Standard ANSI/NACE MR0175/ISO 15156 для коррозионно-стойких сплавов и работы с сульфидами в нефтегазовой промышленности
Standard ANSI/NACE MR0175/ISO 15156 — это стандарт на материалы, выпущенный Национальной ассоциацией инженеров-коррозионистов.
Документ, который слишком часто называют просто «NACE», был впервые выпущен в 1975 году Национальной ассоциацией инженеров-коррозионистов, теперь известной как NACE International. NACE MR0175, озаглавленный «Нефтяная и газовая промышленность. Материалы для использования в средах, содержащих сероводород, при добыче нефти и газа». Он был выпущен в качестве рекомендации пороговых значений H2S, при превышении которых меры предосторожности против растрескивания под воздействием окружающей среды считаются необходимыми. В 2003 г. для нефтеперерабатывающей промышленности был выпущен аналогичный документ NACE MR0103 «Материалы, стойкие к растрескиванию под напряжением сульфидов в агрессивных средах нефтепереработки». Также в 2003 году стандарт MR0175 был принят ISO и обозначен как ISO 15156.
Первоначально это был стандарт США, предназначенный для оценки пригодности материалов для нефтепромыслового оборудования, где сульфидное (сульфидное) коррозионное растрескивание под напряжением может представлять риск в сероводородной (кислой) среде. Однако мировой орган по стандартизации ISO выпустил его под собственным «брендом». Последнее издание включает технические исправления от 2005 года.
Стандарт определяет типы коррозионно-стойких материалов, включая нержавеющие стали, которые можно использовать на конкретных условиях нефтяных месторождениях, средах и накладывает ограничения на твёрдость материала. Это относится как к основному материалу, так и к сварному шву. Максимальная твёрдость обычно определяется по шкале Роквелла «C».
В MR 0175 не приводится преобразование в другие шкалы твёрдости, что представляет собой одну проблему, поскольку твёрдость размягчённых нержавеющих сталей измеряется с использованием шкал Роквелла «В», Виккерса или Бринелля.
Standard ANSI/NACE MR0175/ISO 15156 состоит из трех частей;
— Часть 1. Общие принципы выбора материалов, устойчивых к растрескиванию.
— Часть 2. Трещиностойкие углеродистые и низколегированные стали, а также применение чугунов.
— Часть 3. Устойчивые к растрескиванию CRA (коррозионностойкие сплавы) и другие сплавы.
Пороговые значения H2S были установлены на основе опыта операторов и лабораторных оценок. Документ продолжает развиваться с добавлением сплавов и уточнением пороговых значений. То, как определяются пороговые пределы, резко различается между сплавами или семействами сплавов и периодом, в течение которого требования были добавлены или пересмотрены. Для некоторых сплавов пороговые значения H2S учитывают CO2, хлориды, pH, температуру, твёрдость и предел текучести. Для других сплавов пределы не так строго определены. MR0175 также содержит рекомендации по выбору и спецификации материалов при превышении пороговых значений H2S. Это позволяет проводить испытания на соответствие назначению, чтобы квалифицировать материал для конкретного применения. MR0175 также предоставляет некоторые ограничения для конкретных приложений.
Standard ANSI/NACE MR0175/ISO 15156 касается только устойчивости материалов к растрескиванию под воздействием окружающей среды, которое может быть вызвано сероводородом. Он не касается потери материала из-за общей коррозии или локальной коррозии, такой как точечная или щелевая коррозия. Это также не спецификация материала, поскольку она не касается минимальных механических свойств, производственных процессов или требований контроля качества, таких как микроструктура и неразрушающий контроль. Тот факт, что материал «соответствует требованиям NACE», не означает, что он пригоден для эксплуатации. Совершенно плохой материал может «соответствовать NACE». Спецификации материалов, такие как API 5CRA/ISO 13680, касаются требований к механическим свойствам и качеству.
Разъяснение требований
Требования Standard ANSI/NACE MR0175/ISO 15156
Стандарт NACE MR0175 / ISO 15156 содержит перечень технических условий для материалов, используемых в нефтепромысловом оборудовании для добычи и переработки сырья, где существует риск сульфидного коррозионного растрескивания под напряжением в насыщенных высокосернистым газом средах, то есть в смесях нефти, газа и морской воды, в которых присутствует сероводород (H2S).
Данный стандарт разрешает использовать трубные обжимные фитинги, изготовленные из холоднотянутой нержавеющей стали 316 и сплава 6Mo, в системах управления и КИП. В системах управления и КИП, а также для работы с технологическими жидкостями и газами могут также использоваться упрочнённые никелевые сплавы.
Документ содержит:
• требования к состоянию и характеристикам материалов;
• условия внешней среды, в которых применяются материалы;
• установленные требования, при которых допускается использовать материалы в среде высокосернистого газа.
Требования NACE к трубным обжимным фитингам из сплава 2507 супердуплексной стали
Требования Standard ANSI/NACE MR0175/ISO 15156 к сплаву 2507:
Для надлежащего функционирования трубных обжимных фитингов из сплава 2507 гайка и обжимные кольца обязательно должны быть изготовлены из холоднотянутых прутковых заготовок. Такой материал имеет прочность, необходимую для обхвата трубки из сплава 2507 (которая имеет высокую поверхностную твёрдость) и работы в условиях высоких рабочих давлений.
Трубные обжимные фитинги из сплава 2507 отвечают требованиям стандарта NACE MR0175 / ISO 15156 для использования в любом оборудовании, согласно приведённой в стандарте таблице A.24, при условии, что фитинги контактируют с высокосернистым газом внутри, но не снаружи.
Материал имеет значение
Трубные обжимные фитинги, трубные фитинги и фитинги под приварку из супердуплексного сплава 2507, соответствующие стандарту NACE MR0175/ ISO 15156.
- Корпуса прямых трубных обжимных фитингов изготавливаются из закалённых прутковых заготовок из сплава 2507;
- корпуса фасонных трубных обжимных фитингов изготавливаются из отожжённых поковок из сплава 2507;
- внешняя наружная резьба корпуса трубного обжимного фитинга, не контактирующая со средой, может производиться по технологии накатывания;
- внутренняя, контактирующая со средой резьба нарезается;
- гайки трубных обжимных фитингов изготавливаются из холоднотянутых прутковых заготовок из сплава 2507 и не контактируют со внутренней средой системы;
- задние обжимные кольца изготавливаются из холоднотянутых прутковых заготовок из сплава 6Mo и не контактируют с внутренней средой системы;
- передние обжимные кольца изготавливаются из холоднотянутых прутковых заготовок из сплава 2507;
- Носовая часть переднего обжимного кольца представляет собой соприкасающуюся со средой поверхность, которая находится в сжатом состоянии и поэтому не подвергается коррозионному растрескиванию под напряжением или растрескиванию в средах высокосернистого газа, так как, согласно стандарту, эти виды растрескивания могут происходить только в компонентах, к которым приложено растягивающее напряжение;
- соединения для проходного канала и вставные заглушки изготавливаются из отожжённых прутковых заготовок из сплава 2507.
Требования NACE к трубным обжимным фитингам (стандартным и среднего давления) из сплава 625
Для надлежащего функционирования трубных обжимных фитингов (стандартных и среднего давления) из сплава 625 гайка и обжимные кольца обязательно должны быть изготовлены из холоднотянутых прутковых заготовок. Этот материал обладает необходимой прочностью, чтобы обхватить трубки из сплава 625 и выдержать высокое рабочее давление в указанных пределах.
Фитинги с корпусом из холоднотянутых прутков соответствуют требованиям стандарта NACE MR0175/ISO 15156, таблица A.14. Фитинги, соответствующие требованиям таблицы A.13, изготавливаются следующим образом.
- Корпуса прямых фитингов изготавливаются из отожжённых прутковых заготовок.
- Корпуса фасонных фитингов изготавливаются из отожжённых поковок или отожжённых прутков.
- гайки изготавливаются из отожжённых и холоднотянутых прутков и не контактируют со средой системы;
- задние обжимные кольца изготавливаются из отожжённых и холоднотянутых прутков и не контактируют со средой системы.
- Передние обжимные кольца изготавливаются из закалённых и холоднотянутых прутков.
- Носовая часть переднего обжимного кольца представляет собой соприкасающуюся со средой поверхность, которая находится в сжатом состоянии и поэтому не подвергается коррозионному растрескиванию под напряжением или растрескиванию в средах высокосернистого газа, так как, согласно стандарту, эти виды растрескивания могут происходить только в компонентах, к которым приложено растягивающее напряжение.
- Заглушки, соединения для проходного канала и трубные переходники изготавливаются из отожжённых прутков.
Требования NACE к трубным обжимным фитингам и фитингам под приварку из сплава 6Mo
Стандарт NACE MR0175 / ISO 15156 содержит таблицы с изложением требований к материалам и предельных параметров окружающей среды для материалов, применяемых на входе в высокосернистой среде. Требования стандарта NACE MR0175 / ISO 15156 к сплавам 6Mo представлены в таблицах A.8 и A.11.
В таблице A.8 указаны предельные параметры окружающей среды и материалов для высоколегированных аустенитных нержавеющих сталей, используемых для изготовления любого оборудования или компонентов, предназначенных для применения в установках, работающих со средами с высоким содержанием сернистого газа.
В таблице A.11 приведены предельные параметры окружающей среды и материалов для высоколегированных аустенитных нержавеющих сталей, используемых при изготовлении трубок для КИП и систем управления, компрессионных фитингов, а также наземных и внутрискважинных контрольных приборов.