loader

آشنایی با انجمن ملی مهندسین خوردگی (NACE)

منتشر شده در 6 مهر 1396

نام گذاری در استاندارد­های NACE

استاندارد­های NACE به صورت XX XX XX - XX کد گذاری شده­اند. استاندارد­های NACE به سه دسته کلی تقسیم می­شوند. دوکاراکتر اول نام گذاری مشخص کننده­ی گروهی است که استاندارد در آن قرار دارد که در ادامه به تشریح آن­ها پرداخته خواهد شد.

گروه اول، الزامات و نیازمندی­های مربوط به فولاد در محیط خاص (Materials Requirements, (MR)) می­باشد، دسته دوم روش آزمون (تست متد) یا (Test Method (TM) ) بوده و گروه سوم، دستورالعمل­های اجرائی (Recommended Practice (RP)) می­باشند. لازم به ذکر است که از سال 2007 میلادی اصطلاح دستورالعمل­های اجرائی (RP) به دستورالعمل­های استاندارد (Standard Practice (SP)) تغییر نام پیدا کرد. به طور متداول کد SP مربوط به تجربیات موفق صنعتی در موارد خاص می­ باشد.

استاندارد­هایی که در نام گذاری آن­ها از کد MR استفاده شده است، شرایط ماده مورد استفاده  برای شرایط محیطی مشخص را تعیین می­کنند. به عنوان مثال استاندارد MR 0175 الزامات متریالی فولاد­های کربنی و فولادهای کم آلیاژ مورد استفاده در سرویس­های ترش حاوی هیدروژن سولفید در صنایع بالا دستی را مشخص می­کند. همچنین، در استاندارد MR 0103، نیازمندی­های فولاد­ها را در محیط­های ترش پایین دستی شرح داده شده است. استاندارد­هایی که در دو کاراکتر اول از کد TM استفاده شده است، روش­های آزمایش متریال را توضیح می­دهند، به عنوان مثال استاندارد TM0284-2003 روش­های ارزیابی مقاومت به ترک برداشتن ناشی از هیدروژن را در خطوط لوله و مخازن تحت فشار فولادی را تعیین می­کند.

چهار کاراکتر بعدی سال انتشار استاندارد را مشخص می­کنند، به عنوان مثال استاندارد NACE MR0175 اولین استاندارد MR چاپ شده در سال 1975 میلادی می­باشد. دو کاراکتر آخر نیز نشان دهنده­ی سالی است که آخرین ویرایش استاندارد انجام شده، به عنوان مثال استاندارد RP0170-97، اولین استاندارد RP چاپ شده در سال 1970 میلادی بوده و آخرین ویرایش استاندارد در سال 1997 میلادی انجام شده است.

 انهدام ناشی از خوردگی

 

در محیط­های ترش احتمال وقوع انهدام به فرم­های زیر امکان پذیر است:

  • ترک برداشتن تنشی ناشی از سولفید Sulfide Stress Cracking
  • ترک برداشتن ناشی از هیدروژن Hydrogen Induced Cracking
  • ترک برداشتن دارای جهت ناشی از هیدروژن Stress Oriented Hydrogen Induced Cracking

قطعه­ ی دچار انهدام ناشی از ترک برداشتن تنشی ناشی از هیدروژن

 

ترک برداشتن لوله ناشی از سولفید

 

 

ترک برداشتن دارای جهت ناشی از هیدروژن

اگرچه این نوع انهدام، ترک برداشتن تنشی نامیده می­شود، اما مشکل عمده سختی فلز پایه، فلز جوش و منطقه تحت اثر حرارت می­باشد.

از جمله الزامات متریالی NACE ، بررسی میزان سختی، درصد وزنی کربن و گوگرد و نیکل می­باشد.

اطلاعات کلی استاندارد­های NACE برای سیستم­های نفت و گاز ترش:

بررسی و مطالعه­ی اطلاعات فنی منجر به تالیف دو استاندارد تعیین الزامات متریالی در حوزه NACE شده است. تفاوت عمده بین دو استاندارد مربوط به شرایط مختلف محیطی و سرویس می­باشد.

  • NACE MR0175: استاندارد متریال صنایع نفت و گاز طبیعی برای استفاده در تولید نفت و گاز در محیط­های حاوی هیدروژن سولفید (H2S). این استاندارد مختص شرایط فراساحلی می­باشد.
  • NACE MR0103: استاندارد به مقاومت مواد در برابر ترک ناشی از تنش سولفید در محیط­های خورنده پالایشگاهی می­باشد. این استاندارد مخصوص به میدان­های فرآیندی ساحلی می­باشد.

 

هر دو استاندارد، الزامات یکسانی برای مشخص کردن ویژگی­های فلز پایه فولاد­های کربنی در سرویس­های ترش تعیین کرده و توجه اصلی هر دو استاندارد به الزامی بودن سختی در بالاترین حد می­باشد.

کلیه­ی فولاد­های کار سرد  شده می­بایست تنش زدایی شده تا از کمتر بودن میزان سختی از مقدار HRC 22 (سختی راکول) اطمینان یافت. این میزان سختی معادل با HV 248 (سختی ویکرز) و یا HB 237 می­باشد.

کلیه­ی فولاد­های کربنی غیر از P1 در صورتی که سختی کمتر از HRC 22 باشد، قابلیت استفاده در سرویس ترش را دارند.

تشریح استاندارد­ها

هر دو استاندارد به بررسی ویژگی­های خوردگی فلزات در حضور سولفید هیدروژن (H2S) تحت مکانیزم­های مختلف خوردگی می­پردازند. ابتدا خوردگی توام با تنش ناشی از حضور هیدروژن (Hydrogen Induced Stress Corrosion Cracking) مورد بررسی واقع شده است. این نوع خوردگی دارای بیشترین احتمال وقوع در دمای اتاق را داشته و مکانیزم مورد توجه استاندارد MR0103 می­باشد. از جمله کاربرد­های این استاندارد فرآیند­های تصفیه در صنایع پایین دستی می­باشد. دومین مکانیزم محتمل خوردگی توام با تنش ناشی از حضور یون کلر (Chloride Induced Stress Corrosion Cracking) در محیط­های ترش می­باشد. این مکانیزم در دما­های بالاتری رخ داده و مکانیزم مورد بررسی در استاندارد MR0175 می­باشد. این استاندارد در صنایع تولید نفت و گاز پرکاربرد می­باشد.

استاندارد NACE MR0175 مطابق با بخش­های 1 تا 3 استاندارد ISO 15156 می­باشد. استاندارد به بررسی مسائل فنی مربوط به خوردگی متریال­های مختلف حین استخراج و پالایش نفت و گاز خام می­پردازد. بخش سوم استاندارد، ISO 15156 چگونگی استفاده فلزات مقاوم به خوردگی را توضیح داده و مطابق با استاندارد NACE MR0175 می­باشد.

NACE MR0175 (ISO 15156-3)

این استاندارد با در نظر گرفتن کاربرد گروه­های مختلف متریال الزامات مربوط به هر متریال منحصر به فرد و بیشترین دمای مجاز کاری را تعیین می­کند.

NACE MR0103 (ISO 17945):

این استاندارد مشابه با استاندارد MR0175 تالیف شده است. الزامات متریالی و حد دمای کاری برای پالایشگاه­ها در این استاندارد تعیین شده­اند.

انتخاب مواد:

در شرایط سرویس گاز ترش، مشخصات خوردگی فلزات به شرایط محیطی (میزان pH، میزان یون کلر، غلظت هیدروژن سولفید و حد دمایی) و بیشترین استحکام مواد مختلف بستگی دارد. برای مواد مختلف، الزامات استحکامی مختلفی وجود دارد.

با توجه به بخش پنجم (اصول کلی) استاندارد ISO 15156-1 مشخص کردن متریال مناسب برای هر کاربرد وظیفه­ی شخص خریدار است.

بر اساس استاندارد ISO 15156-3 اگر جزئیات شرایط محیطی به درستی مشخص نباشند، شرایط باید بحرانی در نظر گرفته شوند. بنابراین، سیستم باید در پایین ترین دمای کاری نگه داشته شود.

به عنوان مثال: برای آلیاژ­های پایه نیکل کار سخت شده مثل HC276، بدون داشتن اطلاعات از شرایط محیطی، بیشترین دمای مجاز کاری حدود ºC 132 می­باشد در حالی بیشترین دمای مجاز کاری در یک سیستم با فشار جزئی کمتر از kPa 200 ، حدود ºC 232 می­باشد.

الزامات استاندارد­های NACE برای جوشکاری و عملیات حرارتی

کیفیت فرآیند­های جوشکاری با استفاده از استاندارد­های (AD 2000 یا ASME) ارزیابی می­شوند. یکی از المان­های فرآیند جوشکاری تست سختی درز جوش می­باشد. دراستاندارد NACE توصیه­ای مبنی بر بررسی سختی قطعه جوشکاری شده از جنس آلیاژ­های مقاوم به ترک نشده است.

عملیات حرارتی بعد از جوشکاری

عملیات حراتی بعد از جوشکاری الزامی نمی­باشد. برای مواد مختلف ( مثل فولاد کربنی)، ممکن است  عملیات حرارتی وابسته به شرایط فنی جوشکاری الزامی شود.

 

منابع و مراجع:

1- www.nace.org

2-ANSI NACE MR0175/ISO 15156, “Petroleum and natural gas industries- Materials for use in H2S-containing Environments in oil and gas production”

3- ISO 17945/NACE MR0103-2015, “Petroleum, petrochemical and natural gas industries Metallic materials resistant to sulfide stress cracking in corrosive petroleum refining environments

 

 

ورود به پنل مدیریت