Olaj- és gázcsövek anyagának kiválasztása: NACE MR0175-nek megfelelő rozsdamentes acél és nikkelötvözet minőségek

Mit takar valójában a NACE MR0175 / ISO 15156?

Ez az olaj- és gáztermelés szabványa a H2S okozta repedésnek ellenálló fémek kiválasztásánál. Csak a repedésekre vonatkozik, az általános korrózióra vagy lyukasztásra nem.

A NACE MR0175 és az ISO 15156 ugyanaz a műszaki szöveg, amelyet két néven tettek közzé. A NACE International mostantól az AMPP része, amely megtartja az MR0175 számot. A szabvány három részből áll: az 1. rész az általános elveket, a 2. rész a szén- és gyengén ötvözött acélokat és öntöttvasakat, a 3. rész pedig a korrózióálló ötvözeteket (CRA) és egyéb ötvözeteket tartalmazza. A rozsdamentes acélok és nikkelötvözetek a 3. rész alá tartoznak.

A 3. rész három repedési mechanizmust tárgyal:szulfidfeszültségű repedés (SSC), feszültségkorróziós repedés (SCC)ésgalvanikusan indukált hidrogén-feszültségrepedés (GHSC). Saját hatóköri nyilatkozata szerint az általános vagy helyi korrózió által okozott anyagveszteséggel nem foglalkozik. Azt is kijelenti, hogy a dokumentum nem feltétlenül alkalmas finomításra vagy feldolgozó berendezésekre, amelyek a NACE MR0103 / ISO 17945 testvérszabvány területe.

Végül a szabvány kiegészíti, de nem helyettesíti a tervezési szabályzat anyagkövetelményeit. A csőnek továbbra is meg kell felelnie az ASME B31.3, B31.4, B31.8 szabványnak vagy a projektspecifikációnak, felül pedig meg kell felelnie az MR0175 szabványnak.

Mikor számít egy csőrendszer "savanyú szolgáltatásnak"?

A savanyú szolgáltatás akkor kezdődik, amikor a H2S parciális nyomás eléri a körülbelül 0,3 kPa-t (0,05 psi). A mérőszám parciális nyomás, nem ppm.

A szénacélok esetében az ISO 15156-2 kimondja, hogy 0,3 kPa H2S parciális nyomás alatt általában nincs szükség óvintézkedésekre. Fölötte az anyag- és keménységi szabályok érvényesek. A rozsdamentes acélok és nikkelötvözetek esetében a 3. rész meghatározza a H2S tényleges parciális nyomásának, hőmérsékletének, kloridtartalmának és pH-értékének határait.

Parciális nyomás=teljes abszolút nyomás × H2S móltört.Működő példa: egy gázvezeték 100 bar abszolút nyomáson 0,5 mol% H2S-vel 100 × 0.005=0.5 bar, ami50 kPaa H2S. Ez jóval meghaladja a 0,3 kPa-t, tehát savanyú a vezeték, és meghaladja a duplex minőségekre vonatkozó 10-20 kPa határértéket is (lásd alább). Azoknál a rendszereknél, ahol a H2S csak folyadékban oldódik, először a gázfázisú parciális nyomást kell kidolgozni; a szabvány megadja a módszert.

Hogyan hasonlíthatók össze a főbb osztályok a NACE MR0175 alatt?

A minőségek létrát alkotnak 316 litertől a nikkelötvözetekig, de a létrát nem egyszerűen a PREN rendeli. A PREN előrejelzi a pittinget, míg az MR0175 határértékeit a repedési viselkedés határozza meg.

A PREN (pitting ellenállás ekvivalens szám) a következőképpen számítható ki: %Cr + 3.3 × %Mo + 16 × %N. A duplex minőségek magas PREN-értékkel rendelkeznek, ugyanakkor a megengedett H2S nyomásuk alacsony, mivel a ferrit fázis érzékenyebb a hidrogénrepedésre, mint a teljesen ausztenites szerkezetek. A táblázat az olaj- és gázvezetékeknél leggyakrabban megadott minőségekre vonatkozó főkövetelményeket mutatja.

Forrás: Hengerelt ötvözetek, "Hydrogen Sulfide – NACE MR0175/ISO 15156 & NACE MR0103" (állapot- és táblázathivatkozások); Alleima SAF 2205 adatlap (2205 korlátok); AMPP által üzemeltetett tesztpapír hiperduplexen (20 kPa PREN 40–45 esetén); ISO 15156 értelmezési kommentár (316 korlát); A tipikus összetételből az EETA által számított PREN értékek. A megjelenített határértékek címsorértékek; az irányadó szöveg az ISO 15156-3 szabvány A melléklete a beszerzési rendelés kiadásában.

A 316L elég savanyú olaj- és gázvezetékekhez?

Csak enyhén savanyú kiszolgáláshoz: az izzított 316L 60 fokig elfogadható 100 kPa H2S mellett, 22 HRC keménységi határértékkel és hidegmunkával történő megerősítés nélkül.

Az összes 300-as sorozatú ausztenites rozsdamentes acél egy asztalon van (A.2 táblázat). Oldatban izzítottnak és hűtöttnek kell lenniük, mentesek a szilárdság növelésére szolgáló hideg munkától, és nem keményebbek, mint22 HRC (237 HBW). A lágyított állapotban szállított szabvány ASTM A240 lemez és A312 cső általában megfelel ennek, feltéve, hogy a jelentett keménység a határérték alatt van. Egyes forgalmazói oldalak 23 HRC-t írnak a 316L-re; az ausztenites határérték a szabványban 22 HRC.

A határ, amely általában eldönti a kérdést, a hőmérséklet.

Körülbelül 60 fok felett a megengedett H2S nyomás meredeken leesik, és a kloridhajtású SCC válik aggodalomra. Forró, kloridtartalmú savanyú vonalak esetén a 316L ritkán a megfelelő válasz; lépjen fel duplexre vagy magasabb ötvözetre. A 316L hidegen hajlított csöveinek, hidegen alakított szerelvényeinek és feszített edzett meneteinek keménységi ellenőrzése ugyanezen okból kifolyólag szükséges.

Mikor érdemes duplexre vagy szuperduplexre frissíteni?

Válassza a 22Cr duplexet, ha a H2S alacsony (körülbelül 10 kPa vagy kevesebb), és magas a kloridszint. Válasszon szuperduplexet körülbelül 20 kPa-ig. Ezen felül térjen át a nikkelötvözetekre.

A duplex rozsdamentes acélok kétfázisú ausztenit és ferrit mikroszerkezettel rendelkeznek. Ahhoz, hogy megfeleljen a szabványnak, az anyagot oldatban kell lágyítani35-65% ferrit, és a PREN választja el a két családot: nagyjából 30-40 duplex esetén, 40 felett szuperduplex esetén. A Duplex a 316L folyáshatárának nagyjából dupláját és sokkal jobb kloridállóságot ad, ezért uralja a tengervíz-befecskendezést, az áramlási vezetékeket és az elosztócsöveket.

Három csapda ragadja meg a vásárlókat:

• A hideg munkát büntetik.Az egyik gyártó adatlapja a 2205-öt körülbelül 1,5 psi (10 kPa) H2S-t adja meg lágyítva és gyorsan lehűtve, de csak 0,3 psi-t (2 kPa) hidegen megmunkált állapotban. A hidegen hajlított duplex cső ezért az asztalokon kívül eshet.
• A szuperduplex korlátok nem egy szám.A 25Cr szuperduplexre vonatkozó publikált kutatások azt mutatják, hogy az azonos UNS-tartományon belüli tételek eltérhetnek a saját szolgáltatási teljesítményükben. Ha a szolgáltatás a táblázatokon kívül esik, az Európai Korróziós Tanács (EFC 17. kiadvány) által végzett tesztelés az elismert út.
• A hegesztések számítanak.A hegesztett fémnek kiegyensúlyozott ferritszintet kell tartania, és meg kell felelnie a keménységi követelménynek, ezért a hegesztési eljárás minősítésének mindkettőt tartalmaznia kell.

Mikor a nikkelötvözetek a megfelelő választás?

Használjon szilárd oldatú nikkelötvözetek, például 625, 825 és C-276, ha a H2S nyomása, hőmérséklete, alacsony pH-értéke vagy elemi kéntartalma meghaladja a duplex által kezelhető mennyiséget.

Ezeknek az ötvözeteknek nincs ferritfázisuk és nagyon magas a nikkeltartalmuk, így megőrzik repedésállóságukat zordabb körülmények között is. A gyártók megjegyzik például, hogy a lágyított 625-ös ötvözet megfelel a A.13. táblázat követelményeinek, keménységi jelentés nélkül, és hogy a 625 és 600 megfelel az MR0103 finomítói szabványnak, feltéve, hogy a keménység 35 HRC vagy az alatti. Az Alloy 625 általánosan elterjedt választás savanyú és CO2-dús áramlási vonalakhoz, burkolatokhoz és hegesztési burkolatokhoz; C-276 akkor van kiválasztva, ha savkloridok vagy oxidáló anyagok is jelen vannak; Az Alloy 825 mérsékelt hőmérsékleten alkalmas savanyú patakokhoz kén típusú savakkal.

Őszinte árnyalat az Alloy 718-on.Az edzett 718-as (és 725-ös) nagy szilárdságot biztosít a szelep belső részeinek, akasztóinak és csavarozásának, nem pedig a vezetékcsőnek.

A közzétett keménységi határértékek különböznek: az egyik gyártó 35 HRC-t említ a fúrólyuk-csövekhez és tömörítőkhöz, míg az API-minőségű 718-as adatlap 40 HRC-ig működik.

A sapka a felszerelési kategóriától és az alkalmazandó táblázattól függ, ezért rendelés előtt erősítse meg a szabvány szerint.

Ne feledje, hogy az MR0175 nem értékeli a lyukasztást vagy az általános korróziót. Még mindig olyan nikkelötvözetet kell választani, amely átmegy a savanyú kiszolgálási táblázatokon, CO2-, klorid- és savviselkedése miatt. Tekintse meg a Hastelloy C276 vs C22 és Incoloy 825 kénsavval kapcsolatos cikkeinket.

Hogyan viszonyul az erő és a költség ezekhez a fokozatokhoz?

A magasabb ötvözetű fajták kilogrammonkénti költsége több, de nagyobb folyáshatáruk csökkentheti a falvastagságot és részben ellensúlyozhatja a prémiumot.

Melyik fokozatot kell először kiszűrni egy adott savanyú állapot esetén?

Kezdje a H2S parciális nyomásával és hőmérsékletével, majd ellenőrizze a klorid-, pH- és korróziós igényeket. A táblázat csak az első képernyőt mutatja.

Mit kell megadni a beszerzési megrendelésnek az MR0175 megfelelőség bizonyításához?

Az anyagvizsgálati jegyzőkönyvben nevezze meg a szabványt és a kiadást, adja meg a savanyúság körülményeit, rögzítse a hőkezelési feltételt, és írja elő a keménységet (a duplexhez pedig a ferritet).

• Standard és kiadás:"ANSI/NACE MR0175/ISO 15156-3, a megrendelés időpontjában hatályos kiadás, műszaki körlevelekkel."
• Szolgáltatási adatok:H2S parciális nyomás, tervezési hőmérséklet, kloridtartalom, pH és bármely elemi kén.
• Állapot:oldat lágyítása és lehűtése; nincs hideg munka az erő növelésére; adja meg az engedélyezett hidegalakítást és annak határait.
• Keménység:maximális érték, vizsgálati módszer (HRC, HBW vagy HV konverziós szabállyal) és vizsgálati hely, beleértve a hegesztési varrat és a hőhatás által érintett zónát a gyártott orsókon.
• Csak duplex:ferrittartalom 35-65% nem nemesfémben, plusz hegesztési ferrit határértékek a hegesztési eljárás minősítésben.
• Dokumentumok:EN 10204 3.1 típusú tanúsítvány, pozitív anyagazonosító (PMI) és hőkezelési nyilvántartás.
• Megfelelőségi nyilatkozat:kérje írásban. A malmok gyakran nem nyomtatják ki az MR0175-öt a vizsgálati jelentésekre, mert a megfelelőség a specifikációból és a bejelentett keménységből következik.

A "NACE-kompatibilis" azt jelenti, hogy a cső nem korrodálódik?

Az MR0175 sz. csak H2S repedés ellen minősíti az anyagot. A lyukkorróziót, a réskorróziót, a CO2-korróziót és az eróziót továbbra is külön ellenőrizni kell.

Egy zsinór találkozhat minden MR0175-ös asztallal, és még meleg, kloridban gazdag vízben is elfér. A tervezők ezért a szabványt olyan pitting tesztekkel párosítják, mint az ASTM G48, a PREN átvilágítás és a projektszabályok, mint például a NORSOK M-001. A teljes körű megfelelőség a berendezés teljes stressz- és környezetképétől is függ, amelyet a felhasználó szolgáltatásértékelése határoz meg.

Jön a NACE MR0175 / ISO 15156 új kiadása?

Igen. A 2020-as ISO-kiadás (az ANSI/NACE által MR0175-2021-es néven kiadott) aktuális, és egy jelentős átstrukturált revízió fejlesztés alatt áll.

Az ISO 15156-3:2020 szabvány felváltotta a 2015-ös kiadást, és az ISO állapotoldalán egy fejlesztés alatt álló tervezet szerepel a felülvizsgálatra váróként. A 2026 márciusában bemutatott AMPP-dokumentumok három új részre szerveződő átírást írnak le: anyag- és feldolgozási követelmények, szolgáltatási környezet értékelése és anyagkiválasztás, valamint ellenőrzés, minősítés és szavazás. Az új kiadás megjelenéséig és elfogadásáig a 2020/2021-es szöveg az irányadó. Minden vásárlási rendelésnél adja meg a kiadást, hogy ne legyen félreértés.

Gyakran ismételt kérdések

Q: A NACE MR0175 ugyanaz, mint az ISO 15156?

A: Igen. Ezek ugyanazok a műszaki szövegek, amelyeket az ISO az ISO 15156-ként, a NACE (jelenleg AMPP) pedig az MR0175-ként tesz közzé. Jelenleg a 2020-as ISO-kiadás van érvényben.

Q: Mi a keménységi határa 316L-nek savanyú üzemben?

A: Az izzított 316L 22 HRC-re (237 HBW) korlátozva, mentes a szilárdság növelésére szolgáló hideg munkától, és enyhe környezetre korlátozódik a A.2 táblázat szerint.

Q: Használható a duplex 2205 10 kPa H2S felett?

A: Nem a szabvány általános táblázatai alatt. Körülbelül 10 kPa felett válasszon szuperduplexet (kb. 20 kPa-ig) vagy nikkelötvözetet, vagy minősítse az anyagot az adott szolgáltatás tesztelésével.

Q: Az MR0175 vonatkozik a finomítókra?

A: Nem. A finomító és a feldolgozó berendezések a NACE MR0103 / ISO 17945 szabvány alá tartoznak, amelynek megvannak a maga keménységi határai (például 28 HRC duplex esetén).

Q: Hogyan számíthatom ki a H2S parciális nyomást?

A: Szorozzuk meg a teljes abszolút nyomást a H2S móltörtével. 100 bar abszolút nyomáson és 0,5 mol% H2S-en az eredmény 0,5 bar vagy 50 kPa.

Q: Egy MR0175-kompatibilis cső ellenáll a lyukasztásnak?

A: Nem automatikusan. A szabvány csak a repedésekkel foglalkozik, ezért a lyukasztás és az általános korrózió külön értékelést igényel.

Hivatkozások

Hengerelt ötvözetek. Hidrogén-szulfid – NACE MR0175/ISO 15156 és NACE MR0103.https://www.rolledalloys.com/articles/hydrogen-sulfide-nace-mr0175-iso-15156-nace-mr0103/

ISO 15156-3:2020, állapot és hatály (Genorma).https://genorma.com/en/standards/iso-15156-3-2020

AMPP. ANSI/NACE MR0175-2021/ISO 15156-2020.https://content.ampp.org/standards/book/1139/ANSI-NACE-MR0175-Petroleum-and-Natural-Gas

AMPP Konferencia 2026. Frissítés a NACE MR0175/ISO 15156 szabványhoz.https://content.ampp.org/ampp/proceedings-abstract/CONF_MAR26/2026/1/107421

Alleima. SAF 2205 anyag adatlap.https://integration.alleima.com/cz/technical-center/material-datasheets/tube-and-pipe-seamless/saf-2205/

AMPP. Hiper duplex rozsdamentes acél legújabb H2S korróziós tesztjei.https://store.ampp.org/recent-hs-corrosion-tests-of-hyper-duplex-stainless-steel

TWI. Superduplex rozsdamentes acél tesztelése savanyú kiszolgáláshoz.https://www.twi-global.com/technical-knowledge/published-papers/testing-of-superduplex-stainless-steel-for-sour-service-march-2003

Korróziós Klinika. Kérdések és értelmezések a NACE MR0175/ISO 15156-hoz.https://www.corrosionclinic.com/corrosion/programs-and-courses/continuing-education/courses/Questions%20and%20interpretations%20for%20NACE%20MR0175_ISO-15156.html

Neonickel. Alloy 718 API adatlap.https://www.neonickel.com/alloys/all-alloys/alloy-718-api