Rollen til urenhetselementer
Svovel og fosfor er restelementer i stålproduksjon som hovedsakelig kommer fra råvarene. I rørledningsstål anses de som skadelige og er begrenset av produktspesifikasjonen. Grensene i API 5L Grade B eksisterer for å beskytte den mekaniske ytelsen til rørkroppen og sveisen, spesielt ved krevende rørledningstjenester.
Hvorfor svovel er begrenset
Svovel danner jernsulfid ved korngrenser, som smelter ved lav temperatur og forårsaker en defekt kjent som varm korthet. Under varmvalsing og sveising svekker det flytende sulfidet korngrensene og gir sprekker. Svovel reduserer også duktilitet og slagfasthet og skaper forlengede sulfidinneslutninger som fungerer som sprekkinitieringssteder. Moderne stålproduksjon kontrollerer svovel gjennom avsvovling og kan oppnå nivåer under 0,005 prosent.
Hvorfor fosfor er begrenset
Fosfor løses opp i ferritt og styrker det, men det forårsaker også alvorlig segregering fordi det ikke diffunderer lett. Høyt fosfor fremmer korngrensesprøhet og øker overgangstemperaturen til skjør til sprø overgang, noe som er farlig for rørledninger som må motstå bruddutbredelse. Fosfor reduserer også sveisbarheten ved å fremme størkningssprekker i fastholdte skjøter.
Begrensninger i API 5L klasse B
For PSL1 klasse B er det maksimale fosforinnholdet typisk 0,030 prosent og det maksimale svovelinnholdet er typisk 0,030 prosent. For PSL2 er grensene skjerpet til omtrent 0,025 prosent fosfor og 0,015 prosent svovel for å støtte den obligatoriske støttestingen og de strengere seighetskravene til nivået. Lavere nivåer avtales ofte for sur service.
Effekt på sveisbarhet
Lavt svovel- og fosforinnhold forbedrer motstanden til sveisemetallet og varmepåvirket sone mot varme- og hydrogenindusert sprekking. Rent stål med lavt inneslutningsinnhold gir gode sveiser med bedre seighet, noe som er essensielt for feltomkretssveiser som lages under varierende forhold.
Ofte stilte spørsmål
Hva er varm korthet?Varm korthet er sprekker som oppstår under varmbearbeiding eller sveising når jernsulfid med lavt smeltepunkt ved korngrensene får stålet til å rives.
Svekker fosfor alltid stål?Fosfor styrker ferritt, men gjør det sprøtt samtidig, så dets skadelige effekt på seighet oppveier styrkeøkningen for konstruksjonsstål.
Kan svovel fjernes fullstendig fra stål?Moderne avsvovling kan redusere svovel til svært lave nivåer, men total fjerning er ikke praktisk; standardgrensene er satt godt under skadegrensen.
Hvorfor er seighet viktig for gassrørledninger?En gassledning må stoppe et løpende brudd; høy seighetsstål med lite urenheter absorberer energien til en spredende sprekk og stopper den før den reiser langt.
Er grensene forskjellige for sur servicepipe?Ja, sure servicespesifikasjoner legger til enda strengere svovel- og hardhetsgrenser og krever testing for motstand mot hydrogenindusert sprekkdannelse.
