Во-первых, характеристики материала и стандартный анализТруба стальная прямошовная X52N
Прямошовная стальная труба X52N относится к трубопроводной стали класса PSL2 по стандарту API 5L. В названии «X52» означает минимальный предел текучести 52 000 фунтов на кв. дюйм (около 358 МПа), а суффикс «N» указывает на нормализацию. Этот процесс термообработки позволяет стали получить равномерную мелкозернистую структуру, значительно повышая ударную вязкость и свариваемость. В соответствии с требованиями сертификации по двум стандартам GB/T9711-2017 и API5L, химический состав стали должен точно контролироваться по углеродному эквиваленту (Ceq ≤ 0,43%), а содержание серы и фосфора должно быть ограничено менее чем 0,015% и 0,025% соответственно, что гарантирует поддержание ударной энергии по Шарпи более 27 Дж при температуре -20 ℃. Что касается механических свойств, помимо соответствия основным требованиям к пределу текучести, прочность на разрыв труб из стали X52N должна достигать 460–760 МПа, а относительное удлинение — более 23%. Испытание, проведенное независимой организацией. Согласно отчёту (см. данные лаборатории BMLink), средний предел текучести фактического изделия может достигать 375 МПа, что на 5% выше нормативного значения, а радиальная твёрдость тела трубы поддерживается в пределах 190HV10. Такой баланс прочности и вязкости делает её особенно подходящей для строительства трубопроводов в районах с высокой геологической активностью.
Во-вторых, передовой процесс производства прямошовных труб из стали марки X52N
Современные прямошовные сварные трубы из стали марки X52N производятся с использованием передовой технологии, сочетающей формовку методом JCOE и высокочастотную сварку (HFW). Если взять в качестве примера производственную линию ведущего предприятия, то её производственный процесс включает шесть ключевых этапов:
1. Предварительная обработка рулона листа: выберите горячекатаный рулон марки X52N толщиной 18–25 мм и добейтесь чистоты Sa2.5 с помощью дробеструйной обработки и удаления ржавчины, а также двухстороннего меднения для снижения риска окисления при сварке.
2. Прецизионная формовка: используется трехэтапное прогрессивное прессование JCO, и плоская пластина постепенно сгибается в открытую трубчатую заготовку посредством 32 проходов гидравлической формовки, при этом погрешность овальности контролируется в пределах 0,6%D.
3. Высокочастотная сварка: Высокочастотный генератор мощностью 400 кВт генерирует ток частотой 100–400 кГц, который мгновенно нагревает кромку трубы до 1350–1400 °C и обеспечивает металлургическое соединение на молекулярном уровне под воздействием экструзионного ролика. Система вихретоковой диагностики, работающая в режиме реального времени, позволяет выявлять несплавленные дефекты размером более 0,3 мм в режиме реального времени.
4. Общее расширение: сварная стальная труба радиально расширяется на 1,2–1,5% с помощью 24-пальцевой механической машины расширения для устранения остаточного напряжения и достижения точности размеров с допуском +0,5/-0,3 мм, указанным в API5L.
5. Процесс термообработки: вся труба подвергается нормализации при температуре 920±10°C с последующим охлаждением на воздухе до температуры ниже 300°C. Металлографический контроль показывает, что размер зерна после обработки соответствует стандарту ASTM №8 или выше.
6. Интеллектуальное обнаружение: вместо традиционной радиографической дефектоскопии используется ультразвуковой контроль с фазированной решеткой (PAUT), а с помощью 16-канального детектора рассеяния магнитного потока можно достичь 100% полного покрытия идентификацией трещин глубиной 0,5 мм.
В-третьих, инженерное применение и технические преимущества прямошовных стальных труб X52N
В проекте четвёртой нитки газопровода Шэньси-Пекин прямошовные сварные стальные трубы X52N продемонстрировали отличную инженерную адаптируемость. Стальные трубы Φ1016×14,6 мм, использованные в этом проекте, прошли испытание на удар при температуре -30°C, а значение вязкости разрушения при CTOD превысило 0,25 мм. По сравнению со спиральношовными стальными трубами, прямошовная конструкция особенно важна:
1. Точность размеров: прямые сварные швы облегчают поворот конца трубы, а несоосность кольцевого шва можно контролировать в пределах 1 мм, что более чем на 60% меньше, чем у спиральных труб.
2. Распределение напряжений: Анализ методом конечных элементов показывает, что распределение окружных напряжений в прямошовных трубах более равномерно под внутренним давлением, а максимальный коэффициент концентрации напряжений составляет всего 1,08, что значительно ниже, чем 1,23 у спиральных стальных труб.
3. Надёжность обнаружения: Прямые сварные швы удобнее отслеживать и сканировать с помощью автоматизированного дефектоскопического оборудования. Статистические данные одного из проектов показывают, что процент обнаружения дефектов у них на 15 процентных пунктов выше, чем у спиральных швов.
При использовании в опорных блоках морских платформ трубы из стали марки X52N часто используют антикоррозионное покрытие 3LPE в сочетании с протекторными анодами из цинк-алюминиевого сплава толщиной 1200 мкм, что позволяет продлить срок службы более чем до 30 лет. Следует отметить, что в средах, содержащих сероводород, твёрдость труб должна строго контролироваться и не превышать 22 HRC во избежание сульфидного растрескивания под напряжением (SSCC).
В-четвертых, развитие рынка и технологическая эволюция прямошовных труб из стали марки X52N
Согласно годовому отчету Китайской ассоциации производителей стальных труб за 2024 год, доля прямошовных сварных труб из стали марки X52N на внутреннем рынке нефте- и газопроводов увеличилась до 38%, а годовой объем производства превысил 4,5 млн тонн. В настоящее время реализуются два технических усовершенствования:
1. Цифровая сварка: внедрение адаптивной системы параметров сварки на базе промышленного Интернета, использующей миллиметровые волны для мониторинга состояния расплавленной ванны в режиме реального времени, что позволяет увеличить скорость сварки до 1,8 м/мин и одновременно снизить показатель пористости до уровня ниже 0,2%.
2. Экологичное производство: вместо нормализующей обработки в газовой печи используется индукционный нагрев, энергопотребление производственной линии сокращается на 27%, а выбросы углерода на тонну стальных труб сокращаются до 1,8 тCO2-экв., что соответствует требованиям директивы ЕС CPD.
Время публикации: 21 июля 2025 г.