Fünf Elemente, die eine nahtlose Rohrordnung definieren
Ein Rohr wird nicht durch das Wort „nahtlos“ bezeichnet. Das Produkt wird durch die maßgebliche Norm und ihre Ausgabe, die Güteklasse innerhalb dieser Norm, den Herstellungsprozess, die Liefer- oder Wärmebehandlungsbedingungen sowie den Grad der Prüfung und zerstörungsfreien Prüfung festgelegt. Jede der fünf Optionen wird in der Bestellung separat angegeben und ist im Mühlenzertifikat nachweisbar. Eine Angabe, bei der eine davon weggelassen wird, lässt dem Lieferanten also die freie Wahl. Die meisten Streitigkeiten darüber, dass Material mit falschen Eigenschaften eintrifft, sind auf ein fehlendes Sortensuffix, eine nicht spezifizierte Lieferbedingung oder eine Prüfklausel zurückzuführen, die nie niedergeschrieben wurde.
Die Materialauswahl beginnt beim Service, nicht bei der Preisliste. Die Flüssigkeit bestimmt, ob Kohlenstoffstahl akzeptabel ist oder eine korrosionsbeständige Legierung erforderlich ist; der Auslegungsdruck und der Durchmesser legen die Wand fest; die Auslegungstemperatur entscheidet darüber, ob die zulässige Spannung den Tabellen für erhöhte Temperaturen entnommen werden muss und ob der Stahl Kriechfestigkeit benötigt; Die Bemessungsordnung entscheidet dann, welche Normenfamilie verwendet werden darf und welche Prüfung verpflichtend ist.
Die für nahtlose Rohre verwendeten Standardfamilien
Fünf Familien decken fast alle nahtlosen Rohre im industriellen Einsatz ab, und ihre Verwechslung ist der häufigste Spezifikationsfehler.
| Standardfamilie | Produktumfang | Sorten im allgemeinen Angebot | Typischer Service |
|---|---|---|---|
| API 5L und ISO 3183 | Leitungsrohr für die Öl- und Gasübertragung | Klasse B, X42, X46, X52, X56, X60, X65, X70, PSL 1 und PSL 2 | Rohrleitungen und Sammelleitungen, Sauer- und Niedertemperaturvarianten |
| ASTM A106 und ASTM A53 | Kohlenstoffstahlrohr für hohe Temperaturen und allgemeine Anwendungen | A106 Klasse A, B, C; A53 Klasse A, B | Dampf, Speisewasser, Prozessleitungen, allgemeine Mechanik |
| ASTM A333 | Rohr aus Kohlenstoffstahl und legiertem Stahl für niedrige Temperaturen | Klasse 1, 3, 6, 7, 8 | Kältemittel-, Kryo- und Kaltklimaleitungen |
| ASTM A335 und ASTM A213 | Rohr aus ferritischem legiertem Stahl für hohe Temperaturen | P11, P12, P22, P5, P9, P91; T11, T22, T91, T92 als Röhre | Überhitzer, Zwischenüberhitzer, Frischdampf, Wasserstoffbetrieb |
| ASTM A312, A213, A269, A789 | Rohre und Rohre aus Edelstahl und Duplex-Edelstahl | 304, 304L, 316, 316L, 321, 347, 2205, 2507 | Korrosive Prozesse, Lebensmittel, Pharmazeutika, Marine, Entsalzung |
Nationale und regionale Äquivalente sind standardmäßig nicht austauschbar, auch wenn sie ähnlich aussehen. GB/T 9711 folgt der API 5L-Struktur mit seinem eigenen PSL-System; EN 10216-2 deckt unlegierte und legierte nahtlose Druckrohre mit der P265GH-Familie ab; JIS G3458 deckt legierten Stahl für hohe Temperaturen ab und JIS G3461 deckt Kessel- und Wärmetauscherrohre ab. In der Bestellung sollte eine Ausgabe einer Norm genannt werden, und jeder Querverweis auf eine gleichwertige Norm muss schriftlich vereinbart werden, da die chemischen Grenzwerte und Testhäufigkeiten zwischen ihnen unterschiedlich sind.
Chemie: Was jede Klassenfamilie tatsächlich kontrolliert
Kohlenstoffäquivalent und Mikrolegierung bestimmen die Schweißbarkeit und Zähigkeit von Leitungsrohren, Chrom und Molybdän bestimmen die Festigkeit bei erhöhter Temperatur in legiertem Stahl und Chrom, Nickel und Molybdän bestimmen die Korrosionsbeständigkeit von Edelstahl. Bei den unten aufgeführten Grenzwerten handelt es sich um die Bereiche, die in den jeweiligen Produktnormen aufgeführt sind und mit denen ein Käufer bei einer Wärmeanalyse rechnen sollte.
| Grad | Kohlenstoff, Prozent | Mangan, Prozent | Chrom, Prozent | Molybdän, Prozent | Andere Anforderungen |
|---|---|---|---|---|---|
| ASTM A106 Klasse B | 0.30 max | 0,29 bis 1,06 | Nicht angegeben | Nicht angegeben | Silizium 0,10 min, Phosphor max. 0,035, Schwefel max. 0,035 |
| ASTM A333 Klasse 6 | 0.30 max | 0,29 bis 1,06 | Nicht angegeben | Nicht angegeben | Schlagfest bei minus 45 Grad Celsius |
| ASTM A335 Klasse P11 | 0,05 bis 0,15 | 0,30 bis 0,60 | 1,00 bis 1,50 | 0,44 bis 0,65 | Silizium 0,50 bis 1,00 |
| ASTM A335 Klasse P22 | 0,05 bis 0,15 | 0,30 bis 0,60 | 1,90 bis 2,60 | 0,87 bis 1,13 | Silikon 0,50 max |
| ASTM A213 Klasse T91 | 0,07 bis 0,14 | 0,30 bis 0,60 | 8.00 bis 9.50 Uhr | 0,85 bis 1,05 | Vanadium 0,18 bis 0,25, Niob 0,06 bis 0,10, Stickstoff 0,030 bis 0,070 |
| ASTM A312 TP316L | 0.035 max | 2.00 max | 16,0 bis 18,0 | 2,00 bis 3,00 | Nickel 10,0 bis 14,0, lösungsgeglüht |
| ASTM A789 UNS S32205 | 0.030 max | 2.00 max | 22,0 bis 23,0 | 3,0 bis 3,5 | Nickel 4,5 bis 6,5, Stickstoff 0,14 bis 0,20 |
Ein praktischer Punkt bei Leitungsrohren: API 5L PSL 2 fügt einen Grenzwert für das Kohlenstoffäquivalent hinzu, und der Grenzwert verschärft sich mit steigendem Grad, weshalb ein PSL 2 PSL 1 hat keine solche Anforderung, daher ist die gleiche Nennqualität in PSL 1 und PSL 2 nicht der gleiche Kauf für eine geschweißte Übertragungsleitung.
Mechanische Eigenschaften und Lieferzustand
Mindeststreckgrenze und Zugfestigkeit definieren die Sorte, aber der Lieferzustand definiert, wie diese Eigenschaften erreicht werden und wie stabil sie nach dem Schweißen vor Ort sind. Das Normalisieren liefert eine gleichmäßige Ferrit-Perlit-Struktur für Kohlenstoff- und niedriglegierte Qualitäten; Durch Abschrecken und Anlassen wird eine höhere Festigkeit mit ausreichender Zähigkeit für höhere Leitungsrohrqualitäten und für Gehäuse erzielt. Lösungsglühen ist für austenitischen Edelstahl zwingend erforderlich, damit Karbide gelöst und die Korrosionsbeständigkeit wiederhergestellt werden. und Duplex-Qualitäten erfordern eine kontrollierte Lösungsbehandlung sowie eine Überprüfung des Ferrit-Austenit-Gleichgewichts.
| Grad | Mindestertrag, MPa | Mindestzugfestigkeit, MPa | Lieferzustand | Zusätzlicher Hinweistest |
|---|---|---|---|---|
| API 5L X52 PSL 2 | 359 | 455 | Im gewalzten Zustand, normalisiert oder TMCP | Charpy an Körper, Naht und HAZ für Größen ab 114,3 mm |
| API 5L X65 PSL 2 | 448 | 531 | TMCP oder Quench and Temper | Charpy-Test und, sofern angegeben, Fallgewicht-Reißtest |
| API 5L X70 PSL 2 | 483 | 570 | TMCP oder Quench and Temper | Kontrolle des Kohlenstoffäquivalents, Härtegrenzen |
| ASTM A106 Klasse B | 240 | 415 | Wie gerollt oder normalisiert | Hydrostatischer Test pro Länge, Abflachung und Biegung |
| ASTM A333 Klasse 6 | 240 | 415 | Normalisiert | Charpy bei minus 45 Grad Celsius |
| ASTM A335 Klasse P22 | 205 | 415 | Normalisiert und temperiert | Überprüfung der Härte und Korngröße |
| ASTM A213 Klasse T91 | 415 | 585 | Normalisiert und temperiert | Härtebereichskontrolle, 100 Prozent Ultraschall |
| ASTM A312 TP316L | 170 | 485 | Lösungsgeglüht | Interkristalliner Korrosionstest, sofern angegeben |
| ASTM A789 UNS S32205 | 450 | 620 | Lösungsgeglüht | Ferritgehalt und Korrosionstest, sofern angegeben |
| API 5CT J55 | 379 | 517 | Wie gerollt | Überprüfung der Wandstärke und der Drift |
| API 5CT N80 Typ Q | 552 | 689 | Vergütet und angelassen | Härtemessung über die Wand hinweg |
| API 5CT P110 | 758 | 862 | Vergütet und angelassen | Maximale Härtegrenze, Überprüfung des Kupplungsbestands |
Besondere Aufmerksamkeit verdienen Röhrenprodukte aus Ölfeldern, da die Güteklasse allein das Produkt nicht beschreibt. API 5CT-Gehäuse und -Rohre werden nach Klasse plus Gewichtsbezeichnung plus Kupplungstyp sortiert, und die Gewindeform folgt API 5B, wenn ein Standardanschluss angegeben wird. Die gleiche J55-Chemie kann daher als dünnwandiges Rohr oder dickwandiges Gehäuse geliefert werden, und die Druckstufe unterscheidet sich entsprechend.
Größen, Wandbasis und Toleranzen
Die Abmessungen für nahtlose Kohlenstoff- und Legierungsrohre folgen ASME B36.10M und Edelstahlrohre folgen ASME B36.19M, beide ausgedrückt als Außendurchmesser mit Plannummer. Die Schedule-Nummern wurden ursprünglich aus Wandstärkenreihen abgeleitet und sind nicht proportional zum Durchmesser, sodass eine Schedule 40-Wand bei 2 Zoll 3,91 mm beträgt, während die gleiche Schedule bei 12 Zoll 17,48 mm beträgt. Wenn für eine Entwurfsberechnung eine bestimmte Wand erforderlich ist, sollte die Wand zusätzlich zum Zeitplan in Millimetern angegeben werden, da die Zeitplantabelle nur der Zweckmäßigkeit dient und keine Entwurfsgrundlage darstellt.
Die Toleranz ist eine zweiseitige Toleranz und der Käufer muss die Grundlage wählen. Bei der Nennwandbestellung ist eine Lieferung überall innerhalb des Standardtoleranzbandes möglich, was dazu führen kann, dass sich das Rohr der negativen Grenze nähert und die Druckkapazität und das Korrosionsspielraum verringert werden. Durch die Mindestwandreihenfolge wird die Mühlentoleranz zur Entwurfswand hinzugefügt, sodass kein gelieferter Punkt unter die Anforderung fällt. Dies ist die normale Grundlage für Hochdruck- und saure Versorgungsleitungen. Die Toleranz des Außendurchmessers ist separat und wichtig für Feldverbindungen, für den Kupplungseingriff am Gehäuse und für die Schweißpassung an Armaturen.
Wärmebehandlung und ihre Dokumentation
Durch die Wärmebehandlung wird der Gütegrad ermittelt und muss auf die einzelne Charge rückverfolgbar sein. Für Kohlenstoff- und niedriglegierte Kesselrohre ist das Normalisieren vorgeschrieben, damit Korngröße und Schlagzähigkeit reproduzierbar sind. Das Abschrecken und Anlassen ist für hochfeste Leitungsrohre und für Gehäusequalitäten ab N80 aufwärts spezifiziert, wobei die Anlasstemperatur so gewählt wird, dass sowohl das Festigkeits- als auch das Härtefenster erreicht werden. Lösungsglühen ist für austenitischen und Duplex-Edelstahl zwingend erforderlich, und die Abkühlgeschwindigkeit nach der Lösungsbehandlung muss schnell genug sein, um Sigma-Phasen- und Karbidausfällung zu verhindern.
Das Zertifikat sollte die Behandlungsart, den Temperaturbereich, die Haltezeit und bei Durchlauföfen die Liniengeschwindigkeit oder die Chargenidentifikation angeben, die das Rohr mit dem Ofenprotokoll verknüpft. Ein Zertifikat, das nur die mechanischen Ergebnisse ohne die Behandlungshistorie angibt, kann nicht belegen, dass die Eigenschaften einen nachfolgenden Umform- oder Schweißvorgang überstehen.
Zertifikate und Eingangskontrolle
Das Werksprüfzertifikat verknüpft das gelieferte Rohr mit der Spezifikation. Es erfasst die Schmelzenzahl, die Produktanalyse, die mechanischen Prüfergebnisse, die hydrostatischen Prüfdaten, die zerstörungsfreien Prüfergebnisse, die Abmessungen und die Wärmebehandlung. Ein EN 10204 3.1-Zertifikat wird von der unabhängigen Inspektionsabteilung des Herstellers ausgestellt; Ein 3.2-Zertifikat wird von einem vom Käufer benannten Prüfer oder einer autorisierten Stelle gegengezeichnet. Diese Unterscheidung sollte vor der Bestellung geklärt werden, da sich dadurch sowohl der Preis als auch die Lieferzeit ändern.
Bestätigen Sie Zeile für Zeile, dass Standard, Ausgabe, Güteklasse, PSL oder Suffix, Prozess und Lieferbedingung auf dem Zertifikat mit der Bestellung übereinstimmen.
Überprüfen Sie, ob die Chargennummer auf der Rohrschablone mit dem Zertifikat übereinstimmt und ob die Menge unter dieser Charge für eine Stahlschmelze plausibel ist.
Stellen Sie sicher, dass alle erforderlichen Tests vorhanden sind, einschließlich Charpy-Schlagzähigkeitswerten und nicht einer Aussage, dass Schlagprüfungen durchgeführt wurden.
Außendurchmesser, Wand an vier Punkten, Länge, Geradheit und Fasengeometrie anhand der angegebenen Toleranzen messen.
Untersuchen Sie die Außen- und Innenfläche auf Nähte, Überlappungen, Rollspuren und Korrosion und bestätigen Sie die Lesbarkeit des Endschutzes und der Markierung.
Häufige Auswahlfehler
Der erste Fehler besteht darin, eine Sorte ohne Lieferbedingung anzugeben, was als Walzmaterial zulässt, bei dem normalisiert oder vergütet wurde. Die zweite besteht darin, ASTM A106 Klasse B, ASTM A53 Klasse B und API 5L Klasse B als austauschbar zu behandeln: Sie haben ein ähnliches Festigkeitsniveau, unterscheiden sich jedoch in der chemischen Kontrolle, der Testhäufigkeit und den Toleranzen für Schweißen und Formen. Die dritte besteht darin, eine Leitungsrohrsorte auf eine befeuerte Heizungs- oder Kesselanwendung anzuwenden, wobei die zulässige Spannung aus den Tabellen für erhöhte Temperaturen der Norm stammen muss und der Stahl Kriech- und Oxidationsdaten bei der Temperatur aufweisen muss. Die vierte besteht darin, Edelstahl nur nach Sortennamen zu bestellen, ohne das Lösungsglühen und die Korrosionstestanforderung anzugeben, und genau hier führen kleine Unterschiede zu Feldausfällen.
FAQ
F: Welche fünf Elemente definieren eine nahtlose Rohrreihenfolge vollständig?
Die maßgebliche Norm und ihre Ausgabe, die Güteklasse innerhalb dieser Norm, der Herstellungsprozess, die Liefer- oder Wärmebehandlungsbedingungen sowie der Grad der Prüfung und zerstörungsfreien Prüfung. Jedes Element erscheint auf dem Mühlenzertifikat, sodass bei einer Bestellung, bei der eines davon fehlt, bei der Eingangskontrolle nicht überprüft werden kann.
F: Welche Norm gilt für Leitungsrohre und welche für Gehäuse und Rohre?
API 5L, mit ISO 3183 als internationalem Gegenstück, deckt Leitungsrohre für die Öl- und Gasübertragung ab und ist von Klasse B bis X80 in PSL 1 oder PSL 2 eingestuft. API 5CT umfasst Gehäuse und Rohre für Bohrlöcher, eingestuft in H40, J55, K55, N80, L80 und P110, mit Abmessungen und Anschlüssen gemäß API 5B, wo Standardgewinde erforderlich sind.
F: Ist ASTM A106 Klasse B dasselbe wie API 5L Klasse B?
Nein. Beide spezifizieren eine Mindeststreckgrenze von etwa 240 MPa und eine Mindestzugfestigkeit von 415 MPa, aber A106 ist eine Hochtemperatur-Einsatzspezifikation mit eigenen chemischen Grenzwerten und Testanforderungen, während API 5L Klasse B eine Leitungsrohrsorte mit PSL-abhängiger Chemie, Kohlenstoffäquivalent und Schlagfestigkeitsanforderungen ist. Der Ersatz bedarf der Zustimmung der Entwurfsbehörde.
F: Wann ist eine Duplex-Edelstahlsorte die richtige Wahl?
Bei Chlorid ist Spannungsrisskorrosion oder Lochfraß der bestimmende Schadensmechanismus bei moderaten Temperaturen, beispielsweise bei der Meerwasserkühlung, Entsalzung oder sauren Prozessströmen. Güten wie UNS S32205 und UNS S32750 bieten etwa die doppelte Streckgrenze von austenitischem 316L mit viel höherer Chloridbeständigkeit, erfordern jedoch ein kontrolliertes Schweißen und ein überprüftes Ferrit-Austenit-Gleichgewicht.
F: Was beweist eigentlich ein Mühlenprüfzeugnis?
Es beweist, dass die für diese Charge angegebenen Tests durchgeführt wurden und dass die Ergebnisse der Norm entsprachen, und verknüpft das Rohr mit einer Schmelzennummer und einem Wärmebehandlungsprotokoll. Es beweist nicht, dass jedes Rohr einzeln geprüft wurde, es sei denn, die Norm schreibt dies vor. Aus diesem Grund werden für den kritischen Service eine vollständige zerstörungsfreie Prüfung und ein Gutachten durch Dritte hinzugefügt.
F: Warum ist die Wandbasis wichtig, wenn die Toleranz innerhalb der Norm liegt?
Denn die Toleranz ist ein zulässiger Bereich und keine Garantie. Ein Rohr, das am negativen Grenzwert geliefert wird, hat eine geringere Druckkapazität und einen geringeren Korrosionszuschlag als in der Konstruktionsberechnung angenommen, daher werden Hochdruck- und saure Anschlussleitungen auf der Basis einer Mindestwand bestellt, wobei die Mühlentoleranz zur Konstruktionswand addiert wird.
