تفاوت API 5L X42 و X52؛ تنش تسلیم، ترکیب شیمیایی و اثر بر ضخامت
۵ دقیقه مطالعهعدد بعد از X حداقل تنش تسلیم بر حسب ksi است: X42 یعنی ۴۲ ksi (۲۹۰ مگاپاسکال) و X52 یعنی ۵۲ ksi (۳۶۰ مگاپاسکال). X52 حدود ۲۴ درصد پراستحکام‌تر است، پس برای همان فشار و قطر، دیواره‌ی محاسباتی آن حدود ۱۹ درصد نازک‌تر درمی‌آید. حداقل استحکام کششی X42 برابر ۴۱۵ و X52 برابر ۴۶۰ مگاپاسکال است. ترکیب شیمیایی هر دو مشابه است و در PSL2 هر دو سقف کربن معادل و آزمون ضربه دارند. X42 بیشتر در خطوط کم‌فشار و شبکه‌ی توزیع و X52 در خطوط انتقال پرفشارتر به کار می‌رود.
- X42 (L290): حداقل تنش تسلیم ۲۹۰ MPa، حداقل استحکام کششی ۴۱۵ MPa.
- X52 (L360): حداقل تنش تسلیم ۳۶۰ MPa، حداقل استحکام کششی ۴۶۰ MPa.
- در PSL2 تنش تسلیم و کشش سقف هم دارند و کربن معادل، ضربه‌ی شارپی و ردیابی اجباری‌اند؛ API 5L ویرایش ۴۷ در ژوئن ۲۰۲۶ منتشر شد. API — 47th Edition of API Spec 5L
فهرست مطالب
خواص مکانیکی
| X42 (L290) | X52 (L360) | |
|---|---|---|
| حداقل تنش تسلیم — PSL1 | ۲۹۰ MPa (۴۲ ksi) | ۳۶۰ MPa (۵۲ ksi) |
| حداقل استحکام کششی — PSL1 | ۴۱۵ MPa (۶۰ ksi) | ۴۶۰ MPa (۶۶ ksi) |
| تنش تسلیم — PSL2 | ۲۹۰ تا ۴۹۵ MPa | ۳۶۰ تا ۵۳۰ MPa |
| استحکام کششی — PSL2 | ۴۱۵ تا ۷۶۰ MPa | ۴۶۰ تا ۷۶۰ MPa |
| نسبت تسلیم به کشش — PSL2 | حداکثر ۰٫۹۳ | حداکثر ۰٫۹۳ |
نام ISO هر گرید (L290، L360) همان حداقل تنش تسلیم بر حسب مگاپاسکال است و نام API (X42، X52) همان عدد بر حسب ksi؛ هر دو یک گرید را نشان می‌دهند. سقف تنش تسلیم در PSL2 جلوی فولادی را می‌گیرد که بیش از حد سخت و برای جوشکاری و خم‌کاری میدانی نامناسب باشد.
ترکیب شیمیایی و جوش‌پذیری
| X42 PSL1 بدون درز | X52 PSL1 بدون درز | X42 و X52 PSL2 بدون درز | |
|---|---|---|---|
| کربن (حداکثر) | ۰٫۲۸٪ | ۰٫۲۸٪ | ۰٫۲۴٪ |
| منگنز (حداکثر) | ۱٫۳۰٪ | ۱٫۴۰٪ | ۱٫۲۰٪ (X42) / ۱٫۴۰٪ (X52) |
| فسفر / گوگرد (حداکثر) | ۰٫۰۳۰ / ۰٫۰۳۰٪ | ۰٫۰۳۰ / ۰٫۰۳۰٪ | ۰٫۰۲۵ / ۰٫۰۱۵٪ |
| کربن معادل | الزامی ندارد | الزامی ندارد | CE(IIW) حداکثر ۰٫۴۳ یا CE(Pcm) حداکثر ۰٫۲۵ |
شیمی دو گرید تقریباً یکی است؛ استحکام بیشتر X52 بیشتر از منگنز کمی بالاتر و کنترل نورد و عملیات حرارتی می‌آید، نه از کربن بیشتر. در PSL2 سقف کربن معادل تضمین می‌کند که هر دو گرید بدون پیش‌گرم سنگین جوش‌پذیر بمانند. تفاوت کامل دو سطح را در تفاوت PSL1 و PSL2 آورده‌ایم.
اثر گرید روی ضخامت: یک مثال
در طراحی خط لوله ضخامت لازم با فرمول بارلو حساب می‌شود و حداقل تنش تسلیم (SMYS) در مخرج است؛ پس با گرید بالاتر، دیواره‌ی محاسباتی به همان نسبت نازک‌تر می‌شود. برای یک خط گاز ۶ اینچ (قطر خارجی ۱۶۸٫۳ میلی‌متر) با فشار طراحی ۷۰ بار و ضریب طراحی ۰٫۷۲ (منطقه‌ی کلاس ۱ در ASME B31.8):
| گرید | SMYS (MPa) | ضخامت محاسباتی (mm) |
|---|---|---|
| X42 | ۲۹۰ | ۲٫۸۲ |
| X52 | ۳۶۰ | ۲٫۲۷ |
| X60 | ۴۱۵ | ۱٫۹۷ |
| X70 | ۴۸۵ | ۱٫۶۹ |
در سایزهای کوچک، ضخامت واقعی را حداقل‌های عملی (جابه‌جایی، اضافه‌ی خوردگی، تلرانس ساخت) تعیین می‌کند و معمولاً از یکی از دیواره‌های استاندارد مثل ۴٫۷۸ یا ۵٫۵۶ میلی‌متر برای ۶ اینچ استفاده می‌شود؛ پس تفاوت X42 و X52 در عمل کم است. در خطوط انتقال با قطر بزرگ و طول زیاد، همین ۱۹ درصد ضخامت کمتر یعنی صدها تن فولاد کمتر — دلیل اینکه خطوط انتقال اصلی به سمت X60 تا X70 رفته‌اند. روش محاسبه‌ی فشار مجاز را در فشار کاری مجاز لوله ببینید.
آزمون ضربه و سرویس ترش
در PSL1 آزمون ضربه‌ی شارپی الزامی نیست. در PSL2 برای هر دو گرید اجباری است؛ برای لوله‌های تا قطر ۵۰۸ میلی‌متر حداقل انرژی میانگین ۲۷ ژول (نمونه‌ی کامل) در دمای تعیین‌شده (پیش‌فرض صفر درجه، یا دمای پایین‌تری که خریدار بخواهد). برای گاز ترش (H₂S)، هر دو گرید در PSL2 با پیوست H سفارش داده میشوند که شیمی و سختی را محدودتر می‌کند (لوله برای سرویس ترش).
کدام را انتخاب کنیم؟
- گرید را طراح تعیین می‌کند، نه خریدار. اگر مشخصات فنی X52 خواسته، X42 جایگزین نیست؛ برعکسش (X52 به‌جای X42) معمولاً از نظر استحکام پذیرفتنی است، ولی باید تأیید شود چون خواص جوش و سقف تسلیم در PSL2 متفاوت است.
- لولهی چندگریدی: بسیاری از کارخانه‌ها لوله‌ای می‌سازند که هم‌زمان الزامات چند گرید را برآورده کند و با مارکینگ دوگانه (مثلاً X42/X52) عرضه می‌شود. چنین لوله‌ای باید در گواهی هر دو گرید را با نتایج واقعی نشان دهد.
- قیمت: تفاوت قیمت هر کیلوگرم X42 و X52 معمولاً کم است؛ در سایزهای کوچک انتخاب را موجودی تعیین می‌کند، در قطرهای بزرگ وزن کمتر X52.
لوله‌های API 5L موجود در آهن تودی ½ تا ۵ اینچ هستند؛ گرید و PSL را در استعلام بنویسید تا موجودی متناسب اعلام شود — لوله API و استعلام قیمت، مثلاً لوله API ۳ اینچ ضخامت ۴ میلی‌متر. فیلدهای کامل سفارش در چک‌لیست سفارش API 5L آمده است.
سؤالات متداول
X در API 5L X52 یعنی چه؟
X نشاندهندهی گریدهای پراستحکام لولهی خط است و عدد بعد از آن حداقل تنش تسلیم بر حسب ksi (هزار پوند بر اینچ مربع) است: X52 یعنی ۵۲ ksi یا ۳۶۰ مگاپاسکال.
X52 چقدر از X42 قوی‌تر است؟
حداقل تنش تسلیم X52 حدود ۲۴ درصد بیشتر است (۳۶۰ در برابر ۲۹۰ مگاپاسکال) و حداقل استحکام کششی‌اش ۴۶۰ در برابر ۴۱۵ مگاپاسکال.
آیا می‌توان X52 را به‌جای X42 استفاده کرد؟
از نظر استحکام معمولاً بله، ولی جایگزینی باید با تأیید طراح باشد؛ خواص جوش، سقف تسلیم در PSL2 و الزامات پروژه باید بررسی شود. X42 به‌جای X52 پذیرفتنی نیست.
L290 و L360 چیست؟
نام ISO همان گریدهاست: L290 همان X42 و L360 همان X52؛ عدد، حداقل تنش تسلیم بر حسب مگاپاسکال است.
لوله X42 و X52 بدون درز است یا درزدار؟
گرید نوع ساخت را تعیین نمیکند؛ هر دو گرید هم بدون درز و هم درزدار (ERW، LSAW و …) ساخته میشوند. نوع ساخت را جداگانه در سفارش بنویسید.
