NACE چیست؟ راهنمای کامل NACE MR0175 / ISO 15156 در ابزار دقیق و صنایع نفت و گاز

در صنایع نفت و گاز، انتخاب متریال فقط به مقاومت مکانیکی، فشار و دما محدود نمی‌شود. در بسیاری از چاه‌ها، خطوط فرایندی و تجهیزات تولید نفت و گاز، سیال حاوی هیدروژن سولفید یا H₂S است.

وجود H₂S، به‌خصوص در حضور آب، می‌تواند شرایط بسیار مخربی برای فلزات ایجاد کند و باعث انواع ترک‌خوردگی و شکست ناگهانی تجهیزات شود.

به همین دلیل استانداردهایی برای انتخاب متریال مناسب در این محیط‌ها تدوین شده‌اند که یکی از مهم‌ترین آن‌ها:

NACE MR0175 / ISO 15156

است.

این استاندارد در صنایع نفت و گاز اهمیت بسیار زیادی دارد و هنگام انتخاب تجهیزاتی مانند ولو، ترانسمیتر، فلنج، تیوبینگ، اتصالات، شیرهای سرچاهی و تجهیزات در تماس با سیال Sour Service باید مورد توجه قرار گیرد.

در این مقاله به‌صورت کامل بررسی می‌کنیم که NACE چیست، Sour Service چه معنایی دارد، H₂S چگونه به متریال آسیب می‌زند، NACE MR0175 و ISO 15156 چه ارتباطی با هم دارند و هنگام انتخاب تجهیزات ابزار دقیق چه نکاتی باید بررسی شوند.

 

NACE چیست؟

NACE در اصل مخفف:

National Association of Corrosion Engineers

بود.

این سازمان سال‌ها یکی از مهم‌ترین نهادهای بین‌المللی در زمینه خوردگی، حفاظت از متریال و استانداردهای مرتبط با خوردگی صنعتی محسوب می‌شد.

NACE International بعداً با SSPC ادغام شد و سازمان جدیدی با نام:

AMPP – Association for Materials Protection and Performance

تشکیل شد.

با این حال اصطلاح NACE همچنان در صنعت بسیار رایج است و عباراتی مانند:

• NACE Material
• NACE Compliant
• NACE MR0175
• NACE Certificate

همچنان در دیتاشیت‌ها، درخواست‌های خرید و پروژه‌های نفت و گاز دیده می‌شوند.

 

NACE MR0175 چیست؟

NACE MR0175 یکی از شناخته‌شده‌ترین استانداردهای انتخاب متریال برای تجهیزات مورد استفاده در محیط‌های حاوی H₂S در تولید نفت و گاز است.

نسخه فعال منتشرشده توسط AMPP با عنوان:

ANSI/NACE MR0175-2021 / ISO 15156:2020

شناخته می‌شود. این استاندارد به انتخاب و صلاحیت متریال‌های فلزی برای تجهیزات مورد استفاده در محیط‌های حاوی H₂S در تولید نفت و گاز مربوط است. (AMP Project⁠)

هدف اصلی این استاندارد کاهش احتمال خرابی ناشی از مکانیزم‌های ترک‌خوردگی مرتبط با H₂S است.

 

ISO 15156 چیست؟

ISO 15156 استاندارد بین‌المللی مرتبط با انتخاب و استفاده از متریال‌های فلزی در محیط‌های حاوی H₂S در صنایع نفت و گاز است.

نسخه جاری منتشرشده ISO در حال حاضر ویرایش چهارم سال 2020 است.

ISO 15156:2020 به سه بخش تقسیم شده است.

ISO 15156-1

اصول عمومی انتخاب متریال‌های مقاوم در برابر ترک‌خوردگی ناشی از H₂S را بیان می‌کند.

این بخش مکانیزم‌هایی مانند:

• SSC
• SCC
• HIC
• SWC
• SOHIC
• SZC
• GHSC

را پوشش می‌دهد. (ISO⁠)

ISO 15156-2

به فولادهای کربنی و Low Alloy Steel و همچنین استفاده از چدن‌ها می‌پردازد.

در این بخش موضوعاتی مانند:

• مقاومت در برابر SSC
• Hardness
• HIC
• SOHIC
• SZC

مورد بررسی قرار می‌گیرند. (ISO⁠)

ISO 15156-3

به آلیاژهای مقاوم به خوردگی یا CRA – Corrosion Resistant Alloys و سایر آلیاژها اختصاص دارد.

این بخش برای متریال‌هایی مانند:

• Stainless Steel
• Duplex
• Nickel Alloys
• Hastelloy
• Inconel
• سایر CRAها

اهمیت زیادی دارد. (ISO⁠)

 

آیا NACE MR0175 و ISO 15156 با هم تفاوت دارند؟

امروزه این دو استاندارد به‌شکل هماهنگ مورد استفاده قرار می‌گیرند و در بسیاری از مدارک صنعتی عبارت زیر دیده می‌شود:

NACE MR0175 / ISO 15156

AMPP نیز نسخه فعال آن را با عنوان:

ANSI/NACE MR0175-2021-ISO 15156-2020

منتشر کرده است. (AMP Project⁠)

بنابراین در بسیاری از پروژه‌ها وقتی گفته می‌شود یک تجهیز باید NACE MR0175 باشد، منظور رعایت الزامات مربوط به متریال برای سرویس H₂S در چارچوب همین استاندارد است.

 

Sour Service چیست؟

اصطلاح Sour Service به شرایطی گفته می‌شود که در آن تجهیزات با محیط حاوی هیدروژن سولفید یا H₂S سروکار دارند و امکان ایجاد مکانیزم‌های خرابی مرتبط با H₂S وجود دارد.

این شرایط را می‌توان در:

• چاه‌های نفت و گاز
• خطوط تولید
• Wellhead
• Christmas Tree
• تجهیزات Downhole
• خطوط گاز
• Separator
• تجهیزات فرایندی تولید نفت و گاز

مشاهده کرد.

AMPP نیز MR0175 / ISO 15156 را از استانداردهای اصلی صنایع نفت و گاز برای متریال‌های مورد استفاده در محیط‌های حاوی H₂S معرفی می‌کند. (AMPP⁠)

 

Sweet Service چیست؟

در مقابل Sour Service، اصطلاح Sweet Service استفاده می‌شود.

به‌طور ساده، Sweet Service به محیطی گفته می‌شود که خطر خوردگی و ترک‌خوردگی ناشی از H₂S مطابق معیارهای مربوط به Sour Service مطرح نیست.

اما صرف وجود مقدار کمی H₂S به‌تنهایی برای تصمیم‌گیری نهایی کافی نیست.

پارامترهایی مانند:

• فشار جزئی H₂S
• فشار کل
• دما
• pH
• ترکیب سیال
• وجود آب
• کلراید
• نوع متریال

نیز اهمیت دارند.

 

چرا H₂S برای متریال خطرناک است؟

هیدروژن سولفید علاوه بر سمی و خطرناک بودن برای انسان، می‌تواند باعث ایجاد مشکلات جدی در متریال تجهیزات شود.

در محیط‌های مرطوب حاوی H₂S، واکنش‌های خوردگی می‌توانند باعث تولید هیدروژن اتمی شوند.

بخشی از این هیدروژن می‌تواند وارد ساختار فلز شود.

اگر شرایط مناسب باشد، هیدروژن در ساختار فلز تجمع پیدا کرده و باعث:

• کاهش شکل‌پذیری
• ترد شدن
• تشکیل ترک
• رشد ترک
• شکست ناگهانی

شود.

این نوع خرابی گاهی بدون کاهش ضخامت قابل‌توجه اتفاق می‌افتد و به همین دلیل می‌تواند بسیار خطرناک باشد.

 

SSC چیست؟

یکی از مهم‌ترین مکانیزم‌هایی که استاندارد NACE به آن توجه دارد:

Sulfide Stress Cracking – SSC

است.

SSC نوعی ترک‌خوردگی است که در حضور:

• H₂S
• محیط خورنده مناسب
• تنش کششی
• متریال حساس

ایجاد می‌شود.

هیدروژن وارد فلز شده و در حضور تنش می‌تواند باعث ایجاد و رشد ترک شود.

SSC به‌خصوص در فولادهای با Hardness بالا اهمیت زیادی دارد.

 

چرا Hardness در NACE اهمیت دارد؟

یکی از مهم‌ترین پارامترها در انتخاب متریال برای Sour Service، سختی یا Hardness است.

افزایش سختی در بسیاری از فولادها می‌تواند حساسیت آن‌ها نسبت به Sulfide Stress Cracking را افزایش دهد.

به همین دلیل ISO 15156-2 الزامات مشخصی درباره Hardness، عملیات حرارتی و شرایط متالورژیکی فولادهای کربنی و Low Alloy Steel ارائه می‌دهد. (ISO⁠)

در عمل معمولاً در پروژه‌های NACE محدودیت سختی برای بسیاری از متریال‌ها تعریف می‌شود.

اما نباید تصور کرد یک عدد ثابت Hardness برای تمام آلیاژها وجود دارد.

حد مجاز کاملاً به:

• نوع آلیاژ
• Heat Treatment
• ساختار متالورژیکی
• روش ساخت
• شرایط سرویس

وابسته است.

 

HIC چیست؟

HIC مخفف:

Hydrogen-Induced Cracking

یا ترک‌خوردگی ناشی از هیدروژن است.

در این حالت، هیدروژن وارد فلز شده و در نقاط خاصی از ساختار متالورژیکی تجمع پیدا می‌کند.

این تجمع می‌تواند باعث تشکیل ترک‌های داخلی شود.

نکته مهم این است که برای ایجاد HIC الزاماً نیازی به اعمال تنش خارجی نیست.

ISO 15156 نیز HIC را یکی از مکانیزم‌های مهم مرتبط با محیط‌های H₂S معرفی می‌کند. (ISO⁠)

 

SWC چیست؟

SWC – Stepwise Cracking

می‌تواند در اثر اتصال و گسترش ترک‌های HIC ایجاد شود.

در این حالت ترک‌ها به‌صورت پله‌ای در ساختار فلز رشد می‌کنند.

به همین دلیل در برخی منابع عبارت:

HIC / SWC

در کنار یکدیگر مشاهده می‌شود.

 

SOHIC چیست؟

SOHIC مخفف:

Stress-Oriented Hydrogen-Induced Cracking

است.

در این مکانیزم، ترک‌های ناشی از هیدروژن تحت تأثیر تنش در جهت مشخصی رشد و به یکدیگر متصل می‌شوند.

SOHIC می‌تواند به‌خصوص در نواحی تحت تنش و اطراف Weldها اهمیت داشته باشد.

ISO 15156-2 مقاومت فولادهای کربنی و Low Alloy Steel را در برابر SOHIC نیز مورد توجه قرار می‌دهد. (ISO⁠)

 

SCC چیست؟

Stress Corrosion Cracking – SCC

نوعی ترک‌خوردگی است که در اثر ترکیب:

• محیط خورنده
• متریال حساس
• تنش کششی

رخ می‌دهد.

در برخی Corrosion Resistant Alloyها، شرایط حاوی H₂S و سایر عوامل محیطی می‌توانند باعث SCC شوند.

به همین دلیل ISO 15156-3 علاوه بر SSC، مقاومت CRAها در برابر SCC و GHSC را نیز بررسی می‌کند. (ISO⁠)

 

SZC چیست؟

Soft Zone Cracking – SZC

نوع دیگری از ترک‌خوردگی است که می‌تواند در مناطق نرم‌تر ایجادشده در اثر فرایندهایی مانند جوشکاری رخ دهد.

به همین دلیل کنترل فرایند ساخت، Welding Procedure و Heat Treatment در تجهیزات Sour Service اهمیت زیادی دارد.

 

GHSC چیست؟

GHSC – Galvanically Induced Hydrogen Stress Cracking

به ترک‌خوردگی ناشی از ورود هیدروژن در شرایطی گفته می‌شود که اثر گالوانیکی میان دو متریال نیز در تولید یا جذب هیدروژن نقش داشته باشد.

ISO 15156 این مکانیزم را نیز در محدوده مکانیزم‌های مرتبط با H₂S قرار می‌دهد. (ISO⁠)

 

آیا NACE فقط درباره خوردگی است؟

خیر.

این یکی از سوءبرداشت‌های رایج است.

NACE MR0175 / ISO 15156 بیش از آنکه یک جدول ساده مقاومت خوردگی باشد، روی مقاومت متریال در برابر مکانیزم‌های ترک‌خوردگی ناشی از H₂S تمرکز دارد.

برای مثال ISO 15156-2 صراحتاً بیان می‌کند که تمرکز آن بر cracking است و کاهش ضخامت ناشی از خوردگی عمومی یا خوردگی موضعی را پوشش نمی‌دهد. (ISO⁠)

بنابراین ممکن است یک متریال از نظر NACE برای یک شرایط خاص قابل استفاده باشد، اما از نظر خوردگی عمومی انتخاب مناسبی نباشد.

برعکس این حالت نیز ممکن است اتفاق بیفتد.

 

آیا 316L همیشه NACE است؟

خیر.

اینکه تجهیز از Stainless Steel 316L ساخته شده باشد به‌تنهایی به معنی NACE Compliant بودن آن نیست.

برای انتخاب صحیح باید موارد مختلفی بررسی شوند:

• گرید دقیق متریال
• Hardness
• Heat Treatment
• Cold Work
• Welding
• شرایط H₂S
• فشار جزئی H₂S
• دما
• pH
• Chloride
• تنش
• محدودیت‌های استاندارد

این موضوع درباره Hastelloy، Duplex، Inconel و سایر آلیاژها نیز صدق می‌کند.

 

آیا Hastelloy همیشه برای Sour Service مناسب است؟

خیر.

Hastelloy مقاومت بسیار خوبی در بسیاری از محیط‌های خورنده دارد، اما عبارت:

Hastelloy

به‌تنهایی برای تأیید NACE کافی نیست.

باید مشخص شود:

• چه گریدی از Hastelloy؟
• در چه شرایط حرارتی؟
• با چه Hardness؟
• در چه دمایی؟
• با چه فشار جزئی H₂S؟
• با چه مقدار Chloride؟

بنابراین حتی آلیاژهای گران‌قیمت نیز باید براساس شرایط واقعی سرویس انتخاب شوند.

 

آیا Inconel و Nickel Alloyها NACE هستند؟

برخی گریدهای Nickel Alloy می‌توانند برای شرایط Sour Service بسیار مناسب باشند.

اما استاندارد محدودیت‌های مشخصی برای نوع آلیاژ و شرایط استفاده تعیین می‌کند.

ISO 15156-3 مخصوصاً به انتخاب و qualification آلیاژهای مقاوم به خوردگی و سایر آلیاژها در محیط‌های حاوی H₂S می‌پردازد. (ISO⁠)

بنابراین عبارت Nickel Alloy یا Inconel به‌تنهایی تضمین‌کننده NACE Compliance نیست.

 

Duplex و Super Duplex در NACE

Duplex Stainless Steel و Super Duplex به دلیل ترکیب مناسب:

• استحکام بالا
• مقاومت خوردگی
• مقاومت مناسب در محیط‌های کلرایدی

در صنایع نفت و گاز بسیار رایج هستند.

اما در Sour Service باید محدودیت‌های:

• H₂S
• دما
• pH
• Chloride
• Hardness
• Heat Treatment

بررسی شوند.

بنابراین نمی‌توان تمام گریدهای Duplex را بدون محدودیت NACE دانست.

 

Carbon Steel و NACE

فولاد کربنی نیز می‌تواند در بسیاری از شرایط Sour Service استفاده شود، به شرط آنکه الزامات مناسب رعایت شوند.

ISO 15156-2 به‌صورت اختصاصی انتخاب و Qualification فولادهای کربنی و Low Alloy Steel را بررسی می‌کند. (ISO⁠)

یکی از مهم‌ترین موارد در این گروه کنترل Hardness است.

همچنین ممکن است مواردی مانند:

• ترکیب شیمیایی
• عملیات حرارتی
• جوشکاری
• Heat Affected Zone
• Cold Work

بر صلاحیت متریال اثر بگذارند.

 

ارتباط NACE با مقاله آلیاژها

در انتخاب تجهیزات ابزار دقیق ممکن است با متریال‌هایی مانند موارد زیر مواجه شویم:

• SS316L
• Hastelloy C276
• Hastelloy C22
• Monel
• Inconel
• Incoloy
• Duplex
• Super Duplex
• Titanium

مقاومت خوردگی هرکدام از این آلیاژها متفاوت است.

اما زمانی که سرویس حاوی H₂S باشد، علاوه بر Corrosion Resistance باید Sour Service Compatibility نیز بررسی شود.

بنابراین انتخاب متریال مناسب در Sour Service ترکیبی از:

Corrosion Resistance + NACE / ISO 15156 Requirements

است.

 

فشار جزئی H₂S چیست؟

یکی از مفاهیم مهم در بررسی Sour Service، Partial Pressure of H₂S است.

فشار جزئی H₂S نشان می‌دهد چه سهمی از فشار گاز مربوط به H₂S است.

به‌صورت ساده می‌توان نوشت:

PH₂S = Ptotal × Mole Fraction of H₂S

برای مثال اگر فشار کل سیستم 100 bar باشد و H₂S یک درصد مولی از گاز را تشکیل دهد:

PH₂S ≈ 1 bar

البته ارزیابی واقعی Sour Service نباید فقط بر اساس همین محاسبه ساده انجام شود.

نسخه‌های جدیدتر استاندارد عوامل مختلف محیطی را برای تعیین شدت سرویس در نظر می‌گیرند.

 

نقش pH در Sour Service

pH سیال می‌تواند تأثیر مهمی بر رفتار خوردگی و جذب هیدروژن داشته باشد.

در محیط‌های اسیدی‌تر، شرایط برای برخی مکانیزم‌های آسیب ناشی از H₂S می‌تواند شدیدتر شود.

به همین دلیل هنگام انتخاب متریال باید pH واقعی یا پیش‌بینی‌شده فرایند بررسی شود.

 

نقش دما

دمای فرایند نیز یکی از پارامترهای کلیدی انتخاب متریال است.

اثر دما بر انواع مکانیزم‌های cracking یکسان نیست.

به همین دلیل نمی‌توان صرفاً گفت:

«هرچه دما بالاتر باشد شرایط NACE سخت‌تر است.»

رفتار هر متریال و مکانیزم ترک‌خوردگی باید براساس محدودیت‌های استاندارد بررسی شود.

 

نقش Chloride

در Stainless Steelها، Duplex و بسیاری از CRAها مقدار Chloride اهمیت بسیار زیادی دارد.

ترکیب:

• H₂S
• Chloride
• دما
• pH

می‌تواند محدوده مجاز استفاده از برخی آلیاژها را محدود کند.

این موضوع مخصوصاً برای:

• Stainless Steel
• Duplex
• Super Duplex
• Nickel Alloys

اهمیت دارد.

 

چرا Welding در تجهیزات NACE اهمیت دارد؟

ممکن است Base Material کاملاً مطابق استاندارد باشد، اما عملیات جوشکاری باعث تغییر خصوصیات منطقه جوش یا HAZ شود.

جوشکاری می‌تواند باعث تغییر:

• Hardness
• Microstructure
• Residual Stress
• Corrosion Resistance

شود.

به همین دلیل در تجهیزات Sour Service فقط متریال پایه بررسی نمی‌شود و Welding Procedure، Heat Treatment و Hardness نواحی جوش نیز اهمیت دارند.

 

Cold Work چه تأثیری دارد؟

Cold Working می‌تواند باعث افزایش Hardness و تغییر ساختار متریال شود.

در بعضی آلیاژها، افزایش Cold Work حساسیت نسبت به cracking را افزایش می‌دهد.

بنابراین یک آلیاژ ممکن است در حالت Solution Annealed مجاز باشد اما در شرایط Cold Worked محدودیت بیشتری داشته باشد.

 

NACE Compliance چیست؟

وقتی گفته می‌شود یک تجهیز:

NACE Compliant

است، باید مشخص شود دقیقاً با کدام استاندارد و تحت چه شرایطی مطابقت دارد.

عبارت NACE Compliant بدون ذکر:

• Standard
• Material Grade
• Service Conditions
• Temperature
• H₂S Limits

می‌تواند بسیار مبهم باشد.

بهتر است در Datasheet یا سفارش تجهیز عبارت دقیق‌تری مانند:

Compliant with NACE MR0175 / ISO 15156

ذکر شود.

 

آیا NACE Certificate وجود دارد؟

در صنعت اصطلاح:

NACE Certificate

زیاد شنیده می‌شود.

اما باید دقت کرد که معمولاً موضوع اصلی، ارائه مدارکی است که نشان دهد متریال و ساخت تجهیز با الزامات استاندارد مربوطه مطابقت دارد.

این مدارک می‌توانند شامل موارد زیر باشند:

• Material Certificate
• MTC
• Chemical Composition
• Mechanical Properties
• Hardness Test
• Heat Treatment Records
• PMI
• Welding Documents
• Manufacturer Declaration

باشند.

بنابراین صرف وجود یک برگه با عنوان NACE Certificate بدون بررسی مشخصات و Scope آن کافی نیست.

 

NACE در تجهیزات ابزار دقیق

NACE در بسیاری از تجهیزات ابزار دقیق و تجهیزات مرتبط با فرایند اهمیت دارد.

Pressure Transmitter

در ترانسمیتر فشار باید قسمت‌هایی که با سیال تماس دارند بررسی شوند.

برای مثال:

• Isolation Diaphragm
• Process Flange
• Vent/Drain
• Bolting
• Process Connection

ممکن است نیازمند انتخاب متریال مناسب Sour Service باشند.

 

Differential Pressure Transmitter

در DP Transmitter نیز Wet Parts و اجزایی مانند:

• Diaphragm
• Flange
• Bolting
• Drain/Vent

باید براساس شرایط سرویس بررسی شوند.

در برخی پروژه‌های نفت و گاز، NACE Compliance یکی از مشخصات الزامی DP Transmitter است.

 

Diaphragm Seal

در Diaphragm Seal، متریال دیافراگم مستقیماً با سیال فرایند تماس دارد.

ممکن است از متریال‌هایی مانند:

• 316L
• Hastelloy C276
• Tantalum
• Monel
• Nickel Alloy

استفاده شود.

اگر سرویس Sour باشد، فقط Corrosion Compatibility کافی نیست و شرایط NACE نیز باید بررسی شوند.

 

Control Valve

کنترل ولو یکی از تجهیزاتی است که انتخاب متریال آن در Sour Service اهمیت زیادی دارد.

اجزای مختلف ولو مانند:

• Body
• Trim
• Stem
• Plug
• Seat
• Bolting

ممکن است تحت تأثیر H₂S قرار گیرند.

در بعضی پروژه‌ها Hardness قطعات Trim و Stem یکی از موارد مهم بررسی NACE است.

 

On/Off Valve

در ولوهای On/Off نیز متریال Body، Stem، Ball، Disc، Trim و Bolting باید متناسب با سرویس انتخاب شود.

عبارت NACE در Datasheet ولوهای صنایع نفت و گاز بسیار رایج است.

 

Pressure Gauge

در Pressure Gaugeهایی که مستقیماً با Sour Process در تماس هستند، متریال:

• Bourdon Tube
• Process Connection
• Diaphragm

باید بررسی شود.

استفاده از Diaphragm Seal مناسب نیز یکی از گزینه‌های رایج برای جداسازی گیج از سیال فرایندی است.

 

Thermowell

Thermowell نیز مستقیماً با سیال تماس دارد.

بنابراین در Sour Service انتخاب متریال آن باید براساس:

• خوردگی
• H₂S
• فشار
• دما
• سرعت جریان
• تنش مکانیکی

انجام شود.

 

Tubing و Fittings

تیوبینگ و اتصالات ابزار دقیق نیز ممکن است در معرض سیال Sour قرار داشته باشند.

در این شرایط علاوه بر جنس Tube باید مواردی مانند:

• Hardness
• Fitting Material
• Ferrule
• Heat Treatment

نیز بررسی شوند.

 

Bolting چرا مهم است؟

پیچ و مهره‌ها یا Bolting ممکن است تحت تنش کششی بالایی قرار داشته باشند.

Hardness بالا و تنش زیاد می‌تواند بعضی متریال‌ها را در محیط H₂S نسبت به SSC حساس کند.

به همین دلیل انتخاب Bolting Material در سرویس NACE بسیار مهم است.

 

تفاوت NACE MR0175 و NACE MR0103 چیست؟

این دو استاندارد نباید با یکدیگر اشتباه گرفته شوند.

NACE MR0175 / ISO 15156 عمدتاً برای محیط‌های حاوی H₂S در تولید نفت و گاز و Natural Gas Treatment تدوین شده است. (ISO⁠)

اما برای محیط‌های Sour در پالایشگاه و Petroleum Refining استاندارد دیگری وجود دارد:

NACE MR0103 / ISO 17945

نسخه فعال AMPP با عنوان:

ANSI/NACE MR0103 / ISO 17945-2023

برای متریال‌های مقاوم در برابر SSC در محیط‌های خورنده پالایشگاهی حاوی H₂S ارائه شده است. (AMP Project⁠)

بنابراین نمی‌توان به‌صورت کلی گفت هر تجهیز پالایشگاهی باید MR0175 باشد.

استاندارد مناسب باید براساس نوع صنعت و شرایط سرویس مشخص شود.

 

NACE TM0177 چیست؟

NACE TM0177 یک استاندارد آزمایشگاهی برای ارزیابی مقاومت فلزات در برابر:

• Sulfide Stress Cracking
• Stress Corrosion Cracking

در محیط‌های حاوی H₂S است.

نسخه فعال این استاندارد در حال حاضر:

NACE TM0177-2024

است. (AMP Project⁠)

این استاندارد روش‌های آزمایش مشخصی برای مقایسه عملکرد متریال‌ها در محیط‌های H₂S ارائه می‌کند.

 

NACE TM0284 چیست؟

استاندارد دیگری که ممکن است در مدارک پروژه دیده شود:

NACE TM0284

است.

این استاندارد برای ارزیابی مقاومت فولادهای خطوط لوله و مخازن تحت فشار در برابر:

Hydrogen-Induced Cracking – HIC

استفاده می‌شود.

TM0284 بر HIC تمرکز دارد و تمام مکانیزم‌های Sour Service را پوشش نمی‌دهد. (AMP Project⁠)

 

هنگام خرید تجهیز NACE چه اطلاعاتی باید داشته باشیم؟

برای سفارش صحیح تجهیز، فقط گفتن:

NACE Required

کافی نیست.

اطلاعات زیر باید تا حد ممکن مشخص باشند:

• استاندارد مورد نیاز
• NACE MR0175 / ISO 15156 یا MR0103
• نوع سیال
• درصد H₂S
• فشار کل
• فشار جزئی H₂S
• دمای کاری
• دمای طراحی
• pH
• Chloride
• Material Requirement
• Hardness Requirement
• Process Pressure
• نوع تجهیز
• قسمت‌های Wetted

 

هنگام بررسی دیتاشیت تجهیز چه مواردی را کنترل کنیم؟

اگر تجهیز برای Sour Service خریداری می‌شود، موارد زیر اهمیت زیادی دارند:

Material of Wetted Parts

باید گرید دقیق تمام قسمت‌های در تماس با سیال مشخص باشد.

Hardness

محدودیت Hardness مربوط به متریال باید رعایت شود.

Bolting Material

پیچ و مهره‌های در معرض شرایط Sour باید بررسی شوند.

Heat Treatment

شرایط عملیات حرارتی ممکن است روی صلاحیت متریال اثر مستقیم داشته باشد.

Welding

در تجهیزات جوشی، مشخصات جوش و HAZ اهمیت دارد.

NACE Standard

باید نسخه و استاندارد مورد نظر مشخص شود.

Service Limits

گاهی تجهیز فقط تحت محدوده مشخصی از H₂S، دما یا سایر شرایط NACE Compliant است.

 

اشتباهات رایج درباره NACE

NACE یعنی ضدخوردگی کامل

خیر.

استاندارد عمدتاً برای کاهش خطر مکانیزم‌های cracking مرتبط با H₂S است و تمام انواع خوردگی را پوشش نمی‌دهد.

 

Stainless Steel همیشه NACE است

خیر.

گرید، Hardness، عملیات حرارتی و شرایط سرویس اهمیت دارند.

 

Hastelloy همیشه NACE است

خیر.

گرید دقیق و شرایط محیطی باید بررسی شوند.

 

هر محیط حاوی H₂S الزاماً شرایط یکسانی دارد

خیر.

شدت Sour Service به پارامترهای مختلفی وابسته است.

 

MR0175 برای تمام پالایشگاه‌ها است

خیر.

برای محیط‌های Sour پالایشگاهی، NACE MR0103 / ISO 17945 نیز اهمیت دارد.

 

فقط Body تجهیز باید NACE باشد

خیر.

تمام اجزایی که تحت شرایط حساس قرار دارند باید بررسی شوند.

برای مثال در یک ولو ممکن است Body مناسب باشد اما Stem یا Bolting شرایط لازم را نداشته باشند.

 

وضعیت نسخه جدید ISO 15156 در سال 2026

در سال 2026، ISO در حال توسعه ویرایش پنجم ISO 15156 است.

پیش‌نویس جدید با عنوان ISO/DIS 15156 منتشر شده، اما نسخه جاری منتشرشده همچنان سری ISO 15156:2020 است. ISO نیز در صفحه Draft اعلام کرده که نسخه جدید در آینده جایگزین ISO 15156-1:2020 خواهد شد. (ISO⁠)

یکی از تغییرات مهم Draft جدید، بازطراحی ساختار سه بخش است:

• Part 1: Materials and materials processing requirements
• Part 2: Service environment assessment and material selection
• Part 3: Verification, qualification and balloting requirements

در پیش‌نویس جدید همچنین جزئیات بیشتری برای ارزیابی محیط‌های H₂S، انتخاب CRAها، Welding، Coating و برخی تکنولوژی‌های جدید ارائه شده است. (ISO⁠)

بنابراین هنگام تهیه Datasheet یا Purchase Specification باید همیشه ویرایش استاندارد مورد نیاز پروژه مشخص شود.

 

جمع‌بندی

NACE MR0175 / ISO 15156 یکی از مهم‌ترین استانداردهای انتخاب متریال در محیط‌های حاوی H₂S در تولید نفت و گاز است.

هدف این استاندارد کاهش خطر انواع آسیب‌ها و ترک‌خوردگی‌های مرتبط با H₂S است؛ از جمله:

• SSC
• HIC
• SWC
• SOHIC
• SCC
• SZC
• GHSC

در انتخاب تجهیزات Sour Service فقط نام متریال اهمیت ندارد.

پارامترهایی مانند:

• گرید متریال
• Hardness
• Heat Treatment
• Welding
• فشار جزئی H₂S
• دما
• pH
• Chloride
• تنش
• شرایط ساخت

همگی باید بررسی شوند.

بنابراین عباراتی مانند:

316L

Hastelloy

Inconel

یا حتی:

NACE Material

به‌تنهایی برای انتخاب صحیح تجهیز کافی نیستند.

در تجهیزات ابزار دقیق مانند ترانسمیتر فشار، DP Transmitter، Control Valve، Pressure Gauge، Diaphragm Seal، Thermowell، Tubing و Fittings باید تمام قسمت‌های مرتبط با سیال و شرایط Sour Service بررسی شوند.

همچنین باید میان NACE MR0175 / ISO 15156 برای تولید نفت و گاز و NACE MR0103 / ISO 17945 برای بسیاری از محیط‌های Sour پالایشگاهی تفاوت قائل شد.

در نهایت، انتخاب متریال برای Sour Service باید براساس شرایط واقعی فرایند، الزامات پروژه، Datasheet تجهیز و آخرین نسخه استاندارد مورد استفاده پروژه انجام شود.