API 1104 — اللحام of Pipelines and Related Facilities
API 1104 هو معيار المعهد الأمريكي للبترول الذي يحكم إجراءات اللحام، وتأهيل اللحامين، ومتطلبات الفحص لخطوط الأنابيب التي تنقل النفط والغاز الطبيعي والسوائل الأخرى. ينطبق هذا المعيار على الإنشاءات الجديدة واللحام أثناء الخدمة لأنابيب الصلب الكربوني والصلب منخفض السبائك المنظمة بموجب 49 CFR 192 و 49 CFR 195.
السياق التنظيمي: الامتثال لمعيار API 1104 إلزامي لأنظمة خطوط الأنابيب المنظمة بموجب قواعد وزارة النقل الأمريكية. يشير كل من 49 CFR 192.225 (نقل الغاز) و 49 CFR 195.214 (السوائل الخطرة) إلى معيار API 1104 بالمرجع لتأهيل اللحام والفحص.
ما هو معيار API 1104؟
يحكم معيار API 1104 لحام خطوط الأنابيب العابرة للبلدان والمرافق ذات الصلة. ويغطي أنابيب الصلب الكربوني والصلب منخفض السبائك المستخدمة في ضغط وضخ ونقل النفط الخام ومنتجات البترول وغازات الوقود وثاني أكسيد الكربون. الإصدار الثاني والعشرون (2021) هو النسخة الحالية.
يغطي معيار API 1104، “لحام خطوط الأنابيب والمرافق ذات الصلة،” لحام الأنابيب المستخدمة في ضغط وضخ ونقل النفط الخام ومنتجات البترول وغازات الوقود وثاني أكسيد الكربون والنيتروجين. ينطبق المعيار على كل من الإنشاءات الجديدة ولحام الإصلاح أثناء الخدمة على الأنظمة المضغوطة. ويتناول اللحام بالقوس ولحام الأوكسي فيول للوصلات التناكبية والوصلات الفرعية واللحامات الزاوية في أنابيب الصلب الكربوني والصلب منخفض السبائك.
ينقسم المعيار إلى اثني عشر قسمًا. تغطي الأقسام من 1 إلى 4 النطاق والمراجع والتعاريف والمواصفات. يحدد القسم 5 متطلبات تأهيل الإجراءات. يغطي القسم 6 تأهيل اللحامين. يتناول القسم 7 تصميم وإعداد الوصلات للحام الإنتاجي. يغطي القسم 8 فحص واختبار لحامات الإنتاج. يوفر القسم 9 معايير القبول للاختبارات غير المدمرة. يغطي القسم 10 إصلاح وإزالة العيوب. يحدد القسم 11 إجراءات الاختبارات غير المدمرة (NDT). يغطي القسم 12 اللحام الآلي مع إضافات معدن الحشو.
الإصدار الحالي هو API 1104، الإصدار الثاني والعشرون، 2021. تم تطوير API 1104 بشكل مستقل عن كل من ASME Section IX و AWS D1.1، على الرغم من أن العديد من المصنعين ومقاولي خطوط الأنابيب يحافظون على مؤهلاتهم بموجب معايير متعددة اعتمادًا على المتطلبات القضائية لمشاريعهم.
تأهيل الإجراءات بموجب معيار API 1104
يتطلب القسم 5 من معيار API 1104 تأهيل كل مواصفة إجراء لحام (WPS) عن طريق الاختبار. لا يوجد مسار مواصفة إجراء لحام مؤهلة مسبقًا. يقوم المصنع بإنتاج لحامات اختبار على عينات أنابيب مطابقة لقطر الإنتاج المقصود ونطاق السماكة. يشمل الاختبار التدميري اختبارات الشد، والكسر بالشق، والانحناء. قد يحل الاختبار الإشعاعي محل بعض الاختبارات التدميرية.
يتطلب القسم 5 من معيار API 1104 تأهيل إجراءات اللحام عن طريق الاختبار التدميري قبل بدء لحام الإنتاج. تتطلب عملية التأهيل إنتاج لحامات اختبار على عينات أنابيب باستخدام الإجراء المقصود، ثم قطع واختبار العينات لإثبات الخصائص الميكانيكية الكافية.
تشمل الاختبارات التدميرية المطلوبة للحامات التناكبية عينتين للشد، وعينتين للكسر بالشق، وإما اختبارات الانحناء للجذر والانحناء للوجه (للجدران الأرق) أو أربع عينات انحناء جانبي (لسمك الجدار الذي يزيد عن 12.7 مم). يجب أن يجتاز لحام الاختبار أيضًا إما الاختبار الإشعاعي أو الاختبار بالموجات فوق الصوتية قبل إزالة العينات التدميرية.
يحدد معيار API 1104 المتغيرات الأساسية التي تحكم متى يكون إعادة التأهيل مطلوبًا. تشمل المتغيرات الأساسية الخاصة بمعيار API 1104 ما يلي:
- عملية اللحام
- يتطلب أي تغيير في عملية اللحام أو مجموعة العمليات تأهيلًا جديدًا. SMAW، GMAW، FCAW، GTAW، و SAW هي العمليات المؤهلة عادة لتطبيقات خطوط الأنابيب. يتم تأهيل المجموعات مثل جذر GTAW مع حشو SMAW كإجراء واحد.
- مجموعة المعدن الأساسي
- يصنف معيار API 1104 المعادن الأساسية حسب قوة الخضوع الدنيا المحددة (SMYS). قد يكون للإجراء المؤهل على مادة في مجموعة SMYS واحدة قابلية تطبيق محدودة على المواد في مجموعات أخرى. يختلف هذا عن أرقام P في ASME IX، التي تصنف حسب التركيب وقابلية اللحام بدلاً من القوة وحدها.
- تصميم الوصلة
- تتطلب التغييرات في تصميم الوصلة التي تتجاوز النطاق المؤهل — بما في ذلك زاوية الشق، وفتحة الجذر، ووجه الجذر — إعادة تأهيل. عادة ما تكون وصلات خطوط الأنابيب عبارة عن تكوينات شق على شكل V أو شطبة مركبة بحجم سماكة جدار الأنبوب.
- نطاق السماكة
- يتم تحديد نطاق سماكة الجدار المؤهل بواسطة سماكة قسيمة الاختبار. التأهيل على مادة أرق لا يؤهل تلقائيًا مادة أسمك. يتم تحديد النطاق المؤهل في
القسم 5.4بناءً على أبعاد لحام الاختبار. - نطاق القطر
- يقتصر التأهيل على قطر قسيمة الاختبار. يتم تحديد نطاقات القطر في
القسم 5.4. قد يغطي التأهيل على أقطار أكبر أقطارًا أصغر ضمن النطاق المحدد، ولكن ليس العكس بدون اختبار منفصل. - الوضع
- يتم تحديد أوضاع لحام خطوط الأنابيب على أنها ملفوفة (1G)، أو أفقية ثابتة (5G)، أو مائلة ثابتة (6G)، أو أوضاع متعددة. يؤهل التأهيل في وضع 6G جميع أوضاع اللحام الثابتة. لا يؤهل التأهيل في الوضع الملفوف الأوضاع الثابتة.
تأهيل اللحامين بموجب معيار API 1104
يتطلب القسم 6 من معيار API 1104 أن يتأهل كل لحام على قسيمة اختبار باستخدام مواصفة إجراء اللحام (WPS) المحددة التي سيستخدمونها في الإنتاج. تشمل متغيرات التأهيل قطر الأنبوب، وسماكة الجدار، ووضع اللحام، وتصميم الوصلة. تشمل اختبارات التأهيل الاختبار التدميري (اختبارات الكسر بالشق والانحناء) أو الفحص الإشعاعي للحام الاختبار المكتمل.
يتطلب القسم 6 من كل لحام إظهار القدرة على إنتاج لحامات سليمة باستخدام الإجراء المؤهل. ينتج اختبار تأهيل اللحام قسيمة اختبار يتم فحصها بواسطة التصوير الإشعاعي أو الاختبار التدميري. تؤهل اختبارات التأهيل الفردية اللحام للإجراء المحدد، والوضع، ومجموعة قطر الأنبوب التي تم اختبارها.
تأهيل اللحامين خاص بصاحب العمل. يجب على اللحام الذي يغير أصحاب العمل إعادة التأهيل مع الشركة الجديدة، حتى لو كان إجراء اللحام متطابقًا. هذا أكثر صرامة من ASME Section IX، حيث يمكن نقل مؤهلات الأداء بين أصحاب العمل في ظل ظروف معينة. لا تنتهي صلاحية مؤهلات لحام API 1104 بسبب عدم النشاط، ولكن يجب أن تحتفظ الشركة بسجلات تثبت أن اللحام قد استخدم العملية خلال الإطار الزمني المطلوب.
اللحام أثناء الخدمة (الملحق ب)
يغطي الملحق ب من معيار API 1104 اللحام على خطوط الأنابيب التي هي في الخدمة — تحمل المنتج تحت الضغط أثناء اللحام. يتطلب اللحام أثناء الخدمة احتياطات إضافية: منع الاحتراق (التحقق من الحد الأدنى لسماكة الجدار)، ومنع تشقق الهيدروجين (عمليات منخفضة الهيدروجين)، ومراعاة معدل التدفق لإدارة تبديد الحرارة.
API 1104 Appendix B addresses welding on pipelines that are in operation and may contain pressurized product. In-service welding includes hot taps (adding branch connections while the pipeline is pressurized), encirclement sleeves, and direct deposit repairs. The primary safety concern is الاحتراق — the welding arc melting through the remaining pipe wall into the pressurized product.
يتطلب تأهيل الإجراءات للحام أثناء الخدمة الاختبار في ظروف تدفق محاكاة لإثبات أنه يمكن تنفيذ الإجراء بأمان عند الحد الأدنى لسماكة الجدار التي تواجه في الميدان. التحكم في مدخل الحرارة أمر بالغ الأهمية — يقلل مدخل الحرارة المنخفض من خطر الاحتراق ولكنه يزيد من خطر تشقق الهيدروجين في المنطقة المتأثرة بالحرارة. قد تختلف متطلبات التسخين المسبق للحام أثناء الخدمة عن الإنشاءات الجديدة لأن المنتج المتدفق يعمل كمشتت للحرارة، مما يزيد من معدلات التبريد وقابلية تشقق الهيدروجين.
كيف يقارن معيار API 1104 بأكواد اللحام الأخرى
يحكم معيار API 1104 خطوط الأنابيب؛ يحكم D1.1 الهياكل الفولاذية؛ يحكم ASME IX معدات الضغط. لا يحتوي API 1104 على مسار مواصفة إجراء لحام مؤهلة مسبقًا. يقوم بتجميع معادن الحشو (الجدول 2، المشار إليه بقواعد المتغير الأساسي §5.4.2.6 لتأهيل الإجراءات؛ الجدول 4 هو تجميع منفصل لمعدن الحشو لتأهيل اللحام) ويقوم بتجميع المعادن الأساسية حسب SMYS الاسمي بموجب §5.4.2.2 ويؤهل الإجراءات حسب قطر الأنبوب ونطاقات السماكة. تشمل معايير القبول حدودًا قائمة على جودة الصنعة (القسم 9) وطرق صلاحية الخدمة (الملحق أ).
معيار API 1104 مقابل AWS D1.1
D1.1 applies to structural steel, while API 1104 applies to pipelines. D1.1 qualifies procedures by plate السماكة, while API 1104 qualifies by pipe diameter and wall thickness. D1.1 allows prequalified WPSs under البند 5, while API 1104 requires qualification اختبار for every procedure. D1.1 uses Table 5.6 المعدن الأساسي groups, while API 1104 groups by SMYS. The القبول criteria in API 1104 Section 9 are specific to girth welds in pipe, while D1.1 Table 8.1 criteria are for structural connections.
معيار API 1104 مقابل ASME Section IX
يتطلب كلا المعيارين اختبار تأهيل الإجراءات، ولكن قواعد المتغيرات الأساسية ومتطلبات الاختبار تختلف. يستخدم ASME IX أرقام P لتجميع المعادن الأساسية، بينما يستخدم API 1104 مجموعات قائمة على SMYS. تختلف اختبارات الانحناء الموجه والشد في ASME IX عن اختبارات الكسر بالشق والانحناء للجذر/الوجه في API 1104. عندما يقع خط أنابيب أيضًا تحت ASME B31.8 (نقل الغاز) أو B31.4 (نقل السوائل)، يجب إدارة العلاقة بين API 1104 و ASME Section IX بعناية — يشير B31.8 إلى API 1104 مباشرة لتأهيل اللحام، وليس ASME IX.
| Aspect | API 1104 | AWS D1.1 | ASME IX |
|---|---|---|---|
| Scope | Pipelines (cross-country) | Structural steel | Pressure equipment |
| Prequalified WPS? | No | Yes (Clause 5) | No |
| Base metal grouping | Filler metal groups (الجدول 2, per §5.4.2.6); base metal SMYS-based (§5.4.2.2) | Table 5.6 categories | P-numbers |
| Preheat method | Per WPS | Table 5.11 | Per WPS/PQR |
| Acceptance criteria | Workmanship + ECA (Appendix A) | Table 8.1 (بصري) | Per construction code |
| Edition | 2021 (22nd) | 2025 (25th) | 2025 |
معايير القبول للاختبارات غير المدمرة
يحدد القسم 9 من معيار API 1104 معايير القبول للاختبار الإشعاعي، والاختبار بالموجات المغناطيسية، والاختبار بالاختراق السائل، والاختبار بالموجات فوق الصوتية للحامات الإنتاج. يوفر القسم 9 معايير محددة للاختراق غير الكافي، والاندماج غير الكامل، والتجويف الداخلي، والاحتراق، واندماج الخبث، والمسامية. تستند معايير القبول إلى طول وتوزيع المؤشرات بالنسبة لطول اللحام وسماكة جدار الأنبوب.
يتضمن معيار API 1104 أيضًا أحكامًا لمعايير القبول البديلة في الملحق أ، والتي تسمح بأساليب التقييم الهندسي الحرج (ECA) القائمة على ميكانيكا الكسر. بموجب الملحق أ، يستند قبول العيوب إلى تحليل صلاحية الخدمة بدلاً من الحدود القائمة على جودة الصنعة، مما قد يسمح بعيوب أكبر عندما يثبت تحليل الإجهاد أن العيب لن ينمو إلى حجم حرج خلال العمر التصميمي لخط الأنابيب.
"لحام خطوط الأنابيب فريد من نوعه لأنه لا يمكنك تدوير الأنبوب في معظم الوصلات الميدانية — يجب على اللحام التأهل في الوضع الثابت، واللحام صعودًا أو هبوطًا حول المحيط الكامل. لهذا السبب فإن تأهيل API 1104 خاص بالوضع بطريقة لا ينطبق عليها D1.1."
— Field observation, pipeline construction practice
نصيحة اختبار CWI: يتم اختبار API 1104 في اختبار CWI Part C الخاص بالكود عندما يتم تحديد لحام خطوط الأنابيب. المواضيع الرئيسية: الفرق بين أنظمة تأهيل API 1104 و D1.1، تجميع مواد API 1104 حسب SMYS (وليس أرقام P)، ومعايير القبول في القسم 9 للاختبار الإشعاعي. اعلم أن API 1104 ليس لديه مسار مواصفة إجراء لحام مؤهلة مسبقًا — كل إجراء يتطلب اختبار تأهيل.
أدلة المعايير ذات الصلة
المتغيرات الأساسية في API 1104 أكثر صرامة من D1.1 لتطبيقات خطوط الأنابيب. متغير الوضع الأساسي على وجه الخصوص لا يرحم — التأهيل في 5G (أفقي ثابت) يؤهل لـ 1G و 2G ولكن التأهيل في 1G وحده لا يغطي 5G. عادةً ما يتأهل مقاولو خطوط الأنابيب في الوضع الأكثر تقييدًا الذي سيلحمون فيه بالفعل في الإنتاج.
— Pipeline inspector observation, cross-country project, 2026
الأسئلة المتكررة
API 1104 هو معيار المعهد الأمريكي للبترول للحام خطوط الأنابيب والمرافق ذات الصلة. ويغطي تأهيل إجراءات اللحام، وتأهيل اللحامين، ومتطلبات الفحص لخطوط الأنابيب المستخدمة لنقل البترول والغاز الطبيعي والسوائل الأخرى. ينطبق API 1104 على الإنشاءات الجديدة واللحام أثناء الخدمة لأنابيب الصلب الكربوني والصلب منخفض السبائك. يشار إلى المعيار في لوائح خطوط الأنابيب بما في ذلك 49 CFR 192 (نقل الغاز) و 49 CFR 195 (السوائل الخطرة)، مما يجعل الامتثال إلزاميًا لأنظمة خطوط الأنابيب المنظمة في الولايات المتحدة.
ينطبق API 1104 على لحام خطوط الأنابيب (الأنابيب التي تنقل السوائل تحت الضغط)، بينما ينطبق AWS D1.1 على الهياكل الفولاذية (المباني والجسور والأبراج). يصنف API 1104 المعادن الأساسية حسب SMYS (الحد الأدنى المحدد لقوة الخضوع) بدلاً من مجموعات D1.1 الجدول 5.6. يعتمد تأهيل API 1104 على نطاقات قطر الأنبوب وسماكة الجدار، بينما يؤهل D1.1 حسب سماكة اللوح. يحتوي API 1104 على أحكام محددة للحام أثناء الخدمة على خطوط الأنابيب المضغوطة، والتي لا يتناولها D1.1. يتطلب كلاهما اختبار تأهيل الإجراءات، على الرغم من أن D1.1 يسمح أيضًا بمواصفات إجراءات اللحام المؤهلة مسبقًا بموجب البند 5.
لا. يستخدم API 1104 نظام تجميع المواد الخاص به بناءً على الحد الأدنى المحدد لقوة الخضوع (SMYS) بدلاً من أرقام P في ASME IX. يحدد القسم 5.4 من API 1104 مجموعات المواد حسب نطاقات SMYS. قد يؤهل الإجراء المؤهل على مجموعة مواد ذات قوة أعلى أو لا يؤهل لمجموعات ذات قوة أقل اعتمادًا على قواعد المتغيرات الأساسية. عندما تشير مشاريع خطوط الأنابيب إلى كل من API 1104 و ASME B31.8 أو B31.4، فإن تجميع مواد API 1104 يحكم تأهيل اللحام، وليس نظام أرقام P في ASME.
يتطلب القسم 5 من API 1104 اختبارًا تدميريًا للحام اختبار تأهيل الإجراءات. تشمل الاختبارات المطلوبة اختبارات الشد (عينتان)، واختبارات الكسر بالشق (عينتان)، واختبارات الانحناء للجذر والانحناء للوجه (اثنتان لكل منهما للأقطار الأصغر) أو اختبارات الانحناء الجانبي (أربع عينات لسمك الجدار الذي يزيد عن 12.7 مم). للحام أثناء الخدمة (التوصيلات الساخنة، إصلاحات الأكمام على خطوط الأنابيب الحية)، يلزم تأهيل إضافي وفقًا للملحق ب من API 1104، بما في ذلك تقييم مخاطر الاحتراق واختبار الصلادة بسبب التبريد المتسارع. يتم إجراء اختبار إشعاعي أو بالموجات فوق الصوتية للحام الاختبار المكتمل قبل إزالة العينات التدميرية.
اللحام أثناء الخدمة هو اللحام الذي يتم إجراؤه على خط أنابيب يعمل وقد يحتوي على منتج مضغوط. يغطي الملحق ب من API 1104 اللحام أثناء الخدمة، بما في ذلك التوصيلات الساخنة (وصلات فرعية يتم إجراؤها بينما يكون خط الأنابيب مضغوطًا) وإصلاحات الأكمام. الشاغل الأساسي هو الاحتراق، حيث يذيب قوس اللحام جدار الأنبوب إلى المنتج المضغوط. يتطلب تأهيل الإجراءات للحام أثناء الخدمة الاختبار في ظروف تدفق محاكاة وحدود دنيا لسماكة الجدار لإثبات أنه يمكن تنفيذ الإجراء دون خطر الاحتراق.
يحدد القسم 9 من API 1104 معايير القبول للحامات الإنتاجية التي يتم فحصها بواسطة التصوير الإشعاعي، والجسيمات المغناطيسية، والاختراق السائل، والاختبار بالموجات فوق الصوتية. بالنسبة للاختبار الإشعاعي، يحدد القسم 9.3 أقصى أطوال مسموح بها للاختراق غير الكافي (IP)، والاندماج غير الكامل (IF)، والتجويف الداخلي (IC)، والاحتراق (BT) بناءً على طول اللحام. يجب ألا تتجاوز اندماجات الخبث الفردية 2 بوصة في الطول. تعتمد حدود المسامية على نمط التوزيع — كل من المسام الفردية، والمسامية العنقودية، والمسامية الخطية لها معايير قبول مميزة بناءً على قطر الأنبوب وسماكة الجدار. يقدم API 1104 أيضًا معايير قبول بديلة في الملحق أ بناءً على التقييم الهندسي الحرج (ECA) وميكانيكا الكسر.
نعم. يسمح API 1104 بأي عملية لحام بالقوس بما في ذلك SMAW، GTAW، GMAW، FCAW، و SAW، بشرط أن تكون العملية مؤهلة عن طريق الاختبار وفقًا للقسم 5. يشيع استخدام FCAW لتمريرات الملء والتغطية في إنشاء خطوط الأنابيب، خاصة FCAW ذات الحماية الذاتية (FCAW-S) التي لا تتطلب غاز حماية خارجي — وهي ميزة في الظروف الميدانية العاصفة. ومع ذلك، تستخدم معظم تمريرات جذر خطوط الأنابيب SMAW مع أقطاب سليلوزية (E6010/E6011) أو GTAW للتطبيقات الحرجة. عملية اللحام هي متغير أساسي بموجب API 1104 — يتطلب التغيير من SMAW إلى FCAW تأهيل إجراء جديد. يجب تأهيل كل تركيبة عملية-قطر-سماكة جدار بشكل مستقل.
يحدد القسم 5.4 والجدول 1 من API 1104 المتغيرات الأساسية لتأهيل الإجراءات. تشمل المتغيرات الأساسية الرئيسية: عملية اللحام، مجموعة المواد الأساسية، نطاق قطر الأنبوب، نطاق سماكة الجدار، تصميم الوصلة، تصنيف معدن الحشو، الخصائص الكهربائية (نوع التيار والقطبية)، الوضع (دحرجة أو ثابت)، اتجاه اللحام (صعودًا أو هبوطًا)، غاز الحماية ومعدل التدفق، ودرجة حرارة التسخين المسبق. يميز API 1104 بين متغيرات الفئة الأولى (تأهيل WPS القياسي) ومتغيرات الفئة الثانية (الإجراءات التي تتطلب اختبار الصلادة أو المتانة). على عكس ASME IX الذي يستخدم نظامًا ثلاثي المستويات (أساسي، أساسي تكميلي، غير أساسي)، يتطلب API 1104 إعادة التأهيل عندما يتغير أي متغير أساسي خارج النطاق المؤهل.