استاندارد nace mr 175 قوانین متداول،ارائه پیشنهادات و الزامات به منظور انتخاب متریال مناسب جهت استفاده در تجهیزات مورد استفاده در محیطهای مجاور نفت و گاز ترش حاوی هیدروژن سولفید می باشد.چنانچه این تجهیزات دچار نقص شوند این ریسک وجود دارد که سلامت و امنیت انسان به خطر افتاده و به محیط زیست خساراتی وارد شود.
همچنین استاندارد nace mr 175 یک استاندارد فدرالی در آمریکا شناخته شده و به منظور استفاده در صنایع نفت وگاز طبیعی که متریال مورد استفاده در تجهیزات مناسب جهت استفاده در مجاورت نفت و گاز ترش حاوی H2S می باشد.
متریال مناسب جهت استفاده در nace mr 175 بایستی مقاوم به ترک در محیط های ترش هیدروژن سولفید نفت و گازی باشد،اما لزوما نیازی نیست که در تمامی محیط ها مصون بمانند.
در نتیجه متریال های حاوی کربن و فولادهای کم آلیاژ،فولادهای آلیاژی مقاوم به خوردگی و سایر متریال های آلیاژی که در محیط H2S مقاوم هستند مورد استفاده قرار می گیرند.
در بعضی موارد لوله های با استاندارد nace mr 175معادل لوله های مورد استفاده در گاز ترش هستند که در محیطهای H2S مورد استفاده قرار می گیرند.
استاندارد nace mr 175 به معرفی کامل تمام حالت های ترک محتمل که می تواند در محیط های ترش حاوی هیدروژن سولفید رخ دهد را مورد بررسی قرار می دهد که شامل موارد زیراست:
🟠 Sulfied stress cracking)SSC): ترک ناشی از سولفید
🟠 Stress-oriented hydrogen-induced cracking: ترک ناشی از تنش جهت دار هیدروژن
🟠 Hydrogen-induce cracking: ترک ناشی از تنش هیدروژن
🟠 Stress corrosion cracking: ترک ناشی از تنش خوردگی
🟠 Stepwise cracking: ترک مرحله ای
🟠 Soft zone cracking: ترک مربوط به نواحی ضعیف تر
🟠 Galvanically induced hydrogen stress cracking: ترک ناشی از تنش هیدروژنی گالوانیکی
لوله های کربن استیل و لوله های آلیاژی دارای کربن و منگنز و مقادیری از سایر عناصر ته نشین بجز عناصری مانند سیلیکون و آلومینیوم که به میزان خاص به منظور دی اکسید شدن به ترکیب اضافه می شود.
متریال مورد استفاده در لوله و اتصالات صنایع نفت و گاز و پتروشیمی طبق استاندارد nace mr 175شامل کمتر از 0.8% کربن می باشد.
سختی مورد نیاز برای لوله و اتصالات کربن استیل و آلیاژی باید HRC 22 معادل 22 راکول C سختی داشته باشد که به منظور دستیابی به این سختی عوامل زیادی همچون عملیات حرارتی،آنالیز شیمیایی و…تاثیرگذار است.
استاندارد nace mr 175 لوله ها شامل استاندارد های زیر می باشد:
🔶 API 5L Seamless Grade B to X42 to X65
🔶 ASTM A53 PIPE
🔶 ASTM A106 GRADE B/A/C🔶 ASTM A333 Grade1 and 6
🔶 ASTM A524 Grade1 and 2
🔶 ASTM A381 Class 1 Y35 and to Y65
🔶 ISO 3183-3 Grade L245 to L450
🔶 Casing and Tubing from API 5CT J55/K55 to T95
در لوله های کربن استیل و لوله های آلیاژی طبق استاندارد nace mr 175 آنالیز شیمیایی عناصر به شکل زیر می باشد:
✓ Sulfur)s<0.002%)-سولفور
✓ Phosphorus)P<0.02%)-فسفر
✓ Carbon)C<0.1%)-کربن
دو روش متداول test HIC و test ssc برای لوله واتصالات با استاندارد nace mr 175 در سیستم های پایپینگ نفت و گاز ترش مورد استفاده قرار می گیرد.
✴️ test HIC مخفف عبارت Hydrogen Induce Cracking به معنای ترک ناشی از تحریک هیدروژن می باشد. test HIC یک تست اجباری در لوله و اتصالات با استاندارد nace mr 175 به شمار می رود.البته چنانچه سرتیفیکیت و مدرک معتبری از شرکت سازنده مبنی بر تایید مواد اولیه ساخته شده لوله و اتصالات منطبق بر استاندارد nace mr 175 موجود باشد دیگر نیازی به انجام test HIC نیست.
✴️ test ssc مخفف عبارت Sulfide Stress Cracking به معنای ترک ناشی از سولفید می باشد. test sscتجربه با سابقه طولانی مخصوصا در لوله واتصالات آلیاژی دارد.در test sscمتریال لوله و اتصالات در محیط خورنده تحت فشارهای پیوسته قرار می گیرند.در test ssc تحت تاثیر دو فاکتور نیرو و خورندگی،متریال دچار شکنندگی و از هم گسیختگی می شود.
✓ خوردگی از نوع ترک ssc یکی از مضرترین نوع خوردگی است،در طی خوردگی چنانچه کوچکترین ترکی در قطعه بوجود بیاید سرعت شکست و از هم گسیختگی بسیار بیشتر از سایر محیط های خوردگی می باشد.
بنابراین چنانچه سیستمی دچار در هم شکستگی ssc شود منجر به یک حادثه مصیبت بارخواهد شد.ترک ssc منجر به فروپاشی پل ها،سوانح هوایی و انفجار مخازن بویلرها شود.این ضایعه منجر به صدمات شدید در زندگی و دارایی انسان می شود.به غیر ازموارد ذکر شده در نیروگاه ها،کشتی ها،پالایشگاه ها و.. ترک ناشی از سولفید باعث ایجاد خسارات شدیدی می شود.
ترک ناشی از سولفید توسط عوامل زیر مورد مطالعه قرار می گیرد:
❇️ در test ssc قطعات در معرض عناصر شیمیایی و گرما قرار گرفته و تحت آزمایش متالوگرافی تغییرات ساختارشان مورد بررسی قرار می گیرد.
❇️ در test ssc در فاز آبی،تاثیر هیدروژن بر روی فلز مورد مطالعه قرار می گیرد.
❇️ استحکام کششی قطعه در test ssc بررسی می شود.
❇️ در test ssc تاثیرات دما روی قطعه بررسی می شود.
❇️ قرار گرفتن قطعه در محیط محلول آبی خورنده H2S و اعمال فشار در test ssv مورد مطالعه قرار می گیرد.
❇️ محاسبه زمان قرارگیری در محیط اسیدی منجر به شکست در test ssc از آیتم های مهم به حساب می آید.❇️ محاسبه حداکثر تنش بدون شکست از فاکتورهای مورد مطالعه در test ssc می باشد.
در حقیقت سرعت خوردگی لوله و اتصالات در معرض مواد خورنده به دمای محیط کاری بستگی دارد.اگر چه لوله و اتصالات و تجهیزات منطبق بر استاندارد nace mr 175 خاصیت ضد خوردگی در محیط H2S را دارند،اما چنانچه این محصولات تحت تاثیر طراحی،تولید،نصب و انتخاب صحیح متریال و فرآیند نامناسب قرار بگیرند،مقاومت به خوردگی لوله و اتصالات با استاندارد nace mr 175 تحت تاثیر این فاکتورهای نامطلوب قرار می گیرد.
لوله و اتصالات تولید شده طبق استاندارد nace mr 175 در موارد زیر کاربرد دارد:
🟣 سیستم های پایپینگ کم فشار گازی:نهایت فشاری که بر لوله و اتصالات با standard nace وارد می شود بایستی کمتر از 0.4 Mpaیا (65psi)باشد.
🟣 سیستم های پایپینگ نفت و گاز چند فازی کم فشار: نهایت فشاری که بر لوله و اتصالات تحت استاندارد nace mr 175 دراین محیط کاری وارد می شود بایستی کمتر 1.8 Mpa باشد.
به طور کلی استاندارد nace mr 175 مربوط به الزامات متریال مورد استفاده در لوله و اتصالات در محیط های ترش نفت و گاز پالایشگاهی و سر چاهی می باشد.این متریال شامل،کربن استیل مقاوم به خوردگی،فولاد کم آلیاژ مقاوم به خوردگی،فولاد آلیاژی و چدن و سایر آلیاژهای مقاوم به ترک ناشی از محیط H2S می باشد.
✓ قیمت لوله nace mr 175 گران تر از لوله کربن استیل معمولی است.
✓ از طرف دیگر قسمت سخت و گران،هزینه test HIC و test ssc می باشد.اگر مقدار لوله خیلی کوچک باشد و به مقدار مورد نیاز موجود نباشد امکان انجام تست وجود ندارد چرا که تست ها از نوع تست مخرب هستند.
🟧 طراح بایستی اطمینان حاصل کند که متریال طبق استاندارد nace mr 175 انتخاب شده و مناسب شرایط محیطی باشد.
🟧 متریال منطبق با استاندارد nace mr 175 استفاده شده در لوله و اتصالات بایستی در سایر تجهیزات بکار رفته در سیستم پایپینگ مانند شیرها و پمپ ها و… نیز مورد استفاده قرار بگیرد.
🟧 مسئولیت شرکت تولید کننده لوله و اتصالات طبق استاندارد nace mr 175 این است که از برآورده شدن الزامات متالوژیکی محصول خود با الزامات استاندارد nace mr 175 اطمینان حاصل کرده و مسئولیت خریدار این است که از تناسب لوله و اتصالات خریداری شده با محیط کاری مورد استفاده اطمینان حاصل نماید.
🟧 طراح بایستی به هنگام انتخاب متریال شرایط محیطی پروژه مانند فشار،دما،محیط اسیدی یا بازی یا مشخصات سیال عبوری را مد نظرقرار دهد.
