Zunächst die Materialeigenschaften und die Standardanalyse vonX52N Stahlrohr mit gerader Naht
X52N-Stahlrohre mit gerader Naht gehören zur Stahlsorte PSL2 gemäß API 5L-Standard. Die Bezeichnung „X52“ steht für die Mindeststreckgrenze von 52.000 psi (ca. 358 MPa), das Suffix „N“ kennzeichnet die Normalisierung. Durch diese Wärmebehandlung erhält der Stahl ein gleichmäßiges, feinkörniges Gefüge, was die Kerbschlagzähigkeit und die Schweißbarkeit deutlich verbessert. Gemäß den Anforderungen der Doppelnormen GB/T9711-2017 und API5L muss die chemische Zusammensetzung präzise kontrolliert werden. Der Kohlenstoffäquivalentgehalt (Ceq ≤ 0,43 %) sowie der Schwefel- und Phosphorgehalt sind auf unter 0,015 % bzw. 0,025 % begrenzt. Dadurch wird sichergestellt, dass die Kerbschlagzähigkeit nach Charpy bei einer niedrigen Temperatur von -20 °C über 27 J liegt. Hinsichtlich der mechanischen Eigenschaften muss die Zugfestigkeit von X52N-Stahlrohren neben der Erfüllung der Mindeststreckgrenze 460–760 MPa und die Bruchdehnung über 23 % betragen. Ein Prüfbericht eines unabhängigen Dritten bestätigt dies. (Siehe Labordaten von BMLink) Die durchschnittliche Streckgrenze des Produkts erreicht 375 MPa und liegt damit 5 % über dem Standardwert. Die radiale Härte des Rohrkörpers wird auf unter 190 HV10 begrenzt. Dieses ausgewogene Verhältnis von Festigkeit und Zähigkeit macht es besonders geeignet für den Rohrleitungsbau in Gebieten mit häufiger geologischer Aktivität.
Zweitens, das fortschrittliche Produktionsverfahren von X52N-Stahlrohren mit gerader Naht
Das moderne, geradnahtgeschweißte Stahlrohr X52N wird in einem fortschrittlichen Verfahren hergestellt, das JCOE-Formgebung und Hochfrequenzschweißen (HFW) kombiniert. Am Beispiel der Produktionslinie eines führenden Unternehmens lässt sich der Produktionsprozess in sechs Schlüsselschritten zusammenfassen:
1. Vorbehandlung der Blechspule: Es wird eine 18-25 mm dicke warmgewalzte Spule der Güte X52N ausgewählt und durch Kugelstrahlen und Entrosten auf einen Reinheitsgrad von Sa2.5 gebracht. Anschließend erfolgt eine beidseitige Kupferplattierung, um das Risiko von Schweißoxidation zu verringern.
2. Präzisionsumformung: Durch dreistufiges progressives JCO-Pressen wird die Flachplatte schrittweise in einen offenen Rohrrohling gebogen. Dies geschieht durch 32 hydraulische Umformvorgänge, wobei der Ovalitätsfehler auf unter 0,6 %D begrenzt wird.
3. Hochfrequenzschweißen: Der 400-kW-Hochfrequenzgenerator erzeugt einen Strom von 100–400 kHz, der die Rohrkante schlagartig auf 1350–1400 °C erhitzt und unter Einwirkung der Extrusionswalze eine metallurgische Verbindung auf molekularer Ebene herstellt. Das integrierte Wirbelstromprüfsystem erkennt in Echtzeit nicht verschmolzene Defekte mit einer Größe von mehr als 0,3 mm.
4. Gesamtaufweitung: Das geschweißte Stahlrohr wird radial um 1,2-1,5 % mittels einer mechanischen Aufweitmaschine mit 24 Matrizen aufgeweitet, um Eigenspannungen zu beseitigen und eine Maßgenauigkeit von +0,5/-0,3 mm Toleranzbereich gemäß API5L zu erreichen.
5. Wärmebehandlungsverfahren: Der gesamte Rohrkörper wird bei 920 ± 10 °C normalisiert und anschließend an der Luft auf unter 300 °C abgekühlt. Die metallografische Untersuchung zeigt, dass die Korngröße nach der Behandlung mindestens ASTM Nr. 8 entspricht.
6. Intelligente Erkennung: Die Phased-Array-Ultraschallprüfung (PAUT) ersetzt die herkömmliche radiografische Fehlererkennung. Mit einem 16-Kanal-Magnetflussleckdetektor kann eine 100%ige vollständige Erkennung von 0,5 mm tiefen Rissen erreicht werden.
Drittens, die technischen Anwendungen und Vorteile von X52N-Stahlrohren mit gerader Naht
Im Erdgasleitungsprojekt Shaanxi-Peking (4. Leitung) hat sich das geradnahtgeschweißte Stahlrohr X52N als äußerst anpassungsfähig erwiesen. Das in diesem Projekt verwendete Stahlrohr (Φ1016 × 14,6 mm) bestand den Tieftemperatur-Schlagversuch bei -30 °C, und der CTOD-Bruchzähigkeitswert erreichte über 0,25 mm. Im Vergleich zu spiralgeschweißten Stahlrohren sind die drei Vorteile der geradnahtgeschweißten Konstruktion besonders hervorzuheben:
1. Maßgenauigkeit: Gerade Schweißnähte erleichtern das Drehen der Rohrenden, und die Fehlausrichtung der Umfangsschweißnaht kann auf unter 1 mm begrenzt werden, was mehr als 60 % geringer ist als bei Spiralrohren.
2. Spannungsverteilung: Eine Finite-Elemente-Analyse zeigt, dass die Umfangsspannungsverteilung bei geraden Rohren unter Innendruck gleichmäßiger ist und der maximale Spannungskonzentrationsfaktor nur 1,08 beträgt, was deutlich niedriger ist als der Wert von 1,23 bei spiralförmigen Stahlrohren.
3. Zuverlässigkeit der Fehlererkennung: Gerade Schweißnähte lassen sich von automatisierten Fehlererkennungssystemen leichter verfolgen und scannen. Statistische Daten eines bestimmten Projekts zeigen, dass die Fehlererkennungsrate bei geraden Schweißnähten um 15 Prozentpunkte höher ist als bei Spiralschweißnähten.
Bei der Verwendung in Offshore-Plattformfundamenten werden X52N-Stahlrohre häufig mit 3LPE-Korrosionsschutzbeschichtungen versehen und mit 1200 µm dicken Zink-Aluminium-Legierungsopferanoden kombiniert. Dadurch kann die geplante Lebensdauer auf über 30 Jahre verlängert werden. Es ist zu beachten, dass in H₂S-haltigen Umgebungen die Härte streng kontrolliert werden muss und 22 HRC nicht überschreiten darf, um Spannungsrisskorrosion durch Sulfide zu vermeiden.
Viertens die Marktentwicklung und technologische Weiterentwicklung von X52N-Stahlrohren mit gerader Naht
Laut dem Jahresbericht 2024 des chinesischen Stahlrohrverbands ist der Marktanteil von X52N-Stahlrohren mit gerader Naht im heimischen Öl- und Gaspipelinemarkt auf 38 % gestiegen, und die jährliche Produktionskapazität hat 4,5 Millionen Tonnen überschritten. Zwei technische Verbesserungen werden vorangetrieben:
1. Digitales Schweißen: Einführung eines adaptiven Schweißparametersystems auf Basis des industriellen Internets, das Millimeterwellen zur Echtzeitüberwachung des Schmelzbadzustands nutzt, wodurch die Schweißgeschwindigkeit auf 1,8 m/min erhöht und gleichzeitig die Porositätsrate auf unter 0,2 % reduziert wird.
2. Umweltfreundliche Fertigung: Anstelle einer Normalisierungsbehandlung im Gasofen wird Induktionserwärmung eingesetzt, der Energieverbrauch der Produktionslinie wird um 27 % reduziert und die Kohlenstoffemissionen pro Tonne Stahlrohr werden auf 1,8 tCO2e reduziert, wodurch die Anforderungen der EU-CPD-Richtlinie erfüllt werden.
Veröffentlichungsdatum: 21. Juli 2025