|
Brzi odgovor
Zacjevovod za naftu i plinu "kiseloj" službi sumporovodika (H2S), NACE MR0175/ISO 15156 ograničava svaku leguru zauvjeti toplinske obrade, tvrdoća i okoliš. Žareni 316L odgovara samo blago kiseloj uporabi (do 60 stupnjeva, 100 kPa H2S, 22 HRC maksimalno). 22Cr duplex je ograničen na oko10 kPaH2S, 25Cr super duplex do oko20 kPa. Iznad toga, ili na višoj temperaturi, čvrste otopine nikalnih slitina kao što su legura 625 i C-276 uobičajeni su put. Standardne kontrolesamo pucanje, tako da se rupičasta i opća korozija ipak moraju zasebno provjeriti. |
Što zapravo pokriva NACE MR0175 / ISO 15156?
To je standard za proizvodnju nafte i plina za odabir metala koji su otporni na pucanje uzrokovano H2S. Obuhvaća samo pukotine, a ne opću koroziju ili rupičastu pojavu.
NACE MR0175 i ISO 15156 isti su tehnički tekst objavljen pod dva imena. NACE International sada je dio AMPP-a, koji zadržava broj MR0175. Standard ima tri dijela: Dio 1 daje opća načela, Dio 2 pokriva ugljične i niskolegirane čelike i lijevano željezo, a Dio 3 pokriva legure otporne na koroziju (CRA) i druge legure. Nehrđajući čelici i legure nikla spadaju u dio 3.
Treći dio govori o tri mehanizma krekiranja:sulfidne pukotine naprezanjem (SSC), pucanje od korozije pod naponom (SCC)igalvanski inducirano vodikovo naprezanje (GHSC). U vlastitoj izjavi o opsegu navodi se da se gubitak materijala općom ili lokalnom korozijom ne bavi. Također se kaže da dokument nije nužno prikladan za opremu za rafiniranje ili daljnju proizvodnju, što je teritorij sestrinskog standarda NACE MR0103 / ISO 17945.
Konačno, standard nadopunjuje, ali ne zamjenjuje, zahtjeve za materijale kodeksa dizajna. Cijev i dalje mora zadovoljavati ASME B31.3, B31.4, B31.8 ili specifikaciju projekta, a iznad toga mora zadovoljavati MR0175.
Kada se sustav cjevovoda računa kao "kisela usluga"?
Kiselo djelovanje počinje kada H2S parcijalni tlak dosegne oko 0,3 kPa (0,05 psi). Mjerni podatak je parcijalni tlak, a ne dijelovi na milijun.
Za ugljične čelike, ISO 15156-2 navodi da ispod 0,3 kPa H2S parcijalnog tlaka obično nisu potrebne nikakve mjere opreza. Iznad njega vrijede pravila o materijalu i tvrdoći. Za nehrđajuće čelike i legure nikla, dio 3 postavlja ograničenja za stvarni H2S parcijalni tlak, temperaturu, sadržaj klorida i pH.
Parcijalni tlak=ukupni apsolutni tlak × molski udio H2S.Radni primjer: plinovod na 100 bara apsolutno s 0,5 mol% H2S ima 100 × 0.005=0.5 bara, što je50 kPaod H2S. To je daleko iznad 0,3 kPa, tako da je linija kisela, a također je iznad granica od 10–20 kPa koje se primjenjuju na dvostruke kvalitete (vidi dolje). Sustavi u kojima je H2S samo otopljen u tekućini trebaju prvo izračunati parcijalni tlak plinovite faze; standard daje metodu.
Kakve su glavne ocjene u usporedbi prema NACE MR0175?
Ocjene čine ljestvicu od 316L do legura nikla, ali PREN ne naručuje jednostavno ljestvicu. PREN predviđa piting, dok su granice MR0175 postavljene ponašanjem pucanja.
PREN (ekvivalentni broj otpornosti na udarce) izračunava se kao %Cr + 3.3 × %Mo + 16 × %N. Dupleksni tipovi imaju visok PREN, ali njihov dopušteni tlak H2S je nizak, jer je feritna faza osjetljivija na vodikovo pucanje od potpuno austenitnih struktura. Tablica prikazuje glavne zahtjeve za tipove koji se najčešće navode za cijevi za naftu i plin.
|
Razred |
UNS / tipična specifikacija cijevi |
Zahtjevi za stanje i tvrdoću |
Gornja granica zaštite okoliša (kako je objavljeno) |
PREN |
|
316 / 316Laustenitnog |
S31600 / S31603; ASTM A312 |
Otopina žarena i kaljena; bez hladnog rada za podizanje snage; 22 HRC (237 HBW) maks |
Do 60 stupnjeva (140 stupnjeva F) pri do 100 kPa (15 psi) H2S bez ograničenja klorida; strože kombinacije pri višoj temperaturi |
≈24 |
|
6Mosuper-austenit (254SMO, AL-6XN, 1925hMo) |
S31254, N08367, N08926; ASTM A312 |
Otopina žarena; nije potrebno izvješćivanje o tvrdoći za žareno AL-6XN (Tip 3b, Tablica A.8) |
Postavite prema stupnju u tablici A.8; provjeriti određeni UNS i izdanje |
≈43–45 |
|
22Cr duplex (2205) |
S31803 / S32205; ASTM A790 |
Otopina žarena i brzo ohlađena; ferit 35–65% |
Do 232 stupnja (450 stupnjeva F) i oko 10 kPa (1,5 psi) H2S; hladno obrađeno stanje samo oko 2 kPa (0,3 psi) |
≈35 |
|
25Cr super duplex(2507, Zeron 100) |
S32750 / S32760; ASTM A790 |
Otopina žarena; ferit 35–65%; PREN iznad 40 |
Oko 20 kPa (3 psi) H2S za PREN 40–45; potvrdite uvjete temperature i klorida u tablici A.24 |
≈40–43 |
|
Legure nikla u čvrstoj otopini (625, 825, C-276) |
N06625, N08825, N10276; ASTM B444, B423, B622 |
žareno; nije potrebno izvješćivanje o tvrdoći za žarenu leguru 625 (tablica A.13) |
Postavljeno prema podskupini legure i općenito šire od dupleksa; potvrditi ocjenu po ocjenu |
Nije primjenjivo |
Izvor: Valjane legure, "Hidrogen sulfid – NACE MR0175/ISO 15156 & NACE MR0103" (uvjeti i reference u tablici); Alleima SAF 2205 podatkovna tablica (2205 ograničenja); AMPP hostirani ispitni papir na hiperdupleksu (20 kPa za PREN 40–45); Komentar tumačenja ISO 15156 (316 ograničenja); PREN vrijednosti izračunate pomoću EETA iz tipičnog sastava. Prikazana ograničenja su vrijednosti naslova; vodeći tekst je Dodatak A ISO 15156-3 u izdanju vaše narudžbenice.
Je li 316L dovoljno dobar za cjevovod kiselog ulja i plina?
Samo za blago kiselu upotrebu: žareni 316L prihvatljiv je do 60 stupnjeva pri 100 kPa H2S, s granicom tvrdoće od 22 HRC i bez ojačanja hladnim radom.
Svi austenitni nehrđajući čelici serije 300 dijele jednu tablicu (tablica A.2). Moraju biti žareni u otopini i kaljeni, bez hladnog rada namijenjenog povećanju čvrstoće i ne tvrđi od22 HRC (237 HBW). Standardna ASTM A240 ploča i A312 cijev isporučene u žarenom stanju obično zadovoljavaju ovo, pod uvjetom da je navedena tvrdoća ispod granice. Neke stranice distributera navode 23 HRC za 316L; austenitna granica u standardu je 22 HRC.
Granica koja obično odlučuje o pitanju je temperatura.
Iznad otprilike 60 stupnjeva dopušteni tlak H2S naglo pada, a SCC uzrokovan kloridima postaje problem. Za vruće kisele vodove koji sadrže kloride, 316L rijetko je pravi odgovor; korak do dupleksa ili više legure. Hladno savijene cijevi, hladno oblikovani spojevi i navoji očvrsnuti na 316L zahtijevaju provjere tvrdoće iz istog razloga.
Kada biste trebali nadograditi na duplex ili super duplex?
Odaberite 22Cr duplex kada je H2S nizak (oko 10 kPa ili manje), a kloridi visoki. Odaberite super duplex do oko 20 kPa. Iznad toga prijeđite na legure nikla.
Duplex nehrđajući čelici imaju dvofaznu mikrostrukturu austenita i ferita. Da bi se kvalificirao prema standardu, materijal mora biti žaren u otopini35–65% ferita, a PREN razdvaja dvije obitelji: otprilike 30 do 40 za duplex, iznad 40 za super duplex. Duplex daje otprilike dvostruko veću granicu razvlačenja od 316L i mnogo bolju otpornost na kloride, zbog čega dominira u cjevovodima za ubrizgavanje morske vode, protoku i razdjelniku.
Tri zamke hvataju kupce:
- Rad na hladno se kažnjava.Jedna podatkovna tablica proizvođača daje 2205 oko 1,5 psi (10 kPa) H2S kada se žari i brzo hladi, ali samo 0,3 psi (2 kPa) u hladnom stanju. Hladno savijena dvostruka cijev stoga može pasti izvan stolova.
- Super duplex ograničenja nisu jedan broj.Objavljeno istraživanje o 25Cr super duplexu pokazuje da se serije unutar istog UNS raspona mogu razlikovati u performansama kisele usluge. Tamo gdje je usluga izvan tablica, testiranje prema smjernicama Europske federacije za koroziju (EFC publikacija 17) je priznati put.
- Varovi se broje.Metal za zavarivanje također mora održavati uravnoteženu razinu ferita i zadovoljiti zahtjeve tvrdoće, tako da kvalifikacija postupka zavarivanja treba uključivati oboje.
Kada su legure nikla pravi izbor?
Upotrijebite legure nikla u čvrstoj otopini kao što su 625, 825 i C-276 kada H2S tlak, temperatura, niski pH ili elementarni sumpor premašuju ono što duplex može podnijeti.
Ove legure nemaju feritnu fazu i vrlo visok sadržaj nikla, tako da zadržavaju svoju otpornost na pucanje u težim uvjetima. Proizvođači napominju, na primjer, da žarena legura 625 zadovoljava tablicu A.13 bez potrebe za izvješćem o tvrdoći, te da 625 i 600 zadovoljavaju standard rafinerije MR0103 pod uvjetom da je tvrdoća na ili ispod 35 HRC. Legura 625 čest je izbor za kisele i CO2-bogate protoke, obloge i zavare; C-276 je odabrano tamo gdje su također prisutni kiselinski kloridi ili oksidirajuće vrste; Legura 825 odgovara kiselim strujama sa sumpornom kiselinom na umjerenim temperaturama.
Iskrena nijansa na leguri 718.Starošću otvrdnuti 718 (i 725) daje visoku čvrstoću za unutarnje dijelove ventila, vješalice i vijke radije nego za cjevovod.
Objavljene granice tvrdoće razlikuju se: jedan proizvođač navodi 35 HRC za cijevi i pakere u bušotini, dok podatkovna tablica API-grade 718 radi na 40 HRC.
Kapica ovisi o kategoriji opreme i tablici koja se primjenjuje, stoga je provjerite u skladu sa standardom prije naručivanja.
Zapamtite da MR0175 ne ocjenjuje rupičastu ili opću koroziju. Legura nikla koja prolazi tablice kiselosti i dalje mora biti odabrana zbog svog CO2, kloridnog i kiselog ponašanja. Pogledajte naše članke o Hastelloy C276 u odnosu na C22 i Incoloy 825 u sumpornoj kiselini.
Kako se snaga i cijena mogu usporediti u ovim razredima?
Više legure koštaju više po kilogramu, ali njihova veća granica razvlačenja može smanjiti debljinu stjenke i djelomično nadoknaditi premiju.
|
Razred |
Navedeni minimalni prinos (žareno) |
Relativna cijena legure po kg (EETA indikativno) |
Tipična uloga nafte i plina |
|
316L |
170 MPa (25 ksi) |
$ (osnovna vrijednost) |
Blago kiselo, niske temperature, komunalije |
|
6Mo (S31254) |
310 MPa (45 ksi) |
$$$ |
Kloridno, umjereno kiselo, hlađeno morskom vodom |
|
2205 (S32205) |
450 MPa (65 ksi) |
$$ |
Protočni vodovi s niskim sadržajem H2S, gornji proces, razdjelnici |
|
2507 (S32750) |
550 MPa (80 ksi) |
$$$ (oko 30-50% iznad 2205) |
Ubrizgavanje morske vode, podmorsko, kiselo s višim kloridom |
|
Legura 625 (N06625) |
414 MPa (60 ksi) |
$$$$$ |
Jako kiselo, visoka temperatura, obložena cijev |
|
C-276 (N10276) |
283 MPa (41 ksi) |
$$$$$ |
Kiselo plus kiselinski kloridi |
Koju biste ocjenu trebali prvo pregledati za određeno kiselo stanje?
Počnite od H2S parcijalnog tlaka i temperature, zatim provjerite potrebe za kloridom, pH i korozijom. Tablica daje samo prvi ekran.
|
Stanje usluge |
Prva ocjena na ekranu |
Provjere ključeva |
|
H2S do 100 kPa, do 60 stupnjeva, nizak klorid |
316L (žareno) |
22 HRC max; bez hladnog rada; promatrajte kloridni SCC ako temperatura poraste |
|
H2S do oko 10 kPa, visok klorid, viša temperatura |
22Cr duplex (2205) |
Ferit 35–65%; izbjegavajte hladno obrađene zavoje; zavariti ferit i tvrdoću |
|
H2S do oko 20 kPa, morska voda ili vruća slana voda |
25Cr super duplex (2507) |
PREN iznad 40; potvrdite uvjete temperature i klorida u tablici A.24 |
|
H2S iznad 20 kPa, nizak pH ili prisutan elementarni sumpor |
Legura 625 ili C-276 |
Tablica po razredima; piting i ponašanje CO2; punilo za zavarivanje (ERNiCrMo-3 za 625) |
|
Kiselo plus jaka kiselina ili oksidirajući kloridi |
C-276 (ili 625) |
Vrsta kiseline i temperatura; nije obuhvaćeno MR0175 |
Što narudžbenica mora navesti da bi se dokazala usklađenost s MR0175?
Imenujte standard i izdanje, navedite kisele uvjete, odredite uvjete toplinske obrade i zahtijevajte tvrdoću (i ferit za dupleks) u izvješću o ispitivanju materijala.
- Standard i izdanje:"ANSI/NACE MR0175/ISO 15156-3, izdanje na snazi na datum narudžbenice, s tehničkim cirkularima."
- Servisni podaci:Parcijalni tlak H2S, projektirana temperatura, sadržaj klorida, pH i bilo koji elementarni sumpor.
- Stanje:otopina žarena i kaljena; bez hladnog rada za podizanje snage; navedite dopušteno hladno oblikovanje i njegove granice.
- Tvrdoća:maksimalnu vrijednost, metodu ispitivanja (HRC, HBW ili HV s pravilom pretvorbe) i mjesto ispitivanja, uključujući zavarivanje i zonu pod utjecajem topline na izrađenim kalemovima.
- Samo duplex:sadržaj ferita 35–65% u osnovnom metalu, plus granice ferita za zavarivanje u kvalifikaciji postupka zavarivanja.
- Dokumenti:Certifikat EN 10204 tipa 3.1, pozitivna identifikacija materijala (PMI) i zapisi o toplinskoj obradi.
- Izjava o sukladnosti:tražiti to pismeno. Mlinovi često ne ispisuju "MR0175" na izvješćima o ispitivanju, jer sukladnost proizlazi iz specifikacije i prijavljene tvrdoće.
Znači li "sukladno NACE" da cijev neće korodirati?
Br. MR0175 kvalificira materijal samo protiv H2S pucanja. Udubina, pukotinska korozija, CO2 korozija i erozija i dalje zahtijevaju zasebne provjere.
Linija se može susresti sa svakim MR0175 stolom i još uvijek pipati u toploj vodi bogatoj kloridima. Dizajneri stoga uparuju standard s testovima pittinga kao što je ASTM G48, PREN screening i projektnim pravilima kao što je NORSOK M-001. Potpuna kvalificirana usklađenost također ovisi o ukupnom stresu opreme i slici okoline, koju definira procjena usluge korisnika.
Stiže li novo izdanje NACE MR0175 / ISO 15156?
Da. Izdanje ISO iz 2020. (objavljeno od strane ANSI/NACE kao MR0175-2021) je trenutno, a velika restrukturirana revizija je u razvoju.
ISO 15156-3:2020 zamijenio je izdanje iz 2015., a ISO-ova stranica statusa navodi ga kao rok za reviziju s nacrtom u razvoju. Dokumenti AMPP-a predstavljeni u ožujku 2026. opisuju ponovno pisanje organizirano u tri nova dijela: zahtjevi za materijal i obradu, procjena okruženja usluge i odabir materijala te verifikacija, kvalifikacija i glasanje. Do objave i donošenja novog izdanja mjerodavan je tekst iz 2020./2021. Navedite izdanje na svakoj narudžbenici kako ne bi bilo nejasnoća.
Često postavljana pitanja
Q: Je li NACE MR0175 isto što i ISO 15156?
A: Da. To je isti tehnički tekst, objavljen od strane ISO kao ISO 15156 i od strane NACE (sada AMPP) kao MR0175. ISO izdanje iz 2020. trenutno je na snazi.
Q: Koja je granica tvrdoće za 316L u kiseloj službi?
A: Žareni 316L ograničen je na 22 HRC (237 HBW), mora biti bez hladnog rada namijenjenog povećanju čvrstoće i ograničen je na blaga okruženja prema tablici A.2.
Q: Može li se duplex 2205 koristiti iznad 10 kPa H2S?
A: Ne pod općim tablicama standarda. Iznad oko 10 kPa odaberite super duplex (na oko 20 kPa) ili leguru nikla ili kvalificirajte materijal testiranjem za određenu uslugu.
Q: Odnosi li se MR0175 na rafinerije?
A: Ne. Oprema za rafiniranje i daljnju obradu potpada pod NACE MR0103 / ISO 17945, koji ima vlastita ograničenja tvrdoće (na primjer 28 HRC za dupleks).
Q: Kako izračunati parcijalni tlak H2S?
A: Pomnožite ukupni apsolutni tlak s molnim udjelom H2S. Pri 100 bara apsolutnog i 0,5 mol% H2S rezultat je 0,5 bara ili 50 kPa.
Q: Je li cijev usklađena s MR0175 otporna na piting?
A: Ne automatski. Standard se odnosi samo na pucanje, tako da rupičasta i opća korozija zahtijevaju odvojenu procjenu.
Reference
Valjane legure. Sumporovodik – NACE MR0175/ISO 15156 & NACE MR0103.https://www.rolledalloys.com/articles/hydrogen-sulfide-nace-mr0175-iso-15156-nace-mr0103/
ISO 15156-3:2020, status i opseg (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 konferencija 2026. Ažuriranje na NACE MR0175/ISO 15156.https://content.ampp.org/ampp/proceedings-abstract/CONF_MAR26/2026/1/107421
Alleima. Tehnički list materijala SAF 2205.https://integration.alleima.com/cz/technical-center/material-datasheets/tube-and-pipe-seamless/saf-2205/
AMPP. Nedavna ispitivanja H2S korozije hiper dupleks nehrđajućeg čelika.https://store.ampp.org/recent-hs-corrosion-tests-of-hyper-duplex-stainless-steel
TWI. Ispitivanje superdupleks nehrđajućeg čelika za kiselu upotrebu.https://www.twi-global.com/technical-knowledge/published-papers/testing-of-superduplex-stainless-steel-for-sour-service-march-2003
Klinika za koroziju. Pitanja i tumačenja za NACE MR0175/ISO 15156.https://www.corrosionclinic.com/corrosion/programs-and-courses/continuing-education/courses/Questions%20and%20interpretations%20for%20NACE%20MR0175_ISO-15156.html
Neonikel. Alloy 718 API podatkovna tablica.https://www.neonickel.com/alloys/all-alloys/alloy-718-api
