ISO 15156 وNACE MR0175 هما نفس المعيار لجميع الأغراض العملية. منذ عام 2003، احتفظت NACE International والمنظمة الدولية للمعايير (ISO) بشكل مشترك بوثيقة فنية واحدة، منشورة تحت العنوان المزدوج NACE MR0175/ISO 15156. لا توجد فجوة فنية ذات معنى بينهما - اختيار الاسم الذي سيتم الاستشهاد به هو مسألة اتفاقية إقليمية، وليس متطلبات مختلفة.
يعد كبريتيد الهيدروجين (H₂S) واحدًا من أكثر الملوثات تدميراً التي يمكن أن تواجهها قطعة من حقول النفط أو معدات التكرير. حتى الكميات الضئيلة، تحت ضغط الشد، يمكن أن تتسبب في تشقق أحد المكونات دون سابق إنذار - وهو وضع فشل يُعرف باسم تكسير إجهاد الكبريتيد (SSC). ولمنع ذلك، تعتمد صناعة النفط والغاز على وثيقة حاكمة واحدة لاختيار المواد: NACE MR0175/ISO 15156.
توضح هذه المقالة ما يغطيه المعيار، وكيفية ارتباط ISO 15156 وNACE MR0175 ببعضهما البعض، وما يحتاج مشترو الفولاذ المقاوم للصدأ وسبائك النيكل إلى تحديده للبقاء متوافقين.
هل ISO 15156 وNACE MR0175 هما نفس المعيار حقًا؟
نعم. منذ تنسيق عام 2003، يشير كل من ISO 15156 وNACE MR0175 إلى مجموعة محتوى تقني واحدة، يتم نشرها بالتوازي من قبل منظمتين.
قبل عام 2003، كانت NACE MR0175 وثيقة -قائمة بذاتها في أمريكا الشمالية، تم إصدارها لأول مرة في عام 1975 من قبل NACE International (المعروفة آنذاك بالرابطة الوطنية لمهندسي التآكل). غالبًا ما تعمل أوروبا والمناطق الأخرى وفقًا لمواصفات وطنية أو خاصة بالشركة. وبعد جهود تنسيق استمرت لعدة سنوات، قامت NACE وISO بدمج المحتوى الفني في معيار واحد معترف به دوليًا.
تواصل NACE بيعها والإشارة إليها باسم "NACE MR0175"، بينما تنشر ISO المحتوى الفني المطابق لـ "ISO 15156". تستشهد معظم أوامر الشراء ومواصفات المشروع الآن بكلا الاسمين معًا - NACE MR0175/ISO 15156 - على وجه التحديد لتجنب الغموض عبر المناطق.
بالنسبة للمصنع أو المشتري، هذا يعني شيئًا واحدًا من الناحية العملية: المادة المؤهلة لـ ISO 15156 مؤهلة لـ NACE MR0175، والعكس صحيح. لا يوجد مسار امتثال منفصل لإدارته.
ما الذي يغطيه NACE MR0175/ISO 15156 فعليًا؟
فهو يحدد أي المعادن - وتحت أي صلابة،-معالجة حرارية، والظروف البيئية - تقاوم التشقق في بيئات H₂S-التي تحتوي على النفط والغاز، عبر ثلاثة أجزاء.
تم نشر المعيار في ثلاثة أجزاء، يستهدف كل منها مجموعة مواد مختلفة:
الجزء 1 - المبادئ العامة: يحدد مصطلحات الخدمة الحامضة، وآليات التكسير، وإطار الخطورة البيئية (الضغط الجزئي لـ H₂S و-الأس الهيدروجيني في الموقع) المستخدم في جميع أنحاء المعيار.
الجزء 2 - من الفولاذ الكربوني والسبائك المنخفضة-: يغطي الفولاذ الهيكلي وفولاذ الضغط -، بما في ذلك الحديد الزهر، مع ضوابط الصلابة والمعالجة لمنع SSC.
الجزء 3 - من السبائك المقاومة للتآكل (CRAs): يغطي الفولاذ الأوستنيتي والمزدوج المقاوم للصدأ، وسبائك النيكل، وسبائك التيتانيوم -، وهي الفئات الأكثر صلة بمصنعي الفولاذ المقاوم للصدأ وسبائك النيكل.
يتناول المعيار العديد من آليات التكسير المتميزة التي تتجاوز SSC البسيط، بما في ذلك التكسير الناتج عن التآكل الإجهادي (SCC)، والتكسير الناجم عن الهيدروجين (HIC)-، والتكسير التدريجي - الذي يحكم كل منها مجموعة خاصة به من الحدود المادية والبيئية.
ما الذي يثير متطلبات الخدمة الحامضة؟
تندرج المعدات تحت قواعد الخدمة الحامضة بمجرد أن يتجاوز الضغط الجزئي لـ H₂S 0.3 كيلو باسكال (0.05 رطل لكل بوصة مربعة) في مرحلة الغاز - وهو حد المجال المستخدم على نطاق واسع، على الرغم من أن مواصفات المشروع المعمول بها هي التي تحكم دائمًا.
تحت هذا الحد، تكون المواد القياسية مثل ASTM A105 أو A106 مقبولة بشكل عام دون التوافق مع NACE MR0175/ISO 15156 - والتي يطلق عليها عادة "الخدمة الحلوة". وفوق ذلك، تحدد مناطق شدة المعيار (المنطقة 0 إلى المنطقة 3، استنادًا إلى الضغط الجزئي لـ H₂S ودرجة الحموضة) الدرجات وحدود الصلابة ومتطلبات الاختبار المطبقة. نظرًا لأن HIC وSCC يمكن أن يحدثا تحت عتبات - مختلفة في بعض الأحيان أقل من - من SSC، فلا ينبغي للمهندسين أبدًا افتراض أن رقمًا واحدًا يغطي كل آلية تكسير؛ يجب التحقق مباشرة من مواصفات المشروع الحاكمة والجدول ذي الصلة في الجزء 2 أو الجزء 3.
كيف تختلف حدود الصلابة حسب عائلة المواد؟
الصلابة هي المجال الأساسي للمعيار-التحكم الذي يمكن التحقق منه: ما يقرب من 22 HRC للكربون وسبائك الفولاذ المنخفضة-، وحدود مماثلة للعديد من درجات الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي، وأسقف أعلى - من السبائك -محددة - للفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج والنيكل-المعتمد.
تعتبر الصلابة مهمة لأن البنى المجهرية الأكثر صلابة والأكثر إجهادًا تكون أكثر عرضة للتشقق بمساعدة الهيدروجين. يلخص الجدول أدناه الحدود المذكورة بشكل شائع؛ تعتمد القيم الدقيقة على السبيكة المحددة وشكل المنتج ومنطقة الخطورة، لذا يجب أن يكون الإصدار الحالي من الجزء 2 أو الجزء 3 هو المرجع النهائي دائمًا.
|
العائلة المادية |
حد الصلابة النموذجي |
الضوابط الإضافية الرئيسية |
|
الكربون وسبائك الفولاذ-المنخفضة |
22 HRC / 250 HV10 (≈237 HBW) كحد أقصى |
PWHT مطلوب في كثير من الأحيان؛ يتم التحكم في جميع المعادن الأساسية ومعدن اللحام و HAZ |
|
الفولاذ الأوستنيتي (على سبيل المثال، 316L) |
عادة أقل من أو يساوي 22 HRC، المحلول -مصلب |
لا يوجد عمل بارد لتعزيز القوة. حدود التكوين على C، S، P |
|
دوبلكس غير القابل للصدأ (على سبيل المثال، 2205، سوبر دوبلكس) |
ما يقرب من 28–32 HRC، تعتمد على السبائك- والمنطقة-. |
محتوى الفريت الخاضع للرقابة. إجراءات اللحام وPWHT الصارمة |
|
سبائك النيكل (على سبيل المثال، سبائك 625، 825) |
السبائك- والحالة-محددة؛ أسقف أعلى بشكل عام |
مؤهل وفقًا لجداول الحدود البيئية في الجزء 3 |
في التجميعات الملحومة، يتطلب المعيار إجراء عمليات مسح للصلابة عبر المعدن الأصلي والمنطقة المتأثرة بالحرارة- ومعدن اللحام - وليس فقط لوحة القاعدة أو الأنبوب - نظرًا لأن منطقة HAZ هي عادةً المنطقة الأكثر عرضة للتشقق-.
ما هي درجات الفولاذ المقاوم للصدأ وسبائك النيكل المعتمدة بشكل عام؟
تُستخدم سبائك 316L و2205 المزدوجة والنيكل مثل 625 و825 وMonel K500 على نطاق واسع في CRAs للخدمة الحامضة-، حيث يتناسب كل منها مع نطاق خطورة مختلف وبيئة كلوريد مختلفة.
|
سبيكة |
رقم يو إن إس |
دور الخدمة الحامضة النموذجي |
|
316L غير القابل للصدأ |
S31603 |
أنابيب ووصلات CRA العامة في بيئات H₂S/كلوريد معتدلة |
|
دوبلكس 2205 |
S31803 / S32205 |
أنابيب وأغلفة وبطانات ذات قوة أعلى- تحتوي على ثاني أكسيد الكربون والكلوريدات ونسبة منخفضة من-إلى-نسبة H₂S متوسطة |
|
سوبر دوبلكس |
S32750 / S32760 |
كلوريد عدواني وبيئات حمضية معتدلة تتطلب نسبة أعلى من PREN |
|
سبيكة 625 |
N06625 |
البيئات الحامضة-عالية الخطورة؛ مقاومة SCC ممتازة |
|
سبيكة 825 |
N08825 |
خدمة حمضية متوسطة-إلى-عالية الخطورة مع مقاومة عامة جيدة للتآكل |
|
مونيل K500 |
N05500 |
السحابات والمكونات الخدمة الحامضة التي تتطلب قوة أعلى |
لا يتم قبول الفولاذ المقاوم للصدأ 304/304L بشكل خاص للخدمة الحامضة بموجب NACE MR0175/ISO 15156 بسبب عدم كفاية مقاومة SSC - وهو خطأ شائع في المواصفات يستحق الإبلاغ عنه مبكرًا في عملية الشراء.
ما هما الطريقان لتأهيل المادة؟
يتم اختيار المادة إما مباشرةً من الجداول المؤهلة مسبقًا للمعيار{{0} (المسار الإرشادي) أو يتم تأهيلها بشكل مستقل من خلال الاختبارات المعملية (مسار الأداء، الملحق ب).
بالنسبة لمعظم تطبيقات الفولاذ المقاوم للصدأ وسبائك النيكل، يكون المسار التوجيهي أسرع وأقل تكلفة-: إذا كانت السبيكة وحالتها وبيئة الخدمة تقع ضمن الحدود المنشورة في جداول الجزء 2 أو الجزء 3، فلا يلزم إجراء اختبارات إضافية.
عندما تقع سبيكة أو شكل منتج أو حالة بيئية خارج تلك الجداول - على سبيل المثال، منطقة خطورة جديدة أو سبيكة خاصة -، يجب على الشركة المصنعة تأهيلها بموجب الملحق ب، والذي يتضمن محاكاة -الاختبارات المعملية البيئية (مثل طرق اختبار SSC أو SCC المشار إليها في المعيار) لإثبات مقاومة التشقق في ظل ظروف الخدمة المقصودة.
كيف يرتبط NACE MR0175 بـ NACE MR0103؟
يحكم NACE MR0175/ISO 15156 معدات إنتاج النفط والغاز الأولية، بينما يحكم NACE MR0103 معدات تكرير النفط النهائية -، فكلاهما متكاملان وغير قابلين للتبديل.
تم تطوير NACE MR0103، الصادر عام 2003، خصيصًا لبيئات التكرير، والتي تختلف عن بيئات الإنتاج في درجة الحرارة والضغط وكيمياء السوائل. بعض المكونات - مثل بعض سبائك النيكل - مؤهلة بموجب كلا المعيارين ولكن بسقوف صلابة مختلفة، لذا يعد تحديد المعيار الصحيح للجزء الصحيح من سلسلة القيمة أمرًا ضروريًا.
يجب أن يشير المكون المصدر لرأس البئر إلى NACE MR0175/ISO 15156؛ يجب أن يشير مكون وحدة معالجة المصفاة إلى NACE MR0103، ما لم تتطلب مواصفات المشروع كليهما بشكل صريح.
ما الذي يجب على المشترين تحديده في طلب الشراء؟
قم بالإشارة إلى كل من الأسماء القياسية، والجزء القابل للتطبيق، ومنطقة الخطورة أو الحدود البيئية، وسقف الصلابة المطلوب، ومستوى الشهادة (EN 10204 3.1 أو 3.2).
المرجع القياسي: "NACE MR0175/ISO 15156-3" (أو الجزء القابل للتطبيق) بدلاً من استخدام أي من الاسمين وحدهما.
الحدود البيئية: الضغط الجزئي لـ H₂S،-الأس الهيدروجيني في الموقع، وتركيز الكلوريد، ودرجة الحرارة للخدمة المقصودة.
متطلبات الصلابة: سقف HRC/HV10 المحدد ينطبق على السبيكة والحالة المطلوبة.
الحالة: محلول-مصلب، بدون عمل بارد، أو حالة معالجة حرارية أخرى- مطلوبة.
الاعتماد: EN 10204 النوع 3.1 لإمكانية التتبع القياسية، أو النوع 3.2 مع شاهد مستقل من طرف ثالث -لمشروعات المشغلين البحرية المهمة أو الكبرى-.
إن لغة طلب الشراء الدقيقة-تتجنب السبب الوحيد الأكثر شيوعًا للمواد المرفوضة: وهو قيام المورد بتسليم سبيكة سليمة تقنيًا لم يتم التحقق منها مطلقًا وفقًا للصلابة المحددة والحدود البيئية التي يتطلبها طلب المشتري.
ما أهمية هذا الأمر لمصنعي الفولاذ المقاوم للصدأ وسبائك النيكل؟
نظرًا لأن حالات فشل التوافق تظهر كأعطال ميدانية - وفي خدمة H₂S، فإن المكون المتصدع يعد حادثًا يتعلق بالسلامة، وليس مجرد مطالبة ضمان.
NACE MR0175/ISO 15156 لا يتناول بشكل صريح التآكل العام أو الموضعي، أو التصميم الميكانيكي، أو مراقبة جودة التصنيع في حد ذاته - فهو يستهدف فقط مقاومة التشقق البيئي. وهذا يعني أن الامتثال للمعيار ضروري ولكنه غير كاف للملاءمة للخدمة؛ لا يزال يتعين على اختيار السبائك أن يأخذ في الاعتبار التآكل والتآكل العام والتحميل الميكانيكي بشكل منفصل.
الشركات المصنعة التي توثق اختبارات الصلابة،-سجلات المعالجة الحرارية، والتركيب الكيميائي وفقًا للجدول الصحيح - والتي تصدر شهادة توضح بوضوح المعيار والجزء والإصدار - تمنح فرق الهندسة والمشتريات أساسًا يمكن الدفاع عنه لاختيار المواد، وتقلل من مخاطر الرفض الميداني المكلف أو-فشل الخدمة.
الأسئلة المتداولة
هل ISO 15156 أكثر صرامة من NACE MR0175؟
لا، فهي تحتوي على نفس المتطلبات الفنية. كلاهما ليس أكثر صرامة. يعكس الاسم المزدوج النشر المشترك وليس القواعد المختلفة.
ما هو مستوى H₂S الذي يؤدي إلى الامتثال لمعايير NACE MR0175/ISO 15156؟
عتبة المجال التي يتم الاستشهاد بها بشكل شائع هي الضغط الجزئي لـ H₂S أعلى من 0.3 كيلو باسكال (0.05 رطل لكل بوصة مربعة) في الطور الغازي، على الرغم من أن HIC وSCC يمكن أن يحكمهما حدود مختلفة، وتكون لمواصفات المشروع المتحكمة الأسبقية دائمًا.
هل يمكن استخدام الفولاذ المقاوم للصدأ 304 في الخدمة الحامضة؟
رقم TP304/304L غير مقبول بموجب NACE MR0175/ISO 15156 بسبب عدم كفاية مقاومة التشقق الناتج عن إجهاد الكبريتيد.
ما هو الحد الأقصى لصلابة الفولاذ الكربوني بموجب المعيار؟
يتم تطبيق ما يقرب من 22 HRC، أي ما يعادل تقريبًا 250 HV10 أو 237 HBW، على المعدن الأساسي ومعدن اللحام والمنطقة -المتأثرة بالحرارة.
هل ينطبق NACE MR0175 على المصافي؟
بشكل عام، لا توجد بيئات تكرير - مشمولة بالمعيار ذي الصلة NACE MR0103. يستهدف NACE MR0175/ISO 15156 معدات إنتاج النفط والغاز ومعالجة الغاز.
كيف يتم تأهيل السبيكة إذا لم تكن مدرجة في جداول المعايير؟
من خلال المسار-المعتمد على الأداء في الملحق ب، والذي يتطلب إجراء اختبارات معملية في ظل ظروف خدمة محاكاة لإثبات مقاومة التشقق.
