ورق API چیست؛ مشخصات و کاربرد آن

همانطور که می‌دانید برای ساخت محصولات فولادی مانند لوله‌های حمل سیالات از ورق‌های فولادی استفاده می‌شود. برای ساخت این لوله‌ها بایستی استانداردهای مشخصی در ساخت ورق فولادی رعایت شود. با رعایت این استانداردهای مشخص، ورق API تولید می‌شود. برای آشنایی با این ورق، مشخصات و ویژگی‌های آن در ادامه مطلب با ما همراه باشید.

*** معرفی ورق API

ورق API نوع خاصی از محصول فولادی می‌باشد که کاربرد آن اغلب در صنایع پتروشیمی و نفت و گاز می‌باشد. در حقیقت نام این ورق از نام موسسه نفت آمریکا (API) گرفته شده است. این موسسه بزرگترین انجمن در صنعت نفت و گاز است. برای تولید انواع لوله‌ها و تجهیزات کاربردی در صنعت نفت و گاز از استانداردهای متعددی که این موسسه برای انتخاب آلیاژ مناسب تعیین می‌کند، استفاده می‌شود. با انتخاب این استانداردها، کیفیت و ایمنی عملیات صنعتی تضمین می‌شود. برای سیستم‌های لوله کشی در حمل و نقل نفت و گاز، انتخاب صحیح مواد مورد نیاز برای ساخت و ساز به همراه مشخصات و پیروی از کدها و استانداردها ضروری است. یکی از تجهیزات رایج مورد استفاده در صنعت نفت و گاز، ورق API می‌باشد.

*** ملزومات و مشخصات تولید ورق API

مهم‌ترین فاکتور تعیین کننده در کیفیت مواد تولیدکننده لوله‌های فولادی، استاندارد API 2000 می‌باشد. API 5L استاندارد آمریکایی است که انواع فولاد را با طیف وسیعی از خواص که شامل لوله با گرید بالا و لوله‌های مارپیچی می‌باشد، تعیین می‌کند. مشخصات استاندارد API برای نخستین بار در سال ۱۹۴۸ معرفی شد. در آن زمان فقط یک کلاس با گرید X-42 با تراکم ۴۲ کیلوگرم تولید شد. به مرور زمان با توسعه فولادهایی با مقاومت بالاتر، ورق‌های تولیدی API تا گرید X-80 با قدرت تراکم ۸۰ کیلوگرم نیز تولید شدند.

استانداردهای موسسه نفت آمریکا عبارتند از:

API 5L، API 60، API 6F، API 593، API 598، API 600، API 601، API 602، API 604، API 605، API 607، API 609 و API 1104

همانطور که گفتیم اغلب متریال خطوط لوله از ورق‌هایی تحت استاندارد API طراحی و تولید شده‌اند. تولیدکنندگان ورق همواره با سخت گیری بیشتر به دنبال دستورالعمل‌های API هستند تا مشخصات لازم برای تولید مواد اولیه ورق فولادی را تامین کنند. پارامترهای مختلفی مانند عملکرد و استحکام کششی، نسبت تولید، طول عمر، ضربه و رفتارهای چقرمگی و شکست از جمله این مشخصات می‌باشند. محدودیت‌های موجود در ویژگی‌های ریز ساختارهای متریال نیز به عنوان بخشی از مشخصات مشخص شده ورق طبق استاندارد API است. محبوب‌ترین نمونه‌های فولادهای مورد استفاده در ورق مورد نیاز در تولید خط لوله ، API 5L-B، X-42، X-52، X-60، X-65 و X-70 هستند.

*** ترکیب شیمیایی ورق API در تولید لوله

با توجه به سیر تحولات و سرعت توسعه فناوری‌های مربوط به تولید فولاد، علم آلیاژسازی دچار تغییراتی شده است که آن را کم و بیش به یک هنر تبدیل کرده است. هر سازنده فولاد، ترکیب شیمیایی و پارامترهای تولید را برای رسیدن به خواص مورد نیاز به خوبی تنظیم می‌کند. در جدول زیر ترکیب شیمیایی که توسط تولیدکنندگان مختلف ورق API استفاده می‌شود، ارائه شده است.

*** فرآیند تولید ورق فولادی با استاندارد API

 تولید ورق فولادی با استاندارد API مستلزم این است که مشخصات مورد نظر مشتری درخواست داده شود. این مشخصات موردنظر مشتری در ابتدا با کیفیت مواد داخلی مقایسه می‌شود تا بررسی شود که آیا محصول درخواستی با کیفیت مواد داخلی مطابقت دارد یا خیر. در صورت مطابقت محصول با شرایط مورد تایید استاندارد API، تولید ورق API شروع می‌شود و اگر تطابق از طریق پروسه آزمایشگاهی حاصل نشود؛ محصول را تست و در صورت لزوم از پروسه تولید حذف می‌شود. هنگامی که محصول تمام پارامترهای مورد نیاز را داشته باشد به عنوان یک محصول نهایی به مشتری تحویل داده می‌شود. قبل از تصمیم گیری در مورد تست صنعتی، تحقیق گسترده‌ای برای تعریف ترکیب شیمیایی مناسب و شناسایی پارامترهای عملیاتی که می‌تواند خواص مواد و یکپارچگی ساختاری را کنترل کند، انجام می‌شود.

سرانجام تست خمش و تست هیدرواستاتیک بروی ورق API انجام می‌شود. در تست خمش هیچ بخشی از قطعه در هنگام آزمایش شکاف، ترک و هیچ جوشی جدا نشده و در تست هیدرواستاتیک مقاومت در برابر خوردگی را آزمایش می‌شود.

*** برنامه توسعه نتایج تست ورق کلاس API

در طول دو سال گذشته، استاندارد ورق API موفق به توسعه انواع ورق API B، X-42، X-52، X-60 و X-65 شده است. نه تنها ضخامت این ورق‌های تولیدی بسیار گسترده است و  با مشخصات استاندارد API مطابقت دارند، بلکه نیازهای تولید صنعتی مشتریان را نیز مطابقت می‌دهند.

برای مقادیر کمتری مانند API 5L-B، انتخاب فولاد C-Mn انتخاب رایج‌ تری می‌باشد. با این حال با افزایش نیاز به مقاومت، به ویژه با محدودیت در ناحیه برشی در طول تست ضربه، آلیاژ میکرو با Nb، Ti و یا V به صورت جداگانه یا به صورت ترکیبی آلیاژ می‌شود.

*** مقدار کربن معادل

مشخصات استاندارد API حداکثر مقدار کربن را تا ۰٫۴۲ محدود می‌کند، در حالیکه مشخصات مشتریان این پارامترها را به سطوح محدودتری می برد. معیار کربن Ceq و پارامترهای ترک خوردگی سرد به عنوان مشخصات مورد نیاز مشتریان و سایر ویژگی‌ها از طریق استاندارد ورق API مشخص می‌شوند.

*** خواص مکانیکی

برای بدست آوردن خواص مکانیکی مطلوب به دنبال پاسخگویی به نیاز مشتریان از تکنیک غلطکی کنترل شده با کنترل موثر بر پارامترهای حرارتی استفاده می‌شود.

در فلوچارت زیر چرخه تولید محصول مورد استفاده در گریدهای فولاد API را برای شما آورده‌ایم:

*** انواع ورق‌های موسوم به لوله API در محیط نفتی و ترش

موسسه API  استاندارد سازی  چندین درجه از فولاد که دارای مواد شیمیایی متفاوت، فرآیندهای تولید و عملیات حرارتی و به همین ترتیب خواص مکانیکی مختلف هستند را انجام داده است. این ورق‌ها به سه گروه تقسیم می‌شوند.

گروه اول: تمام ورق‌هایی که برای تولید لوله در گرید J55، H40 و N80 مناسب هستند.

گروه دوم: تمام ورق‌هایی که برای تولید لوله‌هایی با گرید C90، L80 و T95 محدود هستند.

گروه سوم: تمام ورق‌هایی که برای تولید لوله با مقاومت بالا و بدون درز P110 مناسب هستند.

با توجه به گریدهای گفته شده در بالا، اعداد جلوی حروف، مطابق استاندارد API نشان دهنده حداقل مقاومت تسلیم فولاد در هزار psi می‌باشد.

*** کاربرد ورق API

مهم‌ترین کاربرد ورق تولید شده با استاندارد API در تولید لوله‌های حمل سیالات در صنعت نفت و گاز و پتروشیمی می‌باشد. در ادامه به طور مختصر به سایر کاربردهای این محصول اشاره کرده‌ایم.

• صنعت نفت و گاز
• صنایع غذایی و لبنیات
• استفاده در دیگ‌های بخار و مبدل‌های حرارتی
• قابل استفاده در نیرگاه‌های هسته‌ای
• پالایشگاه‌های شیمیایی
• استفاده در تولید خطوط لوله‌های جوشی قطور

*** چرا از ورق API برای تولید لوله استفاده می‌شود؟

با توجه به اینکه گفتیم مهم‌ترین کاربرد ورق API در ساخت لوله می‌باشد، شاید برایتان این سوال پیش بیاید که چرا لوله‌ها را از این نوع ورق می‌سازند؟ صنعت نفت و گاز صنعت بسیار حساسی است. در صورتی که در مسیرهای لوله کشی گاز و یا نفت نشتی یا شکستگی به وجود بیاید، خسارت‎های زیادی را در پی خواهد داشت. به همین دلیل در این صنعت اکثرا از لوله مانیسمان استفاده می‌شود که هیچ گونه درز جوشی ندارد و به طور مستقیم از عملیات نورد گرم تولید می‌شود. در برخی مواقع که انتقال و جابجایی بیشتر باشد، نیاز به استفاده از لوله ها با قطر بیشتر است، اما عیب لوله‌های مانیسمان این است که نمیتوان لوله‌های بدون درز را با قطر بیشتر از ۴۰ اینچ تولید کرد؛ به همین دلیل هم باید از لوله‌های درزدار که امکان ساختشان در قطرهای بزرگتر هم وجود دارد استفاده شود.

تولید لوله درزدار با قطر بالا نیازمند حساسیت و دقت بالاتری است به این دلیل که این لوله ها باید توانایی مقاومت در برابر فشار بالا را داشته باشند و همچنین دچار شکستگی و خوردگی نشوند و تحمل شرایط جوی مختلف را داشته باشند. به همین دلیل ورق API تولید شده است که در مقایسه با ورق سیاه و ورق های معمولی از کیفیت بالاتری برخودار بوده و در برابر شرایط جوی و شکستن نیز مقاومت مناسبی دارند.

*** آشنایی با تولیدکنندکان ورق API

در حال حاضر اکثر ورق API در بازار ساخت کارخانه فولاد اکسین خوزستان می‌باشد، اما پیش از آن تمام ورق ها وارداتی بودند. با ورق اکسین API میتوان لوله‌های انتقال نفت و گاز با قطر بالا، دیگ‌های بخار صنعتی و همچنین مخازن فشار بالا را تولید کرد.

*** نتیجه گیری

ورق API از جمله محصولات مهمی است که با استاندارد انجمن نفت و گاز آمریکا ارائه و ساخته شد. کاربرد اصلی آن در لوله‌های انتقال نفت و گاز می‌باشد. دلیل اصلی استفاده از این ورق فولادی در ساخت لوله‌ها، قابلیت جوشکاری آن می‌باشدکه اجازه می‌دهد تا لوله با قطرهای بزرگتری هم ساخته شود. امیدواریم تا با مطالعه این مقاله پاسخ سوال‌هایتان پیرامون ورق API، مشخصات و کاربرد آن دریافت کرده باشید.