Petroleum and natural gas industries -
Steel pipe for pipeline transportation systems
1 Scope
This document specifies requirements for the manufacture of welded and seamless steel pipes for use in pipeline transportation systems in the petroleum and natural gas industries, including two product specification levels (PSL 1 and PSL 2).
This document is applicable to the manufacture, inspection, marking, coating, recording and loading of welded and seamless pipes for use in pipeline transportation systems in the petroleum and natural gas industries. The manufacture and inspection of steel pipes for pure hydrogen transmission pipelines shall be carried out with reference to this document.
This document is not applicable to cast pipes.
2 Normative references
The following documents contain requirements which, through reference in this text, constitute provisions of this document. For dated references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.
GB/T 9253 Petroleum and natural gas industries - Threading, gauging and thread inspection of casing, tubing, and line pipe threads
TSG Z8001 Examination rules for nondestructive testing inspectors of special equipment
ISO 6507-1 Metallic materials - Vickers hardness test - Part 1: Test method
ISO 6508-1 Metallic materials - Rockwell hardness test - Part 1: Test method
API Spec 5L:2018 Line pipe
ASTM E18 Standard test methods for rockwell hardness of metallic materials
ASTM E92 Standard test methods for vickers hardness and knoop hardness of metallic materials
3 Terms and definitions, symbols and abbreviated terms
For the purposes of this document, the terms and definitions, symbols and abbreviated terms given in API Spec 5L:2018 apply.
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4 Information to be supplied by the purchaser
In addition to the requirements of API Spec 5L:2018, Clause 7, if agreed, the purchase order for a specific order batch shall also include which of the following requirements apply:
a) Requirements of grain size, banded structure and inclusions of raw materials for PSL 2 pipes with resistance to ductile fracture propagation in gas transmission pipelines (see 5.2);
b) Hydrostatic test of jointers (see 5.3);
c) PSL 2 pipe ordered for pure hydrogen transmission pipelines (see Annex A);
d) Evaluation of abnormal fractures in drop-weight tear (DWT) test (see Annex B).
Foreword I
Introduction VI
1 Scope
2 Normative references
3 Terms and definitions, symbols and abbreviated terms
4 Information to be supplied by the purchaser
5 Technical requirements
5.1 General
5.2 Grain size, banded structure and inclusions of PSL 2 pipe with resistance to ductile fracture propagation
5.3 Hydrostatic test of jointer
5.4 Hardness test of PSL 2 pipe
5.5 Maximum permissible outside weld bead height at pipe ends of SAW and COW pipes
5.6 Location of test pipe for Charpy impact test of weld and HAZ in case of welding deviation
5.7 Requirements for actual pressure during hydrostatic test with end-sealing ram
5.8 Re-inspection of guided-bend test
5.9 Inspection of qualification test of repair welding operators
5.10 Equivalent standard for the qualification and certification of NDT personnel
5.11 Equipment calibration for radiographic testing of welds
5.12 EPRG guidelines - Method 1
5.13 Ordering of PSL 2 pipe for pure hydrogen transmission pipelines
5.14 Evaluation of abnormal fractures in drop-weight tear (DWT) test
5.15 Marking
Annex A (Informative) Ordering of PSL 2 pipe for pure hydrogen transmission pipelines
A.1 General
A.2 Additional information to be supplied by the purchaser
A.3 Manufacturing
A.4 Acceptance limit
A.5 Surface conditions, imperfections, and defects
A.6 High-frequency welded (HFW) pipe weld burrs
A.7 Inspection
A.8 Steel pipe marking
Annex B (Informative) Recommended practice for evaluation of abnormal fracture in DWT test
B.1 General
B.2 Definition and classification of abnormal fracture
B.3 Evaluation of abnormal fracture
Bibliography
石油天然氣工業(yè) 管線輸送系統(tǒng)用鋼管
1 范圍
本文件規(guī)定了石油天然氣工業(yè)管線輸送系統(tǒng)用焊接鋼管(以下簡稱“焊管”)和無縫鋼管(以下簡稱“無縫管”)的制造要求，其包括兩種產(chǎn)品規(guī)范水平(PSL1和PSL2)。
本文件適用于石油天然氣工業(yè)管線輸送系統(tǒng)用焊管和無縫管的制造、檢驗(yàn)、標(biāo)志、涂層、記錄和裝載。純氫輸送管道用鋼管的制造和檢驗(yàn)參照本文件執(zhí)行。
本文件不適用于鑄鐵管。
2 規(guī)范性引用文件
下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。
GB/T 9253 石油天然氣工業(yè) 套管、油管和管線管螺紋的加工、測量和檢驗(yàn)
TSG Z8001 特種設(shè)備無損檢測人員考核規(guī)則
ISO 6507-1 金屬材料 維氏硬度試驗(yàn) 第1部分：試驗(yàn)方法(Metallic materials—Vickers hardness test—Part 1： Test method)
ISO 6508-1 金屬材料 洛氏硬度試驗(yàn) 第1部分：試驗(yàn)方法(Metallic materials—Rockwell hard-ness test—Part 1： Test method)
API Spec 5L：2018 管線鋼管(Line pipe)
ASTM E18 金屬材料洛氏硬度標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法(Standard test methods for rockwell hardness of metallic materials)
ASTM E92 金屬材料維氏硬度和努氏硬度標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法(Standard test methods for vickers hardness and knoop hardness of metallic materials)
3 術(shù)語、定義、符號和縮略語
API Spec 5L：2018界定的術(shù)語、定義、符號和縮略語適用于本文件。
4 由購方提供的信息
除API Spec 5L：2018中第7章的規(guī)定外，對于具體的訂貨批，如果協(xié)議，訂貨合同應(yīng)注明下列哪些條款適用：
a) 輸氣管線用抗延性斷裂擴(kuò)展的PSL2鋼管原料的晶粒度、帶狀組織和夾雜物要求(見5.2)；
b) 對接鋼管的靜水壓試驗(yàn)(見5.3)；
c) 訂購純氫輸送管道用PSL2鋼管(見附錄A)；
d) 落錘撕裂(DWT)試驗(yàn)異常斷口評價(jià)(見附錄B)。
5 技術(shù)要求
5.1 通則
除5.2～5.15中規(guī)定的補(bǔ)充要求和例外情況，以及API Spec 5L：2018中附錄A、附錄L、附錄O和附錄P外，本文件應(yīng)按API Spec 5L：2018中相關(guān)章節(jié)的規(guī)定執(zhí)行。
如果沒有具體指出某要求適用于何種水平的鋼管，則該要求對PSL1和PSL2鋼管同樣適用。
除另有協(xié)議外，如果購方根據(jù)預(yù)期服役條件協(xié)議選用多個(gè)特殊用途補(bǔ)充要求時(shí)，鋼管應(yīng)符合特殊用途補(bǔ)充要求中最嚴(yán)苛的要求。
5.2 抗延性斷裂擴(kuò)展的PSL2鋼管的晶粒度、帶狀組織和夾雜物
當(dāng)訂購輸氣管線用抗延性斷裂擴(kuò)展的PSL2鋼管時(shí)，如果協(xié)議，可規(guī)定原料的晶粒度、帶狀組織和夾雜物要求。
5.3 對接鋼管的靜水壓試驗(yàn)
如果用來焊制對接鋼管的管段在對接前已進(jìn)行了靜水壓試驗(yàn)且合格，經(jīng)協(xié)議，對接鋼管可不進(jìn)行靜水壓試驗(yàn)。
5.4 PSL2鋼管硬度試驗(yàn)
5.4.1 要求
PSL2鋼管管體、焊縫和熱影響區(qū)(HAZ)的硬度應(yīng)符合下列要求：
a) 鋼級不高于L450/X65的鋼管，硬度不大于265HV10或25HRC；
b) L485/X70鋼級鋼管，硬度不大于275HV10或26HRC；
c) L555/X80鋼級鋼管，硬度不大于285HV10或28HRC；
d) L625/X90鋼級鋼管，硬度不大于300HV10或30HRC；
e) L690/X100鋼級鋼管，硬度不大于310HV10或31HRC；
f) L830/X120鋼級鋼管，硬度值由購方與制造商協(xié)議確定。
5.4.2 檢驗(yàn)頻次
所有PSL2鋼管管體、焊縫和熱影響區(qū)的硬度檢驗(yàn)頻次為同一試驗(yàn)批為一批，每批一次。
5.4.3 試樣數(shù)量、方向和位置
PSL2鋼管硬度試驗(yàn)各試塊試樣數(shù)量、方向和位置應(yīng)符合表1的規(guī)定。
表1 PSL2鋼管硬度試驗(yàn)各試塊試樣數(shù)量、方向和位置
鋼管類型 取樣位置 硬度試驗(yàn)各試塊試樣的數(shù)量、方向和位置
規(guī)定外徑Dmm
＜219.1 219.1～＜323.9 323.9～＜508 ≥508
SMLS，非冷擴(kuò)徑[見API Spec 5L：2018中圖5a)] 管體 1T 1T 1T 1T
SMLS，冷擴(kuò)徑[見API Spec 5L：2018中圖5a)] 管體 1T 1T 1T 1T
HFW[見API Spec 5L：2018中圖5b)] 焊縫 1W 1W 1W 1W
SAWL或COWL[見API Spec 5L：2018中圖5b)] 焊縫 1W 1W 1W 1W
SAWH或COWH[見API Spec 5L：2018中圖5c)] 焊縫 1W 1W 1W 1W
鋼帶(卷)/鋼板對頭焊縫 1WS 1WS 1WS 1WS
5.4.4 試驗(yàn)方法
5.4.4.1 母材硬度試驗(yàn)應(yīng)采用HV10維氏試驗(yàn)方法或HR15N洛氏試驗(yàn)方法，HV10維氏試驗(yàn)按照ISO 6507-1或ASTM E92的規(guī)定進(jìn)行，HR15N洛氏試驗(yàn)按照ISO 6508-1或ASTM E18的規(guī)定進(jìn)行。有爭議時(shí)，應(yīng)采用HV10維氏試驗(yàn)方法仲裁。
HAZ和焊縫的硬度試驗(yàn)應(yīng)按照ISO 6507-1或ASTM E92進(jìn)行HV10維氏試驗(yàn)。
在無縫管管體和焊管的焊接接頭母材區(qū)域硬度試驗(yàn)中，當(dāng)單點(diǎn)硬度讀數(shù)超過相應(yīng)驗(yàn)收極限時(shí)，如果3點(diǎn)中最小值與在這3點(diǎn)附近加取的6點(diǎn)中最大值的平均值不超過相應(yīng)驗(yàn)收極限，且單點(diǎn)讀數(shù)超過相應(yīng)驗(yàn)收極限的幅度不多于10 HV10或2 HRC(選兩者中適用者)，也可視為該單點(diǎn)合格。
5.4.4.2 無縫管的硬度試驗(yàn)位置應(yīng)按API Spec 5L：2018中圖H.1a)的規(guī)定，但下列情況除外：
a) 對于t＜4.0mm的鋼管，僅應(yīng)在厚度中部的橫向進(jìn)行試驗(yàn)；
b) 對于4.0mm≤t＜6mm的鋼管，僅應(yīng)在內(nèi)和外表面橫向進(jìn)行試驗(yàn)；
c) 如果協(xié)議，每一全厚度位置的3點(diǎn)[如API Spec 5L：2018中圖H.1a)所示]壓痕硬度試驗(yàn)是可接受的。
5.4.4.3 焊管的硬度試驗(yàn)位置應(yīng)包括焊縫橫截面。SAW管硬度壓痕點(diǎn)應(yīng)在母材、可見的HAZ和焊縫上，如圖1所示；HFW管硬度壓痕點(diǎn)應(yīng)在母材、可見的HAZ、焊縫中心線上，如API Spec 5L：2018中圖H.1c)、API Spec 5L：2018中圖H.1d)所示，但下列情況除外：
a) 對于t＜4.0mm的鋼管，僅應(yīng)在厚度中部的橫向進(jìn)行試驗(yàn)；
b) 對于4.0mm≤t＜6mm的鋼管，僅應(yīng)在內(nèi)和外表面橫向進(jìn)行試驗(yàn)；
c) 如果協(xié)議，只要硬度壓痕點(diǎn)仍位于母材上，母材的硬度壓痕點(diǎn)與焊縫中心線的距離可小于API Spec 5L：2018中圖H.1c)的規(guī)定。
單位為毫米
a 焊縫中心線。
b 距熔合線0.75mm。
c 距熔合線1t。
d 自內(nèi)表面和外表面。
圖1 SAW管硬度試驗(yàn)位置
5.5 SAW管和COW管的管端最大允許外焊道高度
SAW管和COW管的管端最大允許外焊道高度應(yīng)符合表2的規(guī)定。如果協(xié)議，應(yīng)采用修磨方法將鋼管每端至少各150mm范圍內(nèi)的外焊道余高去除，使得修磨后焊道高出鄰近鋼管表面不超過0.5mm。
表2 SAW和COW管的管端最大允許外焊道高度
規(guī)定壁厚t
mm 最大外焊道高度a
mm
≤13.0 3.5
＞13.0 4.5
a 由制造商選擇，高于允許值的外焊道可修磨至可接收高度。
c) 如果協(xié)議，只要硬度壓痕點(diǎn)仍位于母材上，母材的硬度壓痕點(diǎn)與焊縫中心線的距離可小于圖API Spec 5L.：2018中圖H.1 c)所示距離。
A.7.4.3 HIC試驗(yàn)
A.7.4.3.1 HIC試驗(yàn)宜按照GB/T 8650的要求進(jìn)行試驗(yàn)和報(bào)告。
A.7.4.3.2 除A.7.4.3.3允許外，HIC試驗(yàn)宜在符合GB/T 8650的A溶液介質(zhì)中進(jìn)行。
A.7.4.3.3 如果協(xié)議，HIC試驗(yàn)可按下列要求進(jìn)行：
a) 在替代介質(zhì)GB/T 8650的B溶液(環(huán)境)中；
b) H2S分壓宜與服役條件相適應(yīng)。
A.7.4.3.4 報(bào)告裂紋長度率、裂紋厚度率和裂紋敏感率。如果協(xié)議，任—值得報(bào)告的裂紋照片宜附在報(bào)告上。
A.7.5 無損檢測
無損檢測宜按照API Spec 5L：2018中附錄K進(jìn)行。
A.7.6 HIC復(fù)驗(yàn)
如果一組HIC試驗(yàn)試樣不符合驗(yàn)收極限，購方和制造商宜協(xié)商確定復(fù)驗(yàn)要求。如適用，宜按API Spec 5L：2018中10.2.11 的規(guī)定重新處理。
A.8 鋼管標(biāo)志
除5.15要求的鋼管標(biāo)志外，鋼管標(biāo)志還包括一個(gè)識別號，以表明產(chǎn)品或交貨批與相關(guān)檢查文件的相互關(guān)系。在產(chǎn)品規(guī)范水平符號后，增加字母“H”，表明鋼管預(yù)期用于純氫輸送管道和附錄A的要求適用。
只有符合本文件PSL 2要求和附錄A補(bǔ)充要求的鋼管，才能按照本文件規(guī)定及帶字母“H”對鋼管進(jìn)行標(biāo)識，表明此鋼管預(yù)期用于純氫輸送。
附錄B
(資料性)
DWT試驗(yàn)異常斷口評價(jià)推薦作法
B.1 概述
本附錄適用于當(dāng)DWT試驗(yàn)出現(xiàn)異常斷口時(shí)，對異常試樣斷口的評價(jià)。
B.2 異常斷口定義與分類
B.2.1 定義
在DWT試驗(yàn)中，正常斷口以脆性啟裂；在壁厚較大的高強(qiáng)度、高韌性管線鋼DWT試驗(yàn)中，常常出現(xiàn)以韌性啟裂伴有脆性擴(kuò)展的異常斷口。正常斷口和異常斷口的典型特征如圖B.1所示。
a) 異常斷口 b) 正常斷口
壓制缺口
延性斷裂區(qū)
脆性斷裂區(qū)
圖B.1 正常/異常典型斷口示意圖
B.2.2 分類
根據(jù)異常斷口內(nèi)脆性區(qū)的分布特征，將異常斷口分為以下4類：
——第Ⅰ類異常斷口，脆性區(qū)分布在錘擊側(cè)1個(gè)壁厚范圍內(nèi)[見圖B.2a)]；
——第Ⅱ類異常斷口，脆性區(qū)在錘擊側(cè)，分布超出一個(gè)壁厚范圍，但沒有超過從錘擊側(cè)算起的斷裂韌帶的中線[見圖B.2b)]；
——第Ⅲ類異常斷口，脆性區(qū)分布在斷口韌帶中部，從錘擊側(cè)算起超過斷裂韌帶的中線[見圖B.2c)]；
——第Ⅳ類異常斷口，脆性區(qū)出現(xiàn)得更早，距缺口的最近距離小于1個(gè)壁厚[見圖B.2d)]。
a) 第Ⅰ類異常斷口
b) 第Ⅱ類異常斷口
c) 第Ⅲ類異常斷口
d) 第Ⅳ類異常斷口
圖B.2 異常斷口分類
B.3 異常斷口評判
B.3.1 出現(xiàn)異常斷口的試樣，可作為有效試樣，并按B.3.2～B.3.4方法進(jìn)行評定。
B.3.2 方法A適用于第Ⅰ類和第Ⅳ類異常斷口的評判，具體作法為：
——從缺口根部和錘擊側(cè)分別扣除一個(gè)壁厚，壁厚大于19mm的只扣除19mm，剩余區(qū)域作為斷口的有效評判區(qū)域；
——有效評判區(qū)域內(nèi)脆性面積的大小，按有效評判區(qū)內(nèi)的實(shí)際面積進(jìn)行計(jì)算。
B.3.3 方法B適用于第Ⅱ類異常斷口的評判，具體作法如下。
——從缺口根部和錘擊側(cè)分別扣除一個(gè)壁厚，壁厚大于19mm的只扣除19mm，剩余區(qū)域作為斷口的有效評判區(qū)域。
——有效評判區(qū)域內(nèi)脆性面積的計(jì)算：當(dāng)孤立的脆性區(qū)分布不超過從錘擊側(cè)算起的25mm范圍時(shí)，可忽略不計(jì)；超過25mm范圍時(shí)，孤立分布的脆性區(qū)面積全部計(jì)算在內(nèi)。有效評判區(qū)域內(nèi)其余部位的脆性區(qū)按實(shí)際面積進(jìn)行計(jì)算。對評判區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)的三角形或箭頭形脆性區(qū)，其面積按一半計(jì)算。
B.3.4 方法C適用于第Ⅲ類異常斷口的評判，具體作法如下。
——從錘擊側(cè)扣除1.5倍壁厚、缺口根部扣除5mm，剩余區(qū)域作為斷口的有效評判區(qū)域。
——有效評判區(qū)域內(nèi)脆性區(qū)面積的計(jì)算：所有在評判區(qū)域內(nèi)的脆性區(qū)均按實(shí)際面積計(jì)算，不連續(xù)的區(qū)域先獨(dú)立計(jì)算，再累加。對評判區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)的三角形或箭頭形脆性區(qū)，其面積按一半計(jì)算。
參考文獻(xiàn)
[1] GB/T 228.1 金屬材料 拉伸試驗(yàn) 第1部分：室溫試驗(yàn)方法
[2] GB/T 3075 金屬材料 疲勞試驗(yàn) 軸向力控制方法
[3] GB/T 4335 低碳鋼冷軋薄板鐵素體晶粒度測定法
[4] GB/T 6398 金屬材料 疲勞試驗(yàn) 疲勞裂紋擴(kuò)展方法
[5] GB/T 8650 管線鋼和壓力容器鋼抗氫致開裂評定方法
[6] GB/T 10561—2005 鋼中非金屬夾雜物含量的測定 標(biāo)準(zhǔn)評級圖顯微檢驗(yàn)法
[7] GB/T 15248 金屬材料軸向等幅低循環(huán)疲勞試驗(yàn)方法
[8] GB/T 21143 金屬材料 準(zhǔn)靜態(tài)斷裂韌度的統(tǒng)一試驗(yàn)方法
[ 9] GB/T 34542.2 氫氣儲存輸送系統(tǒng) 第2部分：金屬材料與氫環(huán)境相容性試驗(yàn)方法
[10] ISO 6892-1 Metallic materials—Tensile testing—Part 1： Method of test at room temperature
[11] ISO 10893-10 Non-destructive testing of steel tubes—Part 10： Automated full peripheral ultrasonic testing of seamless and welded (except submerged arc-welded) steel tubes for the detection of longitudinal and/or transverse imperfections
[12] ISO 10893-11 Non-destructive testing of steel tubes—Part 11： Automated ultrasonic testing of the weld seam of welded steel tubes for the detection of longitudinal and/ or transverse imperfections
