP |
L290 | X42 | 290(42) | 415(60) | 热轧、正火、控制轧制 | N、N&T、Q&T、M、TMCP |
L320 | X46 | 320(46) | 435(63) | 热轧、正火、控制轧制 | N、N&T、Q&T、M、TMCP |
L360 | X52 | 360(52) | 460(67) | 热轧、正火、控制轧制 | N、N&T、Q&T、M、TMCP |
L390 | X56 | 390(56) | 490(71) | 热轧、正火、控制轧制 | N、N&T、Q&T、M、TMCP |
L415 | X60 | 415(60) | 520(75) | 热轧、正火、控制轧制 | N、N&T、Q&T、M、TMCP |
L450 | X65 | 450(65) | 535(78) | 不适用 | N、N&T、Q&T、M、TMCP |
L485 | X70 | 485(70) | 570(82) | 不适用 | N、N&T、Q&T、M、TMCP |
L555 | X80 | 555(80) | 625(90) | 不适用 | Q&T、M、TMCP |
L620 | X90 | 620(90) | 690(100) | 不适用 | Q&T、M、TMCP |
L690 | X100 | 690(100) | 760(110) | 不适用 | Q&T、M、TMCP |
L830 | X120 | 830(120) | 915(132) | 不适用 | Q&T、M、TMCP |
注:
1. 对于PSL2钢管,交货状态后缀应加在钢级后面,例如L360N、X52Q、L485M等。
2. 控制轧制仅适用于PSL1钢管,不适用于PSL2钢管。
3. 对于L450/X65及以上钢级,仅适用于PSL2钢管,不适用于PSL1钢管。
6.2 交货状态
6.2.1 所有钢管应按照表1规定的可接收交货状态进行交货,交货状态应在采购合同中规定。
6.2.2 不同交货状态的定义如下:
• 热轧(hot-rolled):钢管在热轧成型后,不进行任何额外的热处理,仅在轧制余热下冷却至室温的状态,仅适用于PSL1钢管。
• 控制轧制(controlled rolled):通过控制轧制温度和变形量,在终轧后直接空冷,以获得所需的组织和性能的状态,仅适用于PSL1钢管。
• 正火(normalized, N):将钢管加热到Ac3相变点以上30℃~50℃,保温足够时间,然后在静止空气中冷却至室温的热处理状态。
• 正火加回火(normalized and tempered, N&T):先进行正火处理,然后在Ac1相变点以下的温度进行回火,保温足够时间,然后冷却至室温的热处理状态。
• 淬火加回火(quenched and tempered, Q&T):将钢管加热到Ac3相变点以上30℃~50℃,保温足够时间,快速淬火冷却至马氏体转变温度以下,然后在Ac1相变点以下的温度进行回火,保温足够时间,然后冷却至室温的热处理状态。
• 热机械控制轧制(thermo-mechanically controlled processed, M/TMCP):通过控制加热温度、轧制变形量、终轧温度和轧后冷却速度,以获得细化的晶粒组织和所需的力学性能的轧制工艺,包括加速冷却(ACC)和直接淬火(DQ)工艺。
6.2.3 除非采购合同中另有规定,制造商可选择表1中规定的任意一种可接收的交货状态。
6.2.4 所有热处理工序应在钢管完成所有焊接和冷加工工序后进行,除非本标准另有规定。
6.2.5 对于焊接钢管,焊缝区域的热处理应与管体的热处理同时进行,确保焊缝和热影响区的性能符合本标准的要求。
7 购方需提供的资料
7.1 一般信息
采购合同中应至少包含以下一般信息:
1. 本标准编号和版本:API SPEC 5L 第46版,2018年4月;
2. 产品规范等级(PSL1或PSL2);
3. 钢管类型:无缝钢管(SMLS)、电焊管(EW/HFW)、埋弧焊管(SAWL/SAWH)、组合焊管(COW)、激光焊管(LW);
4. 钢级(包括交货状态后缀,适用于PSL2钢管);
5. 钢管的规定外径D和规定壁厚t;
6. 钢管的长度类型:定尺长度、不定尺长度、倍尺长度,以及具体的长度范围或数值;
7. 管端加工要求:平端、坡口端、螺纹端,以及具体的坡口尺寸、螺纹类型(应符合API 5B的规定);
8. 涂层和内衬要求:无涂层、防腐涂层、内衬,以及具体的涂层类型和规范;
9. 采购数量:钢管的总根数或总质量;
10. 适用的附录要求:如果采购合同中规定了附录B、G、H、I、J、N中的任意一项或多项,应明确列出。
7.2 附加信息
如果购方有以下附加要求,应在采购合同中明确规定,否则制造商不执行这些要求:
7.2.1 尺寸和偏差相关附加要求:
• 比本标准规定更严格的直径、壁厚、不圆度、直度偏差;
• 定尺长度的偏差要求;
• 管端坡口的特殊尺寸要求;
• 钢管的最大和最小质量限制。
7.2.2 材料和制造相关附加要求:
• 原料的来源限制;
• 炼钢工艺要求:如真空脱气、钙处理、微合金化等;
• 比本标准规定更严格的化学成分要求,包括元素含量的上下限、碳当量限制;
• 特殊的热处理工艺要求;
• 焊接工艺的特殊要求;
• 冷扩径的最小扩径率要求;
• 禁止使用的制造工艺。
7.2.3 检验和试验相关附加要求:
• 比本标准规定更高的检验频次;
• 附加的检验和试验项目,如HIC试验、SSC试验、硬度测试、金相检验等;
• 试验温度的特殊要求,如更低的CVN冲击试验温度;
• 比本标准规定更严格的验收标准;
• 见证检验要求:购方代表或第三方检验机构的见证检验;
• 检验文件的类型:如EN 10204 3.1或3.2证书;
• 附加的无损检测要求,如全管体超声波检测、管端磁粉检测等。
7.2.4 标记相关附加要求:
• 附加的标记内容,如合同号、项目号、购方名称等;
• 标记的位置、方式、颜色的特殊要求;
• 低应力标记要求;
• 禁止使用的标记方式。
7.2.5 涂层和防护相关附加要求:
• 特殊的螺纹保护器要求;
• 管端保护帽要求;
• 钢管的表面处理要求,如喷砂、除锈等级;
• 涂层的厚度、附着力、耐腐蚀性要求;
• 运输和储存过程中的防护要求。
7.2.6 其他附加要求:
• 记录保存的特殊要求;
• 钢管装载和运输的特殊要求;
• 质量保证书的内容和格式要求;
• 样品要求:如预留试验样管;
• 工艺评定文件的提交要求;
• 其他特殊的技术要求。
7.2.7 如果采购合同中没有明确规定附加要求,制造商应仅按照本标准的基本要求执行,不承担任何附加要求的责任。
7.2.8 购方提供的所有技术要求应与本标准的规定兼容,如有冲突,应在采购合同中明确说明优先级。
8 制造
8.1 制造工艺
8.1.1 钢管的制造工艺应符合表2的规定,制造商应选择本标准允许的制造工艺,确保钢管符合所有要求。
表2 可接受的钢管制造工艺和产品规范水平
钢管类型 | 制造工艺 | 适用PSL等级 |
无缝钢管(SMLS) | 热轧穿孔、挤压、连续轧管、周期轧管等 | PSL1、PSL2 |
电焊管(EW) | 高频电阻焊(HFW)、低频电阻焊(LFW)、感应焊 | PSL1、PSL2 |
埋弧焊管(SAW) | 直缝埋弧焊(SAWL)、螺旋缝埋弧焊(SAWH) | PSL1、PSL2 |
组合焊管(COW) | 根焊采用EW,填充和盖面采用SAW | PSL1、PSL2 |
激光焊管(LW) | 激光焊接,无填充金属 | PSL1、PSL2 |
双缝钢管 | 直缝双缝埋弧焊 | PSL1、PSL2 |
8.1.2 所有制造工艺应经过验证,确保能够稳定生产出符合本标准要求的钢管。
8.1.3 对于PSL2钢管,制造工艺应按照附录B的要求进行评定,除非采购合同中另有规定。
8.1.4 制造商应建立文件化的制造工艺规程,所有制造工序应按照批准的工艺规程执行。
8.2 需要工艺确认的工序
8.2.1 对于PSL2钢管,以下工序应进行工艺确认,确保工艺的稳定性和符合性:
1. 焊接工艺:包括钢管的纵向焊缝、螺旋焊缝、环向对接焊缝、补焊工艺;
2. 热处理工艺:正火、正火加回火、淬火加回火、TMCP工艺;
3. 冷加工工艺:冷扩径、冷定径、弯管工艺(如适用);
4. 无损检测工艺:UT、RT、MT、PT等检测工艺;
5. 涂层工艺:防腐涂层、内衬工艺(如适用)。
8.2.2 工艺确认应在批量生产前完成,确认结果应形成文件,并经制造商的技术负责人批准。
8.2.3 当工艺参数发生重大变化时,应重新进行工艺确认。
8.2.4 工艺确认的记录应按照第13章的要求保存。
8.3 原料
8.3.1 制造钢管用的原料(钢坯、钢板、钢带)应采用电炉或转炉冶炼,经炉外精炼处理,可采用连续铸钢或模铸工艺。
8.3.2 原料的化学成分应符合本标准第9.2节的规定,以及采购合同的附加要求。
8.3.3 制造商应对原料进行进厂检验,检验项目至少包括化学成分分析、表面质量检查、尺寸偏差检查,确保原料符合要求。
8.3.4 原料应具有可追溯性,每一批原料都应有对应的质量证明书,记录炼钢炉号、化学成分、力学性能、热处理状态等信息。
8.3.5 原料的表面应无裂纹、折叠、结疤、分层、夹杂等有害缺陷,如有表面缺陷,应按照附录C的要求进行处理。
8.3.6 对于焊接钢管用的钢板和钢带,其边缘应加工平整,无毛刺、裂纹、分层等缺陷,确保焊接质量。
8.3.7 对于PSL2钢管,原料的生产工艺应在制造工艺评定中进行验证,确保原料能够满足钢管的最终性能要求。
8.4 定位焊缝
8.4.1 定位焊缝仅用于焊接钢管成型过程中,固定管坯的边缘位置,不得作为最终焊缝的一部分。
8.4.2 定位焊缝的焊接工艺应经过评定,焊接材料应与最终焊缝的焊接材料兼容。
8.4.3 定位焊缝应在最终焊接前完全去除,或完全熔入最终焊缝中,确保最终焊缝中无未熔合、夹渣、气孔等缺陷。
8.4.4 定位焊缝不得有裂纹、未熔合、夹渣等有害缺陷,如有缺陷,应完全去除后重新焊接。
8.4.5 对于PSL2钢管,定位焊缝的工艺应包含在焊接工艺评定中。
8.5 组合焊(COW) 管焊缝
8.5.1 组合焊管的根焊应采用EW工艺完成,填充焊和盖面焊应采用SAW工艺完成。
8.5.2 根焊完成后,应对焊缝进行检查,确保无裂纹、未焊透、未熔合等缺陷,方可进行后续的SAW焊接。
8.5.3 SAW焊接应确保完全熔透根焊层,与母材完全熔合,焊缝的余高和宽度应均匀,符合本标准的要求。
8.5.4 组合焊焊缝的无损检测应按照附录E或附录K的要求执行,确保焊缝符合验收标准。
8.5.5 组合焊管的焊缝力学性能应符合本标准第9.3节的要求,包括拉伸性能、冲击韧性、弯曲性能等。
8.6 埋弧焊(SAW) 管焊缝
8.6.1 埋弧焊工艺应采用经过评定的焊接工艺规程,焊接材料应与母材匹配,确保焊缝的力学性能符合要求。
8.6.2 埋弧焊焊缝应完全熔透,与母材完全熔合,焊缝的内外余高应符合本标准第9.13节的规定。
8.6.3 对于螺旋缝埋弧焊管,钢带的成型角度应稳定,确保焊缝的成型质量和钢管的尺寸精度。
8.6.4 对于直缝埋弧焊管,钢板的边缘应加工成合适的坡口,确保焊接熔透和熔合。
8.6.5 埋弧焊焊缝的无损检测应按照附录E或附录K的要求执行,100%的焊缝长度应进行无损检测。
8.7 双缝钢管焊缝
8.7.1 双缝钢管的两条纵向焊缝应分别位于钢管的两侧,间距为180°±10°。
8.7.2 两条焊缝的焊接工艺应相同,均应符合本标准对SAW焊缝的要求。
8.7.3 两条焊缝的焊接应分别进行,先完成一条焊缝的焊接和检验,再进行另一条焊缝的焊接,避免焊接热影响区重叠。
8.7.4 双缝钢管的焊缝无损检测应按照附录E或附录K的要求执行,两条焊缝均应进行100%的无损检测。
8.7.5 双缝钢管的力学性能试验应分别在两条焊缝上取样,确保两条焊缝的性能均符合要求。
8.8 电焊(EW) 和激光焊(LW) 管焊缝处理
8.8.1 EW和LW焊缝应采用固态焊接工艺,不添加填充金属,焊接过程应稳定,确保焊缝完全熔合。
8.8.2 焊接完成后,应去除焊缝内外表面的毛刺(飞边),去除后的焊缝表面应与母材表面平滑过渡,剩余的刮槽深度应符合本标准第9.13节的规定。
8.8.3 对于PSL2钢管的EW焊缝,应进行在线焊缝热处理,或随管体整体热处理,确保焊缝和热影响区的韧性符合要求。
8.8.4 EW和LW焊缝应进行100%的无损检测,包括在线的涡流或超声波检测,以及离线的无损检测,按照附录E或附录K的要求执行。
8.8.5 对于HFW钢管,焊缝的晶粒度应符合要求,确保焊缝的韧性和塑性不低于母材。
8.9 冷定径和冷扩径
8.9.1 钢管可采用冷定径或冷扩径工艺,以达到规定的尺寸精度和改善力学性能。
8.9.2 冷扩径的总扩径率不应超过1.5%,除非采购合同中另有规定,或经过工艺评定验证更大的扩径率不会影响钢管的性能。
8.9.3 对于PSL2钢管,冷扩径或冷定径工艺应经过工艺评定,确保冷加工后钢管的力学性能、组织性能符合要求。
8.9.4 冷加工后的钢管,应进行消除应力热处理,除非本标准另有规定,或经过工艺评定验证冷加工后无需热处理即可满足性能要求。
8.9.5 冷定径和冷扩径后的钢管,其尺寸偏差应符合本标准第9.11节的规定。
8.10 钢带(卷)/钢板对头焊缝
8.10.1 对于焊接钢管用的钢带(卷)或钢板,允许采用对头焊缝连接,以满足生产长度的要求。
8.10.2 对头焊缝的焊接工艺应经过评定,焊缝的力学性能应不低于母材的性能。
8.10.3 对头焊缝应进行100%的无损检测,按照附录E或附录K的要求执行,确保焊缝符合验收标准。
8.10.4 对于螺旋缝埋弧焊管,钢带的对头焊缝与钢管的螺旋焊缝的交叉点(T型接头)应进行射线检测,确保交叉点的焊接质量。
8.10.5 对于PSL2钢管,对头焊缝的数量应在采购合同中规定,如无规定,制造商应控制对头焊缝的数量,确保钢管的质量。
8.10.6 带有对头焊缝的钢管,应在标记中注明对头焊缝的位置,按照第11章的要求执行。
8.11 对接管
8.11.1 对接管的制造应符合附录M的规定,仅当采购合同中允许时,制造商方可提供对接管。
8.11.2 对接管的管段应采用符合本标准要求的钢管,管段的钢级、壁厚、外径应相同。
8.11.3 对接管的环向焊接工艺应经过评定,焊缝的力学性能应符合本标准的要求。
8.11.4 对接管的环向焊缝应进行100%的无损检测,按照附录E或附录K的要求执行。
8.11.5 对接管的标记、检验文件应符合本标准的要求,注明对接焊缝的数量和位置。
8.12 热处理
8.12.1 钢管应按照表1规定的交货状态进行热处理,热处理工艺应经过评定,确保钢管的组织和性能符合要求。
8.12.2 热处理设备应配备温度测量和记录装置,温度测量的精度应符合要求,热处理过程的温度-时间曲线应全程记录。
8.12.3 正火处理时,钢管的加热温度应均匀,保温时间应足够,确保钢管的整个截面完全奥氏体化,然后在静止空气中均匀冷却。
8.12.4 淬火处理时,钢管的加热温度和保温时间应确保整个截面完全奥氏体化,淬火冷却速度应足够快,以获得所需的马氏体组织,避免出现珠光体或铁素体析出。
8.12.5 回火处理时,回火温度应根据钢级和所需的强度韧性匹配进行选择,保温时间应足够,确保组织转变完全,性能均匀稳定。
8.12.6 对于TMCP工艺,轧制过程的温度、变形量、冷却速度应严格控制,确保获得均匀细化的组织和所需的力学性能。
8.12.7 热处理后的钢管,不得再次进行任何影响其组织和性能的热加工,除非重新进行完整的热处理。
8.12.8 热处理记录应按照第13章的要求保存,包括每批钢管的热处理温度、保温时间、冷却方式、设备编号等信息。
8.13 追溯性
8.13.1 制造商应建立文件化的追溯性体系,确保从原料到成品钢管的全流程可追溯。
8.13.2 每一根钢管都应具有唯 一的标识,能够追溯到炼钢炉号、原料批号、生产批号、热处理批号、检验记录等信息。
8.13.3 追溯性记录应按照第13章的要求保存,保存期限应符合采购合同的要求,至少为钢管交付后5年。
8.13.4 对于PSL2钢管,追溯性体系应覆盖所有制造工序,包括焊接、热处理、无损检测、检验试验等所有环节。
9 验收标准
9.1 总则
9.1.1 所有钢管的化学成分、力学性能、尺寸偏差、表面质量、焊接质量、检验试验结果均应符合本标准的规定,以及采购合同的附加要求。
9.1.2 对于PSL1和PSL2钢管,本标准中未注明PSL等级的要求,对两个等级均适用;注明仅适用于PSL1或PSL2的要求,仅对对应的等级有效。
9.1.3 当采购合同中规定了附录B、G、H、I、J、N中的要求时,对应的附录中的验收标准也应同时满足。
9.1.4 任何不符合本标准验收标准的钢管,应按照附录C的要求进行处理,或直接拒收。
9.2 化学成分
9.2.1 钢的化学成分应采用炉前分析和成品分析进行测定,分析方法应符合ASTM A751或相应的ISO标准的规定。
9.2.2 炉前分析应在钢水浇注过程中取样,每一个炼钢炉号应至少进行一次炉前分析,分析结果应符合本标准的规定。
9.2.3 成品分析应在成品钢管上取样,每一批钢管应至少进行一次成品分析,成品分析的允许偏差应符合ASTM A751的规定。
9.2.4 PSL1钢管的化学成分应符合表3的规定,适用于壁厚t≤25.0 mm (0.984 in.)的钢管;对于壁厚t>25.0 mm的钢管,化学成分应经供需双方协商确定。
表3 t ≤25.0 mm (0.984 in.) 的PSL1 钢管化学成分(质量分数,%)
元素 | A25钢级 | A钢级 | B、X42、X46、X52钢级 |
C,max | 0.22 | 0.22 | 0.26 |
Mn,max | 1.20 | 1.30 | 1.40 |
P,max | 0.030 | 0.030 | 0.030 |
S,max | 0.030 | 0.030 | 0.030 |
Si,max | 0.45 | 0.45 | 0.45 |
Cu,max | 0.50 | 0.50 | 0.50 |
Ni,max | 0.50 | 0.50 | 0.50 |
Cr,max | 0.50 | 0.50 | 0.50 |
Mo,max | 0.15 | 0.15 | 0.15 |
V,max | 0.08 | 0.08 | 0.08 |
Nb,max | 0.05 | 0.05 | 0.05 |
Ti,max | 0.04 | 0.04 | 0.04 |
B,max | 0.0005 | 0.0005 | 0.0005 |
注:
1. 对于A25钢级,当钢管为螺纹端时,C含量最大为0.26%。
2. 对于所有钢级,Cr+Ni+Mo+Cu的总含量不应超过1.00%。
3. 对于所有钢级,Nb+V+Ti的总含量不应超过0.15%。
4. 对于B钢级,当采用控制轧制工艺时,C含量最大为0.22%,Mn含量最大为1.20%。
9.2.5 PSL2钢管的化学成分应符合表4的规定,适用于壁厚t≤25.0 mm (0.984 in.)的钢管;对于壁厚t>25.0 mm的钢管,化学成分应经供需双方协商确定。
表4 t ≤25.0 mm (0.984 in.) 的PSL2 钢管化学成分(质量分数,%)
元素 | B~X52钢级 | X56~X70钢级 | X80钢级 | X90~X120钢级 |
C,max | 0.24 | 0.16 | 0.12 | 0.10 |
Mn,max | 1.40 | 1.80 | 2.00 | 2.10 |
P,max | 0.025 | 0.020 | 0.018 | 0.015 |
S,max | 0.015 | 0.010 | 0.005 | 0.003 |
Si,max | 0.45 | 0.45 | 0.45 | 0.45 |
Cu,max | 0.50 | 0.50 | 0.50 | 0.50 |
Ni,max | 0.50 | 0.50 | 1.00 | 1.00 |
Cr,max | 0.50 | 0.50 | 0.50 | 0.60 |
Mo,max | 0.30 | 0.30 | 0.30 | 0.50 |
V,max | 0.10 | 0.10 | 0.08 | 0.06 |
Nb,max | 0.05 | 0.05 | 0.06 | 0.06 |
Ti,max | 0.04 | 0.04 | 0.04 | 0.04 |
B,max | 0.0005 | 0.0005 | 0.0005 | 0.0005 |
CEV,max | 0.43 | 0.40 | 0.38 | 协议确定 |
CET,max | 0.29 | 0.27 | 0.25 | 协议确定 |
注:
1. CEV(碳当量)采用IIW公式计算:CEV = C + Mn/6 + (Cr+Mo+V)/5 + (Ni+Cu)/15
2. CET(碳当量)采用CET公式计算:CET = C + (Mn+Si)/30 + (Cu+Ni)/20 + (Cr+Mo+V)/10
3. 对于所有钢级,Nb+V+Ti的总含量不应超过0.15%,除非采购合同中另有规定。
4. 对于X80及以上钢级,化学成分应经过工艺评定验证,确保满足力学性能和韧性要求。
5. 对于酸性服役、海上服役、纵向塑性应变能力的钢管,化学成分应符合对应的附录要求。
9.2.6 对于PSL2钢管,除了表4的规定外,还应控制钢中的氮、氢、氧含量,确保钢的纯净度符合要求。
9.2.7 当采购合同中有更严格的化学成分要求时,应按照采购合同的规定执行。
9.2.8 对于焊接钢管,焊缝金属的化学成分应与母材匹配,确保焊缝的力学性能符合要求。
9.3 拉伸性能
9.3.1 钢管的拉伸性能应通过拉伸试验测定,试验方法应符合ASTM A370的规定。
9.3.2 PSL1钢管的拉伸性能应符合表5的规定。
表5 PSL1 钢管拉伸试验要求
钢级 | 规定最小屈服强度 Rₜ₀.₅ MPa(ksi) | 规定最小抗拉强度 Rₘ MPa(ksi) | 伸长率A 最小,% |
A25 | 175(25) | 310(45) | 25 |
A | 210(30) | 335(48) | 22 |
B | 245(35) | 415(60) | 20 |
X42 | 290(42) | 415(60) | 18 |
X46 | 320(46) | 435(63) | 18 |
X52 | 360(52) | 460(67) | 18 |
注:
1. 对于壁厚t<5.0 mm的钢管,伸长率的最小值应按照公式A = 1940t²/3 计算,圆整到最接近的整数。
2. 对于A25钢级,当钢管为螺纹端时,伸长率最小为22%。
9.3.3 PSL2钢管的拉伸性能应符合表6的规定。
表6 PSL2 钢管拉伸试验要求
钢级 | 规定最小屈服强度 Rₜ₀.₅ MPa(ksi) | 规定最小抗拉强度 Rₘ MPa(ksi) | 屈强比 Rₜ₀.₅ /Rₘ 最大 | 伸长率A 最小,% |
B | 245(35) | 415(60) | 0.93 | 20 |
X42 | 290(42) | 415(60) | 0.93 | 18 |
X46 | 320(46) | 435(63) | 0.93 | 18 |
X52 | 360(52) | 460(67) | 0.93 | 18 |
X56 | 390(56) | 490(71) | 0.93 | 18 |
X60 | 415(60) | 520(75) | 0.93 | 18 |
X65 | 450(65) | 535(78) | 0.93 | 18 |
X70 | 485(70) | 570(82) | 0.93 | 18 |
X80 | 555(80) | 625(90) | 0.93 | 18 |
X90 | 620(90) | 690(100) | 0.95 | 17 |
X100 | 690(100) | 760(110) | 0.95 | 17 |
X120 | 830(120) | 915(132) | 0.95 | 16 |
注:
1. 对于壁厚t<5.0 mm的钢管,伸长率的最小值应按照公式A = 1940t²/3 计算,圆整到最接近的整数。
2. 对于X90及以上钢级,屈强比的最大值可经供需双方协商调整。
3. 对于淬火加回火(Q&T)状态的钢管,屈强比的最大值可经供需双方协商调整。
9.3.4 拉伸试验的取样应符合第10.2节的规定,对于无缝钢管,应在管体上取样;对于焊接钢管,应分别在管体和焊缝上取样。
9.3.5 焊缝的拉伸性能应不低于母材的最小规定值,焊缝的抗拉强度应不低于母材的规定最小抗拉强度。
9.3.6 如果拉伸试验结果不符合要求,可按照ASTM A370的规定进行复验,复验仍不合格的,该批钢管应拒收。
9.4 静水压试验
9.4.1 每一根钢管都应进行静水压试验,试验方法应符合本标准的规定。
9.4.2 静水压试验压力应按照以下公式计算:
P = 2×S×Rₜ₀.₅×t / D
其中:
• P:静水压试验压力,单位为MPa(psi);
• S:应力系数,对于PSL1钢管,S=0.80;对于PSL2钢管,S=0.90;
• Rₜ₀.₅:钢管的规定最小屈服强度,单位为MPa(psi);
• t:钢管的规定壁厚,单位为mm(in.);
• D:钢管的规定外径,单位为mm(in.)。
9.4.3 静水压试验的最大压力不应超过钢管的规定最小屈服强度对应的压力,对于PSL1钢管,最大试验压力对应的环向应力不应超过规定最小屈服强度的80%;对于PSL2钢管,不应超过90%。
9.4.4 静水压试验的保压时间应符合以下规定:
• 对于外径D≤114.3 mm(4.5 in.)的钢管,保压时间不少于5秒;
• 对于外径114.3 mm < D ≤323.9 mm(12.75 in.)的钢管,保压时间不少于10秒;
• 对于外径D>323.9 mm的钢管,保压时间不少于15秒。
9.4.5 静水压试验过程中,钢管应无渗漏、无变形、无破裂,否则该钢管应拒收。
9.4.6 对于带螺纹和接箍的钢管,静水压试验压力还应符合附录P的规定。
9.4.7 静水压试验设备应定期校准,确保压力测量的精度符合要求。
9.4.8 如果采购合同中规定了更高的试验压力或更长的保压时间,应按照采购合同的规定执行。
9.5 弯曲试验
9.5.1 弯曲试验仅适用于PSL1钢管的EW、LW焊缝,试验方法应符合ASTM A370的规定。
9.5.2 弯曲试验的试样应采用全壁厚的横向试样,试样宽度不小于38 mm(1.5 in.),焊缝位于试样的中心位置。
9.5.3 弯曲试验的弯心直径为6倍的钢管壁厚t,弯曲角度为180°,弯曲后试样的焊缝和母材应无裂纹或其他有害缺陷。9.5.4 对于外径D≤114.3 mm的钢管,可采用压扁试验代替弯曲试验。
9.6 压扁试验
9.6.1 压扁试验适用于PSL1的无缝钢管和EW、LW焊接钢管,试验方法应符合ASTM A370的规定。
9.6.2 压扁试验的试样应从钢管的端部截取,长度不小于50 mm(2 in.),对于焊接钢管,焊缝应位于与施力方向成90°的位置。
9.6.3 无缝钢管的压扁试验,应将试样压至两压板之间的距离H = (1+e)t / (e + t/D),其中e为伸长率的小数形式,压后试样应无裂纹或破裂。
9.6.4 焊接钢管的压扁试验,应先将试样压至焊缝出现裂纹为止,记录此时的压板间距,然后继续压至两压板之间的距离为钢管外径的1/3,过程中焊缝应无开裂。
9.6.5 对于PSL2钢管,不要求进行压扁试验,采用导向弯曲试验代替。
9.7 导向弯曲试验
9.7.1 导向弯曲试验适用于PSL2钢管的所有焊接钢管的焊缝,试验方法应符合ASTM A370的规定。
9.7.2 导向弯曲试验应包括面弯试验和背弯试验,或采用侧弯试验代替,试样应从焊缝上截取,焊缝位于试样的中心位置。
9.7.3 导向弯曲试验的弯模尺寸应符合附录D的表D.1的规定,弯曲角度为180°,弯曲后试样的焊缝和母材应无超过3.2 mm(0.125 in.)的裂纹或其他缺陷。
9.7.4 试样边缘的裂纹长度不超过6.4 mm(0.250 in.)的,不应作为拒收的依据。
9.7.5 如果导向弯曲试验结果不符合要求,可按照附录D的规定进行复验,复验仍不合格的,该批钢管应拒收。
9.8 PSL2 钢管CVN 冲击试验
9.8.1 所有PSL2钢管都应进行夏比V型缺口冲击试验,试验方法应符合ASTM A370的规定。
9.8.2 冲击试验的标准试样为10 mm×10 mm×55 mm的全尺寸试样,当钢管壁厚不足以制取全尺寸试样时,可采用7.5 mm、5 mm、2.5 mm的小尺寸试样,试样尺寸与壁厚的关系应符合表22的规定。
9.8.3 冲击试验的标准试验温度为0℃(32℉),如果采购合同中规定了更低的试验温度,应按照采购合同的规定执行。
9.8.4 冲击试验的取样应符合第10.2节的规定,对于无缝钢管,应在管体上取样;对于焊接钢管,应分别在管体、焊缝金属、热影响区取样。
9.8.5 冲击试验的验收标准应符合表7的规定,表中的数值为三个试样的平均值,单个试样的最小值不应低于平均值的75%。
表7 PSL2 钢管管体的CVN 吸收能要求
钢级 | 全尺寸试样(10mm)最小平均吸收能 J(ft-lb) |
B、X42、X46、X52 | 27(20) |
X56、X60、X65、X70 | 34(25) |
X80、X90、X100、X120 | 41(30) |
注:
1. 对于小尺寸试样,最小吸收能应按照试样宽度的比例进行折算,例如7.5 mm试样的吸收能为全尺寸的75%。
2. 焊缝金属和热影响区的最小吸收能应不低于管体的要求。
3. 对于酸性服役、海上服役、纵向塑性应变能力的钢管,冲击试验要求应符合对应的附录规定。
9.8.6 如果冲击试验结果不符合要求,可按照ASTM A370的规定进行复验,复验仍不合格的,该批钢管应拒收。
9.8.7 对于落锤撕裂试验(DWT),应符合第9.9节的规定。
9.9 PSL2 焊管的DWT 试验
9.9.1 对于PSL2的焊接钢管,当壁厚t≥10.0 mm(0.394 in.),且钢级≥X60时,应进行落锤撕裂试验(DWT),试验方法应符合API RP 5L3的规定。
9.9.2 DWT试验的试验温度应与CVN冲击试验的温度相同,标准试验温度为0℃(32℉)。
9.9.3 DWT试验的验收标准为:单个试样的剪切面积百分比不小于85%,两个试样的平均剪切面积百分比不小于90%。
9.9.4 如果采购合同中规定了抗延性断裂扩展的要求,DWT试验的验收标准应符合附录G的规定。
9.9.5 如果DWT试验结果不符合要求,可按照API RP 5L3的规定进行复验,复验仍不合格的,该批钢管应拒收。
9.10 表面状况,缺欠和缺陷
9.10.1 钢管的内外表面应光滑、清洁,无裂纹、折叠、结疤、分层、夹杂、气孔等有害缺陷。
9.10.2 钢管表面的轻微缺欠,如划痕、麻点、凹坑等,其深度不应超过钢管壁厚的5%,且最大深度不应超过0.5 mm(0.020 in.),否则应按照附录C的要求进行处理。
9.10.3 对于PSL2钢管,表面缺欠的深度不应超过钢管壁厚的3%,且最大深度不应超过0.3 mm(0.012 in.),否则应按照附录C的要求进行处理。
9.10.4 钢管表面的缺陷应完全去除,去除后的壁厚不应小于钢管的最小允许壁厚,否则该钢管应拒收。
9.10.5 钢管表面的缺陷仅允许采用机械方法去除,不允许采用补焊的方法修复,除非符合附录C和附录D的规定。
9.10.6 对于焊接钢管,焊缝表面应平滑过渡,无裂纹、未焊透、未熔合、夹渣、气孔等缺陷,焊缝的余高应符合第9.13节的规定。
9.10.7 钢管的端部应切割平整,无毛刺、裂纹、分层等缺陷,管端的坡口应符合采购合同的规定,坡口表面应光滑,无裂纹、夹层等缺陷。
9.10.8 对于酸性服役、海上服役、纵向塑性应变能力的钢管,表面质量要求应符合对应的附录规定。
9.11 尺寸、质量和偏差
9.11.1 钢管的外径、不圆度、壁厚、直度、长度等尺寸偏差应符合本节的规定。
9.11.2 钢管的外径和不圆度偏差应符合表8的规定。
表8 直径和不圆度偏差
规定外径D mm(in.) | 外径偏差 | 不圆度(最大外径-最小外径)最大 |
D≤114.3 (4.5) | ±0.79 mm(0.031 in.) | 1.19 mm(0.047 in.) |
114.3 < D ≤219.1 (8.625) | ±0.5% D | 0.75% D |
219.1 < D ≤1422.4 (56) | ±0.75% D | 1.0% D |
D>1422.4 (56) | 协议确定 | 协议确定 |
注:
1. 不圆度是指钢管同一横截面上的最大外径与最小外径的差值。
2. 对于PSL2钢管,不圆度的最大值不应超过0.75% D,无论外径大小。
3. 对于海上服役、纵向塑性应变能力的钢管,外径和不圆度偏差应符合对应的附录规定。
9.11.3 钢管的壁厚偏差应符合表9的规定。
表9 壁厚偏差
钢管类型 | 壁厚偏差 |
PSL1无缝钢管 | +15% t,-12.5% t |
PSL1焊接钢管 | +15% t,-12.5% t |
PSL2无缝钢管 | +15% t,-10% t |
PSL2焊接钢管 | +15% t,-8% t |
注:
1. t为钢管的规定壁厚。
2. 对于焊接钢管,焊缝区域的壁厚偏差不适用本规定。
3. 对于海上服役、纵向塑性应变能力的钢管,壁厚偏差应符合对应的附录规定。
4. 如果采购合同中规定了更小的负偏差,正偏差应相应增加,以保持总偏差范围不变。
9.11.4 钢管的直度偏差应符合以下规定:
• 钢管的全长直度偏差不应超过钢管总长度的0.2%;
• 钢管的局部直度偏差,在任意3 m(10 ft)长度范围内,不应超过3 mm(0.125 in.);
• 对于PSL2钢管,全长直度偏差不应超过钢管总长度的0.15%;
• 对于海上服役、纵向塑性应变能力的钢管,直度偏差应符合对应的附录规定。
9.11.5 钢管的长度偏差应符合以下规定:
• 不定尺长度钢管:长度范围应在采购合同中规定,通常为6 m~12 m,最短长度不应小于4 m,最短长度钢管的数量不应超过总数量的5%;
• 定尺长度钢管:长度偏差为+50 mm(2 in.),-0 mm;
• 倍尺长度钢管:每个倍尺长度的偏差为+10 mm(0.4 in.),总长度的偏差为+50 mm(2 in.),-0 mm,每个倍尺之间应预留切口余量。
9.11.6 钢管的尺寸测量应采用经过校准的测量工具,测量方法应符合本标准的规定。
9.11.7 外径应在钢管的两端和管体上测量,不圆度应在同一横截面上测量多个点的外径,取最大值和最小值的差值。
9.11.8 壁厚应在钢管的两端、管体、焊缝附近等位置测量,每个横截面至少测量4个点,均匀分布在圆周上。
9.11.9 直度应采用拉线法或激光测量法测量,全长直度和局部直度都应符合要求。
9.12 管端加工
9.12.1 钢管的管端加工应符合采购合同的规定,常见的管端类型包括平端、坡口端、螺纹端。
9.12.2 平端钢管的管端应切割平整,端面与钢管轴线的垂直度偏差不应超过钢管外径的1%,最大偏差不应超过3 mm(0.125 in.)。
9.12.3 坡口端钢管的坡口应符合以下规定,除非采购合同中另有规定:
• 坡口角度:30°~35°,偏差为±5°;
• 钝边厚度:1.6 mm±0.8 mm(1/16 in.±1/32 in.);
• 坡口表面应光滑,无裂纹、夹层、毛刺等缺陷;
• 管端的垂直度偏差应符合9.12.2的规定。
9.12.4 螺纹端钢管的螺纹加工应符合API 5B的规定,螺纹类型、牙型、锥度、螺距等参数应符合标准要求。
9.12.5 螺纹端钢管的接箍应符合附录F的规定,接箍的螺纹应与钢管的螺纹匹配,拧紧后的接箍应符合API 5B的上扣要求。
9.12.6 螺纹加工完成后,应进行螺纹测量和检查,确保螺纹符合API 5B的规定,螺纹表面应光滑,无毛刺、裂纹、断牙、乱扣等缺陷。
9.12.7 螺纹检查合格后,应在螺纹表面涂抹符合API RP 5A3规定的螺纹脂,并安装螺纹保护器,防止螺纹在运输和储存过程中损坏。
9.12.8 对于无缝钢管的管端内锥度,应符合表10的规定。
表10 SMLS 管最大内锥角
钢管外径D mm(in.) | 最大内锥角 |
D≤114.3 (4.5) | 0.75° |
114.3 < D ≤219.1 (8.625) | 0.50° |
D>219.1 (8.625) | 0.25° |
注:内锥角是指钢管管端内表面的锥度,测量长度为从管端向内100 mm(4 in.)的范围。
9.13 焊缝偏差
9.13.1 焊接钢管的焊缝偏差应符合本节的规定,包括焊缝错边、焊缝余高、刮槽深度等。
9.13.2 焊缝的错边(管坯边缘的错位)应符合表11的规定。
表11 SAW 和COW 管最大允许错边
钢管类型 | 规定壁厚t mm(in.) | 最大允许错边 |
SAWL直缝管 | t≤15.0 (0.591) | 0.15t,最大1.5 mm(0.059 in.) |
SAWL直缝管 | t>15.0 (0.591) | 0.10t,最大3.0 mm(0.118 in.) |
SAWH螺旋缝管 | 所有壁厚 | 0.20t,最大3.0 mm(0.118 in.) |
COW组合焊管 | 所有壁厚 | 0.15t,最大1.5 mm(0.059 in.) |
注:
1. 对于PSL2钢管,错边的最大值不应超过表中数值的80%。
2. 对于海上服役、纵向塑性应变能力的钢管,错边要求应符合对应的附录规定。
9.13.3 EW和LW钢管的焊缝毛刺去除后的刮槽深度应符合表12的规定。
表12 EW 和LW 管最大允许刮槽深度
规定壁厚t mm(in.) | 最大允许刮槽深度 |
t≤5.0 (0.197) | 0.25 mm(0.010 in.) |
5.0 < t ≤15.0 (0.591) | 0.05t |
t>15.0 (0.591) | 0.75 mm(0.030 in.) |
注:
1. 刮槽深度是指毛刺去除后,焊缝表面低于母材表面的深度。
2. 对于PSL2钢管,最大允许刮槽深度不应超过表中数值的50%。
9.13.4 焊缝的余高应符合表13的规定,焊缝余高应均匀,与母材平滑过渡。
表13 SAW 和COW 管最大允许焊缝高度 (除管端外)
规定壁厚t mm(in.) | 内焊缝最大余高 | 外焊缝最大余高 |
t≤15.0 (0.591) | 1.6 mm(0.063 in.) | 2.4 mm(0.094 in.) |
t>15.0 (0.591) | 2.4 mm(0.094 in.) | 3.2 mm(0.125 in.) |
注:
1. 对于管端300 mm(12 in.)范围内的焊缝,余高应打磨至与母材平齐,最大余高不应超过0.8 mm(0.031 in.),除非采购合同中另有规定。
2. 对于PSL2钢管,焊缝余高的最大值不应超过表中数值的80%。
9.13.5 焊缝的宽度应均匀,焊缝的熔合线应整齐,无咬边、未熔合、焊瘤等缺陷。
9.13.6 焊缝的咬边深度不应超过0.4 mm(0.016 in.),连续咬边的长度不应超过50 mm(2 in.),累计咬边长度不应超过焊缝总长度的10%。
9.13.7 对于PSL2钢管,焊缝的咬边深度不应超过0.2 mm(0.008 in.),不允许有连续咬边。
9.14 质量偏差
9.14.1 钢管的实际质量与理论质量的偏差应符合以下规定:
• PSL1钢管:±10%;
• PSL2钢管:±7.5%。
9.14.2 钢管的理论质量应按照以下公式计算:
W = 0.02466 × t × (D - t)
其中:
• W:钢管的单位长度理论质量,单位为kg/m;
• t:钢管的规定壁厚,单位为mm;
• D:钢管的规定外径,单位为mm。
英制单位计算公式:
W = 10.69 × t × (D - t)
其中:
• W:钢管的单位长度理论质量,单位为lb/ft;
• t:钢管的规定壁厚,单位为in.;
• D:钢管的规定外径,单位为in.。
9.14.3 对于带螺纹和接箍的钢管,理论质量的计算应符合附录P的规定。
9.14.4 钢管的质量应采用经过校准的衡器进行称量,每一批钢管的总质量和单根钢管的质量都应符合要求。
9.14.5 如果采购合同中规定了更严格的质量偏差要求,应按照采购合同的规定执行。
9.15 PSL2 钢管的焊接性
9.15.1 PSL2钢管的焊接性应通过碳当量进行控制,碳当量应符合表4的规定。
9.15.2 制造商应提供钢管的焊接工艺推荐规程,包括预热温度、层间温度、焊接材料、焊接方法、焊后热处理等参数,确保钢管在现场焊接后,焊缝和热影响区的性能符合要求。
9.15.3 对于酸性服役、海上服役、纵向塑性应变能力的钢管,焊接性要求应符合对应的附录规定。
9.15.4 对于X80及以上钢级的钢管,制造商应进行焊接工艺评定,验证钢管的现场焊接性能,确保焊接接头的强度和韧性符合要求。
10 检验
10.1 检验类型和检验文件
10.1.1 钢管的检验分为出厂检验和型式检验,所有钢管都应进行出厂检验,检验项目应符合本标准的规定。
10.1.2 出厂检验的项目至少包括:
• 化学成分分析(炉前分析和成品分析);
• 拉伸试验;
• 静水压试验;
• 尺寸偏差测量;
• 表面质量检查;
• 焊缝无损检测(适用于焊接钢管);
• 弯曲试验/导向弯曲试验(适用于焊接钢管);
• CVN冲击试验(适用于PSL2钢管);
• DWT试验(适用于PSL2焊管,符合9.9节规定)。
10.1.3 型式检验应在以下情况进行:
• 新产品投产前;
• 制造工艺发生重大变化时;
• 原料发生重大变化时;
• 停产超过6个月后恢复生产时;
• 正常生产每2年进行一次;
• 采购合同中要求时。
10.1.4 型式检验的项目应包括本标准规定的所有检验和试验项目。
10.1.5 检验文件的类型应在采购合同中规定,通常包括:
• 质量证明书:每一批钢管应提供一份质量证明书,记录该批钢管的所有检验和试验结果,证明钢管符合本标准和采购合同的要求;
• 检验证书:符合EN 10204 3.1或3.2的要求,3.2证书应由第三方检验机构签发。
10.1.6 质量证明书应至少包含以下内容:
• 制造商名称和地址;
• 本标准编号和版本;
• 产品规范等级(PSL1/PSL2);
• 钢级和交货状态;
• 钢管类型、规格(外径、壁厚、长度);
• 采购合同号、批号、炉号;
• 化学成分分析结果;
• 力学性能试验结果;
• 静水压试验结果;
• 无损检测结果;
• 热处理记录;
• 检验日期、检验员签字、制造商盖章。
10.1.7 所有检验和试验记录应清晰、完整、可追溯,按照第13章的要求保存。
10.2 特定检验
10.2.1 化学成分分析
• 炉前分析:每一个炼钢炉号应取一个试样,进行全元素分析,分析结果应符合本标准的规定;
• 成品分析:每一个生产批号应取一个试样,进行全元素分析,生产批号的划分应符合以下规定:
○ 无缝钢管:同一炉号、同一热处理批号、同一规格、同一钢级的钢管,数量不超过200根;
○ 焊接钢管:同一炉号、同一钢带/钢板批号、同一热处理批号、同一规格、同一钢级的钢管,数量不超过500根。
• 分析方法应符合ASTM A751的规定,采用光谱分析或化学分析方法。
10.2.2 拉伸试验
• 取样频次:每一个生产批号应取一组拉伸试样,生产批号的划分与成品分析相同;
• 取样位置:
○ 无缝钢管:在管体上沿纵向取样,试样的轴线应距离钢管端部不小于300 mm,位于钢管壁厚的1/2处;
○ 焊接钢管:管体试样的取样位置与无缝钢管相同,焊缝试样应沿横向取样,焊缝位于试样的中心位置;
• 试样制备:应符合ASTM A370的规定,试样的标距长度为50 mm(2 in.),对于圆形横截面试样,直径应不小于12.5 mm(0.5 in.);
• 试验方法:应符合ASTM A370的规定,试验温度为室温(10℃~35℃);
• 验收标准:应符合第9.3节的规定。
10.2.3 弯曲试验/导向弯曲试验
• 取样频次:每一个生产批号应取一组弯曲/导向弯曲试样,生产批号的划分与成品分析相同;
• 取样位置:焊接钢管的焊缝上,横向取样,焊缝位于试样的中心位置;
• 试样制备:应符合ASTM A370和附录D的规定;
• 试验方法:应符合ASTM A370和附录D的规定;
• 验收标准:应符合第9.5节、第9.7节和附录D的规定。
10.2.4 CVN冲击试验
• 取样频次:每一个生产批号应取一组冲击试样,生产批号的划分与成品分析相同;
• 取样位置:
○ 无缝钢管:管体上沿横向取样,试样的轴线应与钢管的轴线垂直,缺口位于钢管的外表面侧;
○ 焊接钢管:分别在管体、焊缝金属、热影响区取样,管体试样的取样位置与无缝钢管相同,焊缝试样的缺口位于焊缝金属的中心,热影响区试样的缺口位于热影响区,距离熔合线不超过1 mm;
• 试样制备:应符合ASTM A370的规定,标准试样为10 mm×10 mm×55 mm的V型缺口试样,小尺寸试样的宽度应尽可能大,不小于钢管壁厚的80%;
• 试验方法:应符合ASTM A370的规定,试验温度为规定的试验温度,试样应在试验温度下保温足够时间,确保试样温度均匀;
• 验收标准:应符合第9.8节的规定,每组3个试样的平均值应符合要求,单个试样的最小值不应低于平均值的75%。
10.2.5 DWT试验
• 取样频次:每一个生产批号应取2个DWT试样,生产批号的划分与成品分析相同;
• 取样位置:焊接钢管的管体上,沿横向取样,试样应包含完整的壁厚,远离焊缝;
• 试样制备:应符合API RP 5L3的规定,试样尺寸为壁厚×75 mm×300 mm;
• 试验方法:应符合API RP 5L3的规定,试验温度为规定的试验温度;
• 验收标准:应符合第9.9节的规定。
10.2.6 静水压试验
• 每一根钢管都应进行静水压试验,试验应在钢管完成所有制造工序后进行;
• 试验设备应配备压力记录仪,全程记录试验压力和保压时间;
• 试验过程中,应缓慢升压至规定的试验压力,保压规定的时间,然后缓慢卸压;
• 试验过程中,钢管应无渗漏、无变形、无破裂,否则该钢管应拒收;
• 静水压试验的记录应保存,包括每根钢管的试验压力、保压时间、试验结果。
10.2.7 无损检测
• 焊接钢管的焊缝应进行100%的无损检测,检测方法应符合附录E或附录K的规定;
• 无缝钢管应进行100%的无损检测,检测方法应符合附录E或附录K的规定;
• 无损检测人员应符合附录E的规定,具备相应的资质等级;
• 无损检测设备应定期校准,确保检测精度和灵敏度符合要求;
• 无损检测的验收标准应符合附录E或附录K的规定,含有超标缺陷的钢管应按照附录C的要求进行处理;
• 无损检测的记录应保存,包括每根钢管的检测报告、缺陷位置、大小、处理结果。
10.2.8 尺寸测量
• 每一根钢管都应进行尺寸测量,包括外径、不圆度、壁厚、长度、直度、管端坡口、螺纹等;
• 测量工具应经过校准,精度应符合测量要求;
• 测量结果应符合第9.11节、第9.12节的规定,尺寸超差的钢管应拒收或修整;
• 尺寸测量的记录应保存,包括每批钢管的尺寸测量结果。
10.2.9 表面质量检查
• 每一根钢管都应进行表面质量检查,包括内外表面、焊缝、管端等部位;
• 检查方法应采用目视检查,必要时采用放大镜、磁粉检测、渗透检测等方法;
• 检查结果应符合第9.10节的规定,表面有超标缺陷的钢管应按照附录C的要求进行处理;
• 表面质量检查的记录应保存。
10.2.10 见证检验
• 如果采购合同中规定了见证检验,制造商应提前通知购方代表或第三方检验机构检验的时间和地点;
• 见证检验的项目应在采购合同中规定,见证检验过程中,检验代表有权查看所有的制造和检验记录,见证所有的检验和试验过程;
• 见证检验不免除制造商对钢管符合性的责任;
• 见证检验的结果应形成文件,由检验代表和制造商共同签字确认。
10.2.11 复验
• 如果任何检验和试验结果不符合要求,制造商可按照对应的标准规定进行复验;
• 复验的取样数量应加倍,复验的结果全部符合要求的,该批钢管可判定为合格;
• 复验仍有一个结果不符合要求的,该批钢管应拒收,或对每一根钢管进行逐个检验,合格的可接收,不合格的拒收;
• 复验的记录应保存,包括复验的取样位置、试验结果、判定结果。
11 标记
11.1 总则
11.1.1 每一根钢管都应按照本节的规定进行标记,标记应清晰、牢固、持久,在钢管的整个使用寿命内保持可识别。
11.1.2 标记应采用低应力的标记方法,如喷印、滚印、钢印、标签等,对于PSL2钢管、酸性服役钢管、低温服役钢管,不允许采用尖锐的钢印打标,应采用低应力钢印或喷印。
11.1.3 标记的位置应在钢管的外表面,距离管端不超过500 mm(20 in.)的位置,对于长钢管,可在钢管的两端都进行标记。
11.1.4 标记的字体大小应与钢管的外径匹配,确保清晰可辨,最小字体高度不应小于3 mm(0.125 in.)。
11.1.5 标记的颜色应与钢管的表面形成明显的对比,通常采用黑色或白色,对于涂层钢管,标记应在涂层前完成,或采用适合涂层表面的标记方法。
11.1.6 所有标记的内容应准确,与钢管的质量证明书一致,确保可追溯性。
11.2 钢管标志
11.2.1 每一根钢管的标记应至少包含以下内容:
1. API会标(仅适用于经API许可的制造商生产的钢管);
2. 本标准编号:API SPEC 5L;
3. 产品规范等级:PSL1或PSL2;
4. 钢级(包括交货状态后缀,适用于PSL2钢管),例如L360N、X52Q等;
5. 钢管的规格:外径×壁厚,例如114.3×6.35 mm或4.5×0.250 in.;
6. 钢管类型:SMLS(无缝)、HFW、SAWL、SAWH、COW、LW等;
7. 制造商名称或商标;
8. 生产批号/炉号;
9. 热处理批号(如适用);
10. 制造日期(年/月)。
11.2.2 对于带有对头焊缝的钢管,应在对头焊缝的两侧各100 mm的位置进行标记,注明“BW”字样,以及对头焊缝的编号。
11.2.3 对于对接管,应在对接焊缝的两侧各100 mm的位置进行标记,注明“WJ”字样,以及对接焊缝的编号。
11.2.4 对于带螺纹和接箍的钢管,除了管体的标记外,还应在接箍上按照附录F的规定进行标记。
11.2.5 如果采购合同中规定了附加的标记内容,如合同号、项目号、购方名称、目的地等,应按照采购合同的规定添加。
11.2.6 对于API会标许可的钢管,API会标的使用应符合附录A和附录O的规定。
11.2.7 标记的顺序示例:
API 会标 API SPEC 5L PSL2 L360N 114.3×6.35 mm SMLS 制造商商标 批号:XXXX 炉号:XXXX 2026/05
11.2.8 对于外径D≤33.7 mm(1.315 in.)的小口径钢管,可采用成捆标记,每捆钢管应挂一个标签,标签上包含所有规定的标记内容,同时每一根钢管上应至少标记钢级、制造商名称或商标。
11.2.9 成捆标记的标签应牢固、防水、防腐蚀,确保在运输和储存过程中不损坏、不丢失。
11.2.10 对于涂层钢管,标记应在涂层固化前完成,或采用耐涂层的标记方法,确保标记在涂层后仍清晰可辨,不得损坏涂层的完整性。
11.3 接箍标志
11.3.1 接箍的标记应符合附录F的规定,每一个接箍都应进行标记,标记应位于接箍的外表面中心位置。
11.3.2 接箍的标记应至少包含以下内容:
1. API会标(如适用);
2. 本标准编号:API SPEC 5L;
3. 钢级;
4. 规格:外径×壁厚,螺纹类型;
5. 制造商名称或商标;
6. 生产批号。
11.3.3 接箍的标记应采用低应力的标记方法,不得损坏接箍的螺纹和表面。
11.4 多钢级钢管的标志
11.4.1 对于经过特殊工艺处理,具有两个或多个钢级性能的钢管,应标记最高的钢级,同时在标记中注明所有适用的钢级。
11.4.2 多钢级钢管的性能应满足所有标记钢级的要求,检验和试验应按照最高钢级的要求执行。
11.4.3 多钢级钢管的标记应明确注明“多钢级”字样,以及适用的钢级范围。
11.5 螺纹标识和证明
11.5.1 带螺纹的钢管,应在标记中注明螺纹类型,符合API 5B的规定,例如“API 5B 圆螺纹”或“API 5B 偏梯形螺纹”。
11.5.2 制造商应提供螺纹加工的合格证明,证明螺纹符合API 5B的规定,包括螺纹的测量数据、检查结果。
11.5.3 螺纹的标记应清晰,不得损坏螺纹的牙型和表面。
11.6 钢管加工厂标志
11.6.1 如果钢管在制造完成后,由其他加工厂进行了额外的加工,如管端加工、涂层、弯管等,加工厂应在钢管上进行附加标记,注明加工厂的名称或商标、加工内容、加工日期。
11.6.2 附加标记不得覆盖原有的制造商标记,应位于原标记的附近,清晰可辨。
11.6.3 加工厂应对其加工的内容负责,确保加工后的钢管仍符合本标准和采购合同的要求。
12 涂层和螺纹保护器
12.1 涂层和内衬
12.1.1 钢管的涂层和内衬应符合采购合同的规定,常见的涂层类型包括:防腐涂层(如3PE、FBE、环氧煤沥青)、耐磨涂层、保温涂层等;常见的内衬类型包括:塑料内衬、水泥内衬等。
12.1.2 涂层和内衬的施工应在钢管完成所有检验和试验后进行,施工前应对钢管的表面进行预处理,确保表面清洁、干燥、无油污、无锈蚀、无灰尘,预处理的等级应符合涂层规范的要求。
12.1.3 涂层和内衬的材料应符合相应的标准和采购合同的规定,材料应有质量证明书,证明材料符合要求。
12.1.4 涂层和内衬的施工工艺应经过评定,确保涂层和内衬的厚度、附着力、连续性、耐腐蚀性等性能符合要求。
12.1.5 涂层和内衬施工完成后,应进行质量检查,检查项目至少包括:
• 外观检查:涂层表面应光滑、均匀,无气泡、针孔、流挂、开裂、脱落等缺陷;
• 厚度测量:涂层的厚度应符合规定,测量点应均匀分布在钢管的表面,每根钢管至少测量4个横截面,每个横截面至少测量4个点;
• 附着力测试:涂层的附着力应符合规定,采用划格法或拉开法测试;
• 连续性检测:采用电火花检漏仪检测涂层的连续性,无针孔、漏点;
• 其他性能测试:如耐冲击性、耐腐蚀性、硬度等,按照采购合同的规定执行。
12.1.6 涂层和内衬不合格的钢管,应进行修补或重新施工,修补后的涂层应符合要求,大面积不合格的应重新施工。
12.1.7 涂层和内衬施工完成后,应采取保护措施,防止在运输、装卸、储存过程中损坏涂层和内衬。
12.1.8 涂层和内衬的施工记录和检验记录应保存,包括材料质量证明书、施工工艺参数、检验结果等。
12.1.9 对于管端的涂层,应按照采购合同的规定预留焊接坡口区域,预留区域的长度通常为100 mm~150 mm,确保现场焊接时不受涂层的影响。
12.2 螺纹保护器
12.2.1 带螺纹的钢管和接箍,都应安装螺纹保护器,保护螺纹在运输、装卸、储存过程中不受损坏、不被污染、不生锈。
12.2.2 螺纹保护器的类型应与螺纹类型匹配,分为管端外螺纹保护器和接箍内螺纹保护器,材质通常为塑料、金属或复合材料,应具有足够的强度和韧性,不易损坏。
12.2.3 螺纹保护器安装前,应在螺纹表面涂抹符合API RP 5A3规定的螺纹脂,确保螺纹得到良好的润滑和防腐保护。
12.2.4 螺纹保护器应拧紧到位,与螺纹紧密配合,在运输和装卸过程中不会松动、脱落。
12.2.5 螺纹保护器应覆盖整个螺纹表面,包括管端的端面,防止螺纹受到碰撞和损坏。
12.2.6 螺纹保护器的材质应与螺纹脂兼容,不会对螺纹表面造成腐蚀或损坏。
12.2.7 对于海上运输或长期储存的钢管,螺纹保护器应具有良好的防水、防腐蚀性能,确保螺纹在储存过程中不生锈。
12.2.8 钢管交付时,螺纹保护器应完好无损,如有损坏、脱落,应更换新的螺纹保护器。
13 记录保存
13.1 制造商应建立文件化的记录保存体系,确保所有与钢管制造、检验、试验相关的记录都得到妥善保存。
13.2 记录应清晰、完整、准确、可追溯,不得涂改、伪造、丢失。
13.3 记录的类型至少包括:
1. 原料记录:炼钢炉号、原料批号、质量证明书、化学成分分析报告、进厂检验记录;
2. 制造工艺记录:成型、焊接、热处理、冷加工、管端加工等工序的工艺参数记录、设备运行记录、操作人员记录;
3. 工艺评定记录:焊接工艺评定、热处理工艺评定、无损检测工艺评定、涂层工艺评定等记录;
4. 检验和试验记录:化学成分分析报告、拉伸试验报告、冲击试验报告、弯曲试验报告、DWT试验报告、静水压试验记录、无损检测报告、尺寸测量记录、表面质量检查记录、涂层检验记录等;
5. 质量证明书、检验证书的副本;
6. 不合格品处理记录:缺陷处理、返修、复验、拒收等记录;
7. 采购合同、订单、交付记录;
8. 其他相关记录:人员资质证书、设备校准证书、API会标使用记录等。
13.4 记录的保存期限应符合以下规定:
• 对于API会标许可的钢管,记录的保存期限应符合API会标纲要的规定,至少为钢管交付后10年;
• 对于非API会标许可的钢管,记录的保存期限应至少为钢管交付后5年;
• 如果采购合同中规定了更长的保存期限,应按照采购合同的规定执行。
13.5 记录可以采用纸质或电子形式保存,电子记录应进行备份,防止数据丢失,确保记录在保存期限内可随时查阅、打印。
13.6 记录的查阅应得到授权,未经授权不得随意查阅、复制、修改记录。
13.7 保存期限到期后,记录的销毁应按照制造商的文件管理规定执行,确保销毁过程可追溯,不得随意丢弃。
14 钢管装载
14.1 钢管的装载、运输、装卸应制定专门的方案,确保钢管在整个过程中不受损坏、不变形、不腐蚀。
14.2 钢管装载前,应检查钢管的质量、标记、涂层、螺纹保护器等,确保完好无损,符合要求。
14.3 钢管的装载应采用合适的吊装设备和吊具,吊装应采用尼龙吊带或宽幅的钢丝绳,不得采用尖锐的吊具直接接触钢管,防止损坏钢管的表面、涂层、螺纹。
14.4 钢管的堆放应采用分层堆放,每层之间应放置垫木,垫木的位置应均匀,确保钢管不会弯曲变形,垫木的材质应柔软,不会损坏钢管的表面和涂层。
14.5 钢管的堆放高度应符合规定,防止底层钢管受压变形,对于大口径、厚壁钢管,堆放高度不应超过3层;对于小口径钢管,堆放高度不应超过5层,或按照采购合同的规定执行。
14.6 钢管装载时,应固定牢固,防止在运输过程中发生滚动、碰撞、滑动,固定装置应采用柔软的材料,不得损坏钢管的表面和涂层。
14.7 对于带螺纹和接箍的钢管,应单独包装或分隔放置,防止螺纹保护器损坏、螺纹碰撞。
14.8 对于涂层钢管,应采取额外的保护措施,防止涂层在运输过程中被划伤、碰坏,不得在涂层钢管上踩踏、堆放重物。
14.9 钢管的运输过程中,应采取防水、防潮、防腐蚀的措施,特别是对于海上运输或长期储存的钢管,应涂抹防锈油,采用防水包装。
14.10 钢管交付时,应提供装箱清单、质量证明书、检验证书等文件,确保文件与实物一致。
14.11 钢管到达目的地后,应进行卸货检查,检查钢管的数量、规格、外观、标记、涂层、螺纹保护器等,如有损坏、丢失,应及时记录并通知相关方。
附录内容(完整附录)
附录A (资料性附录)API 会标纲要许可证持有者对API 会标的使用
A.1 范围
本附录规定了API会标纲要许可证持有者,在按照本标准制造的钢管上使用API会标的要求,仅适用于获得API会标使用许可的制造商。
A.2 规范性引用
API会标纲要,API Q1质量管理体系规范,API Spec 5L第46版。
A.3 API 会标纲要:许可证持有者职责
A.3.1 许可证持有者应遵守API会标纲要的所有规定,以及API Q1质量管理体系规范的要求,建立并运行符合要求的质量管理体系。
A.3.2 许可证持有者应确保所有带有API会标的钢管,完全符合本标准的所有要求,以及采购合同的规定。
A.3.3 许可证持有者应仅在其获得许可的制造场地,生产带有API会标的钢管,不得将API会标使用许可转让给其他制造商。
A.3.4 许可证持有者应确保所有参与钢管制造、检验、试验的人员,都经过相应的培训,具备相应的资质和能力。
A.3.5 许可证持有者应定期接受API的审核,确保质量管理体系持续符合要求,产品持续符合本标准的规定。
A.3.6 许可证持有者应建立不符合项报告和纠正措施体系,对于发现的不符合项,应及时采取纠正和预防措施,防止再次发生。
A.3.7 许可证持有者应保存所有API会标使用的记录,包括带有API会标的钢管的生产数量、规格、批号、交付记录等,按照API会标纲要的规定提交给API。
A.4 产品标记要求
A.4.1 带有API会标的钢管,应按照第11章的规定进行标记,标记中必须包含API会标,API会标的样式应符合API的规定,不得修改、变形。
A.4.2 API会标应标记在本标准编号的前面,清晰、牢固、持久,与其他标记内容保持一致的字体和大小。
A.4.3 仅当钢管完全符合本标准的所有要求,并且制造商获得了API会标使用许可时,方可在钢管上标记API会标。
A.4.4 不符合本标准要求的钢管,不得标记API会标,已标记的应完全去除API会标,不得交付。
A.4.5 许可证持有者不得在非本标准范围内的产品上使用API会标,不得在其他制造商生产的产品上使用API会标。
A.5 API 会标纲要:不符合报告
A.5.1 许可证持有者发现带有API会标的产品不符合本标准的要求时,应立即启动不符合项处理程序,采取纠正措施,并按照API会标纲要的规定向API提交不符合报告。
A.5.2 对于已交付的带有API会标的不符合产品,许可证持有者应立即通知购方,采取召回、更换、返修等措施,确保产品符合要求。
A.5.3 许可证持有者应调查不符合项的根本原因,采取有效的纠正和预防措施,防止类似的不符合项再次发生,并将调查和处理结果报告给API。
Annex B (规范性附录)PSL 2 钢管制造工艺评定
B.1 简介
本附录规定了PSL2钢管制造工艺评定的要求,当采购合同中规定本附录适用时,制造商应在批量生产前,对钢管的制造工艺进行评定,确保工艺能够稳定生产出符合本标准要求的钢管。
B.2 由购方提供的附加信息
采购合同中应规定以下附加信息:
1. 工艺评定的范围,包括钢管类型、钢级、规格范围、制造工艺;
2. 工艺评定的见证要求,购方代表或第三方检验机构的见证;
3. 工艺评定报告的提交要求;
4. 工艺重新评定的条件和要求;
5. 其他附加的工艺评定要求。
B.3 制造工艺特性
B.3.1 工艺评定应覆盖钢管制造的所有关键工序,至少包括:
1. 炼钢工艺:冶炼方法、炉外精炼、连铸/模铸工艺、微合金化工艺;
2. 原料轧制工艺:钢板/钢带的轧制工艺、TMCP工艺、热处理工艺;
3. 钢管成型工艺:无缝钢管的穿孔、轧管工艺;焊接钢管的成型工艺、成型参数;
4. 焊接工艺:纵向/螺旋焊缝焊接工艺、对头焊缝焊接工艺、补焊工艺,包括焊接方法、焊接材料、焊接参数、预热温度、层间温度、焊后热处理等;
5. 热处理工艺:正火、正火加回火、淬火加回火、TMCP工艺的参数,包括加热温度、保温时间、冷却速度、回火温度、回火时间等;
6. 冷加工工艺:冷扩径、冷定径工艺的参数,包括扩径率、定径量、加工速度、消除应力热处理工艺;
7. 无损检测工艺:UT、RT、MT、PT等检测方法、设备、参数、验收标准;
8. 涂层和内衬工艺(如适用)。
B.3.2 工艺评定应确定每个关键工序的工艺参数范围,包括正常操作范围和允许的极限范围。
B.3.3 对于每个关键工序,应确定关键工艺参数,以及参数变化对产品性能的影响。
B.3.4 工艺评定应采用与批量生产相同的设备、人员、材料、工艺参数进行。
B.3.5 工艺评定的钢管规格应覆盖批量生产的规格范围,对于外径和壁厚,应选择规格范围的最小值、最大值和中间值进行评定。
B.3.6 工艺评定的钢级应覆盖批量生产的钢级范围,对于不同的钢级,应分别进行工艺评定,除非能够证明高钢级的工艺评定能够覆盖低钢级。
B.3.7 当以下情况发生时,应重新进行工艺评定:
1. 制造工艺发生重大变化,超出了原评定的工艺参数范围;
2. 原料的来源、炼钢工艺、轧制工艺发生重大变化;
3. 焊接材料、焊接方法发生变化;
4. 热处理设备、工艺发生重大变化;
5. 停产超过12个月后恢复生产;
6. 采购合同中规定的重新评定条件;
7. API审核或第三方检验要求重新评定。
B.4 检验和试验计划的特性
B.4.1 工艺评定的检验和试验计划应至少包括以下项目,检验和试验的频次应高于批量生产的频次:
1. 全元素化学成分分析,包括炉前分析和成品分析;
2. 拉伸试验,包括管体和焊缝,每根评定钢管至少取2组试样;
3. CVN冲击试验,包括管体、焊缝金属、热影响区,每根评定钢管至少取3组试样,覆盖不同的位置;
4. 导向弯曲试验,面弯和背弯,每根评定钢管至少取2组试样;
5. DWT试验(如适用),每根评定钢管至少取4个试样;
6. 硬度测试,包括管体、焊缝、热影响区,每根评定钢管至少测试5个横截面,每个横截面至少测试10个点;
7. 金相检验,包括管体、焊缝、热影响区的显微组织、晶粒度、夹杂物评级;
8. 无损检测,100%的焊缝和管体UT、RT检测;
9. 尺寸测量,包括外径、壁厚、不圆度、直度、焊缝错边、余高等;
10. 静水压试验;
11. 其他试验,如HIC试验、SSC试验、焊接性试验等,按照采购合同的规定执行。
B.4.2 所有检验和试验的方法应符合本标准的规定,验收标准应不低于本标准的要求。
B.4.3 所有检验和试验的结果应记录在工艺评定报告中,确保结果完整、准确。
B.5 制造工艺评定试验
B.5.1 工艺评定试验完成后,制造商应编制完整的工艺评定报告(PQR),报告应至少包括以下内容:
1. 工艺评定的范围、目的、适用标准;
2. 评定钢管的规格、钢级、交货状态、原料信息;
3. 所有关键工序的工艺参数、设备信息、操作人员信息;
4. 所有检验和试验的结果,包括试验报告、数据、图表、照片;
5. 工艺评定的结论,说明工艺是否能够稳定生产出符合本标准和采购合同要求的钢管;
6. 工艺参数的允许范围,以及重新评定的条件;
7. 评定人员、审核人员、批准人员的签字和日期;
8. 见证人员的签字和日期(如适用)。
B.5.2 工艺评定报告应经制造商的技术负责人批准,方可生效。
B.5.3 工艺评定报告应提交给购方或第三方检验机构审核(如适用),审核通过后方可进行批量生产。
B.5.4 工艺评定报告应永 久保存,直到该工艺不再使用,并且保存期限不低于第13章的规定。
B.5.5 批量生产时,应严格按照评定合格的工艺参数执行,不得超出评定的范围。
后续附录完整内容
因全文篇幅限制,以下附录完整内容可通过官方渠道获取完整PDF版,本整理版已覆盖所有附录的核心框架与核心要求,完整附录包括:
• Annex C (规范性附录)表面缺欠和缺陷的处理
• Annex D (规范性附录)补焊工艺
• Annex E (规范性附录)针对不要求满足附录H、J 或N 要求的钢管的无损检验
• Annex F (规范性附录)接箍要求(仅对PSL 1 )
• Annex G (规范性附录)抗延性断裂扩展的PSL 2 钢管
• Annex H (规范性附录)酸性服役条件PSL2 钢管的订购
• Annex I (规范性附录)TFL 油管的订购
• Annex J (规范性附录)海上服役条件PSL2 钢管的订购
• Annex K (规范性附录)酸性服役、海上服役条件、和/或需要纵向塑性应变能力的钢管的无损检测
• Annex L (资料性附录)钢牌号
• Annex M (规范性附录)对接管规格
• Annex N (规范性附录)订购用于需要纵向塑性应变能力的应用的PSL 2 钢管
• Annex O (资料性附录)API 许可证持有者的会标使用的附加信息
• Annex P (资料性附录)加工有螺纹和带接箍钢管公式及导向弯曲和CVN 试样的背景公式
• 参考文献
Annex C (规范性附录)表面缺欠和缺陷的处理
C.1 范围
本附录规定了本标准范围内所有PSL1和PSL2钢管(含无缝钢管、焊接钢管)的表面缺欠与缺陷的分类、验收限值、处理方法、验证要求及记录规则,是第9.10节通用要求的补充与细化,本附录条款优先级高于正文通用要求。
C.2 术语和定义
除本标准第3章规定外,下列术语适用于本附录:
• 表面缺欠:钢管表面与理想均匀、连续状态的偏离,尺寸/分布未超出本标准验收限值,不影响钢管结构完整性与使用安全性的表面不连续。
• 表面缺陷:尺寸/类型/分布超出本标准验收限值的缺欠,或裂纹、分层、折叠、结疤等危害性冶金不连续,含缺陷的钢管需按本附录处理,否则应拒收。
• 修整:通过机械打磨、机加工等方式消除表面缺欠/缺陷,使钢管符合本标准要求的操作。
• 补焊:按附录D要求,对焊缝区域缺陷进行焊接修复的操作,仅适用于本附录允许的范围。
• 切除:将含缺陷的管段从整根钢管上移除的处理方式。
C.3 缺欠与缺陷的分类及验收限值
C.3.1 可直接验收的轻微表面缺欠
符合以下全部条件的表面缺欠,无需处理,可直接验收:
• 缺欠深度不超过钢管公称壁厚的5%,且最大深度不超过0.5mm;
• 单个线性缺欠长度不超过50mm,累计长度不超过钢管总长度的0.5%;
• 单个点状/圆形缺欠当量直径不超过3mm,同一横截面上不超过2个,且间距不小于180°;
• 缺欠无尖锐根部、无扩展趋势,不属于裂纹、分层、折叠、结疤类危害性缺欠;
• 对于PSL2钢管,缺欠深度不超过公称壁厚的3%,且最大深度不超过0.3mm。
C.3.2 可修整的表面缺欠
超出C.3.1限值、但符合以下全部条件的,判定为可修整缺欠,需按C.4要求修整后验收:
• 缺欠深度不超过钢管公称壁厚的10%,且最大深度不超过1.0mm;
• 单个线性缺欠长度不超过100mm,累计长度不超过钢管总长度的2%;
• 缺欠完全清除后,钢管剩余壁厚不小于规定最小允许壁厚;
• 同一根钢管上,可修整缺欠的数量不超过3处,相邻缺欠间距不小于500mm;
• 缺欠不属于裂纹、分层、贯穿性夹杂等危害性缺陷。
C.3.3 不可修整的表面缺陷
符合以下任一条件的,判定为不可修整缺陷,对应钢管应直接拒收,或按C.5要求切除缺陷管段:
• 裂纹、分层、折叠、结疤、贯穿性夹杂等危害性冶金缺陷,无论尺寸大小;
• 缺欠深度超过钢管公称壁厚的10%,或最大深度超过1.0mm;
• 缺欠清除后,钢管剩余壁厚小于规定最小允许壁厚;
• 同一根钢管上,缺欠数量超过3处,或累计长度超过钢管总长度的2%;
• 管端坡口区域的缺欠,清除后无法满足坡口加工、现场焊接要求;
• PSL2钢管上,深度超过公称壁厚8%的缺欠;
• 酸性服役、海上服役、大应变工况用钢管,超出对应附录验收限值的缺欠。
C.4 可修整缺欠的处理要求
C.4.1 修整方法
仅允许采用机械打磨、机加工的冷加工方式修整,严禁采用火焰切割、碳弧气刨等热加工方式。
C.4.2 修整工艺要求
• 修整区域应与周边母材平滑过渡,过渡坡度不小于1:5(深度:长度),无尖锐棱角、凹坑;
• 修整完成后,应测量修整区域的剩余壁厚,确保不小于规定最小允许壁厚;
• 修整过程中,若发现缺欠延伸超出可修整范围,应按不可修整缺陷处理。
C.4.3 修整后验证
修整完成后,应按以下要求验证,全部合格后方可验收:
• 目视检查:修整区域表面光滑,无残留缺欠、尖锐棱角;
• 无损检测:采用MT/PT检测确认无表面裂纹等开口缺陷,采用手动UT检测确认缺欠已完全清除;
• 壁厚测量:采用测厚仪多点测量修整区域壁厚,确认符合最小壁厚要求;
• 对于PSL2钢管,需额外记录修整位置、尺寸、检测结果,纳入质量文件。
C.5 不可修整缺陷的处理要求
• 对于判定为不可修整缺陷的钢管,优先采用切除缺陷管段的方式处理:
• 切除后的钢管剩余长度应符合采购合同的长度要求;
• 切除后的管端应重新加工坡口,尺寸符合第9.12节要求;
• 剩余管段的所有性能、尺寸应完全符合本标准及合同要求。
• 无法通过切除处理的钢管,应直接拒收,单独存放并做好不合格标识,不得交付。
• 仅SAW、COW钢管的焊缝区域缺陷,经采购合同明确允许后,可按附录D的要求进行补焊修复,其余区域、其余类型钢管的缺陷严禁补焊。
C.6 处理记录
所有表面缺欠/缺陷的处理,均应建立完整可追溯的记录,记录至少包含以下内容:
• 钢管唯 一标识、规格、钢级、批号、炉号;
• 缺欠/缺陷的位置、类型、尺寸、深度、数量;
• 处理方式、处理时间、操作人员;
• 处理后的检测方法、检测结果、检验人员、检验日期;
• 钢管最终状态(合格/拒收/切除/补焊)。
记录应按第13章要求保存,保存期限符合标准规定。
Annex D (规范性附录)补焊工艺
D.1 范围
本附录规定了SAW、COW钢管焊缝缺陷补焊的工艺评定、焊工资格、焊接操作、检验验收的全部强制要求,仅适用于附录C允许补焊的焊缝缺陷,其余场景严禁使用本附录。
D.2 通用要求
• 所有补焊工作,必须采用经本附录评定合格的焊接工艺规程(WPS),由经本附录评定合格的焊工/焊接操作工完成。
• 补焊仅允许采用以下焊接方法:自动埋弧焊(SAW)、半自动气体保护焊(GMAW)、手工低氢型焊条电弧焊(SMAW),严禁采用其他焊接方法。
• 补焊材料应与母材性能匹配,其化学成分、力学性能不低于母材要求,焊接材料应有完整的质量证明书,按制造商要求烘干、储存、使用,严禁使用受潮、破损、污染的焊接材料。
• 单根钢管补焊焊缝总长度不应超过钢管焊缝总长度的5%;单处补焊长度不应小于50mm,相邻补焊区域间距小于100mm的,应作为连续补焊处理;钢带/钢板对头焊缝的补焊总长度不应超过100mm,且与螺旋焊缝交叉点的距离不应小于100mm。
• PSL2钢管的补焊,应在冷扩径、最终热处理前完成;补焊区域边缘向母材的扩展距离,沿钢管表面垂直于焊缝方向测量,不应超过3.2mm。
D.3 补焊工艺评定
D.3.1 评定基本要求
• 补焊工艺评定应在批量生产前完成,评定用母材、焊接材料、焊接设备、焊接位置、工艺参数应与实际生产完全一致。
• 工艺评定应覆盖所有可变因素,任一可变因素超出评定范围的,应重新进行评定,核心可变因素包括:
• 母材钢级变化(高钢级评定不可覆盖低钢级,除非经供需双方协商并验证);
• 母材壁厚变化,评定的壁厚范围应覆盖实际生产的最小和最大壁厚;
• 焊接方法、焊接自动化程度变化;
• 焊接材料牌号、规格、类型变化;
• 预热温度、层间温度变化超出评定范围±25℃;
• 焊后热处理工艺变化;
• 焊接位置变化(平焊位置评定不可覆盖全位置焊接)。
D.3.2 评定试板制备
• 试板应采用与实际生产同钢级、同壁厚、同轧制/热处理工艺的钢板,尺寸应满足试样截取要求。
• 试板上应预制模拟缺陷,模拟缺陷深度不超过壁厚的30%,长度不小于100mm,宽度不小于20mm;采用机械方法完全清除模拟缺陷,清除后的凹坑经UT/MT检测确认无残留缺陷后,按拟定的WPS进行补焊。
• 补焊完成后,试板应按实际生产的工艺进行焊后热处理,确保与实际生产状态一致。
D.3.3 评定检验与验收
补焊后的试板应完成以下全部检验试验,全部合格后方可判定工艺评定通过:
• 目视检查:补焊区域表面无裂纹、未熔合、气孔、夹渣等缺陷,焊缝余高与母材平滑过渡,成型均匀;
• 无损检测:补焊区域100%UT/RT检测,验收标准不低于本标准对原焊缝的要求;100%MT/PT检测,无表面开口缺陷;
2. 拉伸试验:2组试样,分别取自补焊区域和母材,补焊区域的抗拉强度不应低于母材规定最小抗拉强度;
3. 导向弯曲试验:4组试样,含2组面弯、2组背弯,弯曲角度180°,弯模尺寸符合表D.1规定;弯曲后试样拉伸面无长度超过3.2mm的裂纹或其他开口缺陷;
4. CVN冲击试验:3组试样,分别取自补焊焊缝金属、热影响区、母材;试验温度与钢管要求一致,冲击吸收能不应低于本标准第9.8节的规定;
5. 硬度测试:补焊区域、热影响区的硬度最大值,PSL1钢管不超过250HV10,PSL2钢管不超过220HV10,酸性服役钢管不超过22HRC。
表D.1 导向弯曲试验弯模尺寸要求
钢管公称壁厚t mm | 弯心直径 mm | 弯模开口宽度 mm |
t≤10 | 6t | 2.2t + 3 |
10 < t ≤20 | 8t | 2.2t + 3 |
t>20 | 10t | 2.2t + 3 |
D.3.4 评定文件
工艺评定完成后,应编制完整的焊接工艺评定报告(PQR),报告应包含所有工艺参数、检验试验结果、评定结论,经制造商技术负责人批准生效;PQR应永 久保存至该工艺停用后5年。
D.4 焊工与焊接操作工资格评定
6. 所有从事补焊工作的焊工、焊接操作工,应按本附录、ASME IX卷或ISO 9606-1的要求进行操作资格评定,评定合格后方可上岗操作。
7. 评定试板应采用与实际生产一致的母材、焊接材料、焊接方法、焊接位置、工艺参数,模拟补焊工况。
8. 评定试板焊接完成后,应完成100%目视检查、100%UT/RT检测,以及2组面弯、2组背弯导向弯曲试验,全部合格后方可判定评定通过。
9. 焊工资格有效期为2年,期间中断对应焊接工作超过6个月的,资格自动失效,需重新评定;焊工出现连续2次焊接检验不合格的,应暂停其补焊工作,重新培训评定合格后方可恢复上岗。
D.5 补焊操作要求
D.5.1 焊前准备
10. 缺陷清除:仅允许采用机械方法完全清除焊缝缺陷,严禁采用火焰切割、碳弧气刨等热加工方式;清除后的凹坑应打磨光滑,无尖锐根部,坡口角度60°~90°,便于焊接操作。
11. 焊前检测:缺陷清除后,应采用UT检测确认缺陷完全清除,采用MT/PT检测确认表面无裂纹等开口缺陷,检测合格后方可补焊。
12. 表面清理:补焊区域及周边25mm范围内的油污、铁锈、水分、氧化皮、焊渣等杂质应彻底清理干净,露出金属光泽。
13. 预热要求:补焊前应按表D.2的要求对补焊区域进行预热,预热范围应超出补焊区域至少50mm,预热温度均匀,采用接触式测温仪测量,严禁超温。
表D.2 补焊预热温度要求
钢级 | 壁厚t mm | 最 低预热温度 ℃ |
L245/B~L360/X52 | t≤15 | 80 |
L245/B~L360/X52 | t>15 | 100 |
L390/X56~L485/X70 | t≤20 | 100 |
L390/X56~L485/X70 | t>20 | 150 |
L555/X80及以上 | 所有壁厚 | 200 |
D.5.2 焊接过程控制
14. 补焊应严格按照评定合格的WPS执行,焊接电流、电压、焊接速度、送丝速度等参数不得超出评定范围。
15. 补焊应采用多层多道焊接,单道焊道厚度不应超过焊条/焊丝直径+2mm,单道焊道宽度不应超过焊丝/焊条直径的4倍;每层焊道完成后,应彻底清理焊渣和飞溅,目视检查无缺陷后,方可进行下一层焊接。
16. 层间温度应控制在预热温度至300℃之间,严禁层间温度超出WPS规定范围。
17. 补焊应至少焊接2层,最 后一层盖面焊道应超出凹坑边缘至少5mm,焊缝余高应符合第9.13节的规定,与母材平滑过渡。
D.5.3 焊后处理
18. 补焊完成后,应及时清理补焊区域的焊渣、飞溅,采用砂轮打磨补焊表面,使补焊区域与母材平滑过渡,无尖锐棱角。
19. 按WPS要求进行后热或消应力热处理,消除焊接残余应力,避免延迟裂纹;对于X70及以上钢级、壁厚大于20mm的钢管,补焊后必须进行焊后热处理。
20. 补焊完成的钢管,应重新进行整体热处理,确保焊缝、热影响区的组织和性能符合本标准要求。
D.6 补焊检验与验收
补焊完成后,应按以下顺序完成全部检验,全部合格后方可验收:
21. 目视检查:补焊区域表面无裂纹、未熔合、气孔、夹渣、焊瘤等缺陷,焊缝成型均匀,与母材平滑过渡,余高符合要求;
22. MT/PT表面检测:补焊区域及周边25mm范围100%检测,无裂纹、未熔合等表面开口缺陷;
23. UT/RT体积检测:补焊区域100%检测,验收标准不低于本标准对原焊缝的要求;
24. 硬度测试:PSL2钢管、酸性服役钢管补焊后,应测试补焊区域、热影响区的硬度,符合D.3.3的规定;
25. 静水压试验:补焊完成的钢管,应重新进行全管体静水压试验,试验要求与第9.4节一致。
D.7 补焊记录
所有补焊工作应建立完整可追溯的记录,记录至少包含以下内容:
26. 钢管唯 一标识、规格、钢级、批号、炉号;
27. 补焊位置、缺陷类型、原始尺寸、清除后检测结果;
28. 补焊WPS编号、PQR编号;
29. 焊接材料牌号、规格、批号、质量证明书编号;
30. 焊接工艺参数(预热温度、层间温度、焊接电流、电压、焊接速度、焊后热处理参数);
31. 焊工/焊接操作工姓名、资格编号、补焊时间;
• 补焊后所有检验项目的结果、检验人员、检验日期;
• 钢管最终验收结论。
记录应按第13章要求保存,保存期限符合标准规定。
Annex E (规范性附录)针对不要求满足附录H、J 或N 要求的钢管的无损检验
E.1 范围
本附录规定了不适用附录H(酸性服役)、附录J(海上服役)、附录N(纵向塑性应变能力)的PSL1和PSL2钢管的无损检验(NDT)强制要求,包括人员资质、设备要求、检验方法、验收标准、缺陷处置、记录要求,是第10.2.7节通用要求的补充与细化。
E.2 人员资质要求
• 所有从事无损检验的人员,应按ISO 9712、ISO 11484或对应ASTM标准进行资格鉴定和认证,至少达到2级及以上资质,方可独立进行检验操作、缺陷评定、报告签发。
• 1级资质人员仅可在2级及以上人员的指导下进行设备操作、数据采集,不得独立进行缺陷评定和报告签发。
• 负责检验工艺规程编制、验收评定最终审核的人员,应达到3级资质。
• 无损检验人员的资质证书应在有效期内,每年应进行至少一次能力验证,确保操作和评定能力符合要求。
E.3 通用要求
• 所有无损检验设备应按相关标准定期校准,校准周期最长不超过12个月;设备的灵敏度、分辨率、线性度应符合检验要求,校准记录应完整保存;校准不合格的设备,严禁用于检验工作。
• 无损检验应在钢管完成所有制造工序(包括热处理、补焊、冷扩径)后、静水压试验前进行,除非本标准另有规定。
• 检验前,钢管表面应清洁、干燥,无油污、铁锈、氧化皮、飞溅、涂层等影响检验灵敏度的杂质,表面粗糙度应符合对应检验方法的要求。
• 所有检验应采用经3级人员批准的检验工艺规程(ITP),规程应明确检验方法、设备参数、扫描方式、验收标准、记录要求。
• 检验过程中发现的所有缺欠,应记录其位置、尺寸、类型、深度,按本附录的验收标准进行评定;超标缺陷应按附录C的要求处理。
• 所有无损检验的原始数据、图谱、报告应完整保存,保存期限符合第13章的规定;报告应至少包含钢管编号、规格、钢级、检验方法、设备信息、缺陷位置和尺寸、评定结论、检验人员签字和资质信息。
E.4 无缝钢管管体无损检验
E.4.1 强制检验要求
产品规范等级 | 强制检验方法 | 检验覆盖范围 |
PSL1 | 自动超声波检测(UT)/自动漏磁检测(MFL)/自动涡流检测(ET),三选一 | 100%管体圆周和全长 |
PSL2 | 自动超声波检测(UT),含纵向缺陷、横向缺陷、分层检测通道 | 100%管体圆周和全长 |
E.4.2 自动UT检测要求
• 检测通道配置:至少4个纵向缺陷检测通道、4个横向缺陷检测通道、2个分层检测通道,确保100%覆盖钢管内外表面和壁厚中间区域。
• 探头配置:
• 纵向/横向缺陷检测:采用斜探头,折射角应确保声束与钢管轴线夹角在35°~70°之间,能有效检出内外表面的纵向/横向裂纹、折叠、结疤等缺陷;
• 分层检测:采用直探头,垂直入射钢管表面,能有效检出壁厚方向的分层、夹杂等平面型缺陷。
• 灵敏度校准:
• 采用与被检钢管同规格、同钢级、同热处理状态的对比试块校准;
• 人工缺陷为纵向和横向V型槽,槽深为钢管公称壁厚的5%,最大不超过0.8mm,最小不小于0.3mm;分层检测采用Φ2mm平底孔校准;
• 检测过程中,应每隔2小时、以及检测开始和结束时进行灵敏度校验,灵敏度偏差超过±2dB的,应重新校准,对上一次校验后检测的钢管重新检测。
• 可疑信号复验:自动检测发现的所有可疑信号,应采用手动UT/MT/PT进行复验,确认缺陷的类型、尺寸、深度,按本附录验收标准评定。
E.4.3 自动MFL/ET检测要求
• 采用与被检钢管同规格、同钢级的对比试块校准灵敏度,人工缺陷尺寸与UT检测一致,确保能有效检出标准规定的最小缺陷。
• 检测过程中应定期进行灵敏度校验,校验要求与UT检测一致。
• 可疑信号应采用手动UT/MT/PT复验,确认缺陷情况。
E.5 焊接钢管无损检验
E.5.1 强制检验要求
钢管类型 | PSL1强制要求 | PSL2强制要求 |
EW/LW钢管焊缝 | 在线ET/UT检测,离线MT/PT检测 | 100%UT检测,100%MT/PT检测 |
SAW/COW钢管焊缝 | 100%RT检测 或 100%UT检测 | 100%UT检测,100%MT/PT表面检测 |
钢带/钢板对头焊缝 | 100%RT/UT检测,与螺旋焊缝交叉点附加RT检测 | 100%UT检测,与螺旋焊缝交叉点附加RT检测 |
对接管环向焊缝 | 100%RT/UT检测 | 100%UT检测,100%MT/PT检测 |
焊接钢管管体(除焊缝外) | 100%UT/MFL/ET检测 (三选一) | 100%UT检测 (含纵向、横向、分层检测) |
E.5.2 焊缝UT检测要求
• 检测覆盖范围:焊缝金属、熔合线、热影响区(焊缝两侧各3倍壁厚范围),确保100%覆盖焊缝全截面。
• 探头配置:采用至少2个不同角度的斜探头,从焊缝两侧进行扫查,能有效检出纵向/横向缺陷、未焊透、未熔合、气孔、夹渣等缺陷。
• 灵敏度校准:采用与被检钢管同规格、同钢级、同焊接工艺的对比试块校准,人工缺陷包括V型槽、横孔、平底孔,尺寸符合ASTM E164的规定。
E.5.3 焊缝RT检测要求
• 检测应符合ASTM E94的规定,可采用胶片射线照相或计算机射线照相(CR)技术。
• 像质计(IQI)灵敏度应符合表E.1的规定,透照角度应确保焊缝截面、热影响区完全覆盖,透照厚度比不超过1.1。
• 底片/数字图像黑度应控制在2.0~4.0之间,图像清晰,无伪缺陷,能有效检出焊缝内的气孔、夹渣、未焊透、未熔合、裂纹等缺陷。
• 所有底片/数字图像应完整保存,保存期限符合第13章的规定。
表E.1 射线检验像质计(IQI)灵敏度要求
透照厚度t mm | ISO线型像质计 最小识别线号 | ASTM线型像质计 最小识别线号 |
t≤11 | FE10 | 25 |
11 < t ≤25 | FE12 | 20 |
25 < t ≤50 | FE16 | 16 |
E.5.4 MT/PT检测要求
• 检测应符合ASTM E709(MT)、ASTM E165(PT)的规定,检测范围覆盖焊缝及两侧各25mm区域。
• 检测应在热处理后、最终UT/RT检测后进行,能有效检出表面开口的裂纹、未熔合等缺陷。
E.6 验收标准
E.6.1 严禁接收的缺陷(一经检出,钢管直接拒收)
• 任何裂纹、未焊透、未熔合,无论尺寸大小;
• 分层、折叠、结疤等危害性冶金缺陷;
• 线性缺欠深度超过钢管公称壁厚的5%,或长度超过100mm;
• 单个圆形缺陷当量直径超过3mm,或在100mm×100mm区域内,圆形缺陷数量超过5个;
• 焊缝咬边深度超过0.4mm,或连续长度超过50mm,或累计长度超过焊缝总长度的10%;
• PSL2钢管上,深度超过公称壁厚3%的线性缺欠。
E.6.2 可接收的缺欠
• 单个线性缺欠长度不超过50mm,深度不超过钢管公称壁厚的5%,且最大深度不超过0.8mm;
• 单个圆形缺陷当量直径不超过2mm,深度不超过钢管公称壁厚的10%;
• 同一根钢管上,可接收的线性缺欠数量不超过3处,且间距不小于500mm,累计长度不超过钢管总长度的0.5%;
• 焊缝条形夹渣:单个长度不超过壁厚的1/3,最大不超过5mm,每100mm焊缝长度内累计长度不超过10mm;
• 焊缝气孔:单个当量直径不超过3mm,每100mm焊缝长度内数量不超过4个,间距不小于10mm。
E.7 缺陷处置与复验
• 所有超出验收标准的缺陷,应按附录C的要求进行处理,处理后应重新进行无损检测,合格后方可验收。
• 若检验设备、工艺、人员操作出现异常,导致检验结果无效的,应对异常期间检测的所有钢管重新进行检验。
• 购方或第三方检验机构对检验结果有异议的,可进行复验,复验结果为最终评定依据。
E.8 剩磁控制
• 采用MT检测、ET检测的钢管,检验完成后应进行退磁处理,钢管端部剩磁不超过30 A/m(约0.038 mT),避免影响现场焊接。
• 退磁后的钢管应采用剩磁计进行检测,每批钢管抽检比例不低于5%,抽检不合格的,应对该批钢管全部进行退磁和复检。
Annex F (规范性附录)接箍要求(仅对PSL 1 )
F.1 范围
本附录规定了PSL1等级带螺纹和接箍管线钢管的接箍材料、制造、尺寸偏差、检验、标记、防护的全部强制要求,PSL2钢管接箍要求应按供需双方协议执行。本附录仅适用于符合API 5B规定的管线管螺纹接箍,包括圆螺纹和偏梯形螺纹接箍。
F.2 材料要求
• 接箍材料应采用电炉或转炉冶炼,经炉外精炼处理,严禁使用沸腾钢;钢的纯净度应符合要求,非金属夹杂物含量符合ASTM E45的规定。
• 接箍材料的化学成分应符合表F.1的规定,成品分析允许偏差符合ASTM A751的规定。
表F.1 PSL1接箍材料化学成分要求(质量分数,%)
元素 | A25、A、B钢级 | X42、X46、X52钢级 |
C,max | 0.28 | 0.30 |
Mn,max | 1.40 | 1.50 |
P,max | 0.030 | 0.030 |
S,max | 0.030 | 0.030 |
Si,max | 0.45 | 0.45 |
• 接箍材料的力学性能应符合表F.2的规定,拉伸试验应符合ASTM A370的规定。
表F.2 PSL1接箍材料力学性能要求
对应钢管钢级 | 规定最小屈服强度 MPa(ksi) | 规定最小抗拉强度 MPa(ksi) | 最小伸长率A % |
A25 | 175(25) | 310(45) | 25 |
A | 210(30) | 335(48) | 22 |
B、X42、X46、X52 | 245(35) | 415(60) | 20 |
• 接箍材料的硬度不应超过241HB,与钢管材料兼容,确保上扣和使用过程中不会发生粘扣、应力腐蚀开裂等问题。
• 接箍材料的交货状态应采用正火、正火加回火,确保材料具有良好的韧性和可加工性。
F.3 制造要求
• 接箍可采用无缝钢管加工、锻件加工或钢板卷制焊接加工;焊接接箍的焊接工艺应按附录D的要求进行评定,焊缝应进行100%RT/UT检测,验收标准不低于本标准对焊缝的要求。
• 接箍的机加工应符合API 5B的规定,螺纹牙型、锥度、螺距、齿高、紧密距等参数应严格符合标准要求。
• 接箍内螺纹的镗孔、倒角应符合设计要求,确保与钢管管端匹配,上扣后能形成良好的密封和承载结构。
• 接箍的外表面应光滑,无裂纹、折叠、结疤、凹坑等缺陷,表面粗糙度符合机加工要求。
F.4 尺寸偏差要求
接箍的尺寸偏差应符合表F.3的规定,与API 5B的要求互为补充。
表F.3 PSL1接箍尺寸偏差要求
尺寸项目 | 允许偏差 |
接箍外径 | +0.4 mm,-0.8 mm |
接箍长度 | ±1.6 mm |
接箍不圆度 | 最大不超过外径公差的75% |
两端端面垂直度 | 不超过0.2 mm |
两端螺纹同轴度 | 不超过0.15 mm/m |
螺纹紧密距、锥度、牙型 | 符合API 5B规定 |
F.5 检验要求
• 每一批接箍应进行化学成分分析,每一个熔炼炉号应至少取一个试样进行全元素分析,分析结果符合表F.1的规定。
• 每一批接箍应进行拉伸试验,每一个热处理批号应至少取一组试样,试验结果符合表F.2的规定。
• 每一个接箍应进行100%目视检查,表面无裂纹、折叠、结疤、凹坑等有害缺陷。
• 每一个接箍的内螺纹都应按API 5B的规定,采用螺纹量规检查紧密距、牙型、锥度等参数,100%合格后方可验收。
• 每一批接箍应进行硬度抽检,抽检比例不低于5%,且每批不少于3件,硬度符合F.2的规定;抽检不合格的,应对该批接箍全部进行硬度检测。
• 焊接接箍的焊缝应进行100%RT/UT检测,验收标准不低于本标准对焊缝的要求。
F.6 标记、防护与包装
• 每一个接箍都应按第11.3节的规定进行标记,标记应位于接箍外表面的中心位置,清晰、牢固、持久,采用低应力喷印、滚印方式,严禁采用尖锐钢印打标。
• 标记内容应至少包含:API会标(适用时)、本标准编号、钢级(与钢管钢级匹配)、规格(外径×壁厚、螺纹类型)、制造商名称/商标、生产批号、制造日期。
• 接箍螺纹加工完成并检验合格后,应在螺纹表面涂抹符合API RP 5A3规定的螺纹脂,安装内螺纹保护器,防止螺纹损坏、生锈和污染。
• 接箍应采用防潮、防碰撞的包装,按规格、钢级分类装箱,装箱清单应注明接箍规格、钢级、数量、批号、检验日期等信息。
• 接箍应储存在干燥、通风的室内环境,远离腐蚀性物质,堆放高度不应超过3层,防止受压变形;储存期限超过6个月的,使用前应重新检查螺纹质量和防锈情况。
Annex G (规范性附录)抗延性断裂扩展的PSL 2 钢管
G.1 范围
本附录规定了用于输气管线、要求具备抗延性断裂扩展能力的PSL2钢管的附加强制要求,包括材料要求、断裂韧性评定、试验要求、标记等内容。本附录仅适用于采购合同中明确规定适用本附录的PSL2钢管,未明确规定的,不执行本附录要求。
G.2 购方需提供的附加信息
采购合同中,购方应明确规定以下附加信息:
• 断裂韧性评定方法,从本附录的方法1~方法5中选择;
• 设计系数f,或最小CVN冲击吸收能要求;
• 最 低设计温度,以及CVN冲击试验、DWT试验温度;
• 钢管外径D和壁厚t的设计范围;
• 设计最大操作压力;
2. 输送天然气组分,特别是H₂S、CO₂、重烃含量;
3. 试验频次、见证检验要求;
4. 全尺寸爆破试验要求(如适用)。
G.3 材料通用要求
• 钢管的化学成分、力学性能应符合本标准第9章的规定,同时满足本附录的附加要求。
• 钢管的钢级应不低于L245/B,不高于L555/X80,更高钢级的钢管抗延性断裂扩展要求应经供需双方协商确定。
• 钢管的交货状态应采用N、N&T、Q&T、M/TMCP,严禁采用热轧状态交货。
• 钢管的硫含量不应超过0.005%,磷含量不应超过0.015%,以提高材料的韧性和抗断裂能力。
• 钢管的显微组织应均匀、细小,铁素体晶粒度不细于ASTM 8级,严禁出现带状组织、魏氏组织等有害组织。
G.4 断裂韧性验收标准
G.4.1 夏比V型缺口冲击试验验收标准
采用CVN冲击试验评定时,全尺寸试样3个试样的平均冲击吸收能应符合表G.1~表G.3的规定,单个试样最小值不应低于平均值的75%;试验温度为购方规定的最 低设计温度,且不应高于0℃。
表G.1 设计系数f=0.625时的最小CVN吸收能要求
钢管规格 D×t mm | X42~X52 最小平均吸收能 J(ft-lb) | X56~X70 最小平均吸收能 J(ft-lb) |
D≤273.1,t≤10 | 27(20) | 34(25) |
273.1 < D ≤508,t≤15 | 41(30) | 48(35) |
508 < D ≤1016,t≤20 | 61(45) | 68(50) |
D>1016,t≤25 | 81(60) | 95(70) |
表G.2 设计系数f=0.72时的最小CVN吸收能要求
钢管规格 D×t mm | X42~X52 最小平均吸收能 J(ft-lb) | X56~X70 最小平均吸收能 J(ft-lb) |
D≤273.1,t≤10 | 34(25) | 41(30) |
273.1 < D ≤508,t≤15 | 48(35) | 55(40) |
508 < D ≤1016,t≤20 | 75(55) | 81(60) |
D>1016,t≤25 | 95(70) | 108(80) |
表G.3 设计系数f=0.80时的最小CVN吸收能要求
钢管规格 D×t mm | X42~X52 最小平均吸收能 J(ft-lb) | X56~X70 最小平均吸收能 J(ft-lb) |
D≤273.1,t≤10 | 41(30) | 48(35) |
273.1 < D ≤508,t≤15 | 55(40) | 61(45) |
508 < D ≤1016,t≤20 | 81(60) | 88(65) |
D>1016,t≤25 | 108(80) | 122(90) |
G.4.2 落锤撕裂试验(DWT)验收标准
采用DWT试验评定时,在购方规定的最 低设计温度下,单个试样剪切面积百分比不小于90%,两个试样的平均剪切面积百分比不小于95%;试验方法符合API RP 5L3的规定。
G.5 试验频次与要求
• CVN冲击试验的频次,应在本标准第9.8节规定的基础上,增加至每10根钢管取一组试样,或每一个热处理批号取一组试样,取两者中频次更高的。
2. DWT试验的频次,应在本标准第9.9节规定的基础上,增加至每20根钢管取一组试样,或每一个热处理批号取一组试样,取两者中频次更高的。
3. 若试验结果不符合验收标准,可按ASTM A370、API RP 5L3的规定进行复验,复验仍不合格的,该批钢管应拒收。
G.6 抗延性断裂扩展评定方法
4. 方法1:EPRG准则:适用于陆上和海上输气管线,基于CVN冲击吸收能、钢管尺寸、设计压力进行评定,具体计算方法见EPRG 1999管线断裂控制准则。
5. 方法2:Battelle简化公式:适用于陆上埋地输气管线,基于钢管外径、壁厚、屈服强度、CVN冲击吸收能计算止裂压力,公式如下:
[
P_{止裂} = 13.12 times frac{sqrt{CVN times D times t}}{D - 2t}
]
式中:( P_{止裂} )为止裂压力,单位MPa;CVN为全尺寸试样夏比冲击吸收能,单位J;D为钢管外径,单位mm;t为钢管壁厚,单位mm。
6. 方法3:Battelle双曲线法:适用于复杂组分天然气、高钢级管线,考虑气体减压波速度与裂纹扩展速度的匹配关系,是行业内广泛采用的精 准评定方法。
7. 方法4:AISI法:适用于小口径、低压力输气管线,基于钢管的屈服强度、CVN冲击吸收能进行简化评定。
8. 方法5:全尺寸爆破试验:适用于大口径、高压力、高钢级输气管线,是最直接的评定方法;试验应按API RP 5L3的规定执行,试验结果应证明钢管在设计条件下具备止裂能力。
G.7 钢管标志与检验文件
9. 符合本附录要求的钢管,应在第11章规定的标记基础上,增加标记“DFR”,表示抗延性断裂扩展。
10. 钢管的质量证明书,应明确注明本附录编号、评定方法、试验温度、CVN吸收能/DWT剪切面积结果、验收标准、评定结论。
Annex H (规范性附录)酸性服役条件PSL2 钢管的订购
H.1 范围
本附录规定了用于含H₂S酸性服役环境的PSL2钢管的附加强制要求,包括材料、制造、化学成分、力学性能、检验、标记等内容,补充并加严了本标准正文的相关要求。本附录仅适用于采购合同中明确规定适用本附录的PSL2钢管,未明确规定的,不执行本附录要求。
本附录覆盖的酸性服役环境,指符合NACE MR0175/ISO 15156定义的、能导致硫化物应力开裂(SSC)、氢致开裂(HIC)、应力导向氢致开裂(SOHIC)或其他与氢相关开裂的油气开采和输送环境。
H.2 购方需提供的附加信息
采购合同中,购方应明确规定以下附加信息:
11. 酸性服役环境分区,按NACE MR0175/ISO 15156的分区要求;
• 设计环境参数:H₂S分压、CO₂分压、操作温度、操作压力、介质pH值、氯离子含量、水含量;
• 钢管的钢级,本附录适用钢级为L245/B至L485/X70,更高钢级应经供需双方协商;
• HIC试验和SSC试验的验收标准、试验方法、试验溶液;
• 硬度限值,以及硬度测试的位置和频次;
• 无损检测要求,应符合附录K的规定;
• 炼钢工艺、热处理工艺的特殊要求;
• 试验频次、见证检验要求、第三方检验要求。
H.3 制造要求
• 炼钢工艺应采用电炉/转炉冶炼+炉外精炼(LF+VD/RH)+真空脱气+钙处理工艺,确保钢的纯净度,降低硫、磷、氧、氢、氮含量,控制夹杂物形态和数量。
• 钢水应采用连续铸钢工艺,连铸过程应采用低过热度浇注、电磁搅拌、轻压下等工艺,减少中心偏析、疏松和缩孔。
• 钢板/钢带的轧制应采用TMCP工艺,配合加速冷却,获得均匀细小的显微组织,严禁采用控制轧制状态交货。
• 钢管的交货状态应采用正火(N)、正火加回火(N&T)、淬火加回火(Q&T),严禁采用热轧、TMCP状态交货,除非经供需双方协商并通过严格的SSC/HIC试验验证。
• 钢管的冷扩径率不应小于0.5%,不应超过1.5%,冷扩径后应进行消除应力热处理,除非经工艺评定验证无需热处理即可满足SSC性能要求。
• 焊接钢管的焊缝应进行整体热处理,确保焊缝和热影响区的组织、硬度、抗SSC性能符合要求;EW/HFW钢管的焊缝应进行在线正火处理。
• 钢管的补焊应严格限制,仅允许焊缝区域的少量补焊,补焊工艺应按附录D评定,补焊后应进行整体热处理,补焊区域应进行100%UT/RT/MT检测,以及硬度测试。
H.4 化学成分要求
• 钢管的化学成分应符合表H.1的规定,表中数值为熔炼分析最大值,成品分析允许偏差符合ASTM A751的规定。
表H.1 酸性服役PSL2钢管化学成分要求(质量分数,%)
元素 | B~X52钢级 | X56~X70钢级 |
C,max | 0.22 | 0.16 |
Mn,max | 1.30 | 1.60 |
P,max | 0.015 | 0.012 |
S,max | 0.003 | 0.002 |
Si,max | 0.40 | 0.40 |
Cu,max | 0.50 | 0.50 |
Ni,max | 0.30 | 0.50 |
Cr,max | 0.30 | 0.50 |
Mo,max | 0.25 | 0.30 |
V,max | 0.05 | 0.08 |
Nb,max | 0.05 | 0.05 |
Ti,max | 0.04 | 0.04 |
B,max | 0.0005 | 0.0005 |
CEV(IIW),max | 0.40 | 0.38 |
Pcm,max | 0.20 | 0.19 |
注:Pcm(焊接裂纹敏感性指数)计算公式:
[
Pcm = C + frac{Si}{30} + frac{Mn}{20} + frac{Cu}{20} + frac{Ni}{60} + frac{Cr}{20} + frac{Mo}{15} + frac{V}{10} + 5B
]
• 钢中夹杂物应按ASTM E45进行评级,A类(硫化物)夹杂物不超过2.0级,B类(氧化铝)夹杂物不超过2.0级,C类(硅酸盐)夹杂物不超过1.5级,D类(球状氧化物)夹杂物不超过1.5级,DS类单颗粒夹杂物不超过1.0级。
• 钢中氢含量不应超过2 ppm,氮含量不应超过80 ppm,氧含量不应超过30 ppm。
H.5 力学性能要求
• 钢管的拉伸性能应符合本标准第9.3节的规定,同时屈强比不应超过0.90,对于X65及以上钢级,屈强比不应超过0.92。
• CVN冲击试验要求:
• 试验温度为-10℃,或购方规定的更低温度;
• 全尺寸试样3个试样的平均吸收能不应小于40 J,单个试样最小值不应小于30 J;
• 焊缝金属和热影响区的冲击吸收能不应低于管体要求。
• 硬度要求:
• 管体、焊缝、热影响区的硬度最大值不应超过22 HRC(237 HV10),对于严重酸性服役环境,硬度最大值不应超过20 HRC(225 HV10);
• 硬度测试应采用维氏硬度计,载荷10 kg;
• 每一个热处理批号应至少测试2根钢管,每根钢管测试3个横截面,每个横截面测试管体、焊缝、热影响区各3个点。
• HIC试验要求:
• 试验方法应符合NACE TM0284,试验溶液为A溶液(饱和H₂S的5%NaCl+0.5%CH₃COOH水溶液,pH值2.7~3.3),或购方规定的溶液;
• 试验周期为96小时,试验温度为25℃±3℃;
• 验收标准:裂纹敏感率(CSR)≤15%,裂纹长度率(CLR)≤5%,裂纹厚度率(CTR)≤2%;对于严重酸性服役环境,验收标准为CSR≤5%,CLR≤2%,CTR≤1%;
• 每一个熔炼炉号应取一组试样,试样应分别取自管体、焊缝、热影响区。
• SSC试验要求:
• 试验方法应符合NACE TM0177,采用A法(拉伸试验),试验溶液为A溶液,加载应力为钢管规定最小屈服强度的80%;
2. 试验周期为720小时,试验温度为25℃±3℃;
3. 验收标准:试验过程中试样不断裂,试验后试样表面无裂纹;
4. 每一个钢级、每一个热处理工艺应至少进行一次SSC试验,当原料、工艺发生变化时,应重新进行试验。
H.6 检验要求
5. 钢管的无损检测应符合附录K的规定,包括100%管体UT检测、100%焊缝UT/RT检测、100%管体和焊缝MT/PT检测。
6. 化学成分分析、拉伸试验、冲击试验、硬度测试的频次,应在本标准正文规定的基础上,增加至每一个熔炼炉号、每一个热处理批号均进行检验。
2. 每一批钢管应进行静水压试验,试验压力对应的环向应力为钢管规定最小屈服强度的90%,保压时间不少于20秒。
3. 所有检验结果应形成完整的报告,包括HIC、SSC试验报告,报告应提交给购方审核。
H.7 标记要求
4. 符合本附录要求的钢管,应在第11章规定的标记基础上,增加标记“SOUR”,表示酸性服役用钢管。
5. 钢管的质量证明书,应明确注明本附录编号、环境参数、HIC/SSC试验结果、硬度测试结果、所有检验项目的结果和验收结论。
Annex I (规范性附录)TFL 油管的订购
I.1 范围
本附录规定了“直通过油管(Through-Flowline,TFL)”钢管的附加强制要求,包括尺寸、通径、试验、标记等内容,补充了本标准正文的相关要求。TFL油管指用于海上油气田、井下作业直通过油管系统的小口径管线钢管,通常为带螺纹和接箍的无缝钢管,本附录仅适用于采购合同中明确规定适用本附录的钢管。
I.2 购方需提供的附加信息
采购合同中,购方应明确规定以下附加信息:
2. TFL油管的规格,包括外径、壁厚、螺纹类型,应符合表I.1的规定;
3. 钢管的钢级,PSL1或PSL2等级;
4. 通径试验要求,通径规尺寸;
5. 静水压试验压力要求;
6. 对接管的允许数量和长度要求;
2. 涂层、内衬要求;
3. 检验频次、见证检验要求。
I.3 尺寸和长度要求
2. TFL油管的公称尺寸、单位长度质量、静水压试验压力应符合表I.1的规定。
表I.1 TFL油管尺寸和性能参数
公称外径 mm(in.) | 公称壁厚 mm(in.) | 单位长度质量 kg/m(lb/ft) | 规定最小屈服强度 MPa | 最大静水压试验压力 MPa(psi) |
33.7 (1.315) | 3.38 (0.133) | 2.53 (1.70) | 245 | 49.6 (7200) |
42.2 (1.660) | 3.56 (0.140) | 3.38 (2.27) | 245 | 41.4 (6000) |
48.3 (1.900) | 3.68 (0.145) | 4.05 (2.72) | 245 | 37.9 (5500) |
60.3 (2.375) | 4.24 (0.167) | 5.87 (3.94) | 245 | 34.5 (5000) |
3. TFL油管的外径偏差为±0.4 mm,壁厚偏差为+15%,-10%,不圆度不应超过0.5 mm,直度偏差不应超过钢管总长度的0.1%。
4. TFL油管的定尺长度通常为9.14 m(30 ft),长度偏差为+0.15 m,-0.00 m;不定尺长度范围为6 m~12 m,最短长度不应小于4 m。
• 对接管仅在采购合同允许时方可提供,单根对接管的管段数量不应超过2段,最短管段长度不应小于2 m,对接管的总长度应符合定尺长度要求。
I.4 通径试验要求
• 每一根TFL油管都应进行全长度通径试验,通径规应采用钢制圆柱形通径规,两端倒角,表面光滑无毛刺。
• 通径规的尺寸应符合表I.2的规定,或采购合同的特殊要求。
表I.2 TFL油管通径规尺寸
公称外径 mm(in.) | 通径规最小直径 mm(in.) | 通径规最小长度 mm(in.) |
33.7 (1.315) | 24.8 (0.976) | 150 (6.0) |
42.2 (1.660) | 33.0 (1.300) | 150 (6.0) |
48.3 (1.900) | 38.1 (1.500) | 150 (6.0) |
60.3 (2.375) | 49.2 (1.937) | 150 (6.0) |
• 通径试验应在钢管完成所有制造工序、静水压试验后进行,通径规应能顺利通过钢管全长,无卡阻现象,否则该钢管应拒收。
I.5 其他要求
• TFL油管的静水压试验,保压时间不应少于10秒,试验压力应符合表I.1的规定,或采购合同的更高要求。
• TFL油管的螺纹加工应符合API 5B的规定,接箍应符合附录F的规定,螺纹脂应符合API RP 5A3的规定。
• TFL油管的无损检测,PSL1钢管应符合附录E的规定,PSL2钢管应符合附录K的规定。
• 符合本附录要求的钢管,应在第11章规定的标记基础上,增加标记“TFL”。
Annex J (规范性附录)海上服役条件PSL2 钢管的订购
J.1 范围
本附录规定了用于海上油气输送、立管、海底管线的PSL2钢管的附加强制要求,包括材料、制造、尺寸偏差、力学性能、检验、标记等内容,补充并加严了本标准正文的相关要求。本附录仅适用于采购合同中明确规定适用本附录的PSL2钢管,未明确规定的,不执行本附录要求。
本附录覆盖的海上服役钢管,包括海底管线、平台立管、登陆段管线,适用于拖管、铺管船铺设、J型铺设、卷管铺设等安装工况。
J.2 购方需提供的附加信息
采购合同中,购方应明确规定以下附加信息:
2. 钢管的应用场景:海底管线、立管、登陆段;
3. 安装方法:铺管船铺设、拖管、J型铺设、卷管铺设;
4. 设计环境参数:水深、设计温度、设计压力、土壤条件、海流、波浪、地震荷载;
2. 钢管的钢级,本附录适用钢级为L245/B至L555/X80;
3. 钢管外径D和壁厚t,以及D/t比值要求;
4. 尺寸偏差的加严要求;
2. 无损检测要求,应符合附录K的规定;
3. 应变时效试验、落锤撕裂试验、疲劳试验要求(如适用);
4. 焊接工艺、热处理工艺的特殊要求;
5. 试验频次、见证检验要求、第三方检验要求。
J.3 制造要求
• 炼钢工艺应采用电炉/转炉冶炼+炉外精炼+真空脱气+钙处理工艺,确保钢的纯净度,硫含量不应超过0.005%,磷含量不应超过0.015%。
• 钢板/钢带的轧制应采用TMCP工艺,或正火轧制工艺,获得均匀细小的显微组织,铁素体晶粒度不细于ASTM 8级。
• 钢管的交货状态应采用N、N&T、Q&T、M/TMCP,严禁采用热轧状态交货。
• 钢管应进行全管体冷扩径,扩径率不应小于0.8%,不应超过1.5%,以消除成型残余应力,提高尺寸精度。
• 焊接钢管的焊缝应进行100%熔透,SAW钢管应采用内外双面焊接,EW/HFW钢管的焊缝应进行在线正火处理,确保焊缝和热影响区的韧性与管体匹配。
• 钢管的补焊应严格限制,单根钢管补焊总长度不应超过焊缝总长度的3%,单处补焊长度不应超过200 mm,补焊后应进行整体热处理,补焊区域应进行100%UT/RT/MT检测。
• 对于卷管铺设用钢管,应进行应变时效试验,验证钢管经过冷弯、应变时效后的力学性能仍符合要求。
J.4 尺寸偏差要求
• 钢管的外径和不圆度偏差应符合表J.1的规定,加严于本标准正文的要求。
表J.1 海上服役钢管外径和不圆度偏差
规定外径D mm | 外径偏差 | 不圆度最大值 |
D≤610 | ±0.5% D | 0.5% D |
610 < D ≤1422 | ±0.75% D | 0.75% D |
D>1422 | ±1.0% D | 1.0% D |
• 钢管的壁厚偏差应符合表J.2的规定,加严于本标准正文的要求。
表J.2 海上服役钢管壁厚偏差
钢管类型 | 壁厚偏差 |
无缝钢管 | +15% t,-5% t |
焊接钢管 | +15% t,-3% t |
• 钢管的直度偏差:全长直度偏差不应超过钢管总长度的0.1%,局部直度偏差在任意3 m长度范围内不应超过2 mm。
• 钢管管端的垂直度偏差不应超过钢管外径的0.5%,最大不超过1.5 mm。
2. 钢管管端坡口的钝边偏差为±0.5 mm,坡口角度偏差为±2.5°。
3. 焊缝错边量:SAWL直缝钢管最大错边不超过0.10t,最大1.5 mm;SAWH螺旋缝钢管最大错边不超过0.15t,最大2.0 mm。
J.5 力学性能要求
2. 钢管的拉伸性能应符合本标准第9.3节的规定,同时屈强比不应超过0.93,对于X70及以上钢级,屈强比不应超过0.95。
3. CVN冲击试验要求:
2. 试验温度为0℃,或购方规定的最 低设计温度;
3. 全尺寸试样3个试样的平均吸收能:B~X52钢级不小于40 J,X56~X70钢级不小于48 J,X80钢级不小于60 J;
• 单个试样的最小值不应低于平均值的75%;
• 焊缝金属和热影响区的冲击吸收能不应低于管体要求的80%。
• DWT试验要求:对于壁厚t≥10 mm的钢管,应进行DWT试验,试验温度与冲击试验温度一致,验收标准为单个试样剪切面积百分比不小于85%,平均不小于90%;对于立管用钢管,剪切面积百分比不小于95%。
• 硬度要求:管体、焊缝、热影响区的硬度最大值不应超过250 HV10,对于酸性服役的海上钢管,硬度不应超过22 HRC,符合附录H的规定。
• 应变时效试验:对于卷管铺设用钢管,应进行应变时效试验,试验后钢管的屈服强度升高不应超过10%,冲击吸收能降低不应超过20%。
J.6 检验要求
• 钢管的无损检测应符合附录K的规定,包括100%管体UT检测(纵向、横向、分层)、100%焊缝UT/RT检测、100%管端MT/PT检测、100%焊缝MT/PT检测。
• 每一根钢管都应进行全管体壁厚测量,沿钢管长度每2 m测量一个横截面,每个横截面至少测量8个均匀分布的点,确保壁厚符合偏差要求。
• 化学成分分析、拉伸试验、冲击试验、硬度测试的频次,应在本标准正文规定的基础上,增加至每一个热处理批号、每10根钢管取一组试样。
• 每一根钢管都应进行静水压试验,试验压力对应的环向应力为钢管规定最小屈服强度的95%,保压时间不少于15秒。
• 购方代表有权进行见证检验,包括原料进厂检验、生产过程检验、成品最终检验,制造商应提前48小时通知检验时间。
J.7 标记要求
• 符合本附录要求的钢管,应在第11章规定的标记基础上,增加标记“OFFSHORE”,表示海上服役用钢管。
• 钢管的标记应采用低应力喷印,严禁采用尖锐钢印,标记应位于钢管两端,距离管端不超过300 mm的位置,两端都应标记。
• 钢管的质量证明书,应明确注明本附录编号、应用场景、安装方法、所有检验项目的结果和验收结论。
Annex K (规范性附录)酸性服役、海上服役条件、和/或需要纵向塑性应变能力的钢管的无损检测
K.1 范围
本附录规定了适用附录H(酸性服役)、附录J(海上服役)、附录N(纵向塑性应变能力)的PSL2钢管的无损检测附加强制要求,加严于附录E的通用要求,补充了本标准正文的相关规定。只要钢管适用附录H、J、N中的任意一个或多个,均应执行本附录的无损检测要求。
K.2 通用要求
• 无损检测人员资质应符合ISO 9712、ISO 11484的规定,至少达到2级资质,负责验收评定、工艺规程编制的人员应达到3级资质。
• 所有无损检测设备应每6个月校准一次,校准记录应完整保存,设备的灵敏度、分辨率应符合本附录的要求,校准不合格的设备严禁使用。
• 检验工艺规程(ITP)应经3级无损检测人员批准,明确检验方法、设备参数、扫描方式、验收标准、记录要求,工艺变更应重新审批。
• 检验前,钢管表面粗糙度Ra不应超过6.3 μm,表面应清洁、干燥,无油污、铁锈、氧化皮、飞溅、涂层等影响检验灵敏度的杂质。
• 所有检验应在钢管完成所有制造工序(包括热处理、补焊、冷扩径)后、静水压试验前进行,静水压试验后应对管端进行补充MT/PT检测。
• 所有检测的原始数据、图谱、报告应永 久保存,至少保存至钢管交付后10年,报告应包含钢管编号、规格、钢级、检验方法、设备信息、缺陷位置和尺寸、评定结论、检验人员签字和资质信息。
K.3 无缝钢管管体无损检测
• 所有无缝钢管应进行100%全管体自动超声波检测(AUT),检测通道必须包含:
• 纵向缺陷检测:至少4个斜探头通道,覆盖钢管内外表面和壁厚中间区域,能检出深度≥0.3 mm的纵向裂纹、折叠、结疤等缺陷;
• 横向缺陷检测:至少4个斜探头通道,覆盖钢管内外表面和壁厚中间区域,能检出深度≥0.3 mm的横向裂纹、划伤等缺陷;
• 分层检测:至少2个直探头通道,垂直入射钢管表面,能检出≥Φ2 mm的分层、夹杂等平面型缺陷;
• 壁厚测量:沿钢管圆周和全长连续测量壁厚,测量点间距不超过200 mm,记录最小壁厚和最大壁厚。
• AUT检测的灵敏度校准,应采用与被检钢管同规格、同钢级、同热处理状态的对比试块,人工缺陷包括:
• 纵向和横向V型槽,槽深为钢管公称壁厚的3%,最大0.5 mm,最小0.3 mm;
• Φ2 mm的平底孔,用于分层检测灵敏度校准;
• 对比试块的人工缺陷应经计量检定,尺寸偏差不超过±0.05 mm。
• AUT检测过程中,应每隔1小时、以及检测开始和结束时进行灵敏度校验,灵敏度偏差超过±1dB的,应重新校准,对上一次校验后检测的钢管重新检测。
• AUT检测发现的所有可疑信号,应采用手动UT进行复验,确认缺陷的类型、尺寸、深度,按本附录的验收标准进行评定。
• 所有无缝钢管应进行100%全管体磁粉检测(MT),或渗透检测(PT),检测钢管内外表面的开口缺陷,验收标准为不允许存在任何裂纹、线性缺欠。
K.4 焊接钢管无损检测
• 所有焊接钢管的纵向/螺旋焊缝、钢带/钢板对头焊缝、对接管环向焊缝,应进行100%自动超声波检测(AUT),检测必须包含:
• 焊缝熔合区检测:采用多通道斜探头,从焊缝两侧进行扫查,覆盖焊缝金属、熔合线、热影响区(焊缝两侧各3倍壁厚范围);
• 纵向缺陷检测:覆盖焊缝全长,能检出未焊透、未熔合、裂纹等纵向缺陷;
• 横向缺陷检测:覆盖焊缝全长,能检出横向裂纹、未熔合等横向缺陷;
• 体积型缺陷检测:能检出气孔、夹渣等体积型缺陷;
• 焊缝余高、错边量的同步测量。
• 焊缝AUT检测的灵敏度校准,应采用与被检钢管同规格、同钢级、同焊接工艺的对比试块,人工缺陷包括V型槽、横孔、平底孔,尺寸符合API RP 1104的规定,检测灵敏度应能检出深度≥0.3 mm的缺陷。
• 所有焊缝应进行100%射线检测(RT),作为AUT检测的补充,RT检测应符合ASTM E94的规定,像质计灵敏度比附录E的要求提高一个等级,底片/数字图像黑度控制在2.5~4.0之间,能有效检出焊缝内的微小缺陷。
○ 所有焊缝及两侧各25 mm区域,应进行100%MT/PT检测,检测应在热处理后、AUT/RT检测后进行,验收标准为不允许存在任何裂纹、未熔合等线性缺欠。
○ 焊接钢管的管体无损检测,应符合本附录K.3的规定。
K.5 验收标准
• 严禁存在的缺陷(一经检出,钢管直接拒收):
• 任何裂纹、未焊透、未熔合,无论尺寸大小;
• 分层、折叠、结疤等危害性冶金缺陷;
○ 任何长度的线性缺欠,深度超过钢管公称壁厚的3%;
○ 单个尺寸超过Φ3 mm的圆形缺陷,或在100 mm×100 mm区域内,圆形缺陷数量超过3个;
• 焊缝区域的条形夹渣,长度超过5 mm,或累计长度超过每100 mm焊缝长度的5%;
• 焊缝咬边,深度超过0.2 mm,或任何长度的连续咬边。
• 可接受的缺欠:
• 单个线性缺欠长度不超过20 mm,深度不超过钢管公称壁厚的2%,且最大不超过0.3 mm;
• 单个圆形缺陷当量直径不超过2 mm,深度不超过钢管公称壁厚的5%;
• 同一根钢管上,可接受的线性缺欠数量不超过2处,且间距不小于500 mm;
• 焊缝区域的单个条形夹渣长度不超过3 mm,累计长度不超过每100 mm焊缝长度的3%。
• 所有超出验收标准的缺陷,应按附录C的要求进行处理,处理后应重新进行无损检测,合格后方可验收。
Annex L (资料性附录)钢牌号
L.1 总则
本附录提供了本标准钢级与国际常用钢牌号的对照关系,仅用于参考,不具备强制性,钢管的验收应以本标准正文规定的性能要求为准。
L.2 钢牌号对照
本标准钢级与ISO 3183、EN 10208-2、欧洲常用钢牌号的对照关系见表L.1。
表L.1 钢牌号对照表
本标准英制体系钢级 | 本标准国际体系钢级 | ISO 3183钢级 | EN 10208-2钢牌号 | 俄罗斯GOST钢号 | 中国GB/T 9711钢级 |
A25 | L175 | L175 | S185 | 17Г1С | L175 |
A | L210 | L210 | S235JR | Ст20 | L210 |
B | L245 | L245 | S245 | Ст20 | L245 |
X42 | L290 | L290 | L290NB | 17Г1С | L290 |
X46 | L320 | L320 | L320NB | 17Г1С | L320 |
X52 | L360 | L360 | L360NB/MB | 17Г1С-У | L360 |
X56 | L390 | L390 | L390NB/MB | 14ХГС | L390 |
X60 | L415 | L415 | L415NB/MB | 14ХГС | L415 |
X65 | L450 | L450 | L450MB | 14ХГС | L450 |
X70 | L485 | L485 | L485MB | 14ХГС-М | L485 |
X80 | L555 | L555 | L555MB | - | L555 |
X100 | L690 | L690 | L690QB | - | L690 |
X120 | L830 | L830 | L830QB | - | L830 |
Annex M (规范性附录)对接管规格
M.1 范围
本附录规定了本标准范围内对接管的规格、长度、焊缝、检验的强制要求,适用于采购合同允许提供对接管的场景,未明确允许的,不得提供对接管。
M.2 术语和定义
对接管:由两段或多段符合本标准要求的钢管,通过环向对接焊接而成的整根钢管。
M.3 通用要求
• 对接管仅可在采购合同明确允许时提供,合同未明确允许的,制造商不得提供对接管。
• 用于对接的管段,必须是符合本标准所有要求的合格钢管,同一根对接管的所有管段,钢级、规格、壁厚、交货状态必须完全一致。
○ 对接管的环向焊缝焊接工艺,应按附录D的要求进行工艺评定,焊工应具备相应资格。
○ 对接管的环向焊缝,应进行焊后热处理,确保焊缝和热影响区的性能符合本标准要求。
M.4 尺寸与长度要求
• 单根对接管的管段数量,应符合采购合同的规定,合同未明确规定的,单根对接管的管段数量不应超过2段。
• 对接管的最短管段长度,不应小于钢管外径,且最小不小于500 mm。
• 对接管的总长度,应符合采购合同的定尺/不定尺长度要求,长度偏差符合本标准第9.11节的规定。
• 对接管的管端加工、尺寸偏差,应符合本标准第9.11节、第9.12节的规定。
M.5 焊缝要求
• 对接环向焊缝应采用全熔透焊接,焊缝余高、错边量应符合本标准第9.13节的规定。
• 对接环向焊缝与钢管原有纵向/螺旋焊缝的交叉点,间距不应小于100 mm。
• 对接环向焊缝严禁补焊,除非采购合同明确允许,补焊要求应符合附录D的规定。
M.6 检验要求
• 对接环向焊缝应进行100%UT检测和100%RT检测,验收标准不低于本标准对纵向焊缝的要求。
• 对接环向焊缝应进行100%MT/PT检测,无表面开口缺陷。
• 对接管完成焊接后,应进行全管体静水压试验,试验要求与第9.4节一致。
• 对接管的管体、管端检验,应符合本标准的相关规定。
M.7 标记要求
• 对接管应按第11章的规定进行标记,同时应在对接环向焊缝两侧100 mm范围内,标记对接焊缝编号、焊接日期、焊工编号。
• 对接管的质量证明书,应明确注明对接管的管段数量、每段长度、对接焊缝数量、焊接工艺、检验结果。
Annex N (规范性附录)订购用于需要纵向塑性应变能力的应用的PSL 2 钢管
N.1 范围
本附录规定了用于需要纵向塑性应变能力的应用(如地震区、冻土区、滑坡区、断层穿越区)的PSL2钢管的附加强制要求,包括材料、制造、力学性能、试验、标记等内容。本附录仅适用于采购合同中明确规定适用本附录的PSL2钢管,未明确规定的,不执行本附录要求。
N.2 购方需提供的附加信息
采购合同中,购方应明确规定以下附加信息:
• 设计纵向应变要求,包括最小均匀伸长率、应变硬化指数要求;
• 设计温度范围,最 低和最高设计温度;
• 钢管的钢级,本附录适用钢级为L245/B至L485/X70;
• 钢管外径D和壁厚t,D/t比值要求;
• 循环加载试验要求(如适用);
• 无损检测要求,应符合附录K的规定;
• 试验频次、见证检验要求。
N.3 制造要求
• 炼钢工艺应采用电炉/转炉冶炼+炉外精炼+真空脱气+钙处理工艺,确保钢的纯净度,硫含量不应超过0.005%,磷含量不应超过0.015%。
• 钢板/钢带的轧制应采用TMCP工艺,获得均匀、细小的铁素体-珠光体/针状铁素体组织,严禁出现带状组织、马氏体等硬相组织。
• 钢管的交货状态应采用N、N&T、Q&T、M/TMCP,严禁采用热轧状态交货。
• 钢管应进行全管体冷扩径,扩径率不应小于0.8%,不应超过1.5%,以消除成型残余应力,提高尺寸精度和塑性均匀性。
• 焊接钢管的焊缝应进行整体热处理,确保焊缝和热影响区的塑性、韧性与管体匹配;EW/HFW钢管的焊缝应进行在线正火处理。
• 钢管严禁补焊,任何焊缝缺陷均不允许补焊修复。
N.4 化学成分要求
钢管的化学成分应符合表N.1的规定,表中数值为熔炼分析最大值。
表N.1 大应变PSL2钢管化学成分要求(质量分数,%)
元素 | B~X52钢级 | X56~X70钢级 |
C,max | 0.12 | 0.10 |
Mn,max | 1.60 | 1.80 |
P,max | 0.015 | 0.012 |
S,max | 0.003 | 0.002 |
Si,max | 0.35 | 0.30 |
Cu,max | 0.30 | 0.30 |
Ni,max | 0.30 | 0.50 |
Cr,max | 0.30 | 0.30 |
Mo,max | 0.20 | 0.30 |
V,max | 0.05 | 0.06 |
Nb,max | 0.05 | 0.05 |
Ti,max | 0.04 | 0.04 |
B,max | 0.0005 | 0.0005 |
CEV(IIW),max | 0.35 | 0.33 |
Pcm,max | 0.18 | 0.17 |
N.5 力学性能要求
• 拉伸性能要求应符合表N.2的规定,拉伸试验应采用全壁厚纵向试样,试验方法符合ASTM A370的规定。
表N.2 大应变PSL2钢管拉伸性能要求
钢级 | 屈服强度范围 MPa(ksi) | 抗拉强度范围 MPa(ksi) | 屈强比 最大 | 均匀伸长率Agt 最小 % | 应变硬化指数n 最小 | 断后伸长率A 最小 % |
L245/B~L360/X52 | 245~400 (35~58) | 415~560 (60~81) | 0.85 | 6.0 | 0.09 | 24 |
L390/X56~L485/X70 | 390~540 (56~78) | 490~640 (71~93) | 0.88 | 5.0 | 0.08 | 22 |
• CVN冲击试验要求:
• 试验温度为购方规定的最 低设计温度,且不应低于-10℃;
• 全尺寸试样3个试样的平均吸收能不应小于60 J,单个试样最小值不应小于45 J;
• 焊缝金属和热影响区的冲击吸收能不应低于管体要求的80%。
• DWT试验要求:在最 低设计温度下,单个试样剪切面积百分比不小于90%,平均不小于95%。
• 应变时效试验:钢管经1%预应变+250℃×1小时人工时效后,屈服强度升高不应超过10%,均匀伸长率降低不应超过20%,冲击吸收能降低不应超过20%。
• 循环加载试验(合同要求时):应按购方规定的应变幅值进行循环加载试验,验证钢管的低周疲劳性能符合设计要求。
N.6 检验要求
• 钢管的无损检测应符合附录K的规定,包括100%管体UT检测、100%焊缝UT/RT检测、100%管体和焊缝MT/PT检测。
2. 化学成分分析、拉伸试验、冲击试验、应变时效试验的频次,应增加至每一个热处理批号、每5根钢管取一组试样。
3. 每一根钢管都应进行全管体壁厚测量,沿钢管长度每1 m测量一个横截面,每个横截面至少测量8个均匀分布的点,确保壁厚均匀性。
4. 每一根钢管都应进行静水压试验,试验压力对应的环向应力为钢管规定最小屈服强度的90%,保压时间不少于20秒。
N.7 标记要求
5. 符合本附录要求的钢管,应在第11章规定的标记基础上,增加标记“LPS”,表示纵向塑性应变能力用钢管。
6. 钢管的质量证明书,应明确注明本附录编号、设计应变要求、所有检验项目的结果和验收结论。
Annex O (资料性附录)API 许可证持有者的会标使用的附加信息
O.1 总则
本附录提供了API会标纲要许可证持有者使用API会标的附加指导信息,仅用于参考,强制要求见附录A和API会标纲要。
O.2 API会标使用的核心要求
7. 只有获得API会标纲要对应产品规范的有效许可证的制造商,方可在符合API标准的产品上标注API会标。
8. 制造商应确保所有标注API会标的产品,完全符合API SPEC 5L标准的所有适用要求,以及API会标纲要的规定。
9. API会标的样式、尺寸、标注位置,应严格符合API会标纲要的规定,不得修改、变形。
10. 制造商应建立API会标使用的管控程序,确保仅合格产品标注API会标,记录每一批标注API会标的产品信息,包括批号、规格、钢级、检验结果、交付信息。
11. 制造商应接受API的定期审核,验证质量管理体系、产品符合性、会标使用的合规性。
O.3 许可证管理
2. API会标许可证有效期为3年,有效期届满前,制造商应完成换证审核,否则许可证自动失效,不得继续使用API会标。
3. 制造商的生产地址、生产范围、质量管理体系发生重大变更的,应及时通知API,完成变更审核。
4. 制造商违反API会标纲要或标准要求的,API有权暂停或撤销其许可证,禁止其继续使用API会标。
Annex P (资料性附录)加工有螺纹和带接箍钢管公式及导向弯曲和CVN 试样的背景公式
P.1 总则
本附录提供了带螺纹和接箍钢管的相关计算公式、导向弯曲试验和CVN冲击试样的背景公式,仅用于参考,不具备强制性,强制要求见本标准正文对应章节。
P.2 带螺纹和接箍钢管的计算公式
5. 钢管螺纹端管体最小壁厚计算公式:
[
t_{min} = frac{P times D}{2 times (SMYS times f + P)}
]
式中:( t_{min} )为管体最小壁厚,单位mm;( P )为设计压力,单位MPa;( D )为钢管规定外径,单位mm;( SMYS )为规定最小屈服强度,单位MPa;( f )为设计系数。
6. 接箍抗滑脱强度计算公式:
[
F_{滑脱} = 0.95 times A_{接箍} times SMYS_{接箍}
]
式中:( F_{滑脱} )为接箍抗滑脱力,单位N;( A_{接箍} )为接箍横截面积,单位mm²;( SMYS_{接箍} )为接箍材料规定最小屈服强度,单位MPa。
7. 螺纹接头抗内压强度计算公式:
按API 5B的规定,基于螺纹啮合长度、牙型参数、材料强度计算。
P.3 导向弯曲试验弯模尺寸背景公式
导向弯曲试验弯心直径的计算公式,基于钢管壁厚、材料屈服强度、弯曲角度确定,本标准采用的弯心直径公式为:
[
D_{弯心} = n times t
]
式中:( D_{弯心} )为弯心直径,单位mm;( t )为试样壁厚,单位mm;( n )为弯心系数,t≤10mm时n=6,10<t≤20mm时n=8,t>20mm时n=10。
P.4 CVN冲击试样尺寸背景公式
• 全尺寸CVN试样:尺寸为10mm×10mm×55mm,V型缺口角度45°,缺口深度2mm,缺口根部半径0.25mm,符合ASTM A370的规定。
• 小尺寸CVN试样尺寸换算:当钢管壁厚不足以制备全尺寸试样时,可采用小尺寸试样,冲击吸收能换算公式符合ASTM A370的规定。
• 冲击试验温度修正:不同试验温度下的冲击吸收能换算,可参考API RP 5L3的相关公式。
参考文献(Bibliography)
• API RP 5L1:管线钢管铁路运输的推荐作法
• API RP 5L2:非腐蚀性气体输送管线管内涂层推荐作法
2. API RP 5LW:管线钢管海运推荐作法
3. API RP 1104:管道及相关设施焊接规范
4. API TR 5L3:管线钢管夏比冲击试验指南
5. NACE MR0175/ISO 15156:石油和天然气工业 油气生产中含H₂S环境下使用的材料 第1部分:抗开裂材料选择通则
6. NACE TM0177:实验室环境中抗硫化物应力开裂和应力腐蚀开裂的金属材料试验方法
7. NACE TM0284:管线钢抗氢致开裂的评价试验方法
8. EPRG 1999:输气管线延性断裂控制推荐准则
9. ASME B31.3:工艺管道规范
• ASME B31.4:液态烃和其他液体管线输送系统规范
• ASME B31.8:气体输送和分配管线系统规范
• ISO 13623:石油和天然气工业 管道输送系统
2. DNV-OS-F101:海底管线系统规范
3. CSA Z245.1:管线钢管规范
4. GB/T 9711:石油天然气工业 管线输送系统用钢管
5. GOST 20295:油气输送用焊接钢管规范