MIZ IIW

ZAVARIVANJE I ZAVARENE KONSTRUKCIJE (2/2010), str. 53-68 53

Prevod: Milica Antić

Dokument XI-929-09

ČELICI ZA CEVI X100 I X120

THE PIPELINE STEEL X100 AND X120 S. Felber, Institute for Building Construction and Technology (E 206), Vienna University of Technology, Karlsplatz 13, A-1040 Vienna, Austria, email: sfelber@mail.zserv.tuwien.ac.at F. Loibnegger, Institute for Materials Research and Testing (TVFA - TU Wien), Vienna University of Technology, Karlsplatz 13, A-1040 Vienna, Austria, email: friedrich.loibnegger@tvfa.tuwien.ac.at

Ključne reči: Cevi, cevovodi, projekti cevovoda, termomehanički proces valjanja, čelici za cevovode X100, X120, različiti postupci zavarivanja, ručno elektrolučno zavarivanje obloženom elektrodom, mehanizovano zavarivanje, CAPS, mehaničke osobine, napon tečenja, zatezna čvrstoća, tvrdoća i energija udara.

Keywords: Pipes, pipelines, pipeline projects, thermomechanical rolling process, pipeline-steels, X100, X120, different welding processes, manual metal arc welding, mechanized welding, CAPS, mechanical properties, yield strength, tensile strength, hardness, impact energy.

IZVOD

Danas postoji nekoliko sekcija cevovoda koji su izrađeni od čelika za cevovode X100 i X120. O ovim čelicima je diskutovano do detalja, tokom faze projektovanja. Kompletna zamena čelika X65 i X 70 čelicima X80, X100 i X120 za cevovode, još uvek se nije dogodila.

U ovom radu je prikazan razvoj visokočvrstih čelika za cevovode X100 i X120 kroz različite pristupe u odnosu na hemijski sastav i parametre termomehaničkog procesa valjanja. Diskutovani su odgovarajući postupci zavarivanja, tipovi korišćenih potrošnih materijala, unete količine toplote, predgrevanje i međuslojne temperature itd. kao i osetljivost različitih postupaka zavarivanja na vodonikom izazvane prsline i termičku obradu.

Šta više, ovde se radi sa različitim hemijskim sastavima ispitivanih materijala i mehaničkim osobinama, kao što je napon tečenja, zatezna čvrstoća, tvrdoća, energija udara kao i metalografska ispitivanja.

Veliki potencijal uštede je na materijalu i poboljšanim metodama konstruisanja i opreme. Smanjenje troškova projekta može da se postigne različitim unapređenjima, korišćenjem čelika visoke čvrstoće, čak i kada cena po toni raste pri rastu klase materijala. Unapređenja uključuju manje troškove transporta cevi, i niže troškove postavljanja cevi. S druge strane, smanjenje proizvodnih troškova po toni cevi za dati kapacitet transporta cevovoda se uvećava, ne samo kroz klasu materijala, već i kroz smanjenje debljine zida cevi.

Značajan uticaj imaju ne samo troškovi izrade cevi, već i troškovi postavljanja cevi. Duže cevi takođe doprinose bržem i bezbednijem postavljanju cevi uz smanjenje troškova zavarivanja, ispitivanja i zaštitnih obloga.

UVOD

Ranije su za gasovode za prirodni gas korišćeni konstrukcioni čelici sa malim naponom tečenja, zatim normalizovani i mikrolegirani C-Mn čelici [1]. Razvoj čelika u odnosu na nivoe čvrstoće prikazan je na slici 1 [1-4]. Sledeći važan korak je započeo 1970, korišćenjem termomehaničke obrade pri proizvodnji čelika za cevi [5-6]. Po ovom postupku su proizvedeni kao dominantni tipovi čelika za cevovode, oko 1973. čelik X60 a tokom 1977. čelik X70 [1].

Poboljšan način proizvodnje koji se sastoji od termomehaničkog valjanja uz naknadno ubrzano hlađenje, primenjivao se tokom osamdesetih. Ovim načinom je postalo moguće proizvoditi materijale veće čvrstoće kao X80, koji ima i smanjeni sadržaj ugljenika i time odlične zavarivačke osobine.

Dodaci molibdena, bakra i nikla omogućili su da nivoi čvrstoće rastu do klase X 100, kada se čelik proizvodi u limovima, termomehaničkim valjanjem uz modifikovano ubrzano hlađenje [7]. Nasuprot razvoju i uvođenju klasa čelika do X70, uvođenje klase X80 zahteva duže vreme i još uvek je u toku [8, 9]. Danas se neki projekti cevovoda uglavnom izvode korišćenjem X80.

Takođe, kod nekih dugačkih linija, kada se ne zahteva povećanje kapaciteta, smanjenje debljine zida (bez promene prečnika i pritiska) može biti ekonomski impuls za korišćenje cevi od X80. One se sve više koriste u Australiji korišćenjem HFI (ERW) cevi i u Kanadi gde se koriste spiralno zavarene cevi klase X80 [10].

MIZ IIW

54 ZAVARIVANJE I ZAVARENE KONSTRUKCIJE (2/2010), str. 53-68

Slika 1: Period razvoja cevi visoke čvrstoće [3,4]

Kompletna zamena čelika X65 i X70 čelicima X80, X100 i X120 za cevovode još uvek se nije dogodila. Za neke delove cevovoda većih dužina u severnoj Kanadi, cevi od X100 su u upotrebi već od 2002 [11, 12]. Instalacija od čelika X100 je izvedena na trans-kanadskom sistemu u Alberti uz istovremeno ocenjivanje konstrukcije i u letnjim i u zimskim uslovima [11-14]. Exxon Mobil i Trans Canada Pipelines Ltd, su uspešno izradili instalacije na terenu od najjačeg čelika za cevovode na svetu, X120. Jedna milja (1,6 km) cevovoda od X120 je instalirana, kao deo dužeg cevovoda u Northern Alberta u februaru 2004, korišćenjem CRC-Evans postupka zavarivanja. Čelik je razvijen uz zajedničku saglasnost između Exxon Mobil, Nippon Steel Corporation (NSC), i Mitsui i Co.Ltd (Mitsui).

Napon tečenja je skoro 50% veći nego kod X80 i očekivalo se odgovarajuće smanjenje troškova projekta cevovoda. Kompanije su pokazale da je X120 kompatibilan sa iskustvima pri standardnim konstrukcijama cevovoda čak i u oštrim kanadskim zimskim uslovima. Ocena konstrukcije je bila uporediva sa ocenama koje se očekuju kod ‘’zimskih’’ instalacija, a greške u zavarenim spojevima su bile manje nego one koje se uobičajeno javljaju kod glavnih cevovoda [15, 16]. Čelici za cevovode X80, X100 i X120 su takođe planirani za upotrebu u Sakhalin-Janan Subsea [12, 17].

ČELICI ZA CEVOVODE X100 I X120

EUROPIPE je započeo razvoj X100 još 1995.godine. Korišćenje materijala sa vrlo visokim naponom tečenja kao što je X120 je bio naredni izazov. U sadašnjim standardima za cevovode klase X100 i X120 nisu specificirane. Hemijski sastav i mehaničke osobine ovih čelika prikazane su u Dodatku 1, a upoređenje oznaka prema različitim standardima dato je u Dodatku 2. Za procedure vezane za čelik X100 pogledati Dodatak 3.

U pogledu daljeg razvoja od X70 i X80 može se sumirati da je porast osobina čvrstoće (zatezna čvrstoća i napon tečenja) moguć bez poteškoća samo uz mali porast dodatnih legirajućih elemenata, što nažalost nije slučaj. Na slici 2 je prikazan dostignuti minimum vrednosti napona tečenja zavisno od ekvivalenta ugljenika [18]. Prema [19] postoje dva procesa različitog kapaciteta hlađenja: (I) hlađenje u vodi posle valjanja na međutemperaturama (500 do 600 oC) praćeno hlađenjem na vazduhu (DAC I) i (II) u vodi do sobne temperature posle valjanja (DAC II). DAC I se primenjuje za X80 a DAC II za X100. Za druge informacije o termomehaničkoj obradi pogledati [20-26].

Kao što se može uočiti sa slike 3 postoje tri različita pristupa za razvoj klase X100 u odnosu na hemijski sastav i paramtere procesa termomehničkog valjanja. Pristup A se karakteriše relativno visokim sadržajem ugljenika i ekvivalentom ugljenika od 0,49 kao i malim brzinama hlađenja i relativno visokom temperaturom zaustavljanja hlađenja. Pristup B sa ekvivalentom ugljenika od samo 0,43 korišćen je u kombinaciji sa velikim brzinama hlađenja do vrlo niske temperature zaustavljanja hlađenja.

Pristup C omogućava željeni profil osobina kroz optimizirani dvostepeni proces valjanja u kombinaciji sa srednjim sadržajem ugljenika i optimalnim uslovima hlađenja. Ovim pristupom se obezbeđuje odlična žilavost kao i potpuno zadovoljenje mogućnosti zavarivanja cevi. Ovim se kombinuje srednji sadržaj legirajućih elemenata tačno između prva dva pristupa. Za dodatne informacije pogledati [27, 28].

MIZ IIW

ZAVARIVANJE I ZAVARENE KONSTRUKCIJE (2/2010), str. 53-68 55

N Normalizovano V Kaljeno u vodi i otpušteno TM Termomehanički valjano BA Ubrzano hlađenje DQ Direktno kaljeno A Žareno WBB Vruće valjane široke trake

Slika 2: Napon tečenja u odnosu na ekvivalent ugljenika za različite režime TM valjanja

Slika 3: Tri različita pristupa za dobijanje API klase X100 [28]

MIZ IIW

56 ZAVARIVANJE I ZAVARENE KONSTRUKCIJE (2/2010), str. 53-68

Za razvoj čelika klase X120 najveći izazov je bio razvoj mikrostrukture sa visokom čvrstoćom i žilavošću, koja je još uz to i zavarljiva. Za tu namenu su istraživane sledeće tri mogućnosti mikrostrukture:

- uglavnom donji beinit - dve faze i - otpušteni lamelarni martenzit.

Hemijski sastav kod tri ispitivane mikrostrukture dat je u tabeli 1. Tabela 1: Hemijski sastav kod tri ispitivane mikrostrukture [29]

Mikrostruktura C Mn Ni Mo Cr Cu Nb V

min 0,03 1,0 0,0 0,2 0,0 0,0 0,01 0,02 Donji beinit

max 0,09 2,5 2,0 0,5 0,5 0,5 0,04 0,08

Dve faze min 0,05 0,5 0,0 0,2 0,0 0,0 0,01 0,02

max 0,09 2,0 2,0 0,8 0,5 0,5 0,08 0,1

min 0,06 0,2 0,5 0,2 0,0 0,2 0,0 0,5 Otpušteni lamelarni martenzit

max 0,09 2,0 2,0 0,8 0,5 2,0 0,12 0,15

Neki od ispitivanih čelika sadrži bor a drugi ne. Bor ubrzava ojačavanje čelika sa niskim sadržajem ugljenika i malim sadržajem legirajućih elemenata. On takođe potpomaže stadijume kod kojih dominira degeneracija zrna, poput stvaranja ferita, zrnastog beinita i gornjeg beinita. Dodatak bora omogućava transformaciju austenita tako da se stvaraju donji beinit i lamelarni martenzit. Čelici koji sadrže bor moraju se pažljivo topiti uz težnju da sadrže bor u čvrstom rastvoru. Bor treba da je zaštićen od kombinacije kiseonika, azota i ugljenika. Rekristalzaciono žarenje proizvodi fino i homogeno austenitno zrno. Limovi se zagrevaju do temperatura između 1000 i 1200°C. Mehaničke osobine ove tri mikrostrukture čelika X120 date su u Tabeli 2.

Tabela 2: Mehaničko tehnološke osobine tri ispitivaane mikrostrukture X120

mikrostruktura Napon tečenja /N/mm2/

Zatezna čvrstoća/N/mm2/

Re/Rm (-)

DBTT /°C/

CVN /J/ na -40°C

Donji beinit 690-900 931-1100 0,75-0,85 -60- -90 230-300

Dve faze 620-860 960-1140 0,65-0,75 -80- -90 250-300

Otpušteni lamelarni martenzit 960-1030 1000-1070 0,94-0,99 -90- -105 100-240

(DBTT - prelazna temperatura plastično-krto, CVN - apsorbovana energija udara ispitana na Šarpi V epruvetama), [29]

Proizvodnja cevi od X120 je sada redukovana na debljine zidova od 12 do 20 mm. Ovaj opseg se može povećati unapređenjem postupaka proizvodnje [29]. Za više informacija videti [27, 28], i [30-38].

Čelik za cevovode X100

Ovaj materijal visoke čvrstoće ima specificirani napon tečenja od 690 N/mm2 minimum i zateznu čvrstoću od 865 N/mm2 minimum, koje omogućavaju visoke radne pritiske uz malu debljinu zida. Hemijski sastav i mehaničke osobine prikazani su u tabeli 3.

Tabela 3: Hemijski sastav ( u masenim %) i vrednosti čvrstoće ispitivanog čelika X100 [6] i [39-41]

C Si Mn P Cr Al Ti S B

0,070 0,030 1,900 - - - 0,020 - -

Ni Mo V Nb Cu N Ca Re Rm

0,300 - - 0,050 0,200 0,005 - 690 N/mm2 865 N/mm2

-... detalji nisu poznati

Za X100 nema tehnoloških prepreka pri TM valjanju i ubrzanom hlađenju kada je potrebno, samo kao optimizacija postojeće tehnologije. Od 1995.g šest malih valjaonica je pokušalo da kompletira opseg debljina zida od 12,7 do 25,4 mm i prečnike između 30’’ (768 mm) i 56’’ (1434 mm) [42]. Kao rezultat toga je da je proizvodni obim postao uži, a termička obrada ovih limova ili cevi nepotrebna. Neka istraživanja su sprovedena na čeliku opisanom u [43]. Za više informacija videti [3], [35], [41-42] i [44-58].

MIZ IIW

ZAVARIVANJE I ZAVARENE KONSTRUKCIJE (2/2010), str. 53-68 57

Čelik za cevovode X120

Ovaj materijal visoke čvrstoće ima specificirani minimalni napon tečenja od 830 N/mm2 i zateznu čvrstoću od 931 N/mm2 . Hemijski sastav korišćenog ispitivanog materijala može se videti u tabeli 4 gde su takođe date i specificirane mehaničke osobine

Tabela 4: Hemijski sastav (u masenim %) i vrednosti čvrstoće ispitivanog čelika X120 [59]

C Si Mn P S Al Cr+Ni+Mo Re Rm

0,05 0,3 1,9 0,01 0,0006 0,04 ≤0,5 690 N/mm2 865 N/mm2

Nb+V+Ti B N Nb Cu N

≤0,06 0,001 0,004 0,050 0,200 0,005 - - -

Re/Rm=86%, Apsorbovana energija udara 280 J na -40oC

Zahtevane osobine čelika klase X120 se mogu postići samo preko uglavnom beinitne mikrostrukture koja se pretežno sastoji od donjeg beinita. Zavisno od kombinacije velike gustine dislokacija i vrlo fine substrukture, tzv. domena, ta mikrostruktura je razumna opcija za nivo ultravisoke čvrstoće uz dovoljne osobine žilavosti. Glavni legirajući sistem sadrži Cu, Ni, Cr, Mo i mikrolegirajuće elemenete V, Nb, Ti i B.

Ovde je proizvodni obim vrlo uzan u zavisnosti od hemijskog sastava i uslova valjanja i hlađenja. Jedan od specijalnih izazova je oblikovanje cevi, posebno kod U oblika zbog efekta opruge. To može da dovede do toga da se omotač ne može ni da uvede u O presu [42]. Za više informacija videti [42-44], [58] i [60-63].

ZAVARIVANJE CEVI

Postupci koji se uobičajeno koriste za zavarivanje cevi su ručno elektrolučno zavarivanje obloženom elektrodom, MIG-MAG, TIG i EPP. Više detalja vezanih za postupke zavarivanja možete videti u [64] i [65].

REL

Specifikacija tehnologije zavarivanja za X100 data je u Dodatku 4 a za X120 u Dodatku 5.

MIG-MAG

U odnosu na ovaj postupak zavarivanja, detaljnije će biti objašnjen samo CAPS-postupak zato što je on korišćen za ispitivanje na montaži za X100.

POSTUPAK CAPS

CAPS - postupak, „Cranfield Automated Pipewelding System“ - postupak je specijalni postupak zavarivanja u zaštiti gasa zasnovan na tandem tehnologiji, a koji je razvijen na Cranfield univerzitetu za cevovodni inženjering. CAPS postupak omogućava zavarivanje cevovoda na brži i ekonomičniji način, čak i pod vrlo nepovoljnim spoljašnjim uslovima kao što su ekstremna hladnoća [66]. Mada je potencijal višežičanog MIG-MAG-a prvi put primenjen još 1950-te, on nije postigao komercijalni uspeh zato što tehnologija izvora nije omogućavala stabilan rad.

Tandem MIG-MAG se razlikuje od konvencionalnog MIG-MAG postupka zato što dve žice prolaze kroz isti pištolj za zavarivanje. Jedan pištolj sa dva kontakta koristi se za kretanje obe žice u jednu zavarivačku kupku. Ovaj tandem MIG-MAG pištolj je posebno razvijen za upotrebu u uskom žljebu kakva je inače priprema za zavarivanje cevovoda. Dalji razvoj je doveo do korišćenja dva tandem pištolja na jednim kolicima, te se zato naziva „duplo tandem zavarivanje“. Velika brzina tandem MIG-MAG omogućava održavanje dva prolaza istovremeno [67-70].

Mikrostrukturne i metalurške osobine metala šava su slične konvencionalno mehanizovano zavarenim spojevima na cevovodima. CAPS je zato pogodan za korišćenje na materijalima za cevovode uključujući čelike X100. Sistem se može podesiti na bilo koju glavu za zavarivanje korišćenjem sposobnosti dvojnog oscilovanja. Važno je da svaki pištolj ima odvojen oscilator kojim se omogućava da poslednji sloj i pokrivni sloj budu izvedeni istovremeno. Zbog velike brzine kretanja, zahteva se da opseg oscilacija bude više od 400 impulsa u minuti kako bi se sprečio efekat „zuba testere“. Brzina kretanja od 1m/min se može koristiti za sve slojeve ispune, a brzine od 1,5 m/min se mogu koristiti za položaj 2G (PC).

Ovo odgovara brzinama od približno 50 cm/min kod mehanizovanog MIG-MAG postupka koji se danas koristi za cevovode. Iznenađujuće je to što je ustanovljeno da se pokrivni sloj može zavariti takođe pri brzini od 1m/min. Pokrivni sloj se normalno izvodi najsporije sa brzinama oko 30 cm/min. Kružni spojevi su zadovoljili zahteve za mehaničke osobine čelika X80 [67]. Hemijski sastavi ovih žica za zavarivanje dati su Dodatku 6. Za detaljne informacije o korenom prolazu i tehnici izvođenja slojeva ispune videti [71]. Pomenuti cevovod za Aljaska gas napravljen je od X 100 prečnika 1321 mm i debljine zida od 22,9 mm. Napon tečenja metala šava treba da bude

MIZ IIW

58 ZAVARIVANJE I ZAVARENE KONSTRUKCIJE (2/2010), str. 53-68

810 N/mm2. Ovi zahtevi su simulirani na montažnom ispitivanju čelika za cevi X80 prečnika 1016 mm i debljine zida 19,1 mm od 3. do 13.marta 2003.g postupkom CAPS u Edmontonu, Alberta, Kanada. Priprema spoja je slična onoj kod CRC-Evans postupka, videti sliku 4 [66] i [72].

Slika 4: Priprema spoja za CAPS postupak i makroskopska slika kružnog spoja

debljine zida 14,9 mm od čelika X100 [73]

Pre nego što je zavaren unutrašnji sloj, cev je bila predgrejana na 100oC. Žica za zavarivanje je bila GSNi1Mo (1% Ni, 0,3% Mo). Svi spojevi su u zaštiti mešavine gasa Ar i 5%He i 12,5% CO2. Unutrašnji uređaj za zavarivanje ima 4 glave za zavarivanje koje koriste žicu ER 480S-6. Posle korenog prolaza, zavarivanje je nastavljeno spoljašnjim slojevima postupkom dvojnog CAPS, žicom ER 690S. Brzina zavarivanja je dvostruka u odnosu na brzinu zavarivanja korenog prolaza i slojeva ispune kao i da je dvostruko veća dužina nego pri uobičajenim postupcima do sada i inženjeringu cevovoda. Za završni sloj korišćen je jednostruki tandem MIG-MAG [66], [68, 69], [71] i [74-88].

Početkom januara 2002.g počeo je rad u Kanadi sa jednostrukim tandem uređajima na cevi prečnika 610mm od X80 i sa dvostrukim-tandem uređajem na prečniku 914 mm od X100, a u septembru 2002 je položen prvi cevovod od X100 na transkanadskom cevovodu [73]. Cevi se mogu polagati samo zimi kada je zemlja zamrznuta toliko da može da izdrži težinu konstrukcione opreme i kada ima dovoljno snega da se zaštite vozila od oštećenja u tundri. Cev dužine 24 m mora se zavarivati u specijalnim zaklonima (šatorima). Ovaj zaštitni uređaj se transportuje od spoja do spoja posebnim obostranim traktorom.

Svaki zaštitni šator mora da ima dovoljno dobro održavanu svu opremu i potrošne materijale za operacije zavarivanja kao i za napajanje izvora za zavarivanje preko dizel generatora. Radi postizanja najvećih brzina zavarivanja, zavarivanje treba da se izvodi vertikalno na dole sa po jednom mašinom na svakoj strani cevi. Prolazi se mogu uraditi korišćenjem RMS mašine za unutrašnje zavarivanje. Ova oprema radi kao unutrašnja stega za centriranje razmaka cevi i uključuje 4 MIG-MAG glava za zavarivanje koje se kreću po unutrašnjosti cevi brzinom od 762 mm/min. Kada je koren završen, ovaj šator se ukalanja od šava i onda se izvode spoljašnji slojevi dvojnim-tandem CAPS postupkom. Svaka mašina za zavarivanje je opremljena sa dva tandem pištolja za zavarivanje na rastoajanju od 70 mm, tako da se slojevi mogu nanositi istovremeno.

Tri prolaza treba da se izvedu dvojnim tandem MIG-MAG-om pre završnog sloja koji se izvodi jednim tandem MIG-MAG-om. Svi slojevi ispune treba da budu zavareni brzinom kretanja od 1300 mm/min, koja je dvostruko veća od sada korišćenih. Aljaska gasovod je izrađen od X100. Međutim, X 100 nikada pre nije korišćen za dugačke cevovode tako da je 690 N/mm2 kod cevi, moralo biti kompezovano većom čvrstoćom metala šava.

Prema BP zahteva se minimalna vrednost napona tečenja od 810 N/mm2 za X100 [72]. Kompletirani šav ima vrlo sličan profil cevovodu koji je konvencionalno mehanizovano zavaren tako da su primenljivi konvencionalna radiografija i automatizovani ultrazvuk koji se koriste za ispitivanje zavarenih spojeva. Metal šava, mikrostruktura i metalurške osobine su vrlo slične šavovima izvedenim konvencionalno mehanizovanim postupcima zavarivanja [67]. U Dodatku 7 su dati parametri zavarivanja za CAPS postupak. Preporuke za potrošne materijale različitih klasa čelika za cevovode prema Bohleru se mogu naći u Dodatku 8.

Na slici 5 je prikazana osetljivost različitih postupci zavarivanja vezano za vodonikom izazvane prsline.

TERMIČKA OBRADA CEVI

Prema [91] a prema testu sa klinom, identifikovana maksimalna tvrdoća zavisno od vremena hlađenja t8/5 i dve debljine zida data je na slici 6. Ona jasno pokazuje da je uticaj vremena hlađenja i otvrdnjavanje vrlo malo kod ovog čelika. Kod Teken probe utvrđeno je, videti sliku 7, da temperatura predgrevanja mora biti najmanje 125oC. Potrebno je napomenuti da se prsline u metalu šava javljaju češće nego između prolaza kod X100 [91].

MIZ IIW

ZAVARIVANJE I ZAVARENE KONSTRUKCIJE (2/2010), str. 53-68 59

Slika 5: Osetljivosti na vodonikom izazvane prsline u zavisnosti od postupka zavarivanja

(111-REL, C... celuloznom, B... bazičnom elektrodom, 135 MAG puna žica, 136 MAG punjena žica) [89, 90]

Slika 6: Ispitivanje klinom (zašiljeni uzorak) test za X100 [91]

ISPTIVANJA TEHNOLOGIJE ZAVARIVANJA I MEHANIČKO TEHNOLOŠKIH OSOBINA

Čelik za cevi X100

Vrednosti energije udara ispitnog lima čelika za cevovode X100 dati su na slici 8. U odnosu na kombinovano zavarivanje ovog čelika celulozno i bazično obloženom elektrodom, videti tehnologiju zavarivanja u Dodatku 4, u odnosu na MIG-MAG sa jednim ili dva pištolja, videti [92], u odnosu na REL i EPP videti [90], u odnosu na mehanizovano valjane zavarene spojeve videti [85]. i u odnosu na rezultate različitih laserom i laser hibridno zavarenih spojeva na X100 videti [93] .

MIZ IIW

60 ZAVARIVANJE I ZAVARENE KONSTRUKCIJE (2/2010), str. 53-68

Slika 7: Teken test na X100 [91]

Slika 8: Vrednosti energije udara zavisno od temperature za čelike X100 i X120

Čelik za cevi X120

Vrednosti energije udara ispitnog lima čelika za cevovode X120 dati su na slici 8. U odnosu na REL zavarivanje ovog čelika, videti tehnologiju zavarivanja u Dodatku 5. U odnosu na naredne rezultate videti [42].

METALOGRAFSKA ISPITIVANJA

Posle vađenja epruvete, označavanja i prvog brušenja ili ispravljanja površina epruveta, površne se fino bruse do granulacije od 4000µm. Posle brušenja, površina epruvete se polira u koracima do 1 µm. Nažalost, svi materijali ne reaguju na isti način pri nagrizanju, koje dovodi do oštrog kontrasta i obojenosti na slikama kod optičke mikroskopije.

Alkoholni rastvor azotne kiseline HNO3 (nital sredstvo za nagrizanje) koristi se kao regens za nagrizanje granica zrna. Nagrizanje azotnom kiselinom je posebno korisno kod nelegiranih i niskolegiranih konstrukcionih čelika,

MIZ IIW

ZAVARIVANJE I ZAVARENE KONSTRUKCIJE (2/2010), str. 53-68 61

odnosno za feritno-perlitne i beinitne čelike. To omogućava da je dovoljno nagrizanje od par sekundi, zavisno od materijala i koncentracije sredstva za nagrizanje [94, 95].

Sredstvo za nagrizanje: 1 do 5 cm3 azotne kiseline (HNO3) i 100 cm3 etil alkohola (metanol, etanol) [96].

Nagrizanje granica zrna obavlja se nitalom. Perlit i granice zrna ostaju tamne nasuprot feritu. U slučaju ispitivanog feritno-perlitnog čelika za cevi X70, vreme nagrizanja je 10 do 15 sekundi. U slučaju ispitivanog beinitnog čelika za cevi X80 i X120 vreme nagrizanja treba da je znatno duže da bi se postigao dobar kontrast po granicama zrna.

Za ispitivanja optičkim mikroskopom, videti takođe [97, 98], podužna, poprečna i površinska metalografija je izvedena i data na slici 9.

Slika 9: Struktura čelika za cevi X70, X80 i X120

U slučaju čelika X 120, aritmetička sredina određenih mikrotvrdoća je HV 330/0,1 za uzdužni poprečni presek, HV 338/0,1 za poprečni presek i HV 323/0,1 za ravni presek. U poređenju sa normalnim ispitivanjem prema Vikersu rezultati su sa srednjim vrednostima od 320 HV10 za uzdužni presek, od 320 HV10 za poprečni presek i 325 HV10 za ravni presek.

PROJEKTOVANJE, BEZBEDNOST, EKOLOŠKI I EKONOMSKI ASPEKTI ZA CEVOVODE

Za informacije o faktorima za projektovanje, pravilnicima i faktorima sigurnosti videti [99] do [107] u odnosu na projektovanje vezano za zamor i ocenu zamora videti [99-100] i [108-112]. Više informacija o „dobroj radioničkoj praksi“ ili „pogodnosti za upotrebu“ može se naći u literaturi [99] i [113-120], a na konstrukcijama [121]. Od 1964. je takođe potrebno uzeti u razmataranje i zahteve bezbednosti vezane za zemljotrese u većini zemalja [113], [122-123].

U okviru kvalifikacije tehnologije zavarivanja često se diskutuje o „over“ ili „undermatching“. Overmatchiong znači da je napon tečenja metala šava veća od naponA tečenja osnovnog materijala :

RE metal šava > RE osnovni materijal (1)

Ako je takav zahtev prihvaćen za površinu konstrukcije cevovoda, moraju se uzeti u obzir sledeći efekti:

- Proizvođači čelika moraju da zadovolje specifikacije

- Proizvođači potrošnih materijala moraju da proizvedu odgovarajuće potrošne materijale [2]

Za više informacija, posebno za čelike čija je čvrstoća veća nego kod X70, videti [102] i [124] do [127].

Undermatching znači da je napon tečenja osnovnog materijala veći nego kod metala šava .

RE metal šava < RE osnovni materijal (2)

Za više detalja videti [102] i [128-131]. Za informacije o mismatching-u videti [132].

Na slici 10 su predstavljeni projektni troškovi izrade cevovoda raspoređeni po procentualnom udelu glavnih troškova. Može se jasno videti da je glavni trošak materijal. Veliki potencijal uštede je zapravo samo i moguć u ovim troškovima [133-134] ali treba uzeti u obzir i sledeće pri uštedi troškova:

• Cev visoke čvrstoće o Smanjenje troškova materijala o Veći radni pritisci

• Veći projektni faktor o Veći radni pritisci

MIZ IIW

62 ZAVARIVANJE I ZAVARENE KONSTRUKCIJE (2/2010), str. 53-68

• Veća produktivnost zavarivanja /kontrolisanja • Unapređene metode konstruisanja i oprema

Takođe prema [135] polovina od troškova cevovoda su troškovi izrade i tako nastaje pojam zavareni spojevi po danu. Ova količina je uglavnom uslovljena brzinom zavarivanja, a specijalno brzinom zavarivanja za izvođenje korenog prolaza.

Slika 10: Tipična raspodela troškova za izradu suvozemnog gasovoda [133] i [134]

Glavni faktor troškova potiču od „pogodnosti za upotrebu“, na koje posebno utiče učestalost reparature. Za evropske cevovode je to 5 od 100 zavarenih spojeva i učestalost „isecanja“ (na pr. zbog prslina) 0,3 od 100 spojeva. Nivo reparatura od 3 do 5% se često smatra najboljim kompromisnim rešenjem između maksimalne brzine zavarivanja i optimalnog kvaliteta, videti takođe [136]. Glavni zapaženi defekti u slučaju suvozemnih cevovoda su uključci troske, praćeni grešakama u korenom prolazu. Troškovi reparature se mogu značajno smanjiti, ako se kriterijum prihvatljivosti za uključke troske i druge zapreminske defekte ublaži, a zavarivanje korenog prolaza kontroliše i proverava mnogo pažljivije. Mehanizovani postupci zavarivanja se ne mogu često naći u Evropi, izuzev Rusije. Učestanost reparatura kod ovih postupaka je sigurno manja od onih kojima se raspolaže prema starijim ruskim publikacijama [137]. U [138] se saopštava o 50 km dugoj trasi na projektu RUHRGAS izvedenom postupkom CRC gde je samo 4% spojeva tebalo reparirati. Takođe je i postupak CAPS na terenu u Kanadi, a koji su sproveli Cranfield Univerzitet i Fronius pokazao učestalost od 3,9%. Na ovom terenu, cevovod od klase čelika X80 dužine 3 km uključujući 182 zavarena spoja je izveden pod arktičkim uslovima na -50°C. Ovo je jedan od primarnih delova velikog projekta gasovoda Aljaska koji je planiran da bude od X100, sa ukupnom dužinom od oko 5700 km. Budući projekti gde će se koristiti CAPS su planirani u Indoneziji, Koreji i Kanadi [139]. U slučaju postupka TIG sa vrućom žicom korišćenom kod cevi pod pritiskom od X100, defekti u iznosu od 0,3% na početku se mogu smanjiti na ispod 0,1% [140]. Smanjenje projektnih troškova se može postići i korišćenjem visokočvrstih čelika, čak i kada cena po toni cevi raste sa porastom klase čelika. Poboljšanja obuhvataju:

- Smanjenje zahtevane količine čelika - Manji transportni troškovi i - Manji troškovi polaganja cevi

Korišćenje klase X80 u konstrukciji prvog gasovoda RUHRGAS od X80 dovela je do uštede od približno 20 000 tona od ukupno 145 000 tona u poređenju sa klasom X70 preko smanjenja debljine zida od 20,8 mm za X70 na 18,3 mm za X80. Ovo je rezultovalo i u smanjenju troškova polaganja cevi kao i smanjenju troškova transporta i zavarivanja usled smanjenja vremena zavarivanja koje je potrebno za tanje zidove [40]. Prema [113] ukupno smanjenje troškova od približno 5% se očekuje kroz podizanje klase od X65 do X 80 i približno 8% kod X100 i prema [141] korišćenje cevi X80 obezbeđuje ukupnu uštedu u odnosu na X70 od 8 -12% ukupnih troškova isporuke ili 3 do 5% ukupnih projektnih troškova. Korišćenje materijala sa još većom čvrstoćom kao što su X100 i X120 mogu dovesti do još većih ušteda troškova, kao što je ilustrovano na slici 11. Preliminarna ekonomska procena kao studija izvodljivosti o X100 sprovedena je 1997.g. Troškovi su procenjeni na bazi nekoliko pretpostavki:

- Troškovi čelika su procenjeni ekstrapolacijom na bazi nižih klasa, - Troškovi prirubnica i ventila su smatrani konstantnim udelom u ukupnim troškovima, - Trošovi transporta su procenjeni zavisno od težine čelika,

MIZ IIW

ZAVARIVANJE I ZAVARENE KONSTRUKCIJE (2/2010), str. 53-68 63

- Troškovi postavljanja su kompletno analizirani : kopanje rovova i savijanja terena su smatrani konstantnim za oba rešenja, troškovi zavarivanja su podeljeni u dva dela, jedan konstantan a drugi proporcionalan debljini. Uzeti su u obzir mogući veći troškovi potrošnog materijala i mogućih poteškoća za zavarivače,

- Drugi troškovi, kao troškovi oblaganja, katodne zaštite uzeti su u obzir i smatrani jednakim za oba rešenja.

Slika 11: Procenjeni troškovi po metru cevovoda [56]

S druge strane, smanjenje troškova proizvodnje po toni cevi za dati kapacitet transporta, je uvećano ne samo za povećanje klase materijala čelika već i za smanjenje debljine zida cevi. Smanjenje prečnika cevi sa istom debljinom zida uz istovremeni porast radnog pritiska mogu da budu povoljnije rešenje problema [27]. Važan uticaj ima ne samo trošak cevi već i trošak njihovog polaganja. Korišćenje cevi dužine 18m smanjuje broj kružnih spojeva za oko 33% u poređenju sa cevima dužine 12 m. Duže cevi obezbeđuju brže i bezbednije postavljanje cevi uz smanjenje troškova zavarivanja, ispitivanja i oblaganja.

Naravno, i korišćenje međudužina između 18 i 12 m dovode do smanjenja troškova postavljanja cevi jer dužine cevi mogu biti ograničene transportnim razlozima. Od velikog značaja su i isti unutrašnji prečnik i tolerancije kružnosti. Napraviti cev mnogo stabilniju i zato uprostiti rukovanje, je da odnos prečnika i debljine zida cevi bude manji od 100. Dok su tankozidne cevi podešavane unutrašnjim podešavačima-stegama na montaži, spoljašna kružnost krajeva cevi nije tako značajna kao isti unutrašnji prečnik. Isti prečnik se može postići delimično proširivanjem cevi. Cevi velikih prečnika zahtvaju mnogo više pažnje u rukovanju u rovu. Ako postavljanje cevi zahteva veliki broj montažno savijenih cevi, ugovarači pre traže EPP zavarene cevi dužine 16 do 18 m. [47].

DISKUSIJA I REZULTATI

Za X 100 neophodna je tehnološka osnova u TM valjanju i ubrzanom hlađenju samo kao optimizacija već postojeće tehnologije. Proizvodni okvir postaje sve uži, a termička obrada limova za cevi uglavnom nije potrebna. Zahtevane osobine čelika klase X 120 su pogodne samo sa beinitnom mikrostrukturom koja se uglavnom sastoji od donjeg beinita. Zavisno od kombinacije velike gustine dislokacija i vrlo fine substrukture, tzv domena, ova donjobeinitana mikrostruktura je rezonska opcija za nivo ultravisoke čvrstoće i odgovarajućih osobina žilavosti. Nažalost ovde ne postoje vrednosti istraživanja udarne žilavosti čelika za cevi X100 i X120.

Naredna istraživanja treba da obuhvate ovu ocenu. Svakako je od koristi izvesti neke laboratorijske eksperimente kao što su:

• Ispitivnje čelika za cevi X100 i X120, o CTOD o Tvrdoća

• Učestalost reparatura i postupci reparatuire, • Visokoproduktivno kontrolisanje, • Unapređene metode konstrukcije i oprema.

ZAHVALNOST

Autori zahvaljuju osoblju Instituta za ispitivanje i razvoj tehnologije materijala (TVFA GmbH) Univerziteta u Beču, Austrija, OMV-EEB-TS, Bohler Welding, i VOEST Alpine Steel Linz za njihovu pomoć.

MIZ IIW

64 ZAVARIVANJE I ZAVARENE KONSTRUKCIJE (2/2010), str. 53-68

LISTA DODATAKA

Dodatak 1: Hemijski sastav i mehaničke osobine čelika za cevi prema EN 10208-2 [142], DIN 17172 [143] i API [144] i za čelike X100 i X120 [6], [39-41], [43], [48] i [61].

Dodatak 2: Upoređenje oznaka čelika za cevi prema različitim standardima.

Dodatak 3: Isporučioci čelika za cevi X100 [148] i [149 ] (DSAWdvostruko EPP zavarivanje, SMLS, bešavne, SAW, EPP zavarene).

Dodatak 4: Specifikacija tehnologije zavarivanja za X100 (X100SP1) kombinovano zavarivanje bazičnom i celuloznom elektrodom (R-koreni prolaz, H-vruci prolaz, F-sloj popune, T-vrsni sloj, SP-epruveta za zavarivanje) [48] i [55].

Dodatak 5: Specifikacija tehnologije zavarivanja za X120 (X120SP1) za ručno elektrolučno zavarivanje bazičnom elektrodom u položaju vertikalno na dole (SP-epruveta za zavarivanje).

Dodatak 6: Hemijski sastav (u masenim %) i mehaničke osobine žica za zavarivanje koje se koriste za CAPS postupak [67], [71] i [72]

Dodatak 7: Parametri zavarivanja za CAPS-postupak [66].

Dodatak 8: Preporuke za potrošni materijal kod različitih klasa čelika za cevi prema Bohler-u (2) (111 ručno elektrolučno zavarivanje, C-celulozna elektroda, B-bazična elektroda, PG položaj vertikalno na dole, PF vertikalno na gore, 135 MAG sa punom žicom, 136, MAG sa punjenom žicom, 12-EPP) [151-153].

Dodatak 9: Uputstvo za termički ciklus pri zavrivanju čelika za cevi (111 ručno elektrolučno zavarivanje, C-celulozna elektroda, B-bazična elektroda, 114 elektrolučno punjenom žicom, 135 MAG sa punom žicom, 136, MAG sa punjenom žicom, 12-EPP, PT-temperatura predgrevanja, IT-medjuslojna temperatutra) [154-158].

• Zbog velikog obima materijala, molimo čitaoce da DODATKE preuzmu iz originalnog IIW-dokumenta XI-929-09, sa web-prezentacije DUZS, www.duzs.org.rs, u rubrici Časopis/Journal.

Redakcija časopisa ZZK

LITERATURA

[1] Aigmueller, G., Schuetz, H.: Die Entwicklung und das Schweissen hochfester Roehrenstaehle. Schweisstechnik (1985) H. 1, S. 2-7. [2] Perteneder, E., Koenigshofer, H., Mlekusch, J.: On the Present State of Field Welding of Pipelines by Means of Covered Electrodes. Pipeline Technology

Conference, Oostende, Belgium, October 15 - 18, 1990. [3] Gray, J.M.: Niobium Bearing Steels in Pipeline Projects. Microalloying International, Inc., Mannesmannroehren-Werke AG, Muehlheim, Deutschland. [4] Andrews, R.M., Batte, A.D.: Developments in Fracture Control Tech. for Gas Pipelines Utilising High Strength Steels. Advantica, Loughborough, UK. [5] Kneissl, A., Ortner, B., Kleemaier, R., Windhager, M., Kuehlein, W.: Thermomechanisch behandelte Staehle. BHM, 135 (1990) H. 5, S. 147-154. [6] Hillenbrand, H.-G., Kalwa, Ch.: Production and service behaviour of high-strength large-diameter pipe. Pipes and Pipelines International (2002)

December, pp. 21-24. [7] Hillenbrand, H.G., Kalwa, C.: High-strength line pipe for project cost reduction. Europipe GmbH, Ratingen, 2002. [8] Graef, M.K., Hillenbrand, H.G., Niederhoff, K.A.: Production of large-diameter line pipe and bends for the world's first longe-range pipeline in grade X80

(GRS 550). Europipe GmbH, Ratingen, 1993. [9] Caudhari, C., Ritzmann, H.P., Wellnitz, G., Hillenbrand, H.G., Willings, V.: German gas pipeline first to use new generation line pipe. Europipe GmbH,

Ratingen, 1995. [10] Hillenbrand, H.G., Heckmann, C.J., Niederhoff, K.A.: X80 line pipe for large-diameter high strength pipelines. Europipe GmbH, Ratingen, 2002. [11] N.N.: Lowering Pipeline Costs Through Applied Technology. TransCanada. [12] N.N.: Oil and gas pipelines in 2003: An overview. Pipes & Pipelines International, vol. 48 (2003) no. 6, November / December, pp. 23-27. [13] Palmer, T.: Alaska Gas Pipeline Construction Cost Risks. TransCanada, Anchorage, Canada, June 16 - 17, 2004. [14] Glover, A., Horsley, D., Dorling, D., Takehara, J., Savigny, K.W., Bruce, I.: Construction and Installation of X100 Pipelines. TransCanada Pipelines Ltd.

Calgary, JFE Steel Corporation, BGC Engineering Inc.. [15] N.N.: Turkey plans two oil lines. Pipe Line and Gas Technology (2004) June, p. 6. [16] N.N.: CRC-Evans Welding Tech. Puts Final Touch on Major Field Test Of X-120 and X-100 Pipe. TransCanada Pipeline Ltd., Houston, May 18, 2004. [17] Egawa, T.: Outline of Sakhalin Pipeline Project. Norway-Japan Seminar "Milestones in onshore/offshore pipeline research", Tokyo, Japan, May 27, 2003. [18] Wallner, F., Schimboeck, R., Rauch, R.: Verbesserte und neue TM-Staehle fuer geschweisste Konstruktionen. Internationale Schweiss- und

Fertigungstechnische Tagung, Wien, Oesterreich, 25. - 26. Mai, 2000.

MIZ IIW

ZAVARIVANJE I ZAVARENE KONSTRUKCIJE (2/2010), str. 53-68 65

[19] Komizo, Y., Fukada, Y.: Weldability of large diameter grade X-80 and X-100 line pipe. Sumitomo metal Industries, LTD., Japan, July 1988. [20] Engelmann, H., Engel, A., Peters, P.A., Dueren, C., Muesch, H.: First use of large-diameter pipes of the steel GRS 550 TM (X80) in a high-pressure gas

pipeline. 3R International, 25 (1986) H. 4, April, S. 182-193. [21] Heckmann, C.J., Ormston, D., Grimpe, F., Hillenbrand, H.G., Jansen, J.P.: Development of low carbon NbTiB micro-alloyed steels for high high-strength

large large-diameter linepipe. 2nd International Conference on Thermomechanical Processing of Steels, Liege, Belgium, June 15 - 17, 2004. [22] Honeycombe, R., Bhadeshia, H.K.D.H.: Steels, Microstructure and properties. 2nd Edition, Edward Arnold, London, New York, Sydney, Auckland, 1995. [23] Afaganis, A.J., Barnes, K.R., Hanson, G.E., Lessard, R.G.: Development and Production of Large Diameter, High Toughness Gr. 550 (X80) Line Pipe at

Stelco. I&SM (1998) June, pp. 49-56. [24] Mayrhofer, M.: Thermomechanisch behandelte Staehle. EWE-Ergaenzungskurs, SZA, Maerz 1992. [25] Streisselberger, A., Hanus, F., Schuetz, W., Hubo, R.: Erweiterte Nutzungsmoeglichkeiten der thermomechanischen Behandlung von Grobblechen. Stahl

und Eisen, 117 (1997) Nr. 4, S. 49-57. [26] Grimpe, F., Meimeth, S., Meuser, H., Liessem, A.: Entwicklung, Produktion und Anwendung thermomechanisch gewalzter hoch- und ultrahochfester

Grobbleche. Stahl (2007) 4, S. 2-4. [27] Graef, M.K., Hillenbrand, H.-G., Heckmann, C.J., Niederhoff, K.A.: High-strength large-diameter pipe for longdistance high pressure gas pipelines. ISOPE

2003, Honolulu, USA, May 26 - 30, 2003, Europipe GmbH, Ratingen, 2003. [28] Grimpe, F., Meimeth, St., Heckmann, C.J., Liessem, A., Hehrke, A.: Development, Production and Application of Heavy Plates in Grades up to X120. 1st

International Conference Super-High Strength Steels, Rome, Italy, November 2 - 4, 2005. [29] Petersen, C.W., Corbet, K.T., Fairchild, D.P., Papka, S., Macia, M.L.: Improving long-distance gas transmission economics: X120 development overview.

4th International Pipeline Technology Conference, Ostend, Belgium, May 9 - 13, 2004. [30] Kostic, M.M., Gedeon, S.A., Bowker, J.T., Dorling, D.: Development and Production of X80 (550 MPa) Gas Transmission Linepipe. Pipeline Technology

Conference, Ostend, Belgium, September 11 - 14, 1995, vol. 2, pp. 399-409. [31] Takeuchi, I., Fujino, J., Yamamoto, A., Okaguchi, S.: The prospects for high-grade steel pipes for gas pipelines. Pipes and Pipelines International, vol. 48

(2003) no. 1, January / February, pp. 33-43. [32] Asahi, H., Tsuru, E., Ohikita, S., Maruyama, N., Koyama, K., Akasaki, H., Murata, M., Miyazaki, H., Hara, T., Morimoto, H., Sugiyama, M., Shinada, K.,

Terada, Y., Ayukawa, N., Doi, N.: Development of UltraHigh-Strength Linepipe, X120. Nippon Steel Technical Report (2004) no. 90, July, pp. 82-87. [33] Kostic, M.M.: Manufacture, Properties, and Installation of X80 (550 MPa) Gas Transmission Linepipe. 1st ternational Pipeline Conference (IPC), ASME,

Calgary, Alberta, Canada, June 9 - 14, 1996, vol. 1, Regulations, Codes, and Standards, Current Issues, Materials, Corrosion and Integrity, pp. 203-207. [34] Asahi, H., Fujii, H., Sato, N.: Heavy Wall X80 Seamless Linepipe. Pipeline Technology Conference, Ostend, Belgium, September 11 - 14, 1995, vol. 2,

pp. 253-262. [35] Hillenbrand, H.-G., Amoris, E., Niederhoff, K.A., Perdrix, C., Streisselberger, A., Zeislmair, U.: Manufacturability of Linepipe in Grades up to X 100 from

TM Processed Plate. Pipeline Technology Conference, Ostend, Belgium [36] Torvela, N., Porter, D.: Manufacture and Properties of Spiral-Welded X80 Pipes. Pipeline Technology Conference, Ostend, Belgium, September 11 - 14,

1995, vol. 2, pp. 411-420. [37] Terada, Y., Tamehiro, H., Kojima, A., Ogata, Y., Katayama, K.: Development of X80 UOE Line Pipe for Sour Service. Pipeline Technology Conference,

Ostend, Belgium, September 11 - 14, 1995, vol. 2, pp. 421-434. [38] de Vito, A., Heisterkamp, F., Hulka, K., Pagone, N., Rizzi, L.: From standard production X 70 towards the development of X 80. Pipeline Technology

Conference, Ostend, Belgium, September 11 - 14, 1995, vol. 2, pp. 565 [39] Hillenbrand, H.-G., Graef, M.K., Kalwa, Ch.: Development and production of high-strength pipeline steels. Niobium 2001, Orlando, Florida, USA,

December 2 - 5, 2001, Europipe GmbH, Ratingen, 2001. [40] Kalwa, Ch., Hillenbrand, H.-G., Graef, M.: High Strength Steel Pipes: New Developments and Applications. Onshore Pipeline Conference, Houston,

Texas, USA, June 10 - 11, 2002, Europipe GmbH, Ratingen, 2002. [41] Barsanti, L., Pozzoli, G., Hillenbrand, H.G.: Production and field weldability evaluation of X100 line pipe. Europipe GmbH, Ratingen, 2001. [42] Hillenbrand, H.-G., Kalwa, Ch., Liessem, A.: Technological solutions for ultra-high strength gas pipelines. 1st International Conference on Super-High

Strength Steels, Rom, Italy, November 2 - 4, 2005. [43] Hillenbrand, H.-G., Liessem, A., Biermann, K., Heckmann, C.J., Schwinn, V.: Development and production of linepipe steels in grade X100 and X120.

Seminar of X120 grade high performance pipe steels, Technical Conference, Bejing, China, July 28 - 29, 2005 [44] N.N.: Pipes and Tubes of Nippon Steels. Nippon Steel News (2005) no. 326, February, http://www.nsc.co.jp. [45] Demofonti, G., Mannucci, G., Spinelli, C.M., Barsanti., L., Hillenbrand, H.G.: Large-diameter X100 gas line pipes: Fracture propagation evaluation by full-

scale burst test. Europipe GmbH, Ratingen, 2000. [46] Mannucci, G., Demofonti, G., Hillenbrand, H.-G.: Fracture properties of API X100 gas pipeline steels. Europipe GmbH, Ratingen, 2001. [47] Graef, M.K., Hillenbrand, H.-G.: High quality line pipe a prerequisite for project cost reduction. Europipe GmbH, Ratingen, 1999 [48] Demofonti, G., Mannucci, G., Hillenbrand, H.-G., Harris, D.: Evaluation of the suitability of X100 steel pipes for high pressure gas transportation pipelines

by full scale tests. International Pipeline Conference, IPC, 2004, Calgary, Alberta, Canada, October 4 - 8, 2004. [49] Hillenbrand, H.-G., Liessem, A., Biermann, K., Heckmann, C.J., Schwinn, V.: Development and production of linepipe steels in grade X100 and X120.

Seminar of X120 grade high performance pipe steels, Technical Conference, Bejing, China, July 28 - 29, 2005. [50] Graef, M.K., Hillenbrand, H.G.: Production of large-diameter line pipe - state of the art and future development trends. Europipe GmbH, Ratingen, 1995.

MIZ IIW

66 ZAVARIVANJE I ZAVARENE KONSTRUKCIJE (2/2010), str. 53-68

[51] Murakami, M.: Frontier Technology of Linepipe Production and Application. Norway-Japan Seminar "Milestones in onshore/offshore pipeline research", Tokyo, Japan, May 27, 2003.

[52] N.N.: High Strength Large Diameter Pipe Plate from Standard Production to X80 / X100. [53] Streisselberger, A., Bauer, J., Fluess, P., Hillenbrand, H.G., Cordon, P.: High strength steel plates for line pipes in grade up to X100. Europipe GmbH,

Ratingen, 1998. [54] Mannucci, G., Demofonti, G., Barsanti., L., Spinelli, C.M., Hillenbrand, H.G.: Fracture behaviour and defect evaluation of large-diameter, HSLA steels,

very high-pressure line pipes. Europipe GmbH, Ratingen, 2000. [55] Hillenbrand, H.-G, Liessem, A., Knauf, G., Niederhoff, K., Bauer, J.: Development of large-diameter pipe in grade X100. Europipe GmbH, Ratingen, 2000. [56] Barsanti, L., Hillenbrand, H.G.: Possible use of new material for high pressure line pipe constructions: The experience of SNAM RETE GAS and

EUROPIPE on X100 grade steel. Europipe GmbH, Ratingen, 2002. [57] Terada, Y., Tamehiro, H., Yamashity, M., Ayukawa, N., Hara, T.: Development of API X100 UOE Line Pipe. Nippon Steel Technical Report (1997) no. 72,

pp. 47-52. [58] N.N.: Research and Development of Class X100 and X120 Ultra-High-Strength, Large-Diameter Welded Steel Pipe. Sumimoto Metal Industries, Ltd.,

October 20, 2006. [59] voestalpine Grobblech: Test plate out of X120. Material properties of a test plate out of X120 of voestalpine Grobblech GmbH, 5. Maerz 2008. [60] N.N.: Integrated Mass Production of High-Strength X120-Grade Linepipe and other High-Strength Grades with Combined Properties. Nippon Steel

Corporation, October 30, 2006. [61] Hillenbrand, H.-G., Liessem, A., Biermann, K., Heckmann, C.J., Schwinn, V.: Development of high strength material and pipe production technology for

grade X120 line pipe. International Pipeline Conference, IPC, 2004, Calgary, Alberta, Canada, October 4 - 8, 2004 [62] Hillenbrand, H.-G., Liessem, A., Biermann, K., Heckmann, C.J., Schwinn, V.: Development of grade X120 pipe material for high pressure gas

transportation lines. 4th ternational Conference on Pipeline Technology, Ostend, Belgium, May 9 - 12, 2004, Europipe GmbH, Ratingen, 2004. [63] Fujiwara, et al.: High-toughness, high-tensile-strength steel and method of manufacturing the same. United States Patent 6,183,573 (2001) February 6. [64] Felber, S.: Pipeline Engineering. ÖGS, 2009, ISBN 978-3-9501528-2-1. [65] Felber, S.: Development of steels and welding processes for pipelines. 62nd Annual Assembly and International Conference of the International Institute

of Welding, Singapore, July 12 - 18, 2009, IIW XI-2009. [66] Howard, R., Kepplinger, M., Schmidt, K.-P.: Automatisiertes Pipeline-Schweissen mit CAPS. DVS-Berichte, Band 235, 2005, S. 61-65 [67] Blackman, S.A., Dorling, D.V., Howard, R.: High-speed tandem GMAW for pipeline welding. 4th Internat. Pipeline Conf., Calgary, Alberta, Canada,

September 29 - October 3, 2002, pp. 517-523. [68] N.N.: Schweissen im Doppeltakt. Schweiss- & Prueftechnik (2003) H. 8, S. 121. [69] Hermann, Th.: Doppeltakt mal vier. Schweiss- & Prueftechnik (2004) H. 02, S. 28. [70] Juhn, M.: Fronius Pipeline Edition. ASMET-Vortrag, OMV, Wien, Austria, 5. Dezember, 2005. [71] Yapp, D., Blackman, S.A.: Recent Developments in High Productivity Pipeline Welding. Journal of the Brazil Society of Mechanical Science and

Engineering, vol. XXVI (2004) no. 1, January - March, pp. 89-97. [72] N.N.: How to melt a welder´s heart when the mercury plummets way below zero .... Case Study, C.A.P.S., Cranfield University of Technology, UK,

Fronius, Austria. [73] Perteneder, E., Koenigshoffer, H., Bischof, R.: Korszeru hozaganyagok tulajdonságaia foeldbe fektetett csovezetékek hegesztésénél. Gép, vol. 51 (2000)

no. 6, pp. 16-21. [74] Wendelspiess, R.: IIW Subcommission XI-E, Transmission Pipelines. Report of the Meeting in Lausanne, France, June 28, 2006 at the Intermediate

Meeting, Vienna, Austria, March 16, 2007. IIW XI-E-1009/05. [75] Yapp, D.: Review of Activities of IIW Subcommission XI-E Transmission Pipelines. IIW XI-847/06. [76] Blackman, S.: Developments forecast to reduce pipeline construction costs. Welding and Metal Fabrication (2001) September, pp. 7-10. [77] Yapp, D.: Review of Activities of Subcommission XI-E Transmission Pipelines 2006/07. IIW XI-873/07. [78] Norrish, N., Blackman, S.: High Integrity Welding Process for Pipeline Girth Welding. International Conference Pipeline Repairs and In-Service Welding,

Wollongong, Australia, March 24 - 26, 2003, paper 4. [79] Harwig, D, Blackman, S., Norrish, J.: Proposal for a Joint Industry Project on: Novel Arc Welding Processes for Improved Pipeline Welding. EWI, Welding

Engineering Research Centre, October 15, 2002. [80] N.N.: EWI The Materials Joining Experts. EWI. [81] Yapp, D.: Welcome to Cranfield University. Intermediate Meeting der IIW SC XI-A und XI-E, Cranfield, UK, November 29 - 30, 2007 [82] Yapp, D.: Effect of Shielding Gas Mixtures on Bead Geometry and Mechanical Properties of High Strength Pipeline Welds. Intermediate Meeting der IIW

SC XI-A und XI-E, Cranfield, UK, November 29 - 30, 2007, IIW XI-E-1028/07. [83] Norrish, J., Blackman, S., Harwig, D.: Novel Girth Welding Developments for Transmission Pipelines. WTIA International Pipeline Integrity Repairs

Conference, Sydney, Australia, March 9, 2004, paper 7. [84] Yapp, D.: Application of Tandem Gas Metal Arc Welding to X80 and X100 Pipelines. IIW SC XI-E meeting, Vienna, Austria, March 16, 2007. [85] Gianetto, J.A., Bowker, J.T., Bouchard, R., Dorling, D.V., Horsley, D.: Tensile and Toughness Properties of Pipeline Girth Welds. IIW XI-853/06, IPC

2006, Calgary, Alberta, Canada, September 25 - 29, 2006.

MIZ IIW

ZAVARIVANJE I ZAVARENE KONSTRUKCIJE (2/2010), str. 53-68 67

[86] Yapp, D., Liratzis, H.: Mechanical Properties of Pipe Girth Welds in High Strength Pipeline Steels. IIW XI875/07. [87] N.N.: Cold metal transfer digital GMA welding. Australasian Welding Journal, vol. 50 (2005) First Quarter, pp. 14-15. [88] Kepplinger, M., Weigerstorfer, C.: Pipelineschweissen unter arktischen Bedingungen. Schweiss- & Prueftechnik (2004) 12, S. 167-169 [89] Quintana, M.A.: Development of welding consumables: A historical review. Pipeline World (2005) no. 7, February, pp. 20-23, 27. [90] Van der Mee, V.J.H.M., Jansen, H., Kalfsbeck, B., van Ettger, P.: Consumables and practices for welding high strength steels. 60th Annual Assembly and

International Conference, Proceedings of the IIW International Conference Welding & Materials, Technical, Economical and Ecological Aspects, Dubrovnik & Cavtat, Croatia, July 1 - 8, 2007, pp. 271-281.

[91] Krammer, W., Starnberger, R., Ornig, H., Schuetz, H., Dittrich, S., Perteneder, E.: Fertigung und Montage von Druckrohrleitungen aus StE 690 fuer ein 1600-MW-Pumpspeicherwerk in Taiwan. DVS-Berichte, Band 146, 1992, S. 28-34.

[92] Gianetto, J.A., Bowker, J.T., Dorling, D.V.: Assessment of properties and microstructure of X100 pipeline girth welds. Welding in the World, vol. 49 (2005) no. 11 - 12, November / December, pp. 77-89.

[93] Gordon, R., Holdren, R., Johnson, M., Lozev, M.: Reducing pipeline construction costs: New technologies. Welding in the World, Le Soudage Dans Le Monde, vol. 47 (2003) no. 5 - 6, May / June, pp. 7-12.

[94] N.N.: Testing. Heat Treating Progress (2005) November / December, pp. 62-73. [95] Schumann, H.: Metallographie. 12. Auflage, VEB Deutscher Verlag fuer Grundstoffindustrie, Leipzig, 1989. [96] Schumann, H.: Metallographie. 13. Auflage, Deutscher Verlag fuer Grundstoffindustrie, Leipzig, 1990. [97] Liepert, G.: Metallo- und fraktographische Untersuchungen an Pipelinestaehlen. Diplomarbeit, TU-Wien, Oktober 1999. [98] Liepert, G., Felber, S., Varga, T.: Werkstoffphysikalische Untersuchungen an Staehlen fuer Erdgasleitungen. Schriftenreihe der Technischen Universitaet

Wien: Schweisstechnik und verwandte Verfahren, Internationale Konferenz Schweisstechnik, Werkstoffe und Werkstoffpruefung, Bruchmechanik und Qualitaetsmanagement, Wien, Oesterreich, 25. - 27. September 2000, S. 169-180.

[99] Hopkins, Ph.: Introduction to Basic Pipeline Engineering Principles. Penspen Integrity, UK, 2003. [100] Hopkins, Ph.: Defect Assessment in Pipelines, Course, vol. 1. Penspen Integrity, UK, 2004. [101] Bjornsen, T.: Experiences with new DNV pipeline codes. Milestones of Offshore/Onshore Pipeline Research, Japan-Norwegian Seminar, Tokyo, Japan,

2003, May 27. [102] Hopkins, Ph.: Defect Assessment in Pipelines, Course, vol. 2. Penspen Integrity, UK. [103] Mohr, W.: Strain-Based Design of Pipelines. EWI Report, Project No. 45892GTH, October 8, 2003 [104] Yatabe, H., Masuda, T., Toyoda, M.: Effects of the Design Factor on the Large Deformation Behavior of X80 Straight Pipes Subjected to Bending. JGA

Paper Awards for Outstanding Research and Development, 2004. [105] Andrews, R.M., Jandu, C.S., McCallum, M., Bramley, D.N., Cousens, P.S.: Uprating of Pipeline System Beyond 72% Design Factor - an Integrated Risk-

Based Approach. WTIA International Pipeline Integrity Conference, Wollongong, Australia, March 7 - 9, 2005, paper 5. [106] Hopkins, P.: High Design Factor Pipelines: Integrity Issues. WTIA International Pipeline Integrity Conference, Wollongong, Australia, March 7 - 9, 2005,

paper 1. [107] Blackman, S.A.: An economic assessment of mechanized welding of high-strength linepipe for the Australian pipeline industry. Pipes and Pipelines

International, vol. 48 (2003) no. 2, March / April, pp. 27-37. [108] Zhang, Y.H., Maddox, S.J., Razmjoo, G.R.: Experimental study and prediction of fatigue crack growth in girth welded pipes. OMAE:2002 Offshore

Mechanics and Arctic Engineering Conference, Oslo, Norway, June 23 - 28, 2002. [109] Erdelen-Peppler, M., Knauf, G., Marewski, U., Reepmeyer, O.: Longitudinal welded pipes with enhanced fatigue strength (Hifa ® pipe). 4th International

Conference on Pipeline Technology, Ostend, Belgium, May 9 12, 2004, Europipe GmbH, Ratingen, 2004. [110] Macdonald, K.A., Maddox, S.J.: New guidance for fatigue design of pipeline girth welds. Engineering Failure Analysis, vol. 10 (2003) no. 2, April, pp. 177. [111] Chapetti, M.D., Otegui, J.L., Motylicki, J.: Fatigue assessment of an electrical resistance welded oil pipeline. International Journal of Fatigue, vol. 24

(2002) no. 1, January, pp. 21-28. [112] Bai, Y., Knauf, G., Hillenbrand, H.-G.: Materials and design of high strength pipelines. Europipe GmbH, Ratingen, 2000. [113] Nagahama, Y., Yamamoto, S.: High Performance Steel Pipes and Tubes. NKK Technical Review (2003) no. 88, pp. 81-87. [114] Barbaro, F.J.: Requirements for Welding X80 Grade Linepipe. WTIA International Pipeline Integrity Conference, Wollongong, Australia, March 7 - 9, 2005,

paper 17. [115] Bilston, K., Dietsch, A., Fletcher, L.: Performance requirements for onshore pipeline girth welds in Australia a discussion paper. WTIA/APIA Panel 7

Research Seminar, Wollongong, Australia, October 26, 1995, paper 8. [116] Shuanlu, L., Yong, H., Changyi, Q., Pengbin, Y., Xinwei, Z., Jinheng, L.: Crack and fitness-for-service assessment of ERW crude oil pipeline. Engineering

Failure Analysis, vol. 13 (2006) no. 4, June 2006, pp. 565-571. [117] Denys, R.M.: Weld-defect acceptance models need more validated inputs, Part 2: Using good mechanical, toughness and defect-size data could reduce

unneeded repairs. Pipe Line & Gas Industry (1999) October, pp. 59-64. [118] Hopkins, P.: Limitation of fitness-for-purpose assessments of pipeline girth welds. 7th NG-18/EPRG, Joint Biennial Technical Meeting on Line Pipe

Research, Calgary, Alberta, Canada, August 29 - September 1, 1988, paper 22 [119] Roodbergen, A.H., Denys, R.M.: Limitations of fitness for purpose assessments of pipeline girthwelds. Pipe Technology, International Conference, Rome,

Italy, November 17 - 19, 1987.

MIZ IIW

68 ZAVARIVANJE I ZAVARENE KONSTRUKCIJE (2/2010), str. 53-68

[120] Fazzini, P.G.,Cisilino, A.P., Otegui, J.L.: Experimental validation of the influence of lamination defects in electrical resistance seam welded pipelines. International Journal of Pressure Vessels and Piping, vol. 82 (2005) no. 12, December, pp. 896-904.

[121] Nayyar, M.L.: Piping Handbook. Sixth Edition, McGraw-Hill Inc., New York, St. Louis, San Francisco, Auckland, Bogotá, Caracas, Lisbon, London, Madrid, Mexico, Milan, Montreal, New Delhi, Paris, San Juan, São Paulo, Singapore, Sydney, Tokyo, Toronto, 1992.

[122] Akiyoshi,T., Fuchida, K., Shirinashihama, S., Tsutsumi, T.: Effectiveness of Anit-Liquefaction Techniques for Buried Pipelines. Transactions of ASME, Journal of Pressure Vessel Technology 116 (1994) August, pp. 261

[123] Ozaki, H.: Gas Industry and Technical Activities of the Japan Gas Association. Norway-Japan Seminar "Milestones in onshore/offshore pipeline research", Tokyo, Japan, May 27, 2003.

[124] Denys, R.M.: Methods for the assessment of girth weld strength. WTIA/APIA Panel 7 Research Seminar, Wollongong, Australia, October 26, 1995, pap. 7 [125] Graef, M.K., Niederhoff, K.A.: Overmatching Criterion and Manual Welding of Linepipes in Grades ≥ X 70. Pipeline Technology Conference, Ostend,

Belgium, September 11 - 14, 1995, vol. 1, pp. 487-504. [126] Schwalbe, K.-H.: Welded joints with non-matching weld metal-crack driving force considerations on the basis of the Engineering Treatment Model (ETM).

International Journal of Fracture, 62 (1993) pp. 1-24. [127] Chuanjing, Z.: Study for West-East gas pipeline shows safety benefits of overmatched girth welds. Oil and Gas Journal, vol. 101 (2003) March 10, pp. 62 [128] Boothby, P.J.: Pipeline-Schweissen in der Gasindustrie in Grossbritannien. Schweiss- und Prueftechnik, 53 (1999) H. 12, S. 178-181. [129] Koenigshofer, H., Bischof, R. Perteneder, E.: Schweisszusaetze fuer das Schweissen von Rohrrundnaehten im Pipelinebau. Schweiss- & Prueftechnik

(2000) 3, S. 34-40. [130] Denys, R.: Provisional definitive statement on the significance of over and undermatching weld metal strength. IIW X-1222/91. [131] Denys, R.M.: Is the Transverse Weld Tensile Test a Reliable Test? Pipeline Technology Conference, Ostend, Belgium, September 11 - 14, 1995, vol. 2,

pp. 581-590. [132] Pisarski, H.G., Tkach, Y., Quintana, M.: Evaluation of weld metal strength mismatch in X100 pipeline girth welds. IPC 2004, International Pipeline

Conference, Calgary, Alberta, Canada, October 4 - 8, 2004. [133] Graef, M.K., Hillenbrand, H.G.: High quality line pipe a prerequisite for project cost reduction. Europipe GmbH, Ratingen, 1999. [134] Venton, P.: Pipeline construction costs in Australia. WTIA/APIA Panel 7 Research Seminar, Wollongong, Australia, October 26, 1995, paper 21. [135] Kwiatkowski, J.: Barriers and aids to cost efficient cellulosic MMA welding of pipelines. WTIA/APIA Panel 7 Research Seminar, Wollongong, Australia,

October 26, 1995, paper 18. [136] Norrish, J.: Mechanised and automatic girth welding methods current options and future trends in Australia. First International Conference on Weld Metal

Hydrogen Cracking in Pipeline Girth Welds, Wollongong, Australia, March 1 - 2, 1999. [137] Prosser, K.: Fitness-For-Purpose Assessments of Pipeline Girth Welds - Economic Considerations. IIW XI-E4/89. [138] Jansen, J.P., Mullie, J.P., Amoris, E., Jalty, P.: Present status, development and qualification of "TSE 550"- grade steel for large-diameter pipelines. 113th

Gas Congress, Paris, France, September 10 - 13, 1996, Europipe GmbH, Ratingen, 1997 [139] Woodward, N.: Offshore Hyperbaric Welding. Intermediate Meeting der IIW SC. XI-A und XI-E, Cranfield, UK, November 29 - 30, 2007. [140] Auberger, G., Friedl, H., Klug, P., Rauch, R., Zimmerl, E.: Einfuehrung leistungsfaehiger Schweisstechnologien bei der Montage von Druckrohrleitungen

aus hochfesten Feinkornbaustaehlen. Schweiss- & Prueftechnik (2001) 3, S. 38-41. [141] Robinson, R.: Value improvement through the use of X-80 pipe. Version for Pipeliner 161202. [142] OENORM EN 10 208 - 2: Stahlrohre fuer Rohrleitungen fuer brennbare Medien, Technische Lieferbedingungen, Rohre der Anforderungsklasse B

(enthaelt auch Berichtigung AC:1996). Ausg. 1. April 1997. [143] DIN 17 172: Stahlrohre fuer Fernleitungen fuer brennbare Fluessigkeiten und Gase, Technische Lieferbedingungen. Ausg. Mai 1978. [144] API Spec 5L: Specification for Line Pipe. Ed. April 1995 [145] Sommer, B., et al.: Stahlrohr Handbuch. 12. Auflage, Vulkan-Verlag, Essen, 1995. [146] Drehsen, H.: Werkstoffschluessel der Schweisstechnik, Grundwerkstoffe - Schweisszusaetze, Erzeugnisformen. DVS-Berichte, Band 3, 1992. [147] Wegst, C.W.: Stahlschluessel. 17. Auflage, Verlag Stahlschluessel, Wegst GMBH, Marbach, 1995. [148] N.N.: Linepipe Plates. http://www.voestalpine.com/grobblech/en/products/heavy_plates/linepipe_plates.html. [149] N.N.: Line Pipe Tables. Pipeline & Gas Journal (2003) September, pipelineandgasjournalonline.com. [150] Widgery, D.: Pipeline welding - back to the future. IIW XI-E-1011/07. [151] N.N.: Pipeline catalogue. Esab. [152] N.N.: Pipelines Welding Handbook. Esab. [153] N.N.: Boehler Welding: Welding Consumables for Pipeline Construction. Boehler Welding. [154] Ornig, H., Starnberger, R.: Schweissen von Druckrohrleitungen aus StE 690. Stahl (1993) H. 3, S. 69-71. [155] N.N.: Pipeline welding consumables. Boehler Schweisstechnik GmbH, Maerz 2000 [156] Mlekusch, J.: Fallnahtschweissen mit basischen Stabelektroden im Rohrleitungsbau. Boehler Schweisstechnik Austria GmbH, Kapfenberg, 1997. [157] Knoche, E.: Selbstschuetzende Fuelldrahtelektroden fuer das Schweissen von Grossrohrleitungen. Der Praktiker (1995) Nr. 2, S. 52-57. [158] Muesch, H., Chaudhari, V., Hess, H., Wellnitz, G.: Feldschweissungen von Pipelines im Sauergaseinsatz. 3R international 29 (1990) H. 6, S. 332-338.