Επιλογή υλικού σωληνώσεων λαδιού και αερίου: Ανοξείδωτος χάλυβας και κράμα νικελίου συμβατοί με NACE MR0175

Τι καλύπτει πραγματικά το NACE MR0175 / ISO 15156;

Είναι το πρότυπο παραγωγής πετρελαίου και φυσικού αερίου για την επιλογή μετάλλων που αντιστέκονται στη ρηγμάτωση που προκαλείται από το H2S. Καλύπτει μόνο τις ρωγμές, όχι τη γενική διάβρωση ή τη διάβρωση.

Το NACE MR0175 και το ISO 15156 είναι το ίδιο τεχνικό κείμενο που δημοσιεύεται με δύο ονόματα. Η NACE International είναι πλέον μέρος της AMPP, η οποία διατηρεί τον αριθμό MR0175. Το πρότυπο έχει τρία μέρη: Το Μέρος 1 δίνει γενικές αρχές, το Μέρος 2 καλύπτει άνθρακα και χαμηλού κράματος χάλυβες και χυτοσίδηρο, και το Μέρος 3 καλύπτει κράματα ανθεκτικά στη διάβρωση (CRA) και άλλα κράματα. Οι ανοξείδωτοι χάλυβες και τα κράματα νικελίου εμπίπτουν στο Μέρος 3.

Το Μέρος 3 πραγματεύεται τρεις μηχανισμούς πυρόλυσης:πυρόλυση καταπόνησης σουλφιδίου (SSC), ρωγμές λόγω διάβρωσης λόγω καταπόνησης (SCC)καιγαλβανικά επαγόμενη διάσπαση καταπόνησης υδρογόνου (GHSC). Η δήλωση του πεδίου εφαρμογής του λέει ότι η απώλεια υλικού από γενική ή τοπική διάβρωση δεν αντιμετωπίζεται. Λέει επίσης ότι το έγγραφο δεν είναι απαραιτήτως κατάλληλο για εξευγενισμό ή εξοπλισμό κατάντη, που είναι η περιοχή του αδελφού προτύπου NACE MR0103 / ISO 17945.

Τέλος, το πρότυπο συμπληρώνει, αλλά δεν αντικαθιστά, τις απαιτήσεις υλικών των σχεδιαστικών κωδίκων. Ένας σωλήνας πρέπει να πληροί τα ASME B31.3, B31.4, B31.8 ή τις προδιαγραφές του έργου και να ικανοποιεί το MR0175 από πάνω.

Πότε ένα σύστημα σωληνώσεων υπολογίζεται ως "ξινό σέρβις";

Το σέρβις ξεκινά όταν η μερική πίεση H2S φτάσει περίπου τα 0,3 kPa (0,05 psi). Η μέτρηση είναι μερική πίεση, όχι μέρη ανά εκατομμύριο.

Για ανθρακούχους χάλυβες, το ISO 15156-2 δηλώνει ότι κάτω από 0,3 kPa μερική πίεση H2S κανονικά δεν απαιτούνται προφυλάξεις. Πάνω από αυτό ισχύουν κανόνες υλικού και σκληρότητας. Για τους ανοξείδωτους χάλυβες και τα κράματα νικελίου, το Μέρος 3 ορίζει στη συνέχεια όρια για την πραγματική μερική πίεση H2S, τη θερμοκρασία, την περιεκτικότητα σε χλώριο και το pH.

Μερική πίεση=συνολική απόλυτη πίεση × μοριακό κλάσμα H2S.Παράδειγμα εργασίας: μια γραμμή αερίου στα 100 bar απόλυτη με 0,5 mol% H2S έχει 100 × 0.005=0.5 bar, που είναι50 kPaτου H2S. Αυτό είναι πολύ πάνω από 0,3 kPa, επομένως η γραμμή είναι ξινή και είναι επίσης πάνω από τα όρια 10–20 kPa που ισχύουν για ποιότητες διπλής όψης (δείτε παρακάτω). Τα συστήματα όπου το H2S διαλύεται μόνο σε ένα υγρό χρειάζονται πρώτα την επεξεργασία της μερικής πίεσης αέριας φάσης. το πρότυπο δίνει τη μέθοδο.

Πώς συγκρίνονται οι κύριοι βαθμοί στο NACE MR0175;

Οι ποιότητες σχηματίζουν μια σκάλα από 316L μέχρι κράματα νικελίου, αλλά η σκάλα δεν παραγγέλνεται απλώς από την PREN. Το PREN προβλέπει το pitting, ενώ τα όρια MR0175 τίθενται από τη συμπεριφορά πυρόλυσης.

Το PREN (ισοδύναμος αριθμός αντίστασης διάτρησης) υπολογίζεται ως %Cr + 3.3 × %Mo + 16 × %N. Οι ποιότητες διπλής όψης έχουν υψηλό PREN, ωστόσο η επιτρεπόμενη πίεση H2S τους είναι χαμηλή, επειδή η φάση φερρίτη είναι πιο ευαίσθητη στη ρωγμή υδρογόνου από τις πλήρως ωστενιτικές δομές. Ο πίνακας δείχνει τις βασικές απαιτήσεις για τις ποιότητες που καθορίζονται συχνότερα για αγωγούς πετρελαίου και φυσικού αερίου.

Πηγή: Rolled Alloys, "Hydrogen Sulfide – NACE MR0175/ISO 15156 & NACE MR0103" (αναφορές κατάστασης και πίνακα); Δελτίο δεδομένων Alleima SAF 2205 (2205 όρια). Δοκιμαστικό χαρτί που φιλοξενείται από AMPP σε υπερδιπλής όψης (20 kPa για PREN 40–45). Σχολιασμός ερμηνείας ISO 15156 (316 όρια). Οι τιμές PREN υπολογίζονται από την ΕΕΤΑ από τυπική σύνθεση. Τα όρια που εμφανίζονται είναι τιμές επικεφαλίδας. το κείμενο που διέπει είναι το Παράρτημα Α του ISO 15156-3 στην έκδοση της παραγγελίας αγοράς σας.

Είναι τα 316L αρκετά καλά για σωληνώσεις ξινελαίου και φυσικού αερίου;

Μόνο για ήπιο σέρβις: η ανόπτηση 316L είναι αποδεκτή έως 60 μοίρες στα 100 kPa H2S, με όριο σκληρότητας 22 HRC και χωρίς ενίσχυση με ψυχρή εργασία.

Όλοι οι ωστενιτικοί ανοξείδωτοι χάλυβες της σειράς 300 μοιράζονται ένα τραπέζι (Πίνακας A.2). Πρέπει να είναι ανόπτηση και σβήσιμο με διάλυμα, χωρίς ψυχρή εργασία που προορίζεται για αύξηση της αντοχής και όχι περισσότερο από22 HRC (237 HBW). Η τυπική πλάκα ASTM A240 και ο σωλήνας A312 που παρέχονται σε κατάσταση ανόπτησης πληρούν κανονικά αυτό, υπό την προϋπόθεση ότι η αναφερόμενη σκληρότητα είναι κάτω από το όριο. Ορισμένες σελίδες διανομέα αναφέρουν 23 HRC για 316L. το ωστενιτικό όριο στο πρότυπο είναι 22 HRC.

Το όριο που συνήθως αποφασίζει την ερώτηση είναι η θερμοκρασία.

Πάνω από περίπου 60 μοίρες η επιτρεπόμενη πίεση H2S πέφτει απότομα και το SCC που βασίζεται σε χλωρίδιο γίνεται το πρόβλημα. Για καυτές, χλωριούχες γραμμές ξινή, τα 316L είναι σπάνια η σωστή απάντηση. ανεβείτε σε διπλό ή υψηλότερο κράμα. Ο σωλήνας ψυχρής κάμψης, τα εξαρτήματα ψυχρής διαμόρφωσης και τα σπειρώματα που έχουν σκληρυνθεί με καταπόνηση στο 316L χρειάζονται ελέγχους σκληρότητας για τον ίδιο λόγο.

Πότε πρέπει να κάνετε αναβάθμιση σε duplex ή super duplex;

Επιλέξτε 22Cr duplex όταν το H2S είναι χαμηλό (περίπου 10 kPa ή λιγότερο) και τα χλωρίδια είναι υψηλά. Επιλέξτε super duplex έως περίπου 20 kPa. Πάνω από αυτό, προχωρήστε στα κράματα νικελίου.

Οι διπλοί ανοξείδωτοι χάλυβες έχουν μικροδομή δύο φάσεων από ωστενίτη και φερρίτη. Για να πληροί τις προϋποθέσεις για το πρότυπο, το υλικό πρέπει να είναι ανόπτηση με διάλυμα35–65% φερρίτης, και το PREN χωρίζει τις δύο οικογένειες: περίπου 30 έως 40 για duplex, πάνω από 40 για super duplex. Το Duplex δίνει περίπου διπλάσια αντοχή διαρροής των 316 λίτρων και πολύ καλύτερη αντίσταση χλωρίου, γι' αυτό κυριαρχεί στις σωληνώσεις έγχυσης θαλασσινού νερού, γραμμής ροής και πολλαπλής.

Τρεις παγίδες πιάνουν τους αγοραστές:

• Η ψυχρή εργασία τιμωρείται.Ένα φύλλο δεδομένων παραγωγού δίνει στο 2205 περίπου 1,5 psi (10 kPa) H2S όταν ανόπτεται και ψύχεται γρήγορα, αλλά μόνο 0,3 psi (2 kPa) σε κατάσταση ψυχρής επεξεργασίας. Επομένως, ο σωλήνας διπλής όψης με ψυχρή κάμψη μπορεί να πέσει έξω από τα τραπέζια.
• Τα όρια υπερδιπλής όψης δεν είναι ένας αριθμός.Δημοσιευμένη έρευνα για το super duplex 25Cr δείχνει ότι οι παρτίδες εντός του ίδιου εύρους UNS μπορεί να διαφέρουν ως προς την απόδοση της ξινής υπηρεσίας. Όπου το σέρβις βρίσκεται εκτός των πινάκων, η δοκιμή στην καθοδήγηση της Ευρωπαϊκής Ομοσπονδίας Διάβρωσης (EFC Publication 17) είναι η αναγνωρισμένη διαδρομή.
• Οι συγκολλήσεις μετράνε.Το μέταλλο συγκόλλησης πρέπει επίσης να διατηρεί ένα ισορροπημένο επίπεδο φερρίτη και να πληροί την απαίτηση σκληρότητας, επομένως η πιστοποίηση της διαδικασίας συγκόλλησης θα πρέπει να περιλαμβάνει και τα δύο.

Πότε τα κράματα νικελίου είναι η σωστή επιλογή;

Χρησιμοποιήστε κράματα νικελίου στερεού διαλύματος όπως 625, 825 και C-276 όταν η πίεση H2S, η θερμοκρασία, το χαμηλό pH ή το στοιχειακό θείο υπερβαίνουν αυτό που επιτρέπεται να χειριστεί το duplex.

Αυτά τα κράματα δεν έχουν φάση φερρίτη και πολύ υψηλή περιεκτικότητα σε νικέλιο, επομένως διατηρούν την αντίστασή τους στη ρωγμή σε πιο σκληρές συνθήκες. Οι παραγωγοί σημειώνουν, για παράδειγμα, ότι το ανοπτημένο κράμα 625 ικανοποιεί τον Πίνακα A.13 χωρίς να απαιτείται αναφορά σκληρότητας και ότι τα 625 και 600 πληρούν το πρότυπο MR0103 του διυλιστηρίου, υπό την προϋπόθεση ότι η σκληρότητα είναι κάτω από 35 HRC. Το κράμα 625 είναι μια κοινή επιλογή για γραμμές ροής με ξινό και πλούσιες σε CO2, επένδυση και επικάλυψη συγκόλλησης. Το C-276 επιλέγεται όπου υπάρχουν επίσης χλωρίδια οξέος ή οξειδωτικά είδη. Το κράμα 825 ταιριάζει σε όξινα ρεύματα με θειικά οξέα σε μέτριες θερμοκρασίες.

Ειλικρινής απόχρωση στο Alloy 718.Το παλαιωμένο 718 (και το 725) δίνει υψηλή αντοχή για τα εσωτερικά βαλβίδων, τις κρεμάστρες και τα μπουλόνια αντί για τον αγωγό γραμμής.

Τα δημοσιευμένα καλύμματα σκληρότητας διαφέρουν: ένας παραγωγός αναφέρει 35 HRC για σωληνοειδείς σωλήνες και συσκευαστές, ενώ ένα φύλλο δεδομένων βαθμού API 718 λειτουργεί με 40 HRC.

Το καπάκι εξαρτάται από την κατηγορία εξοπλισμού και τον πίνακα που ισχύει, επομένως επιβεβαιώστε το σύμφωνα με το πρότυπο πριν παραγγείλετε.

Θυμηθείτε ότι το MR0175 δεν αξιολογεί τη διάβρωση ή τη γενική διάβρωση. Πρέπει ακόμη να επιλεγεί ένα κράμα νικελίου που περνάει από τους πίνακες όξινης εξυπηρέτησης για τη συμπεριφορά του σε CO2, χλωρίδιο και οξύ. Δείτε τα άρθρα μας σχετικά με το Hastelloy C276 vs C22 και το Incoloy 825 σε θειικό οξύ.

Πώς συγκρίνονται η δύναμη και το κόστος σε αυτούς τους βαθμούς;

Οι ποιότητες υψηλότερων κραμάτων κοστίζουν περισσότερο ανά κιλό, αλλά η υψηλότερη αντοχή τους στην απόδοση μπορεί να μειώσει το πάχος του τοιχώματος και να αντισταθμίσει εν μέρει την πριμοδότηση.

Ποιο βαθμό πρέπει να ελέγξετε πρώτα για μια δεδομένη ξινή κατάσταση;

Ξεκινήστε από τη μερική πίεση και τη θερμοκρασία H2S και, στη συνέχεια, ελέγξτε τις ανάγκες σε χλωρίδιο, pH και διάβρωση. Ο πίνακας δίνει μόνο μια πρώτη οθόνη.

Τι πρέπει να προσδιορίζει μια εντολή αγοράς για να αποδειχθεί η συμμόρφωση με το MR0175;

Ονομάστε το πρότυπο και την έκδοση, δηλώστε τις όξινες συνθήκες, καθορίστε την κατάσταση θερμικής επεξεργασίας και απαιτήστε σκληρότητα (και φερρίτη για διπλή όψη) στην έκθεση δοκιμής υλικού.

• Πρότυπο και έκδοση:"ANSI/NACE MR0175/ISO 15156-3, έκδοση σε ισχύ την ημερομηνία PO, με Τεχνικές Εγκυκλίους."
• Δεδομένα υπηρεσίας:Μερική πίεση H2S, θερμοκρασία σχεδιασμού, περιεκτικότητα σε χλωρίδιο, pH και οποιοδήποτε στοιχειακό θείο.
• Κατάσταση:διάλυμα ανοπτημένο και σβησμένο. καμία κρύα δουλειά για να αυξήσει τη δύναμη? αναφέρετε τυχόν επιτρεπόμενη ψυχρή διαμόρφωση και τα όριά της.
• Σκληρότητα:μέγιστη τιμή, μέθοδος δοκιμής (HRC, HBW ή HV με κανόνα μετατροπής) και θέση δοκιμής, συμπεριλαμβανομένης της ζώνης συγκόλλησης και θερμότητας σε κατασκευασμένα καρούλια.
• Μόνο Duplex:περιεκτικότητα σε φερρίτη 35–65% σε βασικό μέταλλο, συν τα όρια φερρίτη συγκόλλησης στην πιστοποίηση της διαδικασίας συγκόλλησης.
• Εγγραφα:Πιστοποιητικό EN 10204 τύπου 3.1, θετική αναγνώριση υλικού (PMI) και αρχεία θερμικής επεξεργασίας.
• Δήλωση συμμόρφωσης:ζητήστε το εγγράφως. Οι μύλοι συχνά δεν εκτυπώνουν "MR0175" στις αναφορές δοκιμών, επειδή η συμμόρφωση προκύπτει από τις προδιαγραφές και την αναφερόμενη σκληρότητα.

Το "συμβατό με NACE" σημαίνει ότι ο σωλήνας δεν θα διαβρωθεί;

Το No. MR0175 πληροί τις προϋποθέσεις για ένα υλικό μόνο κατά της πυρόλυσης H2S. Η διάβρωση, η διάβρωση με ρωγμές, η διάβρωση με CO2 και η διάβρωση εξακολουθούν να χρειάζονται ξεχωριστούς ελέγχους.

Μια σειρά μπορεί να συναντήσει κάθε τραπέζι MR0175 και να βυθίζεται σε ζεστό, πλούσιο σε χλωριούχο νερό. Επομένως, οι σχεδιαστές συνδυάζουν το πρότυπο με δοκιμές pitting όπως ASTM G48, έλεγχος PREN και κανόνες έργου όπως το NORSOK M-001. Η πλήρως πιστοποιημένη συμμόρφωση εξαρτάται επίσης από την όλη εικόνα της καταπόνησης και του περιβάλλοντος του εξοπλισμού, την οποία ορίζει η αξιολόγηση υπηρεσιών του χρήστη.

Έρχεται μια νέα έκδοση του NACE MR0175 / ISO 15156;

Ναί. Η έκδοση ISO του 2020 (που δημοσιεύτηκε από το ANSI/NACE ως MR0175-2021) είναι τρέχουσα και βρίσκεται σε εξέλιξη μια σημαντική αναθεωρημένη αναθεώρηση.

Το ISO 15156-3:2020 αντικατέστησε την έκδοση του 2015 και η σελίδα κατάστασης του ISO το αναφέρει ως οφειλόμενο προς αναθεώρηση με προσχέδιο υπό ανάπτυξη. Τα έγγραφα AMPP που παρουσιάστηκαν τον Μάρτιο του 2026 περιγράφουν μια επανεγγραφή οργανωμένη σε τρία νέα μέρη: απαιτήσεις υλικού και επεξεργασίας, αξιολόγηση περιβάλλοντος υπηρεσίας και επιλογή υλικού και επαλήθευση, πιστοποίηση και ψηφοφορία. Έως ότου δημοσιευτεί και εγκριθεί η νέα έκδοση, διέπει το κείμενο 2020/2021. Καθορίστε την έκδοση σε κάθε παραγγελία αγοράς, ώστε να μην υπάρχει ασάφεια.

Συχνές ερωτήσεις

Q: Είναι το NACE MR0175 το ίδιο με το ISO 15156;

A: Ναί. Είναι το ίδιο τεχνικό κείμενο, δημοσιευμένο από τον ISO ως ISO 15156 και από τη NACE (τώρα AMPP) ως MR0175. Η έκδοση ISO 2020 είναι αυτή τη στιγμή σε ισχύ.

Q: Ποιο είναι το όριο σκληρότητας για 316L στο ξινό σέρβις;

A: Το Annealed 316L περιορίζεται σε 22 HRC (237 HBW), πρέπει να είναι απαλλαγμένο από ψυχρή εργασία με σκοπό την αύξηση της αντοχής και περιορίζεται σε ήπια περιβάλλοντα σύμφωνα με τον Πίνακα A.2.

Q: Μπορεί το duplex 2205 να χρησιμοποιηθεί πάνω από 10 kPa H2S;

A: Όχι κάτω από τους γενικούς πίνακες του προτύπου. Πάνω από περίπου 10 kPa, επιλέξτε super duplex (έως περίπου 20 kPa) ή ένα κράμα νικελίου ή αξιολογήστε το υλικό δοκιμάζοντας τη συγκεκριμένη υπηρεσία.

Q: Ισχύει το MR0175 στα διυλιστήρια;

A: Όχι. Ο εξοπλισμός διύλισης και κατάντη εμπίπτουν στο NACE MR0103 / ISO 17945, το οποίο έχει τα δικά του όρια σκληρότητας (για παράδειγμα 28 HRC για διπλή όψη).

Q: Πώς μπορώ να υπολογίσω τη μερική πίεση H2S;

A: Πολλαπλασιάστε την ολική απόλυτη πίεση με το μοριακό κλάσμα H2S. Στα 100 bar απόλυτη και 0,5 mol% H2S το αποτέλεσμα είναι 0,5 bar, ή 50 kPa.

Q: Ένας σωλήνας συμβατός με το MR0175 αντιστέκεται στη διάτρηση;

A: Όχι αυτόματα. Το πρότυπο αντιμετωπίζει μόνο ρωγμές, επομένως η διάβρωση και η γενική διάβρωση χρειάζονται ξεχωριστή αξιολόγηση.

Αναφορές

Ελασμένα κράματα. Υδρόθειο – NACE MR0175/ISO 15156 & NACE MR0103.https://www.rolledalloys.com/articles/hydrogen-sulfide-nace-mr0175-iso-15156-nace-mr0103/

ISO 15156-3:2020, κατάσταση και πεδίο εφαρμογής (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

Διάσκεψη AMPP 2026. Ενημέρωση στο NACE MR0175/ISO 15156.https://content.ampp.org/ampp/proceedings-abstract/CONF_MAR26/2026/1/107421

Αλεϊμα. Φύλλο δεδομένων υλικού SAF 2205.https://integration.alleima.com/cz/technical-center/material-datasheets/tube-and-pipe-seamless/saf-2205/

AMPP. Πρόσφατες δοκιμές διάβρωσης H2S από υπερδιπλό ανοξείδωτο χάλυβα.https://store.ampp.org/recent-hs-corrosion-tests-of-hyper-duplex-stainless-steel

TWI. Δοκιμή superduplex ανοξείδωτου χάλυβα για ξινή υπηρεσία.https://www.twi-global.com/technical-knowledge/published-papers/testing-of-superduplex-stainless-steel-for-sour-service-march-2003

Διαβρωτικό Ιατρείο. Ερωτήσεις και ερμηνείες για το NACE MR0175/ISO 15156.https://www.corrosionclinic.com/corrosion/programs-and-courses/continuing-education/courses/Questions%20and%20interpretations%20for%20NACE%20MR0175_ISO-15156.html

Νεονικόλιο. Φύλλο δεδομένων API Alloy 718.https://www.neonickel.com/alloys/all-alloys/alloy-718-api