• Happy

Cùng Tìm Hiểu Về NACE MR0175/ISO 15156

Updated: May 9, 2021

Xin chào các bạn, khi đọc các spec dự án, các bạn có lẽ đã gặp các cụm từ NACE MR0175/ISO 15156. Vậy cụm từ đó có ý nghĩa là gì?


Nội dung bài viết gồm:

1. NACE

2. NACE MR1075/ISO 15156 gồm những gì?

3. Các loại Cracking

4. NACE carbon steel pipe

5. NACE test

6. NACE MR0175 pipe and fittings Applications

7. Các yếu tố ảnh hưởng tới SSC cracking


1. NACE

NACE là viết tắt của National Association of Corrosion Engineers, được thành lập vào năm 1943 gồm 11 người sáng lập là các kỹ sư chống ăn mòn của ngành đường ống. Hiện nay, NACE là tổ chức lớn nhất về truyền bá kiến thức chống ăn mòn và nâng cao kĩ năng phòng chống ăn mòn vật liệu.

Hình 1: Logo của NACE

NACE đã xuất bản rất nhiều tài liệu về vấn đề kiểm soát ăn mòn bao gồm NACE MR0175. NACE MR0175 có tiêu đề là Petroleum and natural gas industries – Materials for use in H2S-containing environments in oil and gas production. Đây là tài liệu cung cấp các yêu cầu đối với vật liệu được sử dụng trong môi trường dầu khí có chứa thành phần H2S. Nó khuyến nghị về giới hạn của H2S và các biện pháp phòng ngừa chống lại cracking vật liệu. Vào năm 2003, một tài liệu tương tự được ban hành để đề cập đến ngành công nghiệp lọc hóa dầu đó là NACE MR103 Material Resistant to Sulfide Stress Cracking in Corrosive Petroleum Refining Environments. Cũng vào năm 2003, MR0175 được ISO thông qua và được chỉ định là ISO 15156.

2. NACE MR1075/ISO 15156 gồm những gì?

NACE MR1075/ISO 15156 bao gồm 3 phần:

- Part 1: Nguyên tắc chung để lựa chọn vật liệu chống cracking (cracking-resistant materials)

- Part 2: Thép carbon và thép hợp kim chống cracking (cracking-resistant carbon and low-alloy steels) và việc sử dụng cast irons.

- Part 3: Cracking-resistant CRA (corrosion resistant alloys) và các hợp kim khác.

Tài liệu này cung cấp các nguyên tắc chung, đưa ra các đề xuất và yêu cầu để lựa chọn vật liệu đủ tiêu chuẩn được sử dụng trong sản xuất dầu và khí đốt và trong các nhà máy làm ngọt khí tự nhiên (quá trình loại bỏ H2S trong khí tự nhiên).

Đối với mỗi nhóm vật liệu carbon steel, low alloy và corrosion resistant alloy (CRA), NACE MR1075 liệt kê các yêu cầu về:

- Thành phần hóa học

- Độ cứng (Hardness)

- Heat treatment

- HIC resistance (Hydrogen Induced Cracking resistance), etc

Một vật liệu đạt chuẩn NACE MR1075 (đôi khi thường được gọi một cách không chính xác là vật liệu NACE hoặc NACE pipe) là vật liệu đáp ứng được tất cả các yêu cầu của NACE MR1075 và có thể được sử dụng trong môi trường H2S trong ngưỡng giới hạn mà tiêu chuẩn cho phép.

3. Các loại Cracking

Tiêu chuẩn NACE1075/ISO 15156 đề cập đến tất cả các cơ chế nứt (cracking) do H2S gây ra, bao gồm các loại dưới đây:

- Sulfide stress cracking (SSC)

- Stress corrosion cracking

- Stepwise cracking

- Soft zone cracking

- Stress-oriented hydrogen-induced cracking

- Hydrogen-induced cracking

- Galvanically induced hydrogen stress cracking

4. NACE carbon steel pipe

Trong tiêu chuẩn NACE MR1075 carbon steel pipe và fitting được sử dụng trong ngành công nghiệp dầu khí thường chứa lượng carbon dưới 0.8%.

Carbon and low-allow steel gồm dạng plate, pipe, pipe fitting tuân thủ theo NACE MR1075 sẽ không cần phải kiểm tra thêm SSC (Sulfide Stress Cracking) test.

Đối với carbon và alloy steel pipe, NACE MR1075 giới hạn về hàm lượng lưu huỳnh (S ≤ 0.002%), Phốt pho (P ≤ 0.020%) và Carbon (C ≤ 0.10%).

5. NACE test

Đối với pipe, plate, fitting được sử dụng cho sour service (các hệ lưu chấ có chứa H2S) thường được test theo NACE, gồm các phương pháp HIC và SSC.

- HIC là Hydrogen Induced Cracking. HIC test là bài kiểm tra bắt buộc đối với NACE pipe và fitting. Nhưng nếu vật liệu đã có chứng chỉ để chứng minh vật liệu thô (raw material) để tạo nên pipe và fitting đó đã tuân theo NACE MR1075 thì không cần phải thực hiện lại thử nghiệm này.

SSC là Sulfide Stress Cracking. SSC test là một thử nghiệm trong thời gian dài. Bài thử nghiệm này đặc biệt là dành cho thép hợp kim. Để thực hiện SSC test, vật liệu được đặt trong môi trường ăn mòn cộng với lực kéo không đổi. Dưới tác dụng của ăn mòn và lực kéo, vật liệu có thể bị đứt gãy giòn (brittle rupture). Đó chính là SSC cracking.

SSC cracking là một trong những loại ăn mòn có hại nhất, trong quá trình ăn mòn, nếu có bát kì vết nứt nhỏ nào, tốc độ nứt vỡ do ăn mòn sẽ tăng nhanh hơn nhiều so với các loại ăn mòn khác. Điều này đã từng xảy ra trong hư hỏng cầu, tai nạn máy bay, nổ bình hơi. Gây ra những thiệt hại lớn về tính mạng và tài sản con người. Ngoài ra, các nhà máy điện, tàu thủy, bồn chứa nồi hơi, ngành công nghiệp dầu khí đều đã chứng kiến các tai nạn do SSC.

6. NACE MR0175 pipe and fittings Applications

Vật liệu sẽ được sử dụng trong chất lỏng và môi trường có chứa nước bao gồm tất cả các loại khí, hoặc dầu thô có chứa H2S, áp suất riêng phần H2S ≥0.0003 Mpa (0.05 psia).

Mặt khác, đối với các điều kiện dưới đây, không cần áp dụng MR1075

- Khí áp suất thấp: tổng áp suất thấp hơn 0.4 MPa (65 psia).

- Phương tiện đa pha khí và dầu áp suất thấp: tổng áp suất thấp hơn 1.83 MPa.

7. Các yếu tố ảnh hưởng tới SSC cracking

SSC bị ảnh hưởng bởi các yếu tố sau:

1) Phụ thuộc vào các thành phần hóa học, hot treatment và cấu trúc vi mô, v.v.

2) Chỉ số pH.

3) Áp suất riêng phần của H2S.

4) Tổng ứng suất kéo

5) Nhiệt độ

6) Thời gian tiếp xúc với môi trường axit

7) Hiệu ứng lưu trữ năng lượng

8) Nồng độ clorua hoặc các ion halogenua khác

9) Chất oxy hóa

Mặc dù pipe, pipe fitting và equipment đạt tiêu chuẩn NACE MR 0175, có chức năng chống ăn mòn H2S nhưng trong trường hợp thiết kế, sản xuất, lắp đặt, lựa chọn và xử lý vật liệu không phù hợp, v.v., sẽ khiến vật liệu chống ăn mòn trở nên nhạy cảm hơn.

Bài blog cho tuần này đến đây là kết thúc. Các bạn có câu hỏi thì hãy bình luận nhé.

Hẹn gặp các bạn vào tuần sau.