|
Brzi odgovor
Zacjevovoda za naftu i gasu "kiseloj" usluzi sa sumporovodikom (H2S), NACE MR0175/ISO 15156 ograničava svaku leguru postanje termičke obrade, tvrdoća i okolina. Žareni 316L odgovara samo blago kiseloj upotrebi (do 60 stepeni, 100 kPa H2S, 22 HRC maksimum). 22Cr duplex je ograničen na oko10 kPaH2S, 25Cr super duplex do oko20 kPa. Iznad toga, ili na višoj temperaturi, legure nikla u čvrstom rastvoru kao što su Alloy 625 i C-276 su uobičajeni put. Standardne kontrolesamo pucanje, tako da se pitting i opća korozija i dalje moraju zasebno provjeravati. |
Šta NACE MR0175 / ISO 15156 zapravo pokriva?
To je standard za proizvodnju nafte i plina za odabir metala koji su otporni na pucanje uzrokovano H2S. Pokriva samo pukotine, a ne opću koroziju ili pitting.
NACE MR0175 i ISO 15156 su isti tehnički tekst objavljen pod dva naziva. NACE International je sada dio AMPP-a, koji zadržava MR0175 broj. Standard ima tri dijela: Dio 1 daje opća načela, Dio 2 pokriva ugljične i niskolegirane čelike i liveno gvožđe, a Dio 3 pokriva legure otporne na koroziju (CRA) i druge legure. Nerđajući čelici i legure nikla potpadaju pod Dio 3.
Treći dio bavi se tri mehanizma pucanja:sulfidna napona pucanja (SSC), naponske korozivne pukotine (SCC)igalvanski indukovano pucanje pod naponom vodikom (GHSC). Njegova vlastita izjava o obimu kaže da se gubitak materijala općom ili lokaliziranom korozijom ne rješava. Takođe se navodi da dokument nije nužno prikladan za rafiniranje ili opremu koja se nalazi ispod, što je teritorija sestrinskog standarda NACE MR0103 / ISO 17945.
Konačno, standard dopunjuje, ali ne zamjenjuje, zahtjeve za materijale iz kodova dizajna. Cijev i dalje mora zadovoljiti ASME B31.3, B31.4, B31.8 ili specifikaciju projekta, i zadovoljavati MR0175 na vrhu.
Kada se cevovodni sistem računa kao "kisela usluga"?
Servis kiselosti počinje kada parcijalni pritisak H2S dostigne oko 0,3 kPa (0,05 psi). Metrika je parcijalni pritisak, a ne delovi na milion.
Za ugljične čelike, ISO 15156-2 navodi da ispod 0,3 kPa H2S parcijalnog tlaka obično nisu potrebne mjere opreza. Iznad toga vrijede pravila o materijalu i tvrdoći. Za nehrđajuće čelike i legure nikla, dio 3 zatim postavlja granice za stvarni parcijalni tlak H2S, temperaturu, sadržaj klorida i pH.
Parcijalni pritisak=ukupni apsolutni pritisak × H2S molska frakcija.Radni primjer: plinovod na apsolutno 100 bara sa 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 takođe je i iznad granica od 10–20 kPa koje se odnose na dupleks klase (vidi dole). Sistemi u kojima je H2S rastvoren samo u tečnosti zahtevaju da se prvo razradi parcijalni pritisak gasne faze; standard daje metodu.
Kako se glavne ocjene upoređuju prema NACE MR0175?
Klase formiraju ljestve od 316L do legura nikla, ali ljestve nisu jednostavno naručene od strane PREN-a. PREN predviđa ispucavanje, dok su granice MR0175 postavljene ponašanjem naprslina.
PREN (ekvivalentni broj otpornosti na pitting) se izračunava kao %Cr + 3.3 × %Mo + 16 × %N. Duplex tipovi imaju visok PREN, ali njihov dozvoljeni pritisak H2S je nizak, jer je feritna faza osjetljivija na pucanje vodikom od potpuno austenitnih struktura. Tabela prikazuje glavne zahtjeve za klase koje se najčešće navode za cijevi za naftu i plin.
|
Ocjena |
UNS / tipične cijevi spec |
Zahtjevi za stanje i tvrdoću |
Ekološki plafon (kako je objavljeno) |
PREN |
|
316 / 316Laustenit |
S31600 / S31603; ASTM A312 |
Otopina žarena i kaljena; nema hladnog rada za podizanje snage; 22 HRC (237 HBW) max |
Do 60 stepeni (140 stepeni F) na do 100 kPa (15 psi) H2S bez ograničenja hlorida; strože kombinacije na višoj temperaturi |
≈24 |
|
6Mosuper-austenit (254SMO, AL-6XN, 1925hMo) |
S31254, N08367, N08926; ASTM A312 |
Otopina žarena; nije potrebno izveštavanje o tvrdoći za žareni AL-6XN (tip 3b, tabela A.8) |
Postavljeno prema razredu u tabeli A.8; provjerite konkretan UNS i izdanje |
≈43–45 |
|
22Cr duplex (2205) |
S31803 / S32205; ASTM A790 |
Otopina žarena i brzo hlađena; ferit 35–65% |
Do 232 stepena (450 stepeni 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 termine temperature i klorida u tabeli A.24 |
≈40–43 |
|
Legure nikla u čvrstom rastvoru (625, 825, C-276) |
N06625, N08825, N10276; ASTM B444, B423, B622 |
Annealed; nije potrebno izvješćivanje o tvrdoći za žarenu leguru 625 (tabela A.13) |
Postavljeno prema podgrupi legure i općenito šire od dupleksa; potvrđivati razred po razred |
Nije primjenjivo |
Izvor: valjane legure, "Vodonik sulfid – NACE MR0175/ISO 15156 & NACE MR0103" (stanje i reference u tabeli); Alleima SAF 2205 datasheet (2205 granica); AMPP-hostovan test papir na hiper-dupleksu (20 kPa za PREN 40–45); Komentar tumačenja ISO 15156 (316 ograničenja); PREN vrijednosti izračunate EETA iz tipične kompozicije. Prikazane granice su vrijednosti naslova; važeći tekst je Aneks A standarda ISO 15156-3 u izdanju na vašoj narudžbini.
Je li 316L dovoljno dobar za cijevi za kiselu naftu i plin?
Samo za blagu kiselu upotrebu: žareni 316L je prihvatljiv do 60 stepeni na 100 kPa H2S, sa granicom tvrdoće od 22 HRC i bez ojačanja hladnim radom.
Svi austenitni nerđajući čelici serije 300 dijele jednu tabelu (tabela A.2). Moraju biti žareni u rastvoru i kaljeni, bez hladnog rada za podizanje čvrstoće i ne tvrđi od22 HRC (237 HBW). Standardna ASTM A240 ploča i A312 cijev isporučene u žarenom stanju normalno ispunjavaju ovo, pod uvjetom da je prijavljena 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 oko 60 stepeni dozvoljeni pritisak H2S naglo opada, a SCC vođen hloridima postaje problem. Za vruće kisele vodove koji sadrže hlorid, 316L je retko pravi odgovor; korak do dupleksa ili više legure. Hladno savijene cijevi, hladno oblikovani spojni elementi i navoji kaljeni deformacijom na 316L zahtijevaju provjeru tvrdoće iz istog razloga.
Kada trebate izvršiti nadogradnju na duplex ili super duplex?
Odaberite 22Cr duplex kada je H2S nizak (oko 10 kPa ili manje) i kada su hloridi visoki. Odaberite super duplex do oko 20 kPa. Iznad toga, prijeđite na legure nikla.
Dupleks nerđajući 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 porodice: otprilike 30 do 40 za dupleks, iznad 40 za super dupleks. Duplex daje otprilike duplo veću granicu tečenja od 316L i mnogo bolju otpornost na hlorid, zbog čega dominira ubrizgavanjem morske vode, protočnim i razvodnim cjevovodima.
Tri zamke hvataju kupce:
- Hladan rad se kažnjava.Jedan tehnički list proizvođača daje 2205 oko 1,5 psi (10 kPa) H2S kada se žari i brzo ohladi, ali samo 0,3 psi (2 kPa) u hladnom obrađenom stanju. Hladno savijena dupleks cijev stoga može ispasti 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 kiselih usluga. Tamo gdje servis nije u skladu sa tabelama, testiranje prema smjernicama Evropske federacije za koroziju (EFC publikacija 17) je priznata ruta.
- Zavari se računaju.Metal zavarivanja takođe mora održavati uravnotežen nivo ferita i ispunjavati zahtjeve za tvrdoću, tako da kvalifikacija postupka zavarivanja treba uključiti oboje.
Kada su legure nikla pravi izbor?
Koristite legure nikla u čvrstom rastvoru kao što su 625, 825 i C-276 kada pritisak H2S, temperatura, nizak pH ili elementarni sumpor premašuju dozvoljeno rukovanje dupleksom.
Ove legure nemaju feritnu fazu i imaju vrlo visok sadržaj nikla, tako da zadržavaju otpornost na pucanje u težim uvjetima. Proizvođači primjećuju, na primjer, da žarena legura 625 zadovoljava Tabelu A.13 bez potrebe za izvještajem o tvrdoći, a da 625 i 600 ispunjavaju rafinerijski standard MR0103 pod uvjetom da je tvrdoća na ili ispod 35 HRC. Legura 625 je uobičajen izbor za kisele i CO2 bogate protočne vodove, obloge i zavarene slojeve; C-276 se bira tamo gdje su prisutni kiseli hloridi ili oksidirajuće vrste; Legura 825 odgovara kiselim tokovima sa sumpornim kiselinama na umjerenim temperaturama.
Iskrena nijansa na Alloy 718.Starenjem očvršćeni 718 (i 725) daju visoku čvrstoću za unutrašnje ventile, vješalice i vijke, a ne za cijevne cijevi.
Objavljene granice tvrdoće se razlikuju: jedan proizvođač navodi 35 HRC za dubinske cijevi i pakere, dok API-grade 718 datasheet radi na 40 HRC.
Kapac ovisi o kategoriji opreme i tablici koja se primjenjuje, pa je prije naručivanja potvrdite u odnosu na standard.
Zapamtite da MR0175 ne procjenjuje piting ili opštu koroziju. Legura nikla koja prolazi kroz tablice kiselosti i dalje mora biti odabrana zbog ponašanja CO2, klorida i kiselina. Pogledajte naše članke o Hastelloy C276 protiv C22 i Incoloy 825 u sumpornoj kiselini.
Kako se snaga i trošak porede u ovim razredima?
Više legure koštaju više po kilogramu, ali njihova veća čvrstoća popuštanja može smanjiti debljinu stijenke i djelomično nadoknaditi premiju.
|
Ocjena |
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, niska temperatura, komunalije |
|
6 mjeseci (S31254) |
310 MPa (45 ksi) |
$$$ |
Teška klorida, umjereno kisela, ohlađena morskom vodom |
|
2205 (S32205) |
450 MPa (65 ksi) |
$$ |
Protočni vodovi sa niskim sadržajem H2S, gornji proces, razdjelnici |
|
2507 (S32750) |
550 MPa (80 ksi) |
$$$ (oko 30-50% iznad 2205) |
Ubrizgavanje morske vode, podmorsko, kiselo sa visokim sadržajem hlorida |
|
legura 625 (N06625) |
414 MPa (60 ksi) |
$$$$$ |
Jaka kiselost, visoka temperatura, obložena cijev |
|
C-276 (N10276) |
283 MPa (41 ksi) |
$$$$$ |
Kiselo plus kiseli hloridi |
Koju ocenu prvo treba pregledati za dato kiselo stanje?
Počnite od parcijalnog pritiska i temperature H2S, a zatim provjerite potrebe za hloridima, pH i korozijom. Tabela daje samo prvi ekran.
|
Servisno stanje |
Prvi ekran |
Provjere ključeva |
|
H2S do 100 kPa, do 60 stepeni, malo hlorida |
316L (žareno) |
22 HRC max; bez hladnog rada; gledajte klorid SCC ako temperatura poraste |
|
H2S do oko 10 kPa, visoki hlorid, viša temperatura |
22Cr duplex (2205) |
Ferit 35–65%; izbjegavajte hladno obrađene krivine; ferit i tvrdoća zavara |
|
H2S do oko 20 kPa, morska voda ili vruća slana voda |
25Cr super duplex (2507) |
PREN iznad 40; potvrdite termine temperature i klorida u tabeli A.24 |
|
H2S iznad 20 kPa, nizak pH ili prisutan elementarni sumpor |
Legura 625 ili C-276 |
Tablica za specifične razrede; pitting i ponašanje CO2; punilo za varenje (ERNiCrMo-3 za 625) |
|
Kiselo plus jaka kiselina ili oksidirajući hloridi |
C-276 (ili 625) |
Vrsta i temperatura kiseline; nije obuhvaćeno MR0175 |
Šta narudžbenica mora navesti da bi se dokazala usklađenost sa MR0175?
Imenujte standard i izdanje, navedite uslove kiselosti, odredite uslove termičke obrade i zahtevajte tvrdoću (i ferit za dupleks) u izveštaju o ispitivanju materijala.
- Standard i izdanje:"ANSI/NACE MR0175/ISO 15156-3, izdanje na snazi na datum narudžbenice, sa tehničkim cirkularima."
- Servisni podaci:H2S parcijalni pritisak, projektovana temperatura, sadržaj hlorida, pH i bilo koji elementarni sumpor.
- stanje:otopina žarena i kaljena; nema hladnog rada za podizanje snage; navesti svako dozvoljeno hladno oblikovanje i njegove granice.
- tvrdoća:maksimalnu vrijednost, metodu ispitivanja (HRC, HBW ili HV sa pravilom konverzije) i mjesto ispitivanja, uključujući šav i zonu pod utjecajem topline na proizvedenim kalemovima.
- Samo dupleks:sadržaj ferita 35–65% u osnovnom metalu, plus ograničenja ferita zavarivanja u kvalifikaciji postupka zavarivanja.
- Dokumenti:EN 10204 certifikat tipa 3.1, pozitivna identifikacija materijala (PMI) i zapisi o termičkoj obradi.
- Izjava o usklađenosti:zatražite to pismenim putem. Mlinovi često ne štampaju "MR0175" na izveštajima o ispitivanju, jer usklađenost proizilazi iz specifikacije i prijavljene tvrdoće.
Da li "usaglašeno sa NACE-om" znači da cijev neće korodirati?
Br. MR0175 kvalifikuje materijal samo protiv pucanja H2S. Pitting, pukotna korozija, CO2 korozija i erozija i dalje zahtijevaju posebne provjere.
Linija može zadovoljiti svaki MR0175 sto i mirnu jamu u toploj vodi bogatoj hloridima. Dizajneri stoga uparuju standard sa pitting testovima kao što su ASTM G48, PREN skrining i projektna pravila kao što je NORSOK M-001. Potpuna usklađenost također ovisi o cjelokupnoj slici stresa i okoliša opreme koju definira korisnička procjena usluge.
Dolazi li novo izdanje NACE MR0175 / ISO 15156?
Da. Izdanje ISO 2020 (koji je objavio ANSI/NACE kao MR0175-2021) je trenutno i velika restrukturirana revizija je u razvoju.
ISO 15156-3:2020 zamenio je izdanje iz 2015. godine, a na stranici sa statusom ISO-a navodi se da treba da se revidira sa nacrtom u razvoju. AMPP dokumenti predstavljeni u martu 2026. opisuju ponovno pisanje organizirano u tri nova dijela: zahtjevi za materijalom i obradom, procjena uslužnog okruženja i odabir materijala, te verifikacija, kvalifikacija i glasanje. Dok se novo izdanje ne objavi i usvoji, važi tekst za 2020/2021. Navedite izdanje na svakoj narudžbini kako ne bi bilo nejasnoća.
Često postavljana pitanja
Q: Da li je NACE MR0175 isto što i ISO 15156?
A: Da. To su isti tehnički tekst, koji je objavio ISO kao ISO 15156 i NACE (sada AMPP) kao MR0175. Trenutno je na snazi ISO izdanje 2020.
Q: Koja je granica tvrdoće za 316L u kiseloj službi?
A: Žareni 316L je ograničen na 22 HRC (237 HBW), mora biti bez hladnog rada namijenjen podizanju čvrstoće i ograničen je na blage sredine prema tabeli A.2.
Q: Može li se duplex 2205 koristiti iznad 10 kPa H2S?
A: Ne pod opštim tabelama standarda. Iznad oko 10 kPa, odaberite super duplex (do oko 20 kPa) ili leguru nikla, ili kvalifikujte materijal testiranjem za određenu uslugu.
Q: Da li se MR0175 primjenjuje na rafinerije?
A: Ne. Oprema za rafinaciju i nizvodno potpada pod NACE MR0103 / ISO 17945, koji ima svoja ograničenja tvrdoće (na primjer 28 HRC za dupleks).
Q: Kako da izračunam parcijalni pritisak H2S?
A: Pomnožite ukupni apsolutni pritisak sa molskom frakcijom H2S. Na 100 bara apsolutno i 0,5 mol% H2S rezultat je 0,5 bara, ili 50 kPa.
Q: Da li cijev usklađena sa MR0175 otporna na udubljenje?
A: Ne automatski. Standard se bavi samo pucanjem, tako da piting i opšta korozija zahtevaju odvojenu procenu.
Reference
Valjane legure. Vodonik sulfid – 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. Najnovija H2S ispitivanja korozije hiper duplex nerđajućeg čelika.https://store.ampp.org/recent-hs-corrosion-tests-of-hyper-duplex-stainless-steel
TWI. Ispitivanje superdupleks nerđajućeg čelika na kiselu upotrebu.https://www.twi-global.com/technical-knowledge/published-papers/testing-of-superduplex-stainless-steel-for-sour-service-march-2003
Corrosion Clinic. 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
Neonikl. Alloy 718 API list sa podacima.https://www.neonickel.com/alloys/all-alloys/alloy-718-api
