Οι κύριες απαιτήσεις απόδοσης του χάλυβα για αγωγούς πετρελαίου και φυσικού αερίου περιλαμβάνουν:
(1) Δύναμη
Γενικά, οι αγωγοί πετρελαίου και φυσικού αερίου σχεδιάζονται με βάση την αντοχή διαρροής του χάλυβα. Η χρήση χαλύβδινων σωλήνων με υψηλότερη αντοχή διαρροής μπορεί να αυξήσει την πίεση λειτουργίας του αγωγού και να αποφέρει καλύτερα οικονομικά οφέλη: Επομένως, η αντοχή διαρροής του χάλυβα αγωγών έχει αναπτυχθεί σταδιακά από τον αρχικό ανθρακούχο χάλυβα. Στη δεκαετία του 1940, ήταν χάλυβας ποιότητας Χ42-Χ52. Στα τέλη της δεκαετίας του 1960, έφτασε σε βαθμό χάλυβα Χ60-Χ70. Τώρα, οι ποιότητες χάλυβα με υψηλότερη αντοχή διαρροής X80~X100 έχουν επίσημα παραχθεί και χρησιμοποιηθεί επίσημα.
(2) Σκληρότητα
Τις δεκαετίες του 1950 και του 1960, ατυχήματα θραύσης αγωγών πετρελαίου και φυσικού αερίου συνέβησαν σε πολλά μέρη του κόσμου. Μέσω της ανάλυσης αυτών των ατυχημάτων, η κατανόηση των δεικτών σκληρότητας του αγωγού από τους ανθρώπους έχει προωθηθεί σε μεγάλο βαθμό. Το API 5L ορίζει ότι εκτός από τις συμβατικές δοκιμές μηχανικών ιδιοτήτων, οι κατασκευαστές θα πρέπει επίσης να διεξάγουν δοκιμές πρόσκρουσης τύπου V-notch Charpy και δοκιμές σχισίματος πτώσης βάρους (π.χ. DWTT) σύμφωνα με τις συμπληρωματικές απαιτήσεις των SR5 και SR6 και θα πρέπει να διεξάγονται αυστηρές μη καταστροφικές δοκιμές έξω πριν φύγουν οι χαλύβδινοι σωλήνες από το εργοστάσιο. Ωστόσο, είναι δύσκολο να αποφευχθεί εντελώς η ρήξη για αγωγούς μεγάλων αποστάσεων και πρέπει επίσης να επικεντρωθούμε στην πρόληψη της αστάθειας και της επέκτασης των ρωγμών. Μελέτες έχουν δείξει ότι η ρωγμή μπορεί να σταματήσει ελέγχοντας την τιμή DWTT. Για το λόγο αυτό, πολλές χώρες στον κόσμο έχουν ορίσει την ελάχιστη τιμή του ποσοστού διατμητικής επιφάνειας λιμένα της δοκιμής DWTT για χάλυβα αγωγών.
(3) Συγκολλησιμότητα
Λόγω των σκληρών συνθηκών πεδίου για την τοποθέτηση αγωγών στο χωράφι, απαιτείται καλή συγκολλησιμότητα για συγκόλληση άκρων χαλύβδινων σωλήνων. Οι χαλύβδινοι σωλήνες με κακή συγκόλληση είναι επιρρεπείς σε ρωγμές στη συγκόλληση κατά τη συγκόλληση και η σκληρότητα της συγκόλλησης και η ζώνη που επηρεάζεται από τη θερμότητα αυξάνεται, η σκληρότητα μειώνεται και η πιθανότητα θραύσης του αγωγού αυξάνεται. Η αρχή σχεδιασμού της συγκολλησιμότητας του χάλυβα είναι ο έλεγχος του μαρτενσιτικού σημείου μετασχηματισμού και της σκληρυνσιμότητας. Ο τύπος υπολογισμού ισοδυνάμου άνθρακα που προσδιορίζεται με βάση την επίδραση των στοιχείων κράματος στο σημείο μετατροπής μαρτενσιτικού και την πραγματική εμπειρία μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την αξιολόγηση της συγκολλησιμότητας του χάλυβα. Ο τύπος ισοδύναμου άνθρακα που χρησιμοποιείται συνήθως είναι:
Ceq=w(C)+w(Mn)/6+[w(Cr)+w(Mo)+w(V)]/5+(W(Ni)+w (Cu))/15
Το Ceq θα πρέπει γενικά να ελέγχεται κάτω από το {{0}},40%. . Στην πραγματικότητα, τα περισσότερα χαλυβουργεία το ελέγχουν κάτω από 0,35%:
(4) Ελκιμότητα
Εάν η ολκιμότητα είναι ανεπαρκής, θα προκαλέσει τη διάσπαση της χαλύβδινης πλάκας κατά τη διάρκεια της ψυχρής διαδικασίας κάμψης ή θα προκαλέσει σχίσιμο σε στρώματα κατά τη διαδικασία συγκόλλησης. Ως εκ τούτου, το πρότυπο API απαιτεί μια δοκιμή καθοδηγούμενης κάμψης επιπλέον της δοκιμής ισοπέδωσης για συγκολλημένους σωλήνες αγωγών. Το κλειδί για τη βελτίωση της ολκιμότητας είναι η μείωση των μη μεταλλικών εγκλεισμάτων στον χάλυβα και ο έλεγχος του σχήματος και της κατανομής των εγκλεισμάτων.
(5) Αντοχή στη διάβρωση
Κατά τη μεταφορά πετρελαίου και αερίου που περιέχουν θείο, το εσωτερικό τοίχωμα του αγωγού εκτίθεται σε υδρόθειο και διοξείδιο του άνθρακα, το οποίο οδηγεί σε ευθραυστότητα του υδρογόνου και ρωγμές λόγω διάβρωσης λόγω πίεσης. Γενικά, υιοθετούνται μέτρα όπως η μείωση της περιεκτικότητας σε θείο του χάλυβα, ο έλεγχος της μορφολογίας των σουλφιδίων και η βελτίωση της σκληρότητας κατά μήκος του πάχους του τοιχώματος. Τα κύρια χαρακτηριστικά του είναι ότι αποκτά υψηλή αντοχή, υψηλή πλαστικότητα, υψηλή σκληρότητα και καλή συγκολλησιμότητα σε κατάσταση θερμής έλασης μέσω μικροκράματος και ελεγχόμενης έλασης. Προκειμένου να ικανοποιηθούν πλήρως οι απαιτήσεις απόδοσης των αγωγών πετρελαίου και φυσικού αερίου για χάλυβα, εκτός από τον αυστηρό σχεδιασμό κραμάτων, ο έλεγχος επιβλαβών στοιχείων όπως το θείο και ο φώσφορος είναι επίσης πολύ αυστηρός. Γενικά, η περιεκτικότητα σε θείο ελέγχεται κάτω από το 0,010% για τη βελτίωση της πλαστικότητας και της σκληρότητας του χάλυβα, ιδιαίτερα της εγκάρσιας σκληρότητας.
