Pemilihan Bahan Paip Minyak dan Gas: Keluli Tahan Karat dan Gred Aloi Nikel yang Mematuhi NACE MR0175

Apakah yang sebenarnya dilindungi oleh NACE MR0175 / ISO 15156?

Ia adalah piawaian pengeluaran minyak dan gas untuk memilih logam yang tahan retak yang disebabkan oleh H2S. Ia meliputi keretakan sahaja, bukan kakisan umum atau pitting.

NACE MR0175 dan ISO 15156 ialah teks teknikal yang sama yang diterbitkan di bawah dua nama. NACE International kini merupakan sebahagian daripada AMPP, yang mengekalkan nombor MR0175. Piawaian ini mempunyai tiga bahagian: Bahagian 1 memberikan prinsip umum, Bahagian 2 meliputi karbon dan keluli aloi rendah dan besi tuang, dan Bahagian 3 meliputi aloi tahan kakisan (CRA) dan aloi lain. Keluli tahan karat dan aloi nikel termasuk di bawah Bahagian 3.

Bahagian 3 membincangkan tiga mekanisme keretakan:keretakan tegasan sulfida (SSC), retak kakisan tegasan (SCC)dankeretakan tegasan hidrogen teraruh secara galvanis (GHSC). Kenyataan skopnya sendiri mengatakan kehilangan bahan oleh kakisan umum atau setempat tidak ditangani. Ia juga mengatakan bahawa dokumen itu tidak semestinya sesuai untuk penapisan atau peralatan hiliran, yang merupakan wilayah piawaian saudara NACE MR0103 / ISO 17945.

Akhirnya, tambahan standard, tetapi tidak menggantikan, keperluan bahan kod reka bentuk. Paip mesti masih memenuhi ASME B31.3, B31.4, B31.8 atau spesifikasi projek, dan memenuhi MR0175 di atas.

Bilakah sistem paip dikira sebagai "perkhidmatan masam"?

Servis masam bermula apabila tekanan separa H2S mencapai kira-kira 0.3 kPa (0.05 psi). Metrik adalah tekanan separa, bukan bahagian per juta.

Untuk keluli karbon, ISO 15156-2 menyatakan bahawa tekanan separa H2S di bawah 0.3 kPa biasanya tiada langkah berjaga-jaga diperlukan. Di atasnya, peraturan bahan dan kekerasan terpakai. Untuk keluli tahan karat dan aloi nikel, Bahagian 3 kemudian menetapkan had untuk tekanan separa H2S sebenar, suhu, kandungan klorida dan pH.

Tekanan separa=jumlah tekanan mutlak × pecahan mol H2S.Contoh kerja: saluran gas pada 100 bar mutlak dengan 0.5 mol% H2S mempunyai 100 × 0.005=0.5 bar, iaitu50 kPadaripada H2S. Itu jauh melebihi 0.3 kPa, jadi garisnya masam, dan ia juga melebihi had 10–20 kPa yang digunakan untuk gred dupleks (lihat di bawah). Sistem di mana H2S hanya larut dalam cecair memerlukan tekanan separa fasa gas terlebih dahulu; piawaian memberikan kaedah.

Bagaimanakah perbandingan gred utama di bawah NACE MR0175?

Gred membentuk tangga daripada 316L sehingga aloi nikel, tetapi tangga itu bukan hanya dipesan oleh PREN. PREN meramalkan pitting, manakala had MR0175 ditetapkan oleh tingkah laku retak.

PREN (nombor bersamaan rintangan pitting) dikira sebagai %Cr + 3.3 × %Mo + 16 × %N. Gred dupleks mempunyai PREN yang tinggi, namun tekanan H2S yang dibenarkan adalah rendah, kerana fasa ferit lebih sensitif kepada keretakan hidrogen daripada struktur austenit sepenuhnya. Jadual menunjukkan keperluan tajuk untuk gred yang paling kerap dinyatakan untuk paip minyak dan gas.

Sumber: Aloi Bergulung, "Hydrogen Sulfide – NACE MR0175/ISO 15156 & NACE MR0103" (rujukan keadaan dan jadual); Lembaran data Alleima SAF 2205 (2205 had); Kertas ujian dihoskan AMPP pada hiper-dupleks (20 kPa untuk PREN 40–45); Ulasan tafsiran ISO 15156 (316 had); Nilai PREN dikira oleh EETA daripada komposisi biasa. Had yang ditunjukkan ialah nilai tajuk; teks pentadbiran ialah Lampiran A ISO 15156-3 dalam edisi pada pesanan pembelian anda.

Adakah 316L cukup baik untuk paip minyak dan gas masam?

Hanya untuk perkhidmatan masam ringan: 316L annealed boleh diterima sehingga 60 darjah pada 100 kPa H2S, dengan had kekerasan 22 HRC dan tiada pengukuhan dengan kerja sejuk.

Semua keluli tahan karat austenit 300 siri berkongsi satu meja (Jadual A.2). Mereka mestilah penyelesaian annealed dan dipadamkan, bebas daripada kerja sejuk bertujuan untuk meningkatkan kekuatan, dan tidak lebih keras daripada22 HRC (237 HBW). Plat ASTM A240 standard dan paip A312 yang dibekalkan dalam keadaan anil biasanya memenuhi ini, dengan syarat kekerasan yang dilaporkan adalah di bawah had. Beberapa halaman pengedar memetik 23 HRC untuk 316L; had austenit dalam piawai ialah 22 HRC.

Had yang biasanya menentukan soalan ialah suhu.

Di atas kira-kira 60 darjah tekanan H2S yang dibenarkan turun dengan mendadak, dan SCC dipacu klorida menjadi kebimbangan. Untuk garis masam panas yang mengandungi klorida, 316L jarang merupakan jawapan yang tepat; naik ke dupleks atau aloi yang lebih tinggi. Paip bengkok sejuk, kelengkapan berbentuk sejuk dan benang keras terikan pada 316L memerlukan pemeriksaan kekerasan atas sebab yang sama.

Bilakah anda perlu menaik taraf kepada dupleks atau super dupleks?

Pilih dupleks 22Cr apabila H2S rendah (kira-kira 10 kPa atau kurang) dan klorida tinggi. Pilih super dupleks sehingga kira-kira 20 kPa. Di atas itu, beralih ke aloi nikel.

Keluli tahan karat dupleks mempunyai struktur mikro dua fasa austenit dan ferit. Untuk melayakkan diri di bawah piawaian, bahan tersebut mestilah disepuh dengan larutan35–65% ferit, dan PREN memisahkan dua keluarga: kira-kira 30 hingga 40 untuk dupleks, di atas 40 untuk super dupleks. Dupleks memberikan lebih kurang dua kali ganda kekuatan hasil 316L dan rintangan klorida yang lebih baik, itulah sebabnya ia mendominasi suntikan air laut, garis alir dan paip manifold.

Tiga perangkap menangkap pembeli:

• Kerja dingin dihukum.Satu lembaran data pengeluar memberikan 2205 kira-kira 1.5 psi (10 kPa) H2S apabila disepuhlindap dan disejukkan dengan cepat, tetapi hanya 0.3 psi (2 kPa) dalam keadaan bekerja sejuk. Oleh itu, paip dupleks bengkok sejuk boleh jatuh di luar meja.
• Had super dupleks bukan satu nombor.Penyelidikan yang diterbitkan mengenai super dupleks 25Cr menunjukkan bahawa kelompok dalam julat UNS yang sama boleh berbeza dalam prestasi perkhidmatan masam. Jika perkhidmatan berada di luar jadual, ujian kepada panduan Persekutuan Kakisan Eropah (EFC Publication 17) adalah laluan yang diiktiraf.
• Kiraan kimpalan.Logam kimpalan juga mesti mengekalkan tahap ferit yang seimbang dan memenuhi keperluan kekerasan, jadi kelayakan prosedur kimpalan harus merangkumi kedua-duanya.

Bilakah aloi nikel merupakan pilihan yang tepat?

Gunakan aloi nikel larutan pepejal seperti 625, 825 dan C-276 apabila tekanan H2S, suhu, pH rendah atau unsur sulfur melebihi dupleks yang dibenarkan untuk dikendalikan.

Aloi ini tidak mempunyai fasa ferit dan kandungan nikel yang sangat tinggi, jadi ia mengekalkan rintangan keretakan dalam keadaan yang lebih keras. Pengeluar ambil perhatian, sebagai contoh, Alloy 625 annealed memenuhi Jadual A.13 tanpa laporan kekerasan diperlukan dan 625 dan 600 memenuhi standard penapisan MR0103 dengan syarat kekerasan adalah pada atau di bawah 35 HRC. Aloi 625 ialah pilihan biasa untuk garis alir yang masam dan kaya dengan CO2, pelapis dan tindanan kimpalan; C-276 dipilih di mana asid klorida atau spesies pengoksida turut hadir; Aloi 825 sesuai dengan aliran masam dengan asid jenis sulfurik pada suhu sederhana.

Nuansa jujur ​​pada Alloy 718.718 (dan 725) yang dikeraskan usianya memberikan kekuatan tinggi untuk bahagian dalam injap, penyangkut dan bolt dan bukannya untuk paip talian.

Penutup kekerasan yang diterbitkan berbeza: satu pengeluar menyebut 35 HRC untuk tiub dan pembungkus lubang bawah, manakala lembaran data gred API 718 berfungsi kepada 40 HRC.

Penutup bergantung pada kategori peralatan dan jadual yang digunakan, jadi sahkan ia dengan standard sebelum membuat pesanan.

Ingat bahawa MR0175 tidak menilai pitting atau kakisan am. Aloi nikel yang melepasi jadual servis masam masih perlu dipilih untuk kelakuan CO2, klorida dan asidnya. Lihat artikel kami tentang Hastelloy C276 vs C22 dan Incoloy 825 dalam asid sulfurik.

Bagaimanakah kekuatan dan kos dibandingkan merentas gred ini?

Gred aloi yang lebih tinggi berharga lebih sekilogram, tetapi kekuatan hasil yang lebih tinggi boleh mengurangkan ketebalan dinding dan sebahagiannya mengimbangi premium.

Gred manakah yang harus anda saring dahulu untuk keadaan masam tertentu?

Mulakan dari tekanan dan suhu separa H2S, kemudian semak keperluan klorida, pH dan kakisan. Jadual memberikan skrin pertama sahaja.

Apakah yang mesti ditentukan oleh pesanan pembelian untuk membuktikan pematuhan MR0175?

Namakan standard dan edisi, nyatakan keadaan masam, betulkan keadaan rawatan haba, dan perlukan kekerasan (dan ferit untuk dupleks) pada laporan ujian bahan.

• Standard dan edisi:"ANSI/NACE MR0175/ISO 15156-3, edisi berkuat kuasa pada tarikh PO, dengan Pekeliling Teknikal."
• Data perkhidmatan:Tekanan separa H2S, suhu reka bentuk, kandungan klorida, pH dan sebarang unsur sulfur.
• keadaan:penyelesaian anil dan dipadamkan; tiada kerja sejuk untuk meningkatkan kekuatan; nyatakan sebarang pembentukan sejuk yang dibenarkan dan hadnya.
• Kekerasan:nilai maksimum, kaedah ujian (HRC, HBW atau HV dengan peraturan penukaran) dan lokasi ujian, termasuk kimpalan dan zon terjejas haba pada gelendong fabrikasi.
• Dupleks sahaja:kandungan ferit 35–65% dalam logam asas, ditambah had ferit kimpalan dalam kelayakan prosedur kimpalan.
• Dokumen:Sijil EN 10204 jenis 3.1, pengenalan bahan positif (PMI) dan rekod rawatan haba.
• Kenyataan pematuhan:memintanya secara bertulis. Kilang selalunya tidak mencetak "MR0175" pada laporan ujian, kerana pematuhan mengikut spesifikasi dan kekerasan yang dilaporkan.

Adakah "mematuhi NACE" bermakna paip tidak akan terhakis?

Tidak. MR0175 melayakkan bahan terhadap keretakan H2S sahaja. Pitting, kakisan celah, kakisan CO2 dan hakisan masih memerlukan pemeriksaan berasingan.

Satu barisan boleh memenuhi setiap meja MR0175 dan masih berada di dalam air suam yang kaya dengan klorida. Oleh itu, pereka bentuk menggandingkan standard dengan ujian pitting seperti ASTM G48, saringan PREN dan peraturan projek seperti NORSOK M-001. Pematuhan yang berkelayakan sepenuhnya juga bergantung pada keseluruhan tekanan dan gambaran persekitaran peralatan, yang ditentukan oleh penilaian perkhidmatan pengguna.

Adakah edisi baharu NACE MR0175 / ISO 15156 akan datang?

ya. Edisi ISO 2020 (diterbitkan oleh ANSI/NACE sebagai MR0175-2021) adalah terkini dan semakan penyusunan semula utama sedang dibangunkan.

ISO 15156-3:2020 menggantikan edisi 2015 dan halaman status ISO menyenaraikannya sebagai perlu disemak dengan draf dalam pembangunan. Kertas AMPP yang dibentangkan pada Mac 2026 menerangkan penulisan semula yang disusun kepada tiga bahagian baharu: keperluan bahan dan pemprosesan, penilaian persekitaran perkhidmatan dan pemilihan bahan, dan pengesahan, kelayakan dan pengundian. Sehingga edisi baharu diterbitkan dan diterima pakai, teks 2020/2021 akan ditadbir. Nyatakan edisi pada setiap pesanan pembelian supaya tiada kesamaran.

Soalan lazim

Q: Adakah NACE MR0175 sama dengan ISO 15156?

A: ya. Ia adalah teks teknikal yang sama, diterbitkan oleh ISO sebagai ISO 15156 dan oleh NACE (kini AMPP) sebagai MR0175. Edisi ISO 2020 sedang berkuat kuasa.

Q: Apakah had kekerasan untuk 316L dalam perkhidmatan masam?

A: 316L anil dihadkan kepada 22 HRC (237 HBW), mestilah bebas daripada kerja dingin yang bertujuan untuk meningkatkan kekuatan dan dihadkan kepada persekitaran sederhana di bawah Jadual A.2.

Q: Bolehkah dupleks 2205 digunakan melebihi 10 kPa H2S?

A: Bukan di bawah jadual am standard. Di atas kira-kira 10 kPa, pilih super dupleks (hingga kira-kira 20 kPa) atau aloi nikel, atau layakkan bahan dengan menguji perkhidmatan khusus.

Q: Adakah MR0175 terpakai kepada kilang penapisan?

A: Tidak. Peralatan penapisan dan hiliran termasuk di bawah NACE MR0103 / ISO 17945, yang mempunyai had kekerasannya sendiri (contohnya 28 HRC untuk dupleks).

Q: Bagaimanakah cara mengira tekanan separa H2S?

A: Darabkan jumlah tekanan mutlak dengan pecahan mol H2S. Pada 100 bar mutlak dan 0.5 mol% H2S hasilnya ialah 0.5 bar, atau 50 kPa.

Q: Adakah paip yang mematuhi MR0175 menahan pitting?

A: Tidak secara automatik. Piawaian menangani keretakan sahaja, jadi pitting dan kakisan am memerlukan penilaian berasingan.

Rujukan

Aloi Bergulung. Hidrogen Sulfida – NACE MR0175/ISO 15156 & NACE MR0103.https://www.rolledalloys.com/articles/hydrogen-sulfide-nace-mr0175-iso-15156-nace-mr0103/

ISO 15156-3:2020, status dan skop (Genorma).https://genorma.com/ms/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

Persidangan AMPP 2026. Kemas kini kepada NACE MR0175/ISO 15156.https://content.ampp.org/ampp/proceedings-abstract/CONF_MAR26/2026/1/107421

Alliima. Lembaran data bahan SAF 2205.https://integration.alleima.com/cz/technical-center/material-datasheets/tube-and-pipe-seamless/saf-2205/

AMPP. Ujian kakisan H2S terkini bagi keluli tahan karat hiper dupleks.https://store.ampp.org/recent-hs-corrosion-tests-of-hyper-duplex-stainless-steel

TWI. Ujian keluli tahan karat superdupleks untuk perkhidmatan masam.https://www.twi-global.com/technical-knowledge/published-papers/testing-of-superduplex-stainless-steel-for-sour-service-march-2003

Klinik Kakisan. Soalan dan tafsiran untuk NACE MR0175/ISO 15156.https://www.corrosionclinic.com/corrosion/programs-and-courses/continuing-education/courses/Questions%20and%20interpretations%20for%20NACE%20MR0175_ISO-15156.html

Neonickel. Lembaran data aloi 718 API.https://www.neonickel.com/alloys/all-alloys/alloy-718-api