Woo-Hyun Song

New Development of High Grade X80 to X120 Pipeline Steels

An overview of the manufacturing technology for high-strength pipeline steels was introduced. The microstructure and mechanical properties of X80, X100, and X120 grade steel plates and pipes were analyzed and discussed. Through the UOE simulator, the changes of mechanical properties after pipe-forming from plate to pipe were evaluated. The microstructure of X80 steel was composed of acicular ferrite containing M/A (Martensite/Austenite Constituent) phase. Tested X80 steel plate and pipe were found to have excellent drop weight tear test (DWTT) property. DWTT 85% SATT of X80 steel was about −40°C in pipe. The deformation capacity of X80 pipeline was evaluated by large-scale deforming machine operating under the loading of bending and axial compression force. It was found that the developed X80 pipeline was within the specification of DNV and API codes in terms of buckling capacity. In case of X100 steel, bainitic ferrite exhibiting lath and granular type morphology were major phase, and M/A existed as second phase. It was shown that the developed X100 steel can be realized to have appropriate properties for UOE pipe. DWTT 85% SATT of X00 steel pipe was shown below −40°C. Also, the development of X120 grade pipeline steel was tried. The microstructure of X120 steel was composed of bainitic ferrite and acicular ferrite. The tensile properties of developed X120 steel plate and pipe fully satisfied the property target required in the current research. DWTT 75% SATT of the developed X120 steel plate and pipe was below −30°C.

Effect of Heat Input on Girth Welds Properties of High Strain Steel Pipe

Abstract SBD (Strain-based design) of pipe lines have gained world-wide attention in recent years. The present research aims to evaluate the fracture characteristics of API (America Petroleum Institute) SBD X100 girth weldment that typically applied for cold climate and deep water offshore, with the focus on the influence of heat input changing with 6kJ/cm and 10kJ/cm from GMAW (Gas Metal Arc Welding). At a low heat input at 6kJ/cm, the weld metal had Multi-phase matrix (Acicular ferrite + Banite + Martensite) that could fill up both fracture toughness and strength as reported previously. Also, the weld metal exhibited 859MPa YS (Yield strength), 108J impact toughness at -40℃ and 0.52mm CTOD (Crack Tip Open Displacement) at -10℃. These results can be satisfied with the requirement of API SBD X100 girth weldment and Alaska pipe line project.Key Words : SBD (Strain Based Design); API (America Petroleum institute), GMAW(Gas Metal Arc Welding) fracture toughness; Girth weldment; CTOD (Crack Tip Open Displacement);

Development of X100 Linepipe Steel With High Deformation Capacity

Recent linepipe steel is required to have enough deformation capacity through longitudinal direction at severe environments such as permafrost or seismic region, even though after anti-corrosion coating treatment in pipe. Under this background, the development of X100 linepipe steels with high strain aging resistance was tried. As a basic study, the effects of aging temperature, pre-strain and specimen dimension on the strain aging of pipes were carefully studied. It was found that strain aging behavior of plate and pipe was different in through thickness direction and specimen position along circumference. Several experimental trials with lots of process variables have been performed to enhance the strain aging resistance of X100 linepipe steels. By changing chemical composition and rolling / cooling condition, X100 plate steel was newly produced for achieving the high deformation capacity. X100 pipes with 1m length were manufactured by using UOE simulator which can do U-ing, O-ing and expansion at the same machine. After pipe forming, coating simulation to evaluate strain aging characteristics of pipes was performed by with small specimen. The yielding behaviors were examined after aging treatment for coating simulation.Copyright

Development Trend of Linepipe Seel and It`s Weldability

최근, 급속하게 증가하는 원유와 가스의 소비에 따라 공급이 부족하게 되고 소비지로부터 원거리의 자원개발 이 많아지고 있다. 이에 부응하여 이들의 운송을 위한 수백~수천km 길이의 파이프라인이 세계 곳곳에서 건설 되고 있다. 특히, 운송효율이 높은 경제적인 수송을 위 해서는 대구경의 파이프, 고압 수송압력이 요구되어 강 재의 고강도화가 가속화되고 있다. 최근 알래스카와 같은 한랭지에서 생산되는 가스의 수송을 위한 파이프라인 건설이 계획됨에 따라 저온 인 성이 우수한 강의 수요가 급증하게 되었으며, 새로이 개 발되는 유전의 깊이가 깊어지고 심해저에 위치하게 될 경우, 고압에서 견딜 수 있는 극후물 강재가 요구되고 있다. 또한, 중동지방의 원유와 같이 H2S등의 성분을 포함하고 있을 경우, 수소유기균열 (Hydro induced cracking, HIC)과 황화물 응력부식균열 (Sulfide stress corrosion cracking, SSCC)에 대한 우수한 저항성이 요 구되고 있다. 2000년대 이후, 가장 이슈가 되고 있는 변형기준설계(Strain based design) 강재의 경우 지진대 나 불연속 동토지역에 건설되는 파이프라인은 지반의 이동에 의한 파이프의 변형이 발생되므로, 파이프 길이 방향의 압축 또는 인장시 변형에 견딜 수 있는 고변형 성능이 요구된다. 이와 같이 라인파이프 강재에 요구 되는 기계적, 화학적 특성이 점점 더 까다로워지고 있는 실정이다. 이러한 요구조건을 만족시킬 수 있는 라인파이프용 강재를 공급하기 위해서 철강 제조사들은 지난 30여년 간 제강공정에서의 불순물 감소, 개재물 및 편석 저감기 술 그리고 고강도.고인성 강재생산을 위한 가공열처리 기술 등 꾸준한 기술개발을 거듭한 결과, 현재, 항복강 도(Yield strength) 120ksi 급의 고강도, 고성능의 라이 파이프 제조가 가능하게 되었다. 라인파이프 강재의 고성능화에 더불어 강재의 요구특 성을 만족시키기 위해 파이프 용접부에 요구되는 물성 수준도 높아지고 있다. 일반적으로 고강도의 강재제조를 위해서는 다량의 합금원소가 첨가되거나 TMCP와 같은 가공 열처리가 필요하게 된다. 하지만, 이들의 과도한 사용시 용접부 강도 및 인성이 크게 저하될 우려가 있 다. 또한, 용접부의 특성은 모재 뿐만 아니라 용접재료, 용접시공기술 등 여러 가지 요소들이 복합적으로 적용 되기 때문에 상당한 기술 수준이 요구된다. 라인파이프 에서의 용접은 크게 파이프 조관을 위해서 필요한 seam 용접 프로세스로서 SAW(Submerged Arc Welding)와 파이 프라인 건설시 파이프간의 용접을 위한 girth용접 프로 세스로서 SMAW(Shielded Metal Arc Welding) 및 GMAW(Gas Metal Arc Welding)가 적용된다. 하지만, SAW은 일반적으로 입열량이 큰 반면에 GMAW은 상대 적으로 낮은 입열량이 요구되는 등 다양한 용접프로세 스를 동시에 만족시킬 수 있는 적절한 용접재료 및 용 접조건의 선정이 필수적이며 이를 위한 다양한 연구가 진행되고 있다. 본 논문에서는 최근 후판제품에서의 라인파이프 강재 의 개발동향 및 주요 철강사에서의 강재개발 사례를 소 개하고 이에 따른 용접프로세스 변화 및 용접부에서 요 구되는 특성을 정리하였다. 마지막으로 POSCO에서의 강재개발 현황과 강재 및 용접부의 특성을 소개하였다.

The Characteristics of Girth Welds for Strain-Based Design API-X100 Grade Plate and Pipe

As the major oil wells run dry, many efforts on exploring a new one are under way especially in the northern area of the Earth. In this cold environment, the pipelines should have a distinctive ability of being able to endure the large longitudinal strain caused by the ground movements, such as seismic activity, slope instability, frost heave and so on. To overcome these difficulties strain-based design (SBD) of pipeline is getting spotlighted, and POSCO has developed SBD API-X80 including higher grades of line pipe steels. In this work noticing that the reliability of girth welds becomes more important in SBD compared with stress-based design, ways to improve the reliability of girth welds in a SBD API-X80 grade steel have been investigated. Mechanical and metallurgical properties were evaluated, and further CTOD tests in mechanized gas metal arc (GMA) girth welding with narrow gap grooves were conducted and the results were discussed.Copyright