|
Pikavastaus
vartenöljy- ja kaasuputketrikkivedyn (H2S) "hapan" palvelussa NACE MR0175/ISO 15156 rajoittaa jokaista metalliseostalämpökäsittelyn kunto, kovuus ja ympäristö. Hehkutettu 316L sopii vain miedolle hapan palvelulle (jopa 60 astetta, 100 kPa H2S, enintään 22 HRC). 22Cr duplex on rajoitettu noin10 kPaH2S, 25Cr superduplex noin20 kPa. Sen yläpuolella tai korkeammissa lämpötiloissa kiinteän liuoksen nikkeliseokset, kuten Alloy 625 ja C-276, ovat tavallinen reitti. Vakioohjaimetvain halkeilua, joten pistekorroosio ja yleinen korroosio on silti tarkastettava erikseen. |
Mitä NACE MR0175 / ISO 15156 itse asiassa kattaa?
Se on öljyn ja kaasun tuotantostandardi sellaisten metallien valinnassa, jotka kestävät H2S:n aiheuttamaa halkeilua. Se kattaa vain halkeilun, ei yleistä korroosiota tai pistesyöpymistä.
NACE MR0175 ja ISO 15156 ovat sama tekninen teksti, joka on julkaistu kahdella nimellä. NACE International on nyt osa AMPP:tä, joka säilyttää MR0175-numeron. Standardissa on kolme osaa: Osa 1 antaa yleiset periaatteet, osa 2 kattaa hiili- ja niukkaseosteiset teräkset ja valuraudat ja osa 3 kattaa korroosionkestävät seokset (CRA) ja muut seokset. Ruostumattomat teräkset ja nikkeliseokset kuuluvat osan 3 piiriin.
Osassa 3 käsitellään kolmea murtumismekanismia:sulfidijännityshalkeilu (SSC), jännityskorroosiohalkeilu (SCC)jagalvaanisesti indusoitu vetyjännityskrakkaus (GHSC). Sen oman laajuuden lausunnon mukaan yleisen tai paikallisen korroosion aiheuttamaa materiaalin menetystä ei käsitellä. Siinä sanotaan myös, että asiakirja ei välttämättä sovellu jalostukseen tai jatkojalostukseen, joka on sisarstandardin NACE MR0103 / ISO 17945 alue.
Lopuksi standardi täydentää, mutta ei korvaa, suunnittelusääntöjen materiaalivaatimuksia. Putken on silti täytettävä ASME B31.3, B31.4, B31.8 tai projektispesifikaatio ja täytettävä MR0175 päällä.
Milloin putkisto lasketaan "happamaksi palveluksi"?
Hapan palvelu alkaa, kun H2S:n osapaine saavuttaa noin 0,3 kPa (0,05 psi). Mittari on osapaine, ei miljoonasosia.
Hiiliterästen osalta ISO 15156-2 toteaa, että alle 0,3 kPa:n H2S-osapaineen normaalisti ei tarvita varotoimia. Sen yläpuolella sovelletaan materiaali- ja kovuussääntöjä. Osa 3 asettaa sitten rajat ruostumattomille teräksille ja nikkeliseoksille todelliselle H2S-osittaispaineelle, lämpötilalle, kloridipitoisuudelle ja pH:lle.
Osapaine=absoluuttinen kokonaispaine × H2S-mooliosuus.Toimiva esimerkki: kaasuputkessa 100 baarin absoluuttisessa paineessa 0,5 mol-% H2S:lla on 100 × 0.005=0.5 baaria, mikä on50 kPaH2S:stä. Se on paljon yli 0,3 kPa, joten viiva on hapan, ja se ylittää myös duplex-laatuja koskevat 10–20 kPa rajat (katso alla). Järjestelmät, joissa H2S liukenee vain nesteeseen, tarvitsevat ensin selvitettävän kaasufaasin osapaineen; standardi antaa menetelmän.
Miten NACE MR0175:n pääluokat ovat vertailussa?
Lasiteet muodostavat tikkaat 316 litrasta nikkeliseoksiin, mutta tikkaat eivät ole pelkästään PRENin tilaamia. PREN ennustaa pistesyöpymistä, kun taas MR0175:n rajat asetetaan halkeilukäyttäytymisen perusteella.
PREN (pisteresistenssin ekvivalenttiluku) lasketaan %Cr + 3.3 × %Mo + 16 × %N. Duplex-laaduilla on korkea PREN, mutta niiden sallittu H2S-paine on alhainen, koska ferriittifaasi on herkempi vetyhalkeilulle kuin täysin austeniittiset rakenteet. Taulukossa näkyvät öljy- ja kaasuputkille useimmin määritetyt laatuvaatimukset.
|
Luokka |
UNS / tyypillinen putkispesifikaatio |
Kunto- ja kovuusvaatimus |
Ympäristökatto (julkaistuna) |
PREN |
|
316 / 316Lausteniittista |
S31600 / S31603; ASTM A312 |
Liuos hehkutettu ja sammutettu; ei kylmää työtä voiman lisäämiseksi; 22 HRC (237 HBW) max |
Jopa 60 astetta (140 astetta F) jopa 100 kPa:n (15 psi) H2S:llä ilman kloridirajoitusta; tiukemmat yhdistelmät korkeammissa lämpötiloissa |
≈24 |
|
6Mosuperausteniittinen (254SMO, AL-6XN, 1925hMo) |
S31254, N08367, N08926; ASTM A312 |
Liuos hehkutettu; kovuusraportointia ei tarvita hehkutetulle AL-6XN (tyyppi 3b, taulukko A.8) |
Asetettu arvosanan mukaan taulukossa A.8; tarkista tietty UNS ja painos |
≈43–45 |
|
22Cr duplex (2205) |
S31803 / S32205; ASTM A790 |
Liuos hehkutettu ja nopeasti jäähdytetty; ferriittiä 35-65 % |
Jopa 232 astetta (450 astetta F) ja noin 10 kPa (1,5 psi) H2S; kylmätyöstetty kunto vain noin 2 kPa (0,3 psi) |
≈35 |
|
25Cr superduplex(2507, nolla 100) |
S32750 / S32760; ASTM A790 |
Liuos hehkutettu; ferriittiä 35–65 %; PREN yli 40 |
Noin 20 kPa (3 psi) H2S PREN 40–45; vahvista lämpötila- ja kloriditermit taulukosta A.24 |
≈40–43 |
|
Kiinteät nikkeliseokset (625, 825, C-276) |
N06625, N08825, N10276; ASTM B444, B423, B622 |
Hehkutettu; kovuusraportointia ei tarvita hehkutetussa metalliseoksessa 625 (taulukko A.13) |
Asetettu metalliseosalaryhmän mukaan ja yleensä leveämpi kuin duplex; vahvista arvosana kerrallaan |
Ei sovellu |
Lähde: Valssatut metalliseokset, "Rikkivety – NACE MR0175/ISO 15156 & NACE MR0103" (kunto- ja taulukkoviitteet); Alleima SAF 2205 -tietolehti (2205 rajat); AMPP-isännöity testipaperi hyper-duplexilla (20 kPa PREN 40–45); ISO 15156 -tulkintakommentti (316 rajaa); EETA:n laskemat PREN-arvot tyypillisestä koostumuksesta. Näytetyt rajat ovat otsikkoarvoja; hallitseva teksti on ISO 15156-3:n liite A ostotilauksesi painoksessa.
Riittääkö 316L öljy- ja kaasuputkistoon?
Vain lievästi hapan huoltoon: hehkutettu 316L on hyväksyttävä 60 asteeseen asti 100 kPa H2S:ssä, kovuusrajalla 22 HRC eikä kylmätyöstöllä vahvistusta.
Kaikilla 300-sarjan austeniittisilla ruostumattomilla teräksillä on yksi pöytä (taulukko A.2). Niiden on oltava liuoshehkutettuja ja karkaistuja, vailla kylmätyöstöä, jonka tarkoituksena on lisätä lujuutta, ja enintään22 HRC (237 HBW). Normaali ASTM A240 -levy ja A312-putki, jotka toimitetaan hehkutetussa tilassa, täyttävät tämän normaalisti edellyttäen, että ilmoitettu kovuus on rajan alapuolella. Joillakin jakelijoiden sivuilla mainitaan 23 HRC 316L:lle; standardin austeniittista rajaa on 22 HRC.
Raja, joka yleensä ratkaisee kysymyksen, on lämpötila.
Noin 60 asteen yläpuolella sallittu H2S-paine laskee jyrkästi, ja kloridikäyttöinen SCC tulee huolenaiheeksi. Kuumille, kloridipitoisille happamille linjoille 316L on harvoin oikea vastaus; siirry duplex- tai korkeampaan metalliseokseen. 316L:n kylmätaivutettu putki, kylmämuovatut liittimet ja jännityskarkaistut kierteet tarvitsevat kovuustarkistuksia samasta syystä.
Milloin sinun pitäisi päivittää duplex- tai superduplex-tilaan?
Valitse 22Cr duplex, kun H2S on alhainen (noin 10 kPa tai vähemmän) ja kloridit ovat korkeat. Valitse superduplex noin 20 kPa asti. Sen lisäksi siirry nikkeliseoksiin.
Duplex-ruostumattomilla teräksillä on kaksivaiheinen austeniitin ja ferriitin mikrorakenne. Standardin täyttämiseksi materiaalin on oltava liuoshehkutettua35-65 % ferriittiä, ja PREN erottaa nämä kaksi perhettä: noin 30-40 duplexille, yli 40 superduplexille. Duplex antaa karkeasti kaksinkertaisen myötörajan 316L:lle ja paljon paremman kloridin kestävyyden, minkä vuoksi se hallitsee meriveden ruiskutus-, virtaus- ja jakoputkistoa.
Kolme ansaa saa ostajat:
- Kylmätyöstä rangaistaan.Yksi valmistajan tietolehti antaa 2205:lle noin 1,5 psi (10 kPa) H2S:n hehkutettuna ja nopeasti jäähdytettynä, mutta vain 0,3 psi (2 kPa) kylmätyöstetyssä tilassa. Kylmätaivutettu duplex-putki voi siksi pudota pöytien ulkopuolelle.
- Superduplex-rajat eivät ole yksi numero.Julkaistut 25Cr-superduplex-tutkimukset osoittavat, että saman UNS-alueen erät voivat poiketa happaman palvelun suorituskyvystä. Jos huolto jää taulukoiden ulkopuolelle, testaus European Federation of Corrosion Guidance (EFC-julkaisu 17) on hyväksytty reitti.
- Hitsaukset lasketaan.Hitsimetallin on myös säilytettävä tasapainoinen ferriittitaso ja täytettävä kovuusvaatimukset, joten hitsausprosessin kelpuutuksen tulee sisältää molemmat.
Milloin nikkeliseokset ovat oikea valinta?
Käytä kiinteitä liuoksia sisältäviä nikkeliseoksia, kuten 625, 825 ja C-276, kun H2S-paine, lämpötila, alhainen pH tai alkuainerikki ylittävät sen, mitä duplexin sallitaan käsitellä.
Näissä seoksissa ei ole ferriittifaasia ja erittäin korkea nikkelipitoisuus, joten ne säilyttävät halkeilukestävyyden ankarissa olosuhteissa. Tuottajat huomauttavat esimerkiksi, että hehkutettu metalliseos 625 täyttää taulukon A.13 ilman kovuusraporttia ja että 625 ja 600 täyttävät jalostamostandardin MR0103 edellyttäen, että kovuus on 35 HRC tai alle. Alloy 625 on yleinen valinta happamiin ja CO2-rikkaisiin virtauslinjoihin, verhouksiin ja hitsauspinnoitteisiin; C-276 valitaan, jos läsnä on myös happoklorideja tai hapettavia aineita; Alloy 825 sopii happamille virroille rikkityyppisten happojen kanssa kohtuullisissa lämpötiloissa.
Rehellinen vivahde Alloy 718:ssa.Ikäkarkaistut 718 (ja 725) antavat korkean lujuuden venttiilien sisäosille, ripustimille ja pulteille putkiputkien sijaan.
Julkaistut kovuusrajat vaihtelevat: yksi valmistaja mainitsee 35 HRC:n porausreikien putkille ja pakkauksille, kun taas API-luokan 718 tietolehti toimii 40 HRC:hen.
Korkki riippuu varusteluokasta ja sovellettavasta taulukosta, joten varmista se standardin mukaisesti ennen tilaamista.
Muista, että MR0175 ei arvioi pistesyöpymistä tai yleistä korroosiota. Hapanhoitotaulukot läpäisevä nikkeliseos on silti valittava CO2-, kloridi- ja happokäyttäytymisensä perusteella. Katso artikkelimme Hastelloy C276 vs C22 ja Incoloy 825 rikkihapossa.
Miten vahvuus ja hinta vertautuvat näiden luokkien välillä?
Korkeammat seoslaadut maksavat enemmän kilolta, mutta niiden korkeampi myötölujuus voi vähentää seinämän paksuutta ja osittain kompensoida palkkiota.
|
Luokka |
Määritetty vähimmäissaanto (hehkutettu) |
Suhteellinen seoskustannus/kg (ohjeellinen EETA) |
Tyypillinen öljyn ja kaasun rooli |
|
316L |
170 MPa (25 ksi) |
$ (perustaso) |
Mieto hapan, matala lämpötila, apuohjelmat |
|
6kk (S31254) |
310 MPa (45 ksi) |
$$$ |
Kloridiraskas, kohtalaisen hapan, merivesijäähdytetty |
|
2205 (S32205) |
450 MPa (65 ksi) |
$$ |
Low-H2S-virtauslinjat, yläpuolen prosessi, jakoputket |
|
2507 (S32750) |
550 MPa (80 ksi) |
$$$ (noin 30–50 % 2205:n yläpuolella) |
Meriveden ruiskutus, merenalainen, korkeampi kloridihappo |
|
Alloy 625 (N06625) |
414 MPa (60 ksi) |
$$$$$ |
Voimakkaasti hapan, korkea lämpötila, verhottu putki |
|
C-276 (N10276) |
283 MPa (41 ksi) |
$$$$$ |
Hapan ja happokloridit |
Mikä luokka kannattaa seuloa ensin tietyssä happamassa tilassa?
Aloita H2S:n osapaineesta ja lämpötilasta ja tarkista sitten kloridi-, pH- ja korroosiotarpeet. Taulukko antaa vain ensimmäisen näytön.
|
Palvelun kunto |
Ensimmäisen näytön luokka |
Avainten tarkastukset |
|
H2S 100 kPa asti, 60 astetta, alhainen kloridipitoisuus |
316L (hehkutettu) |
22 HRC max; ei kylmätyötä; katso kloridi SCC, jos lämpötila nousee |
|
H2S noin 10 kPa asti, korkea kloridi, korkeampi lämpötila |
22Cr duplex (2205) |
Ferriitti 35–65 %; vältä kylmätyöstettyjä mutkia; hitsausferriitti ja kovuus |
|
H2S noin 20 kPa asti, merivesi tai kuuma suolavesi |
25Cr superduplex (2507) |
PREN yli 40; vahvista lämpötila- ja kloriditermit taulukosta A.24 |
|
H2S yli 20 kPa, matala pH tai alkuainerikkiä |
metalliseos 625 tai C-276 |
Luokkakohtainen taulukko; pistekorvaus ja CO2-käyttäytyminen; hitsausaine (ERNiCrMo-3 mallille 625) |
|
Hapan ja voimakkaat hapot tai hapettavat kloridit |
C-276 (tai 625) |
Hapon tyyppi ja lämpötila; ei kuulu MR0175:n piiriin |
Mitä ostotilauksessa on määritettävä MR0175-vaatimustenmukaisuuden osoittamiseksi?
Nimeä standardi ja painos, ilmoita happamat olosuhteet, korjaa lämpökäsittelyolosuhteet ja vaadi kovuus (ja ferriitti dupleksiin) materiaalitestiraportissa.
- Vakio ja painos:"ANSI/NACE MR0175/ISO 15156-3, julkaisupäivänä voimassa oleva painos teknisillä kiertokirjeillä."
- Palvelutiedot:H2S:n osapaine, suunnittelulämpötila, kloridipitoisuus, pH ja mahdollinen alkuainerikki.
- Kunto:liuos hehkutettu ja sammutettu; ei kylmää työtä voiman lisäämiseksi; ilmoittaa kaikki sallitut kylmämuovaukset ja sen rajat.
- Kovuus:enimmäisarvo, testausmenetelmä (HRC, HBW tai HV muunnossäännöllä) ja testauspaikka, mukaan lukien hitsaus ja lämpövaikutusalue valmistettujen kelojen osalta.
- Vain kaksipuolinen:ferriittipitoisuus 35–65 % epäjaloisessa metallissa, plus hitsin ferriittirajat hitsausprosessin kelpuutuksessa.
- Asiakirjat:EN 10204 tyyppi 3.1 -sertifikaatti, positiivinen materiaalitunnistus (PMI) ja lämpökäsittelytietueet.
- Vaatimustenmukaisuusilmoitus:pyydä sitä kirjallisesti. Myllyt eivät usein tulosta "MR0175" testiraportteihin, koska vaatimustenmukaisuus seuraa spesifikaatiosta ja raportoidusta kovuudesta.
Tarkoittaako "NACE-yhteensopiva", että putki ei syöpy?
Nro MR0175 hyväksyy materiaalin vain H2S-halkeilua vastaan. Pistekorroosio, rakokorroosio, CO2-korroosio ja eroosio vaativat edelleen erilliset tarkastukset.
Siima voi kohdata jokaisen MR0175-pöydän ja pysyä silti lämpimässä, kloridipitoisessa vedessä. Siksi suunnittelijat yhdistävät standardin pistetesteihin, kuten ASTM G48, PREN-seulonta ja projektisääntöihin, kuten NORSOK M-001. Täysin pätevä vaatimustenmukaisuus riippuu myös laitteen koko stressi- ja ympäristökuvasta, jonka käyttäjän palveluarvio määrittelee.
Onko NACE MR0175 / ISO 15156 uusi painos tulossa?
Kyllä. Vuoden 2020 ISO-versio (julkaisija ANSI/NACE numerolla MR0175-2021) on nykyinen, ja suuri uudelleenjärjestely on kehitteillä.
ISO 15156-3:2020 korvasi vuoden 2015 painoksen, ja ISO:n tilasivulla se luetellaan tarkistettavaksi kehitteillä olevan luonnoksen kanssa. Maaliskuussa 2026 julkistetut AMPP-paperit kuvaavat uudelleenkirjoitusta, joka on organisoitu kolmeen uuteen osaan: materiaali- ja käsittelyvaatimukset, palveluympäristön arviointi ja materiaalin valinta sekä todentaminen, pätevyys ja äänestys. Kunnes uusi painos julkaistaan ja hyväksytään, kauden 2020/2021 teksti pätee. Ilmoita painos jokaisessa ostotilauksessa, jotta ei jää epäselvyyksiä.
Usein kysytyt kysymykset
Q: Onko NACE MR0175 sama kuin ISO 15156?
A: Kyllä. Ne ovat samaa teknistä tekstiä, jonka ISO on julkaissut ISO 15156:na ja NACE (nykyisin AMPP) MR0175:nä. Vuoden 2020 ISO-versio on tällä hetkellä voimassa.
Q: Mikä on 316L:n kovuusraja happamassa palvelussa?
A: Hehkutettu 316L on rajoitettu 22 HRC:hen (237 HBW), siinä ei saa tehdä kylmätyötä lujuuden lisäämiseksi, ja se on rajoitettu mietoon ympäristöön taulukon A.2 mukaisesti.
Q: Voiko duplex 2205:tä käyttää yli 10 kPa H2S:n paineessa?
A: Ei standardin yleistaulukoiden alla. Yli 10 kPa:n paineessa valitse superduplex (noin 20 kPa) tai nikkeliseos tai hyväksy materiaali testaamalla tiettyä palvelua varten.
Q: Koskeeko MR0175 jalostamoita?
A: Ei. Jalostus- ja jatkolaitteet kuuluvat NACE MR0103 / ISO 17945 -standardin piiriin, jolla on omat kovuusrajansa (esim. 28 HRC duplexille).
Q: Kuinka lasken H2S-osapaineen?
A: Kerro absoluuttinen kokonaispaine H2S-mooliosuudella. 100 baarin absoluuttisella paineella ja 0,5 mol-% H2S:llä tulos on 0,5 baaria eli 50 kPa.
Q: Kestääkö MR0175-yhteensopiva putki kuoppia?
A: Ei automaattisesti. Standardi koskee vain halkeilua, joten pistekorroosio ja yleinen korroosio tarvitsevat erillisen arvioinnin.
Viitteet
Valssatut metalliseokset. Rikkivety – NACE MR0175/ISO 15156 & NACE MR0103.https://www.rolledalloys.com/articles/hydrogen-sulfide-nace-mr0175-iso-15156-nace-mr0103/
ISO 15156-3:2020, tila ja laajuus (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-konferenssi 2026. Päivitys standardiin NACE MR0175/ISO 15156.https://content.ampp.org/ampp/proceedings-abstract/CONF_MAR26/2026/1/107421
Alleima. SAF 2205 materiaalitiedote.https://integration.alleima.com/cz/technical-center/material-datasheets/tube-and-pipe-seamless/saf-2205/
AMPP. Hyper duplex ruostumattoman teräksen viimeaikaiset H2S-korroosiokokeet.https://store.ampp.org/recent-hs-corrosion-tests-of-hyper-duplex-stainless-steel
TWI. Superduplex ruostumattoman teräksen testaus hapan palvelua varten.https://www.twi-global.com/technical-knowledge/published-papers/testing-of-superduplex-stainless-steel-for-sour-service-march-2003
Korroosioklinikka. Kysymyksiä ja tulkintoja NACE MR0175/ISO 15156:lle.https://www.corrosionclinic.com/corrosion/programs-and-courses/continuing-education/courses/Questions%20and%20interpretations%20for%20NACE%20MR0175_ISO-15156.html
Neonickel. Alloy 718 API -tietolomake.https://www.neonickel.com/alloys/all-alloys/alloy-718-api
