ISO 15156 vs NACE MR0175: Requisits de materials de servei globals

ISO 15156 i NACE MR0175 són, a tots els efectes pràctics, la mateixa norma. Des de l'any 2003, NACE International i l'Organització Internacional per a la Normalització (ISO) mantenen conjuntament un únic document tècnic, publicat amb el títol dual NACE MR0175/ISO 15156. No hi ha una bretxa tècnica significativa entre elles - L'elecció del nom a citar és una qüestió de convenció regional, sense requisits diferents.

El sulfur d'hidrogen (H₂S) és un dels contaminants més destructius que pot trobar una peça d'un jaciment de petroli o un equip de refinació. Fins i tot petites quantitats, sota esforç de tracció, poden fer que un component s'esquerde sense previ avís - un mode de falla conegut com a fissuració per tensió de sulfur (SSC). Per evitar-ho, la indústria del petroli i el gas es basa en un document rector per a la selecció de materials: NACE MR0175/ISO 15156.

Aquest article desglossa què cobreix l'estàndard, com es relacionen ISO 15156 i NACE MR0175 i què han d'especificar els compradors d'aliatges d'acer inoxidable i níquel per complir-los.

La ISO 15156 i la NACE MR0175 són realment la mateixa norma?

Sí. Des de l'harmonització de 2003, ISO 15156 i NACE MR0175 fan referència a un conjunt de continguts tècnics, publicat en paral·lel per dues organitzacions.

Abans del 2003, NACE MR0175 era un document autònom-nord-americà, publicat per primera vegada el 1975 per NACE International (aleshores l'Associació Nacional d'Enginyers de Corrosió). Europa i altres regions sovint treballaven des d'especificacions nacionals o empresarials separades. Després d'un esforç d'harmonització de diversos-anys, NACE i ISO van fusionar el contingut tècnic en un únic estàndard reconegut internacionalment.

NACE continua venent-lo i fent-ne referència com a "NACE MR0175", mentre que ISO publica el contingut tècnic idèntic com a "ISO 15156". La majoria de les ordres de compra i les especificacions de projectes ara citen tots dos noms junts - NACE MR0175/ISO 15156 - específicament per evitar ambigüitats entre regions.

Per a un fabricant o comprador, això significa una cosa a la pràctica: un material qualificat per ISO 15156 està qualificat per NACE MR0175, i viceversa. No hi ha cap camí de compliment separat per gestionar.

Què cobreix realment la NACE MR0175/ISO 15156?

Defineix quins metalls - i en quines condicions de duresa, tractament-tèrmic i ambiental - resisteixen l'esquerdament en entorns que contenen petroli i gas H₂S-, en tres parts.

L'estàndard es publica en tres parts, cadascuna orientada a una família de materials diferent:

Part 1 - Principis generals: defineix la terminologia del servei àcid, els mecanismes d'esquerdament i el marc de severitat ambiental (pressió parcial H₂S i pH in-in situ) utilitzat a tota l'estàndard.

Part 2 - Acers al carboni i de baix-aliatge: cobreix els acers estructurals i a pressió-, incloses les ferros colades, amb controls de duresa i processament per evitar SSC.

Part 3 - Aliatges resistents a la corrosió- (CRA): cobreix els acers inoxidables austenítics i dúplex, els aliatges de níquel i els aliatges de titani - les categories més rellevants per als fabricants d'acer inoxidable i aliatges de níquel.

L'estàndard aborda diversos mecanismes d'esquerdament diferents més enllà del simple SSC, com ara el craqueig per corrosió per tensió (SCC), el craqueig induït per hidrogen-(HIC) i el craqueig gradual -, cadascun regit pel seu propi conjunt de límits de material i medi ambient.

Què provoca els requisits de servei agres?

L'equip queda sota les normes de servei àcids quan la pressió parcial de H₂S supera els 0,3 kPa (0,05 psia) en la fase gasosa -, un llindar de camp molt utilitzat, tot i que sempre regeix l'especificació del projecte aplicable.

Per sota d'aquest llindar, els materials estàndard com ASTM A105 o A106 són generalment acceptables sense el compliment de la norma NACE MR0175/ISO 15156 - comunament anomenat "servei dolç". A sobre, les regions de gravetat de l'estàndard (de la regió 0 a la regió 3, basades en la pressió parcial i el pH H₂S) determinen quins graus, límits de duresa i requisits de prova s'apliquen. Com que HIC i SCC es poden produir sota llindars - de vegades inferiors - diferents que SSC, els enginyers mai haurien de suposar que un sol número cobreix tots els mecanismes de cracking; l'especificació del projecte rector i la taula corresponent de la part 2 o la part 3 s'han de comprovar directament.

Com es diferencien els límits de duresa segons la família de materials?

La duresa és el control principal-verificable de l'estàndard: aproximadament 22 HRC per a acers al carboni i de baix-aliatge, límits similars per a molts graus d'acer inoxidable austenític i sostres - d'aliatge-específics - més alts per a CRA dúplex d'acer inoxidable i níquel-.

La duresa és important perquè les microestructures més dures i amb més tensió són més susceptibles a l'esquerda-ajudada per l'hidrogen. La taula següent resumeix els límits citats habitualment; els valors exactes depenen de l'aliatge específic, la forma del producte i la regió de gravetat, de manera que l'edició actual de la Part 2 o Part 3 sempre hauria de ser la referència final.

En conjunts soldats, l'estàndard requereix estudis de duresa a través del metall matriu, la-zona afectada per la calor i el metall de soldadura - no només la placa base o la canonada -, ja que la zona HAZ sol ser la zona més susceptible d'esquerdes-.

Quins graus d'acer inoxidable i d'aliatge de níquel s'aproven habitualment?

El 316L, el dúplex 2205 i els aliatges de níquel com el 625, el 825 i el Monel K500 són CRA de servei àcid-molt utilitzats, cadascun adequat per a un rang de gravetat i un entorn de clorur diferents.

L'acer inoxidable 304/304L no s'accepta per al servei àcid segons la norma NACE MR0175/ISO 15156 a causa d'una resistència SSC insuficient - un error d'especificació comú que val la pena assenyalar al principi de la compra.

Quines són les dues vies per qualificar un material?

Un material es selecciona directament de les taules-prequalificades de l'estàndard (via prescriptiva) o es qualifica de manera independent mitjançant proves de laboratori (ruta de rendiment, annex B).

Per a la majoria d'aplicacions d'acer inoxidable i aliatges de níquel, la ruta prescriptiva és més ràpida i de menor cost{0}}: si un aliatge, el seu estat i l'entorn de servei es troben dins dels límits publicats a les taules de la part 2 o la part 3, no cal fer cap prova addicional.

Quan un aliatge, una forma de producte o una condició ambiental queden fora d'aquestes taules -, per exemple, una nova regió de gravetat o un aliatge patentat -, el fabricant l'ha de qualificar segons l'Annex B, que inclou proves de laboratori de medi ambient simulades- (com els mètodes de prova SSC o SCC a què es fa referència a l'estàndard) per demostrar la resistència a l'esquerdament en les condicions de servei previstes.

Com es relaciona la NACE MR0175 amb la NACE MR0103?

La NACE MR0175/ISO 15156 regula els equips de producció de petroli i gas aigües amunt, mentre que la NACE MR0103 regula els equips de refinació de petroli aigües avall - els dos són complementaris i no intercanviables.

NACE MR0103, emès l'any 2003, es va desenvolupar específicament per a entorns de refinament, que es diferencien dels entorns de producció en temperatura, pressió i química de fluids. Alguns components - com determinats aliatges de níquel - estan qualificats segons ambdues normes, però amb sostres de duresa diferents, per la qual cosa és essencial especificar l'estàndard correcte per al segment correcte de la cadena de valor.

Un component obtingut per a un cap de pou hauria de fer referència a la NACE MR0175/ISO 15156; un component per a una unitat de procés de refineria hauria de fer referència a NACE MR0103, tret que l'especificació del projecte requereixi explícitament tots dos.

Què haurien d'especificar els compradors en una comanda de compra?

Feu referència als dos noms estàndard, a la part aplicable, a la regió de gravetat o als límits ambientals, al sostre de duresa requerit i al nivell de certificació (EN 10204 3.1 o 3.2).

Referència estàndard: "NACE MR0175/ISO 15156-3" (o la part aplicable) en lloc de qualsevol nom sol.

Límits ambientals: pressió parcial H₂S, pH in-situ, concentració de clorur i temperatura per al servei previst.

Requisit de duresa: el sostre específic HRC/HV10 aplicable a l'aliatge ia l'estat sol·licitat.

Condició: solució-recuita, sense treball en fred o un altre estat de tractament tèrmic-necessari.

Certificació: EN 10204 Tipus 3.1 per a la traçabilitat estàndard, o Tipus 3.2 amb un testimoni independent de tercers-per a projectes crítics offshore o d'-operadors importants.

El llenguatge precís de la comanda-de compra evita la causa més comuna de material rebutjat: un proveïdor que lliura un aliatge tècnicament sòlid que mai no s'ha verificat amb la duresa i els límits ambientals específics que requereix l'aplicació del comprador.

Per què és important per als fabricants d'aliatges d'acer inoxidable i níquel?

Com que els errors de compliment apareixen com a errors de camp - i en el servei H₂S, un component esquerdat és un incident de seguretat, no només una reclamació de garantia.

La NACE MR0175/ISO 15156 no aborda de manera explícita la corrosió general o localitzada, el disseny mecànic o el control de qualitat de fabricació per si sol -, només s'adreça a la resistència a les esquerdes ambientals. Això significa que el compliment de l'estàndard és necessari però no suficient per a l'aptitud per al servei; La selecció d'aliatges encara ha de tenir en compte l'erosió, la corrosió general i la càrrega mecànica per separat.

Els fabricants que documenten les proves de duresa, els registres de-tractaments tèrmics i la composició química amb la taula correcta - i que emeten una certificació que indica clarament l'estàndard, la part i l'edició - ofereixen als equips d'enginyeria i adquisicions una base defensable per a la selecció de materials i redueixen el risc de rebuigs costosos en el camp o de fallades en el servei-.

Preguntes freqüents

La ISO 15156 és més estricta que la NACE MR0175?

No. Contenen els mateixos requisits tècnics. Cap dels dos és més estricte; el nom dual reflecteix una publicació conjunta, no regles diferents.

Quin nivell d'H₂S activa el compliment de la norma NACE MR0175/ISO 15156?

Un llindar de camp citat habitualment és una pressió parcial H₂S per sobre de 0,3 kPa (0,05 psia) en la fase gasosa, tot i que HIC i SCC es poden regir per diferents límits, i l'especificació del projecte de control sempre té prioritat.

Es pot utilitzar l'acer inoxidable 304 en servei àcid?

No. TP304/304L no s'accepta sota la NACE MR0175/ISO 15156 a causa d'una resistència inadequada al craqueig per tensió de sulfur.

Quina és la duresa màxima de l'acer al carboni sota la norma?

Aproximadament 22 HRC, equivalents a aproximadament 250 HV10 o 237 HBW, aplicats al metall base, al metall de soldadura i a la zona-afectada per la calor.

S'aplica la NACE MR0175 a les refineries?

En general, l'estàndard relacionat NACE MR0103 no cobreix - entorns de refinament. La NACE MR0175/ISO 15156 té com a objectiu la producció de petroli i gas i els equips de tractament de gas.

Com es qualifica un aliatge si no figura a les taules de la norma?

Mitjançant la ruta basada en el rendiment-de l'annex B, que requereix proves de laboratori en condicions de servei simulades per demostrar la resistència a l'esquerda.