|
תשובה מהירה
עֲבוּרצנרת נפט וגזבשירות "חמוץ" של מימן גופרתי (H2S), NACE MR0175/ISO 15156 מגביל כל סגסוגת במצב טיפול בחום, קשיות וסביבה. חישול 316L מתאים רק לשירות חמוץ עדין (עד 60 מעלות, 100 kPa H2S, 22 HRC מקסימום). 22דופלקס Cr מוגבל לכ-10 kPaH2S, 25Cr סופר דופלקס בערך20 kPa. מעל זה, או בטמפרטורה גבוהה יותר, סגסוגות ניקל בפתרון מוצק כגון Alloy 625 ו-C-276 הן המסלול הרגיל. הפקדים הסטנדרטייםפיצוח בלבד, כך שעדיין יש לבדוק בנפרד פיתול וקורוזיה כללית. |
מה בעצם מכסה NACE MR0175 / ISO 15156?
זהו תקן ייצור הנפט והגז לבחירת מתכות העמידות בפני פיצוח שנגרם על ידי H2S. זה מכסה סדקים בלבד, לא קורוזיה כללית או חריצים.
NACE MR0175 ו-ISO 15156 הם אותו טקסט טכני שפורסם בשני שמות. NACE International היא כעת חלק מ-AMPP, השומרת על המספר MR0175. לתקן שלושה חלקים: חלק 1 נותן עקרונות כלליים, חלק 2 מכסה פלדות פחמן וסגסוגת נמוכה וברזל יצוק, וחלק 3 מכסה סגסוגות עמידות בפני קורוזיה (CRA) וסגסוגות אחרות. פלדות אל חלד וסגסוגות ניקל נופלות תחת חלק 3.
חלק 3 מתייחס לשלושה מנגנוני פיצוח:פיצוח מתח גופרתי (SSC), פיצוח קורוזיה במתח (SCC)ופיצוח מתח מימן המושרה בגלווניה (GHSC). הצהרת היקף משלה אומרת שאיבוד חומר על ידי קורוזיה כללית או מקומית אינו מטופל. הוא גם אומר שהמסמך אינו מתאים בהכרח לציוד זיקוק או במורד הזרם, שהוא הטריטוריה של התקן האחות NACE MR0103 / ISO 17945.
לבסוף, התקן משלים, אך אינו מחליף, את דרישות החומרים של קודי העיצוב. צינור עדיין חייב לעמוד ב-ASME B31.3, B31.4, B31.8 או את מפרט הפרויקט, ולעמוד על MR0175 למעלה.
מתי מערכת צנרת נחשבת כ"שירות חמוץ"?
שירות חמוץ מתחיל כאשר הלחץ החלקי H2S מגיע לכ-0.3 kPa (0.05 psi). המדד הוא לחץ חלקי, לא חלקים למיליון.
עבור פלדות פחמן, ISO 15156-2 קובע כי מתחת ללחץ חלקי של 0.3 kPa H2S, בדרך כלל, אין צורך באמצעי זהירות. מעליו חלים כללי חומר וקשיות. עבור פלדות אל חלד וסגסוגות ניקל, חלק 3 מגדיר גבולות ללחץ החלקי H2S בפועל, טמפרטורה, תכולת כלוריד ו-pH.
לחץ חלקי=סה"כ לחץ אבסולוטי × שבריר שומה H2S.דוגמה עבדה: לקו גז ב-100 בר מוחלט עם 0.5 מול% H2S יש 100 × 0.005=0.5 בר, כלומר50 kPaשל H2S. זה הרבה מעל 0.3 kPa, כך שהקו חמוץ, והוא גם מעל מגבלות 10-20 kPa החלות על דרגות דופלקס (ראה להלן). מערכות שבהן H2S מומס רק בנוזל זקוקות ללחץ החלקי של שלב הגז שהוסדר תחילה; התקן נותן את השיטה.
כיצד ניתן להשוות בין הציונים העיקריים במסגרת NACE MR0175?
הציונים יוצרים סולם מ-316L ועד סגסוגות ניקל, אך הסולם אינו מוזמן פשוט על ידי PREN. PREN חוזה בור, בעוד שגבולות MR0175 נקבעים על ידי התנהגות פיצוח.
PREN (מספר שווה ערך להתנגדות בור) מחושב כ-%Cr + 3.3 × %Mo + 16 × %N. לדרגות דופלקס יש PREN גבוה, ובכל זאת לחץ ה-H2S המותר שלהם נמוך, מכיוון ששלב הפריט רגיש יותר לפיצוח מימן מאשר מבנים אוסטניטיים לחלוטין. הטבלה מציגה את דרישות הכותרת עבור הציונים המצוינים לרוב עבור צינורות נפט וגז.
|
צִיוּן |
UNS / מפרט צינור טיפוסי |
דרישת מצב וקשיות |
תקרה סביבתית (כפי שפורסם) |
PREN |
|
316 / 316Lאוסטניטי |
S31600 / S31603; ASTM A312 |
פתרון חישול ומרווה; אין עבודה קרה להעלאת כוח; מקסימום 22 HRC (237 HBW) |
עד 60 מעלות (140 מעלות F) עד 100 kPa (15 psi) H2S ללא הגבלת כלוריד; שילובים מחמירים יותר בטמפרטורה גבוהה יותר |
≈24 |
|
6Moסופר-אוסטניטי (254SMO, AL-6XN, 1925hMo) |
S31254, N08367, N08926; ASTM A312 |
פתרון חישול; אין צורך בדיווח קשיות עבור חישול AL-6XN (סוג 3b, טבלה A.8) |
נקבע לפי ציון בטבלה A.8; בדוק את UNS ואת המהדורה הספציפית |
≈43–45 |
|
דופלקס 22Cr (2205) |
S31803 / S32205; ASTM A790 |
פתרון חישול ומקורר במהירות; פריט 35-65% |
עד 232 מעלות (450 מעלות פרנהייט) וכ-10 kPa (1.5 psi) H2S; במצב עבודה קרה רק כ-2 kPa (0.3 psi) |
≈35 |
|
סופר דופלקס 25Cr(2507, אפס 100) |
S32750 / S32760; ASTM A790 |
פתרון חישול; פריט 35-65%; PREN מעל 40 |
כ-20 kPa (3 psi) H2S עבור PREN 40–45; אשר את מונחי הטמפרטורה והכלוריד בטבלה A.24 |
≈40–43 |
|
סגסוגות ניקל בפתרון מוצק (625, 825, C-276) |
N06625, N08825, N10276; ASTM B444, B423, B622 |
חישול; אין צורך בדיווח קשיות עבור Alloy 625 מחושל (טבלה A.13) |
מוגדר לפי תת-קבוצת סגסוגת ובדרך כלל רחב יותר מאשר דופלקס; לאשר כיתה אחר כיתה |
לא ישים |
מקור: סגסוגות מגולגלות, "מימן גופרתי – NACE MR0175/ISO 15156 & NACE MR0103" (הפניות למצב והטבלה); גיליון נתונים Alleima SAF 2205 (2205 מגבלות); נייר בדיקה מתארח ב-AMPP ב-Hyper-duplex (20 kPa עבור PREN 40–45); פרשנות ISO 15156 (316 מגבלות); ערכי PREN מחושבים על ידי EETA מהרכב טיפוסי. המגבלות המוצגות הן ערכי כותרת; הטקסט השולט הוא נספח A של ISO 15156-3 במהדורה בהזמנת הרכש שלך.
האם 316L מספיק טוב עבור צנרת שמן וגז חמוץ?
רק לשירות חמוץ עדין: חישול 316L מקובל עד 60 מעלות ב-100 kPa H2S, עם מגבלת קשיות של 22 HRC וללא חיזוק בעבודה קרה.
כל הפלדות הנירוסטה האוסטניטיות מסדרת 300 חולקות שולחן אחד (טבלה A.2). הם חייבים להיות מחושלים ומרווים בתמיסה, ללא עבודה קרה שנועדה להעלות חוזק, ולא קשים יותר מאשר22 HRC (237 HBW). לוחית ASTM A240 סטנדרטית וצינור A312 המסופקים במצב חישול בדרך כלל עומדים בזה, בתנאי שהקשיות המדווחת היא מתחת לגבול. חלק מהדפים של מפיצים מציינים 23 HRC עבור 316L; הגבול האוסטניטי בתקן הוא 22 HRC.
הגבול שקובע בדרך כלל את השאלה הוא הטמפרטורה.
מעל 60 מעלות הלחץ המותר H2S יורד בחדות, ו-SCC מונע כלוריד הופך לדאגה. עבור קווים חמוצים חמים נושאי כלוריד, 316L הוא לעתים נדירות התשובה הנכונה; לעלות לדופלקס או סגסוגת גבוהה יותר. צינור מכופף קר, אביזרים בעלי צורה קרה וחוטים מוקשים על 316L זקוקים לבדיקת קשיות מאותה סיבה.
מתי כדאי לשדרג לדופלקס או לסופר דופלקס?
בחר דופלקס 22Cr כאשר H2S נמוך (כ-10 kPa או פחות) והכלורידים גבוהים. בחר סופר דופלקס עד כ-20 kPa. מעל זה, עבור לסגסוגות ניקל.
לפלדות אל-חלד דופלקס יש מבנה מיקרו דו-פאזי של אוסטניט ופריט. כדי להיות זכאי לפי התקן, החומר חייב להיות חישול בעזרת פתרון35-65% פריט, ו-PREN מפריד בין שתי המשפחות: בערך 30 עד 40 עבור דופלקס, מעל 40 עבור סופר דופלקס. דופלקס נותן בערך כפול חוזק תפוקה של 316 ליטר ועמידות לכלוריד טובה בהרבה, וזו הסיבה שהוא שולט בהזרקת מי ים, קו זרימה וצנרת סעפת.
שלוש מלכודות תופסות קונים:
- עבודה קרה נענשת.גיליון נתונים אחד של יצרן נותן ל-2205 כ-1.5 psi (10 kPa) H2S כאשר הוא חישול וקירור מהיר, אך רק 0.3 psi (2 kPa) במצב עבודה קרה. לכן צינור דופלקס כפוף קר יכול ליפול מחוץ לשולחנות.
- מגבלות סופר דופלקס אינן מספר אחד.מחקר שפורסם על 25Cr סופר דופלקס מראה שאצוות בתוך אותו טווח UNS עשויות להיות שונות בביצועי השירות החמוץ. כאשר השירות נופל מחוץ לשולחנות, בדיקה לפי הנחיות הפדרציה האירופית לקורוזיה (EFC Publication 17) היא המסלול המוכר.
- ריתוכים נחשבים.מתכת ריתוך חייבת גם לשמור על רמת פריט מאוזנת ולעמוד בדרישת הקשיות, כך שההסמכה של הליך הריתוך צריכה לכלול את שניהם.
מתי סגסוגות ניקל הן הבחירה הנכונה?
השתמש בסגסוגות ניקל בתמיסה מוצקה כגון 625, 825 ו-C-276 כאשר לחץ H2S, טמפרטורה, pH נמוך או גופרית אלמנטרית עולים על מה שהדופלקס מותר לטפל בו.
לסגסוגות הללו אין פאזת פריט ותכולת ניקל גבוהה מאוד, כך שהן שומרות על עמידותן בפני פיצוח בתנאים קשים יותר. המפיקים מציינים, למשל, שסגסוגת 625 מחושלת עומדת בטבלה A.13 ללא צורך בדוח קשיות, וכי 625 ו-600 עומדים בתקן בתי הזיקוק MR0103 בתנאי שהקשיות היא ב-35 HRC או מתחת. סגסוגת 625 היא בחירה נפוצה לקווי זרימה חמצמצים ועתירי CO2, חיפוי וכיסוי ריתוך; C-276 נבחר כאשר קיימים גם כלורידי חומצה או מינים מחמצנים; סגסוגת 825 מתאימה לזרמים חמוצים עם חומצות מסוג גופרית בטמפרטורות מתונות.
ניואנס כנה על Alloy 718.718 (ו-725) מוקשחים בגיל נותנים חוזק גבוה לחלקים פנימיים של שסתומים, מתלים והברגות במקום לצינור קו.
מכסי קשיות שפורסמו שונים: יצרן אחד מציין 35 HRC עבור צינורות ואורזים למטה, בעוד שגיליון נתונים בדרגת API 718 עובד עד 40 HRC.
המכסה תלוי בקטגוריית הציוד ובטבלה הרלוונטית, לכן יש לוודא זאת מול התקן לפני ההזמנה.
זכור כי MR0175 אינו מעריך בור או קורוזיה כללית. עדיין יש לבחור סגסוגת ניקל שעוברת את טבלאות השירות החמוץ בגלל התנהגותה של CO2, כלוריד וחומצה. עיין במאמרים שלנו על Hastelloy C276 לעומת C22 ו- Incoloy 825 בחומצה גופרתית.
כיצד משתווים חוזק ועלות בין דרגות אלו?
דרגות סגסוגת גבוהות יותר עולות יותר לקילוגרם, אך חוזק התפוקה הגבוה יותר שלהן יכול להפחית את עובי הדופן ולקזז בחלקו את הפרמיה.
|
צִיוּן |
תשואה מינימלית שצוינה (חישול) |
עלות סגסוגת יחסית לק"ג (אינדיקציה של EETA) |
תפקיד טיפוסי בנפט וגז |
|
316L |
170 MPa (25 ksi) |
$ (קו בסיס) |
חמוץ עדין, טמפרטורה נמוכה, שירותים |
|
6Mo (S31254) |
310 MPa (45 ksi) |
$$$ |
כבד כלוריד, חמוץ בינוני, מקורר מי ים |
|
2205 (S32205) |
450 MPa (65 ksi) |
$$ |
קווי זרימה נמוך-H2S, תהליך עליון, סעפות |
|
2507 (S32750) |
550 MPa (80 ksi) |
$$$ (כ-30-50% מעל 2205) |
הזרקת מי ים, תת ים, חמוץ בעל כלוריד גבוה יותר |
|
Alloy 625 (N06625) |
414 MPa (60 ksi) |
$$$$$ |
חמוץ חמור, טמפרטורה גבוהה, צינור מצופה |
|
C-276 (N10276) |
283 MPa (41 ksi) |
$$$$$ |
כלורידים חמוצים פלוס חומצה |
איזו כיתה כדאי לבדוק תחילה עבור מצב חמוץ נתון?
התחל מלחץ וטמפרטורה חלקיים של H2S, ואז בדוק את צרכי הכלוריד, ה-pH והקורוזיה. הטבלה נותנת מסך ראשון בלבד.
|
מצב שירות |
כיתה מסך ראשון |
בדיקות מפתח |
|
H2S עד 100 kPa, עד 60 מעלות, כלוריד נמוך |
316L (חישול) |
22 HRC מקסימום; ללא עבודה קרה; צפה בכלוריד SCC אם הטמפרטורה עולה |
|
H2S עד כ-10 kPa, כלוריד גבוה, טמפרטורה גבוהה יותר |
דופלקס 22Cr (2205) |
פריט 35-65%; הימנע מכיפופים מעובדים קרים; לרתך פריט וקשיות |
|
H2S עד כ-20 kPa, מי ים או מי מלח חמים |
סופר דופלקס 25Cr (2507) |
PREN מעל 40; אשר את מונחי הטמפרטורה והכלוריד בטבלה A.24 |
|
H2S מעל 20 kPa, pH נמוך, או גופרית יסודית |
Alloy 625 או C-276 |
טבלה ספציפית לכיתה; התנהגות חריפות ו-CO2; מילוי ריתוך (ERNiCrMo-3 עבור 625) |
|
חומצה חמוצה פלוס חמורה או כלורידים מחמצנים |
C-276 (או 625) |
סוג חומצה וטמפרטורה; לא מכוסה על ידי MR0175 |
מה חייבת לציין בהזמנת רכש כדי להוכיח תאימות ל-MR0175?
ציינו את התקן והמהדורה, ציינו את תנאי החמצה, תקנו את מצב הטיפול בחום ודרשו קשיות (ופריט לדופלקס) בדוח בדיקת החומר.
- סטנדרט ומהדורה:"ANSI/NACE MR0175/ISO 15156-3, מהדורה בתוקף בתאריך PO, עם חוזרים טכניים."
- נתוני שירות:לחץ חלקי H2S, טמפרטורת עיצוב, תכולת כלוריד, pH וכל גופרית יסודית.
- מַצָב:פתרון חישול ומרווה; אין עבודה קרה להעלאת כוח; לציין כל היווצרות קרה מותרת וגבולותיה.
- קַשִׁיוּת:ערך מקסימלי, שיטת בדיקה (HRC, HBW או HV עם כלל המרה) ומיקום הבדיקה, כולל ריתוך ואזור מושפע חום על סלילים מפוברקים.
- דופלקס בלבד:תכולת פריט 35-65% במתכת בסיסית, בתוספת מגבלות פריט ריתוך בהסמכת הליך הריתוך.
- מסמכים:אישור EN 10204 סוג 3.1, זיהוי חומר חיובי (PMI) ורישומי טיפול בחום.
- הצהרת ציות:לבקש זאת בכתב. טחנות לרוב אינן מדפיסות "MR0175" על דוחות בדיקה, מכיוון שההתאמה נובעת מהמפרט ומהקשיחות המדווחת.
האם "תואם NACE" אומר שהצינור לא יתכלה?
מס' MR0175 מתאים לחומר נגד פיצוח H2S בלבד. בור, קורוזיה של חריצים, קורוזיה CO2 ושחיקה עדיין זקוקים לבדיקות נפרדות.
קו יכול לפגוש כל שולחן MR0175 ועדיין להכניס מים חמים ועשירים בכלוריד. לפיכך, מעצבים משלבים את התקן עם מבחני פיטינג כגון ASTM G48, סינון PREN וכללי פרויקט כגון NORSOK M-001. תאימות מלאה תלויה גם בכל תמונת הלחץ והסביבה של הציוד, אותה מגדירה הערכת השירות של המשתמש.
האם מגיעה מהדורה חדשה של NACE MR0175 / ISO 15156?
כֵּן. מהדורת ISO 2020 (שפורסם על ידי ANSI/NACE כ-MR0175-2021) עדכנית, ועדכון גדול מחודש נמצא בפיתוח.
ISO 15156-3:2020 החליף את מהדורת 2015, ודף הסטטוס של ISO מפרט את זה כראוי לעדכון עם טיוטה בפיתוח. מסמכי AMPP שהוצגו במרץ 2026 מתארים שכתוב המאורגן לשלושה חלקים חדשים: דרישות חומר ועיבוד, הערכת סביבת שירות ובחירת חומר, ואימות, הסמכה והצבעה. עד פרסום המהדורה החדשה ואימוץ, הטקסט 2020/2021 שולט. ציין את המהדורה בכל הזמנת רכש כדי שלא תהיה אי בהירות.
שאלות נפוצות
Q: האם NACE MR0175 זהה ל-ISO 15156?
A: כֵּן. הם אותו טקסט טכני, שפורסם על ידי ISO כ-ISO 15156 ועל ידי NACE (כיום AMPP) כ-MR0175. מהדורת ISO 2020 בתוקף כעת.
Q: מהי מגבלת הקשיות ל-316L בשירות חמוץ?
A: חישול 316L מוגבל ל-22 HRC (237 HBW), חייב להיות נקי מעבודה קרה שנועדה להעלות את החוזק, ומוגבל לסביבות מתונות תחת הטבלה A.2.
Q: האם ניתן להשתמש בדופלקס 2205 מעל 10 kPa H2S?
A: לא תחת הטבלאות הכלליות של התקן. מעל כ-10 kPa, בחר סופר דופלקס (עד כ-20 kPa) או סגסוגת ניקל, או תכשיר את החומר על ידי בדיקה עבור השירות הספציפי.
Q: האם MR0175 חל על בתי זיקוק?
A: לא. ציוד זיקוק ומורד הזרם נופל תחת NACE MR0103 / ISO 17945, אשר יש לו מגבלות קשיות משלו (לדוגמה 28 HRC עבור דופלקס).
Q: כיצד אוכל לחשב לחץ חלקי H2S?
A: הכפל את הלחץ המוחלט הכולל בשבר השומה H2S. ב-100 בר אבסולוטי ו-0.5 מול% H2S התוצאה היא 0.5 בר, או 50 kPa.
Q: האם צינור תואם MR0175 עמיד בפני פיתולים?
A: לא אוטומטית. התקן מטפל בסדקים בלבד, כך שבור וקורוזיה כללית מצריכים הערכה נפרדת.
הפניות
סגסוגות מגולגלות. מימן גופרתי - NACE MR0175/ISO 15156 & NACE MR0103.https://www.rolledalloys.com/articles/hydrogen-sulfide-nace-mr0175-iso-15156-nace-mr0103/
ISO 15156-3:2020, מצב והיקף (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
ועידת AMPP 2026. עדכון ל-NACE MR0175/ISO 15156.https://content.ampp.org/ampp/proceedings-abstract/CONF_MAR26/2026/1/107421
אליימה. גליון נתונים של SAF 2205.https://integration.alleima.com/cz/technical-center/material-datasheets/tube-and-pipe-seamless/saf-2205/
AMPP. בדיקות קורוזיה אחרונות של H2S של פלדת אל חלד היפר דופלקס.https://store.ampp.org/recent-hs-corrosion-tests-of-hyper-duplex-stainless-steel
TWI. בדיקת נירוסטה סופרדופלקס לשירות חמוץ.https://www.twi-global.com/technical-knowledge/published-papers/testing-of-superduplex-stainless-steel-for-sour-service-march-2003
מרפאת קורוזיה. שאלות ופירושים עבור NACE MR0175/ISO 15156.https://www.corrosionclinic.com/corrosion/programs-and-courses/continuing-education/courses/Questions%20and%20interpretations%20for%20NACE%20MR0175_ISO-15156.html
ניאוניקל. גיליון נתונים Alloy 718 API.https://www.neonickel.com/alloys/all-alloys/alloy-718-api
