Im Öl- und GastransportsektorX100M geradnahtgeschweißtes StahlrohrAls Vertreter hochfester Rohrleitungsstähle gemäß API 5L setzt dieses Material mit seinen überlegenen mechanischen Eigenschaften und seiner vielseitigen Verarbeitbarkeit neue Maßstäbe in der Branche. Hergestellt im Hochfrequenz-Widerstandsschweißverfahren (ERW) oder im Unterpulverschweißverfahren (SAWL), zeichnet sich dieses geradnahtgeschweißte Stahlrohr durch eine Mindeststreckgrenze von 690 MPa aus – eine deutliche Verbesserung gegenüber den 551 MPa herkömmlicher X80-Stahlrohre. Damit bietet es eine neue Materiallösung für den Transport über lange Strecken unter hohem Druck.
Erstens der Durchbruch in der Materialwissenschaft für X100M-Stahlrohre mit gerader Naht.
Der Hauptvorteil von X100M-Stahlrohren mit gerader Nahtschweißung liegt in ihrer innovativen Legierungszusammensetzung. Durch die Anwendung der Nb-Ti-Mo-Komposit-Mikrolegierungstechnologie in Kombination mit dem kontrollierten Walz- und Kühlverfahren (TMCP) erzielt die Stahlplatte sowohl eine Feinkornverfestigung als auch eine Ausscheidungshärtung bei gleichzeitig hervorragender Schweißbarkeit. Führende chinesische Unternehmen wie Baosteel haben für eine 18,4 mm dicke X100M-Stahlplatte eine Tieftemperaturzähigkeit von über 200 J Kerbschlagzähigkeit bei -45 °C erreicht und damit die DNV-OS-F101-Norm für arktische Pipelines deutlich übertroffen. Dank moderner metallurgischer Technologie, insbesondere der Calciumbehandlung zur Verbesserung der Sulfidmorphologie, konnte der Z-Achsen-Leistungskoeffizient des Rohrs auf über 0,8 gesteigert werden. Dies löst effektiv das Problem des Lamellenrisses bei Stahlrohren mit großem Durchmesser.
Zweitens: die präzise Steuerung des Fertigungsprozesses für X100M-Stahlrohre mit gerader Naht. Führende chinesische Unternehmen wie Zhujiang Steel Pipe nutzen bei der Rohrherstellung das JCOE-Formverfahren, das eine Ovalitätskontrolle von ±0,5 %D für Rohre mit einem Durchmesser von 1422 mm und einer Wandstärke von 32 mm ermöglicht. Beim Schweißen kommt Mehrdraht-Unterpulverschweißen (bis zu fünf Drähte in Reihe) zum Einsatz, kombiniert mit Online-Ultraschallprüfung und vollständiger Rohrausdehnung (1,5 % Dehnung). Dies führt zu einem Schweißnahtkoeffizienten von über 0,96. Feldversuchsdaten aus dem Projekt der West-Ost-Gaspipeline III zeigen, dass die Schweißnaht-Dauerfestigkeit von X100M-Stahlrohren 92 % derjenigen des Grundwerkstoffs erreicht und damit fast 40 % höher ist als die von herkömmlichen X70-Stahlrohren. Der Einsatz einer digitalen Fabrik ermöglicht zudem eine Präzisionskontrolle im 0,1-mm-Bereich während des gesamten Prozesses, vom Fräsen der Blechkanten bis zum Anfasen der Rohrenden.
Drittens, der revolutionäre Wert von X100M-Stahlrohren mit gerader Nahtschweißung in technischen Anwendungen.
Im Erdgasleitungsprojekt Zentralasiens erhöhte der Einsatz von X100M-Stahlrohren mit gerader Naht den Auslegungsdruck von 12 MPa (X80-Stahlrohr) auf 15 MPa. Dadurch steigerte sich die jährliche Gastransportkapazität eines einzelnen Rohrs um 25 %, während die Wandstärke um 14 % reduziert wurde. Dies führte zu einer direkten Einsparung von 80.000 Tonnen Stahl (basierend auf einer 300 Kilometer langen Pipeline). Besonders hervorzuheben ist der hohe Verfestigungsexponent (n-Wert) von 0,12, der es dem Stahl ermöglicht, in einem Erdbebengebiet der Stärke 8 einer plastischen Verformung von 1,5 % standzuhalten, ohne zu versagen. Simulationstests des Forschungsinstituts zeigen, dass der Einsatz von X100M-Stahl für eine 3.000 Kilometer lange Pipeline die Wartungskosten über den gesamten Lebenszyklus um 320 Millionen US-Dollar senken könnte.
Viertens die koordinierte Weiterentwicklung des Standardsystems für X100M-Stahlrohre mit gerader Naht.
Mit der Einführung der 46. Ausgabe der API SPEC 5L-Norm wurden die technischen Anforderungen für X100M zu einem vollständigen System weiterentwickelt. Die Anforderung an das Scherflächenverhältnis für den Fallgewichtsrissversuch (DWTT) bei -15 °C beträgt ≥ 85 %, eine Verbesserung um 10 Prozentpunkte gegenüber X80-Stahl. Die nationale Norm GB/T 9711-2017 führt innovativ eine Lösung A für den HIC-Test (Wasserstoffinduzierte Rissbildung) ein, die ein Risslängenverhältnis (CLR) von ≤ 15 % vorschreibt. Diese strengen Normen haben die Hersteller dazu veranlasst, kohlenstoffarme Schweißmischungen mit einem Kohlenstoffäquivalent (CEIW) von ≤ 0,43 % zu entwickeln, wodurch die Anfälligkeit von Umfangsschweißnähten für Kaltrissbildung im praktischen Einsatz deutlich reduziert wird.
Fünftens ein Durchbruch bei der Umweltverträglichkeit von X100M-Stahlrohren mit gerader Naht.
Um den besonderen Anforderungen der Arktis gerecht zu werden, weist das neu entwickelte Stahlrohr X100M eine Kerbschlagzähigkeit (Charpy-Schlagzähigkeit) von >100 J bei -60 °C auf. Das im Projekt Arctic 2 eingesetzte X100M-Rohr nutzt ein innovatives, zweilagiges Korrosionsschutzsystem aus 3LPE und PP. In Kombination mit kathodischem Korrosionsschutz verlängert dieses System die geplante Lebensdauer auf 50 Jahre. In maritimen Umgebungen sorgt die Zugabe einer korrosionsbeständigen Legierung mit 0,3 % Kupfer und 0,05 % Antimon dafür, dass die Korrosionsrate in der Spritzwasserzone unter 0,08 mm/Jahr liegt – nur ein Fünftel der Korrosionsrate von herkömmlichem Kohlenstoffstahl.
Sechstens: Technische Herausforderungen entlang der gesamten Wertschöpfungskette für längsgeschweißte Stahlrohre der Serie X100M.
Trotz seiner erheblichen Vorteile steht das geradnahtgeschweißte Stahlrohr X100M bei der industriellen Anwendung weiterhin vor zahlreichen Herausforderungen. Die Erweichung in der Wärmeeinflusszone (WEZ) führt dazu, dass die Härte einiger Schweißnahtenden unter 220 HV10 sinkt. Mit der induktiven Nachwärmebehandlung lässt sich die Härte derzeit auf etwa 245 HV10 reduzieren. Eine weitere Herausforderung stellt das Stumpfschweißen vor Ort dar, das die Entwicklung von Schweißdraht mit einer Wärmeeinbringung unter 80 kJ/cm² erfordert. Beispielsweise erzielt das Schweißzusatzwerkstoff MG-S63TW von Kobelco hervorragende Ergebnisse mit einer Schlagenergie von >47 J bei -40 °C. Prüfergebnisse von Drittanbietern zeigen, dass die Rissspitzenöffnung (CTOD) von X100M-Stäbchenschweißungen im automatisierten Schweißverfahren 0,25 mm erreichen kann und damit die strengen Anforderungen der Norm BS7910 vollständig erfüllt.
Mit dem Fortschritt der „Dual-Carbon“-Strategie wird das geradnahtgefertigte Stahlrohr X100M im Bereich der CO₂-Abscheidung und -Speicherung (CCS) noch wertvoller. Seine Drucktragfähigkeit ermöglicht den Transport von überkritischem CO₂ mit über 15 MPa und wurde bereits erfolgreich im kanadischen Quest-Projekt eingesetzt. Kanadische Forschungs- und Entwicklungseinrichtungen untersuchen die Eignung von X100M-Stahlrohren für extreme Umgebungen mit 90 % H₂S und 10 % CO₂. Vorläufige Tests haben gezeigt, dass durch die Reduzierung des Mangangehalts auf unter 1,2 % und die Zugabe von 0,02 % Titan die kritische Spannung für Sulfidspannungskorrosion (SSC) auf 85 % der Streckgrenze (SMYS) erhöht werden kann. Diese Fortschritte machen das geradnahtgefertigte Stahlrohr X100M zu einem Kernwerkstoff für die Energieinfrastruktur der nächsten Generation. Die weltweite jährliche Nachfrage wird bis 2030 voraussichtlich 3 Millionen Tonnen übersteigen.
Veröffentlichungsdatum: 08.08.2025