ISO 15156 versus NACE MR0175: Global Sour Service-materiaalvereisten

ISO 15156 en NACE MR0175 zijn voor alle praktische doeleinden dezelfde norm. Sinds 2003 onderhouden NACE International en de Internationale Organisatie voor Standaardisatie (ISO) gezamenlijk één enkel technisch document, gepubliceerd onder de dubbele titel NACE MR0175/ISO 15156. Er bestaat geen betekenisvolle technische kloof tussen hen - de keuze van welke naam te noemen is een kwestie van regionale conventie, niet van verschillende vereisten.

Waterstofsulfide (H₂S) is een van de meest destructieve verontreinigingen waarmee een olieveld of raffinageapparatuur te maken kan krijgen. Zelfs kleine hoeveelheden kunnen, onder trekspanning, ervoor zorgen dat een onderdeel zonder waarschuwing scheurt - een faalwijze die bekend staat als sulfidespanningsscheuren (SSC). Om dit te voorkomen vertrouwt de olie- en gasindustrie op één document voor de materiaalkeuze: NACE MR0175/ISO 15156.

In dit artikel wordt uiteengezet wat de norm omvat, hoe ISO 15156 en NACE MR0175 zich tot elkaar verhouden en wat kopers van roestvrij staal en nikkellegeringen moeten specificeren om aan de regelgeving te blijven voldoen.

Zijn ISO 15156 en NACE MR0175 echt dezelfde norm?

Ja. Sinds de harmonisatie van 2003 verwijzen ISO 15156 en NACE MR0175 naar één set technische inhoud, die parallel door twee organisaties wordt gepubliceerd.

Vóór 2003 was NACE MR0175 een op zichzelf staand Noord-Amerikaans document, voor het eerst uitgegeven in 1975 door NACE International (destijds de National Association of Corrosion Engineers). Europa en andere regio's werkten vaak vanuit afzonderlijke nationale of bedrijfsspecificaties. Na een harmonisatie-inspanning van meerdere- jaar hebben NACE en ISO de technische inhoud samengevoegd tot één enkele, internationaal erkende standaard.

NACE blijft het verkopen en ernaar verwijzen als "NACE MR0175", terwijl ISO de identieke technische inhoud publiceert als "ISO 15156". De meeste inkooporders en projectspecificaties vermelden nu beide namen samen - NACE MR0175/ISO 15156 - specifiek om dubbelzinnigheid tussen regio's te voorkomen.

Voor een fabrikant of afnemer betekent dit in de praktijk één ding: een materiaal dat gekwalificeerd is volgens ISO 15156 is gekwalificeerd volgens NACE MR0175, en omgekeerd. Er is geen afzonderlijk nalevingspad dat moet worden beheerd.

Wat dekt NACE MR0175/ISO 15156 eigenlijk?

Het definieert in drie delen welke metalen - en onder welke hardheid, warmte-behandeling en omgevingsomstandigheden - bestand zijn tegen scheuren in H₂S--houdende olie- en gasomgevingen.

De standaard wordt in drie delen gepubliceerd, elk gericht op een andere materiaalfamilie:

Deel 1 - Algemene principes: definieert zure serviceterminologie, kraakmechanismen en het raamwerk voor de ernst van het milieu (partiële H₂S-druk en in- in situ pH) dat in de standaard wordt gebruikt.

Deel 2 - Koolstofstaal en laag-gelegeerd staal: omvat structurele en druk-grensstaalsoorten, inclusief gietijzer, met hardheids- en verwerkingscontroles om SSC te voorkomen.

Deel 3 - Corrosie-bestendige legeringen (CRA's): omvat austenitisch en duplex roestvrij staal, nikkellegeringen en titaniumlegeringen - de categorieën die het meest relevant zijn voor fabrikanten van roestvrij staal en nikkellegeringen.

De norm behandelt verschillende verschillende scheurmechanismen die verder gaan dan eenvoudige SSC, waaronder spanningscorrosiescheuren (SCC), waterstof-geïnduceerd scheuren (HIC) en stapsgewijs scheuren -, elk onderworpen aan zijn eigen reeks materiaal- en omgevingslimieten.

Wat veroorzaakt zure servicevereisten?

Apparatuur valt onder zure serviceregels zodra de partiële H₂S-druk 0,3 kPa (0,05 psia) overschrijdt in de gasfase - een veelgebruikte velddrempel, hoewel de toepasselijke projectspecificatie altijd bepalend is.

Onder deze drempel zijn standaardmaterialen zoals ASTM A105 of A106 over het algemeen acceptabel zonder naleving van NACE MR0175/ISO 15156 -, gewoonlijk 'goede service' genoemd. Daarboven bepalen de ernstgebieden van de norm (regio 0 tot en met regio 3, gebaseerd op H₂S partiële druk en pH) welke kwaliteiten, hardheidslimieten en testvereisten van toepassing zijn. Omdat HIC en SCC kunnen optreden onder verschillende - soms lagere - drempelwaarden dan SSC, mogen ingenieurs er nooit van uitgaan dat één enkel getal elk kraakmechanisme dekt; de geldende projectspecificatie en de betreffende tabel in deel 2 of deel 3 moeten direct worden gecontroleerd.

Hoe verschillen de hardheidslimieten per materiaalfamilie?

Hardheid is de belangrijkste -verifieerbare controle van de standaard: ruwweg 22 HRC voor koolstof- en laag--gelegeerd staal, vergelijkbare limieten voor veel austenitische roestvaste kwaliteiten, en hogere - legerings-specifieke - plafonds voor duplex roestvast en nikkel--gebaseerde CRA's.

Hardheid is van belang omdat hardere, zwaarder belaste microstructuren gevoeliger zijn voor waterstof-ondersteund scheuren. De onderstaande tabel geeft een overzicht van de vaak genoemde limieten; exacte waarden zijn afhankelijk van de specifieke legering, productvorm en ernstregio, dus de huidige editie van Deel 2 of Deel 3 moet altijd de uiteindelijke referentie zijn.

Bij gelaste constructies vereist de norm hardheidsonderzoeken over het oorspronkelijke metaal, de door hitte{0}}beïnvloede zone en het lasmetaal - en niet alleen over de basisplaat of pijp -, aangezien de HAZ doorgaans de zone is die het meest barst- gevoelig is.

Welke soorten roestvrij staal en nikkellegeringen zijn algemeen goedgekeurd?

316L, 2205 duplex en nikkellegeringen zoals 625, 825 en Monel K500 zijn veelgebruikte zure-CRA's, elk geschikt voor een ander ernstbereik en chlorideomgeving.

304/304L roestvrij staal wordt met name niet geaccepteerd voor zuur gebruik onder NACE MR0175/ISO 15156 vanwege onvoldoende SSC-bestendigheid - een veel voorkomende specificatiefout die de moeite waard is om vroeg in de aanbesteding te melden.

Wat zijn de twee routes om een ​​materiaal te kwalificeren?

Een materiaal wordt rechtstreeks geselecteerd uit de vooraf-gekwalificeerde tabellen van de norm (prescriptieve route) of onafhankelijk gekwalificeerd via laboratoriumtests (prestatieroute, bijlage B).

Voor de meeste toepassingen van roestvrij staal en nikkellegeringen is de voorgeschreven route sneller en goedkoper-: als een legering, de toestand ervan en de gebruiksomgeving binnen de limieten vallen die zijn gepubliceerd in de tabellen van Deel 2 of Deel 3, zijn er geen aanvullende tests vereist.

Wanneer een legering, productvorm of omgevingsconditie buiten deze tabellen valt - bijvoorbeeld een nieuw ernstgebied of een gepatenteerde legering - moet de fabrikant deze kwalificeren onder bijlage B, wat gesimuleerde-omgevingslaboratoriumtests omvat (zoals SSC- of SCC-testmethoden waarnaar in de norm wordt verwezen) om de scheurweerstand aan te tonen onder de beoogde gebruiksomstandigheden.

Hoe verhoudt NACE MR0175 zich tot NACE MR0103?

NACE MR0175/ISO 15156 regelt de upstream-apparatuur voor olie- en gasproductie, terwijl NACE MR0103 de downstream-apparatuur voor olieraffinage regelt. - De twee zijn complementair en niet uitwisselbaar.

NACE MR0103, uitgegeven in 2003, is speciaal ontwikkeld voor raffinageomgevingen, die qua temperatuur, druk en vloeistofchemie verschillen van productieomgevingen. Sommige componenten - zoals bepaalde nikkellegeringen - zijn gekwalificeerd onder beide normen, maar met verschillende hardheidsplafonds, dus het specificeren van de juiste norm voor het juiste segment van de waardeketen is essentieel.

Een component voor een putmond moet verwijzen naar NACE MR0175/ISO 15156; een component voor een raffinaderijproceseenheid moet verwijzen naar NACE MR0103, tenzij de projectspecificatie beide expliciet vereist.

Wat moeten kopers specificeren op een inkooporder?

Verwijs naar beide standaardnamen, het toepasselijke onderdeel, de ernstregio of omgevingslimieten, het vereiste hardheidsplafond en het certificeringsniveau (EN 10204 3.1 of 3.2).

Standaardreferentie: "NACE MR0175/ISO 15156-3" (of het toepasselijke deel) in plaats van beide namen afzonderlijk.

Omgevingslimieten: partiële H₂S-druk, in- pH in situ, chlorideconcentratie en temperatuur voor het beoogde gebruik.

Hardheidseis: het specifieke HRC/HV10-plafond dat van toepassing is op de bestelde legering en staat.

Conditie: oplossing-gegloeid, geen koud werk of andere vereiste hitte-behandelingsstatus.

Certificering: EN 10204 Type 3.1 voor standaard traceerbaarheid, of Type 3.2 met onafhankelijke derde-getuige voor kritieke offshore- of grote- operatorprojecten.

Nauwkeurige aankoop-ordertaal vermijdt de meest voorkomende oorzaak van afgekeurd materiaal: een leverancier die een technisch verantwoorde legering levert die nooit is gecontroleerd op basis van de specifieke hardheids- en milieulimieten die de toepassing van de koper vereist.

Waarom is dit van belang voor fabrikanten van roestvrij staal en nikkellegeringen?

Omdat nalevingsfouten naar voren komen als fouten in het veld - en bij H₂S-service, is een gebarsten onderdeel een veiligheidsincident en niet alleen een garantieclaim.

NACE MR0175/ISO 15156 heeft expliciet geen betrekking op algemene of plaatselijke corrosie, mechanisch ontwerp of productiekwaliteitscontrole op zichzelf - het richt zich uitsluitend op de weerstand tegen scheuren door omgevingsfactoren. Dat betekent dat naleving van de norm noodzakelijk maar niet voldoende is voor geschiktheid voor dienst; Bij de keuze van de legering moet nog steeds afzonderlijk rekening worden gehouden met erosie, algemene corrosie en mechanische belasting.

Fabrikanten die hardheidstests, warmte{0}}behandelingsgegevens en chemische samenstelling documenteren aan de hand van de juiste tabel - en die certificeringen afgeven waarin de norm, het onderdeel en de editie duidelijk worden vermeld - geven engineering- en inkoopteams een verdedigbare basis voor materiaalkeuze en verkleinen het risico van dure afkeuringen in het veld of storingen in- service.

Veelgestelde vragen

Is ISO 15156 strenger dan NACE MR0175?

Nee. Ze bevatten dezelfde technische vereisten. Geen van beide is strenger; de dubbele naam weerspiegelt gezamenlijke publicatie, niet verschillende regels.

Welk H₂S-niveau zorgt ervoor dat NACE MR0175/ISO 15156 wordt nageleefd?

Een vaak genoemde velddrempel is een partiële H₂S-druk boven 0,3 kPa (0,05 psia) in de gasfase, hoewel HIC en SCC kunnen worden beheerst door verschillende limieten, en de controlerende projectspecificatie altijd voorrang heeft.

Kan roestvrij staal 304 worden gebruikt in de zuurservice?

Nee. TP304/304L wordt niet geaccepteerd onder NACE MR0175/ISO 15156 vanwege onvoldoende weerstand tegen spanningsscheuren door sulfide.

Wat is de maximale hardheid voor koolstofstaal volgens de norm?

Ongeveer 22 HRC, wat overeenkomt met ongeveer 250 HV10 of 237 HBW, toegepast op basismetaal, lasmetaal en de door hitte-beïnvloede zone.

Is NACE MR0175 van toepassing op raffinaderijen?

Over het algemeen vallen geen - raffinageomgevingen onder de gerelateerde norm NACE MR0103. NACE MR0175/ISO 15156 richt zich op upstream-apparatuur voor olie- en gasproductie en gasbehandeling.

Hoe wordt een legering gekwalificeerd als deze niet in de tabellen van de norm staat?

Via de op prestaties-gebaseerde route in bijlage B, waarvoor laboratoriumtests onder gesimuleerde gebruiksomstandigheden nodig zijn om de scheurweerstand aan te tonen.