Nafta- ja gaasitorustiku materjali valik: NACE MR0175 nõuetele vastav roostevaba terase ja niklisulami klassid – teadmised

Kiire vastus

Sestnafta- ja gaasitorustikvesiniksulfiidi (H2S) "hapu" teenuses piirab NACE MR0175/ISO 15156 iga sulamitkuumtöötlemise seisukord, kõvadus ja keskkond. Lõõmutatud 316L sobib ainult nõrgalt hapuks kasutamiseks (kuni 60 kraadi, 100 kPa H2S, maksimaalselt 22 HRC). 22Cr dupleks on piiratud umbes10 kPaH2S, 25Cr superdupleks umbes20 kPa. Sellest kõrgemal või kõrgemal temperatuuril on tavaliseks teeks tahke lahusega niklisulamid, nagu sulam 625 ja C-276. Standardsed juhtnupudainult pragunemine, seega tuleb punkt- ja üldkorrosiooni siiski eraldi kontrollida.

Oil and Gas Piping Material Selection

See on nafta- ja gaasitootmise standard H2S-i põhjustatud pragunemiskindlate metallide valimisel. See hõlmab ainult pragude tekkimist, mitte üldist korrosiooni ega auke.

NACE MR0175 ja ISO 15156 on sama tehniline tekst, mis on avaldatud kahe nime all. NACE International on nüüd osa AMPP-st, mis säilitab MR0175 numbri. Standardil on kolm osa: 1. osa annab üldpõhimõtted, 2. osa hõlmab süsinik- ja vähelegeeritud terast ning malmi ning 3. osa korrosioonikindlaid sulameid (CRA) ja muid sulameid. Roostevaba teras ja niklisulamid kuuluvad 3. osa alla.

3. osas käsitletakse kolme pragunemismehhanismi:sulfiidpingega lõhenemine (SSC), pingekorrosioonipragunemine (SCC)jagalvaaniliselt indutseeritud vesiniku pingekrakkimine (GHSC). Selle enda ulatuse avalduses öeldakse, et materjali kadu üldise või lokaalse korrosiooni tõttu ei käsitleta. Samuti öeldakse, et dokument ei pruugi tingimata sobida rafineerimiseks või allavoolu seadmete jaoks, mis on sõsarstandardi NACE MR0103 / ISO 17945 territoorium.

Lõpuks täiendab standard projekteerimiskoodide materjalinõudeid, kuid ei asenda neid. Toru peab ikkagi vastama ASME B31.3, B31.4, B31.8 või projekti spetsifikatsioonile ja peal MR0175.

Hapu teenus algab siis, kui H2S osarõhk jõuab umbes 0,3 kPa (0,05 psi) tasemele. Mõõdik on osarõhk, mitte osad miljoni kohta.

Süsinikteraste puhul sätestab ISO 15156-2, et alla 0,3 kPa H2S osarõhk ei ole tavaliselt ettevaatusabinõud nõutavad. Selle kohal kehtivad materjali ja kõvaduse reeglid. Roostevaba terase ja niklisulamite jaoks seab 3. osa piirangud tegelikule H2S osarõhule, temperatuurile, kloriidisisaldusele ja pH-le.

Osarõhk=absoluutne kogurõhk × H2S moolifraktsioon.Töötatud näide: 0,5 mol% H2S-ga 100 baari absoluutrõhul gaasitorus on 100 × 0.005=0.5 baari, mis on50 kPaH2S. See on palju üle 0,3 kPa, nii et liin on hapu, ja see on ka üle 10–20 kPa piiri, mis kehtib dupleksklassidele (vt allpool). Süsteemid, kus H2S lahustatakse ainult vedelikus, vajavad esmalt gaasifaasi osarõhku; standard annab meetodi.

Klassid moodustavad redeli mahuga 316L kuni niklisulamiteni, kuid redelit ei tellita lihtsalt PREN. PREN ennustab aukude tekkimist, samas kui MR0175 piirid seab pragunemiskäitumine.

How do the main grades compare under NACE MR0175

PREN (süvendustakistuse ekvivalentarv) arvutatakse kui %Cr + 3.3 × %Mo + 16 × %N. Dupleksklassidel on kõrge PREN, kuid nende lubatud H2S rõhk on madal, kuna ferriidifaas on vesinikpragude suhtes tundlikum kui täisausteniitsed struktuurid. Tabelis on toodud pealkirjanõuded nafta- ja gaasitorudele kõige sagedamini määratud klassidele.

Hinne	UNS / tüüpiline toru spetsifikatsioon	Seisundi ja kõvaduse nõue	Keskkonna ülemmäär (avaldatud kujul)	PREN
316 / 316Lausteniitne	S31600 / S31603; ASTM A312	Lahus lõõmutatud ja karastatud; ei mingit külma tööd tugevuse tõstmiseks; 22 HRC (237 HBW) max	Kuni 60 kraadi (140 kraadi F) rõhul kuni 100 kPa (15 psi) H2S ilma kloriidisisalduseta; rangemad kombinatsioonid kõrgemal temperatuuril	≈24
6Mosuperausteniit (254SMO, AL-6XN, 1925 hMo)	S31254, N08367, N08926; ASTM A312	Lahus lõõmutatud; lõõmutatud AL-6XN puhul pole kõvaduse aruandlust vaja (tüüp 3b, tabel A.8)	Määratud hinde järgi tabelis A.8; kontrollige konkreetset UNS-i ja väljaannet	≈43–45
22Cr dupleks (2205)	S31803 / S32205; ASTM A790	Lahus lõõmutatud ja kiiresti jahutatud; ferriit 35–65%	Kuni 232 kraadi (450 kraadi F) ja umbes 10 kPa (1,5 psi) H2S; külmtöödeldud seisund ainult umbes 2 kPa (0,3 psi)	≈35
25Cr superdupleks(2507, null 100)	S32750 / S32760; ASTM A790	Lahus lõõmutatud; ferriit 35–65%; PREN üle 40	Umbes 20 kPa (3 psi) H2S PREN 40–45 jaoks; kinnitage temperatuuri ja kloriidi mõisted tabelis A.24	≈40–43
Tahke lahusega niklisulamid (625, 825, C-276)	N06625, N08825, N10276; ASTM B444, B423, B622	Lõõmutatud; lõõmutatud sulami 625 puhul pole kõvaduse aruandlust vaja (tabel A.13)	Määratud sulami alamrühma järgi ja üldiselt laiem kui dupleks; kinnita hinde kaupa	Ei kohaldata

Allikas: valtsitud sulamid, "Vesiniksulfiid – NACE MR0175/ISO 15156 & NACE MR0103" (seisukorra ja tabeli viited); Alleima SAF 2205 andmeleht (2205 piirid); AMPP-hostitud testpaber hüperdupleksil (20 kPa PREN 40–45 jaoks); ISO 15156 tõlgenduskommentaar (316 piiri); EETA poolt tüüpilise koostise põhjal arvutatud PREN väärtused. Näidatud piirangud on pealkirja väärtused; reguleeriv tekst on ISO 15156-3 lisa A teie ostutellimuse väljaandes.

Ainult nõrgalt hapuks kasutamiseks: lõõmutatud 316L on vastuvõetav kuni 60 kraadini 100 kPa H2S juures, kõvaduspiiriga 22 HRC ja külmtöötlemisel ei tugevdata.

Kõik 300. seeria austeniitsed roostevabad terased jagavad ühte lauda (tabel A.2). Need peavad olema lahusega lõõmutatud ja karastatud, ilma tugevuse suurendamiseks mõeldud külmtöödeldud ja mitte kõvemad kui22 HRC (237 HBW). Lõõmutatud olekus tarnitud standardne ASTM A240 plaat ja A312 toru vastavad tavaliselt sellele tingimusel, et teatatud kõvadus on alla piiri. Mõned turustaja leheküljed pakuvad 316L kohta 23 HRC; austeniidi piirnorm standardis on 22 HRC.

Piir, mis tavaliselt küsimuse otsustab, on temperatuur.

Üle 60 kraadi langeb lubatud H2S rõhk järsult ja murekohaks muutub kloriidipõhine SCC. Kuumade, kloriidi sisaldavate hapude joonte jaoks on 316L harva õige vastus; liikuda dupleksi või kõrgema sulami poole. 316L külmpainutatud toru, külmvormitud liitmikud ja pingega karastatud keermed vajavad samal põhjusel kõvaduse kontrolli.

Valige 22Cr dupleks, kui H2S on madal (umbes 10 kPa või vähem) ja kloriidide sisaldus on kõrge. Valige superdupleks kuni umbes 20 kPa. Üle selle minge niklisulamitele.

When should you upgrade to duplex or super duplex

Dupleksroostevabadel terastel on kahefaasiline austeniidi ja ferriidi mikrostruktuur. Standardile vastamiseks peab materjal olema lahusega lõõmutatud35–65% ferriiti, ja PREN eraldab kaks perekonda: ligikaudu 30–40 dupleksi jaoks, üle 40 superdupleksi jaoks. Duplex annab ligikaudu kahekordse voolavuspiiri 316L ja palju parema kloriidikindluse, mistõttu domineerib see merevee sissepritse-, voolu- ja kollektoritorustikes.

Kolm lõksu püüavad ostjad kinni:

Külma tööd karistatakse.Üks tootja andmeleht annab 2205-le umbes 1,5 psi (10 kPa) H2S, kui see on lõõmutatud ja kiiresti jahutatud, kuid ainult 0,3 psi (2 kPa) külmtöödeldud olekus. Külmpainutatud duplekstoru võib seetõttu laudadest välja jääda.
Superdupleksi piirangud ei ole üks arv.Avaldatud uurimused 25Cr superdupleksi kohta näitavad, et samas UNS-i vahemikus olevad partiid võivad teenuste osutamise osas erineda. Kui teenus jääb tabelitest väljapoole, on tunnustatud tee testimine Euroopa Korrosiooniliidu juhiste järgi (EFC väljaanne 17).
Keevisõmblused loevad.Keevismetall peab samuti hoidma tasakaalustatud ferriiditaset ja vastama kõvadusnõudele, seega peaks keevitusprotseduuri kvalifikatsioon hõlmama mõlemat.

Kui H2S rõhk, temperatuur, madal pH või elementaarne väävel ületab dupleksil lubatud väävlisisalduse, kasutage tahke lahusega niklisulameid, nagu 625, 825 ja C-276.

Nendel sulamitel ei ole ferriidifaasi ja väga kõrge niklisisaldus, nii et need säilitavad pragunemiskindluse ka karmimates tingimustes. Tootjad märgivad näiteks, et lõõmutatud sulam 625 vastab tabelile A.13, ilma kõvaduse aruannet ei nõuta ning et 625 ja 600 vastavad rafineerimistehase standardile MR0103 tingimusel, et kõvadus on 35 HRC või alla selle. Alloy 625 on levinud valik hapude ja CO2-rikaste voolutorude, kattekihtide ja keevisõmbluste jaoks; C-276 valitakse juhul, kui esineb ka happekloriide või oksüdeerivaid aineid; Alloy 825 sobib hapudele voogudele väävelhappe tüüpi hapetega mõõdukal temperatuuril.

Aus nüanss Alloy 718-l.Vanaduskarastatud 718 (ja 725) annavad suurema tugevuse klapi siseosade, riputite ja poltide jaoks, mitte torujuhtme jaoks.

Avaldatud kõvaduse piirid on erinevad: üks tootja nimetab 35 HRC aukudega torude ja tihendajate jaoks, samas kui API-klassi 718 andmeleht töötab kuni 40 HRC.

Kork sõltub varustuse kategooriast ja kehtivast tabelist, seega kinnitage see enne tellimist vastavalt standardile.

Pidage meeles, et MR0175 ei hinda punktkorrosiooni ega üldist korrosiooni. Niklisulam, mis läbib haputeeninduse tabeleid, tuleb ikkagi valida selle CO2, kloriidi ja happe käitumise järgi. Vaadake meie artikleid Hastelloy C276 vs C22 ja Incoloy 825 kohta väävelhappes.

Kõrgema sulami klassid maksavad kilogrammi kohta rohkem, kuid nende suurem voolavuspiir võib vähendada seina paksust ja osaliselt kompenseerida lisatasu.

Hinne	Määratud minimaalne saagis (lõõmutatud)	Suhteline sulami maksumus kilogrammi kohta (EETA soovituslik)	Tüüpiline nafta ja gaasi roll
316L	170 MPa (25 ksi)	$ (alustase)	Mahe hapukas, madal temperatuur, kommunaalkulud
6 kuu (S31254)	310 MPa (45 ksi)	$$$	Kloriidirikas, mõõdukalt hapukas, mereveega jahutatud
2205 (S32205)	450 MPa (65 ksi)	$$	Madala H2S vooluliinid, ülemine protsess, kollektorid
2507 (S32750)	550 MPa (80 ksi)	$$$ (umbes 30–50% üle 2205)	Merevee sissepritse, merealune, kõrgema kloriidisisaldusega hapu
Alloy 625 (N06625)	414 MPa (60 ksi)	$$$$$	Tugev hapu, kõrge temperatuur, plakeeritud toru
C-276 (N10276)	283 MPa (41 ksi)	$$$$$	Hapu pluss happekloriidid

Alustage H2S osarõhust ja temperatuurist, seejärel kontrollige kloriidi-, pH- ja korrosioonivajadust. Tabel annab ainult esimese ekraani.

Teeninduse seisukord	Esimese ekraani klass	Võtmekontrollid
H2S kuni 100 kPa, kuni 60 kraadi, madal kloriidisisaldus	316L (lõõmutatud)	22 HRC max; külmtöö puudub; vaadake kloriidi SCC, kui temperatuur tõuseb
H2S kuni umbes 10 kPa, kõrge kloriidisisaldus, kõrgem temperatuur	22Cr dupleks (2205)	Ferriit 35–65%; vältige külmtöödeldud painutusi; keevisferriit ja kõvadus
H2S kuni umbes 20 kPa, merevesi või kuum soolvesi	25Cr superdupleks (2507)	PREN üle 40; kinnitage temperatuuri ja kloriidi mõisted tabelis A.24
H2S üle 20 kPa, madal pH või elementaarne väävel	sulam 625 või C-276	Hinnetepõhine tabel; pitting ja CO2 käitumine; keevisõmbluse täiteaine (ERNiCrMo-3 625 jaoks)
Hapu pluss tugevad happed või oksüdeerivad kloriidid	C-276 (või 625)	Happe tüüp ja temperatuur; ei kuulu MR0175 alla

Materjali katsearuandes nimetage standard ja väljaanne, määrake hapu tingimused, fikseerige kuumtöötlemise tingimused ja nõudke kõvadust (ja dupleksi puhul ferriiti).

What must a purchase order specify to prove MR0175 compliance

Standard ja väljaanne:"ANSI/NACE MR0175/ISO 15156-3, PO kuupäeval kehtiv väljaanne koos tehniliste ringkirjadega."
Teenuse andmed:H2S osarõhk, arvutuslik temperatuur, kloriidisisaldus, pH ja mis tahes elementaarne väävel.
Seisukord:lahus lõõmutatud ja karastatud; ei mingit külma tööd tugevuse tõstmiseks; märkida kõik lubatud külmvormimine ja selle piirid.
Kõvadus:maksimaalne väärtus, katsemeetod (HRC, HBW või HV koos teisendusreegliga) ja katsekoht, sealhulgas keevisõmblus ja kuumusest mõjutatud tsoon valmistatud poolidel.
Ainult dupleks:ferriidisisaldus 35–65% mitteväärismetallis, pluss keevisõmbluse ferriidi piirnormid keevisõmbluse protseduuri kvalifikatsioonis.
Dokumendid:EN 10204 tüübi 3.1 sertifikaat, positiivse materjali identifitseerimise (PMI) ja kuumtöötlemise kirjed.
Vastavusavaldus:küsi seda kirjalikult. Veskid ei trüki sageli katseprotokollile "MR0175", kuna vastavus tuleneb spetsifikatsioonist ja teatatud kõvadusest.

Nr MR0175 kvalifitseerib materjali ainult H2S pragunemise vastu. Punktkorrosioon, pragukorrosioon, CO2 korrosioon ja erosioon vajavad siiski eraldi kontrolli.

Liin võib kokku puutuda iga MR0175 lauaga ja püsida soojas kloriidirikkas vees. Seetõttu ühendavad disainerid standardi punktide määramise testidega, nagu ASTM G48, PREN-i sõelumine ja projektireeglitega, nagu NORSOK M-001. Täielikult kvalifitseeritud vastavus sõltub ka seadme stressi- ja keskkonnapildist, mille määratleb kasutaja teenusehinnang.

Jah. 2020. aasta ISO väljaanne (avaldanud ANSI/NACE kui MR0175-2021) on praegune ja väljatöötamisel on suur ümberstruktureeritud versioon.

ISO 15156-3:2020 asendas 2015. aasta väljaande ja ISO olekulehel on kirjas, et see tuleb läbivaatamiseks koos arendamisel oleva mustandiga. 2026. aasta märtsis esitletud AMPP paberites kirjeldatakse ümberkirjutamist, mis on jagatud kolmeks uueks osaks: materjali- ja töötlemisnõuded, teenusekeskkonna hindamine ja materjalide valik ning kontrollimine, kvalifitseerimine ja hääletamine. Kuni uue väljaande avaldamiseni ja vastuvõtmiseni kehtib 2020/2021 tekst. Täpsustage igal ostutellimusel väljaanne, et poleks kahemõttelisust.

Q: Kas NACE MR0175 on sama mis ISO 15156?

A: Jah. Need on samad tehnilised tekstid, mille on avaldanud ISO kui ISO 15156 ja NACE (nüüd AMPP) kui MR0175. Praegu kehtib ISO 2020. aasta väljaanne.

Q: Kui suur on 316L kõvaduse piirang haputeenistuses?

A: Lõõmutatud 316L on piiratud 22 HRC-ga (237 HBW), sellel ei tohi olla tugevuse suurendamiseks mõeldud külmtööd ja tabeli A.2 kohaselt on see lubatud leebe keskkonna jaoks.

Q: Kas duplex 2205 saab kasutada üle 10 kPa H2S?

A: Mitte standardi üldiste tabelite all. Kui rõhk on üle 10 kPa, valige superdupleks (kuni umbes 20 kPa) või niklisulam või kvalifitseerige materjal konkreetse teenuse jaoks testides.

Q: Kas MR0175 kehtib rafineerimistehaste kohta?

A: Ei. Rafineerimis- ja järelseadmed kuuluvad NACE MR0103 / ISO 17945 alla, millel on oma kõvaduse piirid (näiteks 28 HRC dupleksi jaoks).

Q: Kuidas arvutada H2S osarõhku?

A: Korrutage absoluutne kogurõhk H2S moolifraktsiooniga. Absoluutsel rõhul 100 baari ja 0,5 mol% H2S on tulemuseks 0,5 baari ehk 50 kPa.

Q: Kas MR0175-ga ühilduv toru peab vastu aukudele?

A: Mitte automaatselt. Standard käsitleb ainult pragude tekkimist, seega tuleb täppide tekkimist ja üldist korrosiooni hinnata eraldi.

Valtsitud sulamid. Vesiniksulfiid – NACE MR0175/ISO 15156 ja NACE MR0103.https://www.rolledalloys.com/articles/hydrogen-sulfide-nace-mr0175-iso-15156-nace-mr0103/

ISO 15156-3:2020, staatus ja ulatus (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 konverents 2026. NACE MR0175/ISO 15156 värskendus.https://content.ampp.org/ampp/proceedings-abstract/CONF_MAR26/2026/1/107421

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

AMPP. Hiljutised roostevaba terase H2S korrosioonikatsed.https://store.ampp.org/recent-hs-corrosion-tests-of-hyper-duplex-stainless-steel

TWI. Superduplex roostevaba terase testimine haputeeninduseks.https://www.twi-global.com/technical-knowledge/published-papers/testing-of-superduplex-stainless-steel-for-sour-service-march-2003

Korrosioonikliinik. NACE MR0175/ISO 15156 küsimused ja tõlgendused.https://www.corrosionclinic.com/corrosion/programs-and-courses/continuing-education/courses/Questions%20and%20interpretations%20for%20NACE%20MR0175_ISO-15156.html

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