ISO 15156-2:2003
(Main)Petroleum and natural gas industries — Materials for use in H2S-containing environments in oil and gas production — Part 2: Cracking-resistant carbon and low alloy steels, and the use of cast irons
Petroleum and natural gas industries — Materials for use in H2S-containing environments in oil and gas production — Part 2: Cracking-resistant carbon and low alloy steels, and the use of cast irons
ISO 15156-2:2003 gives requirements and recommendations for the selection and qualification of carbon and low alloy steels for service in equipment, used in oil and natural gas production and natural gas treatment plants in H2S-containing environments, whose failure could pose a risk to the health and safety of the public and personnel or to the environment. It can be applied to help to avoid costly corrosion damage to the equipment itself. It supplements, but does not replace, the materials' requirements of the appropriate design codes, standards or regulations. ISO 15156-2:2003 addresses the resistance of these steels to damage that may be caused by sulfide stress-cracking (SSC) and the related phenomena of stress-oriented hydrogen-induced cracking (SOHIC) and soft-zone cracking (SZC). ISO 15156-2:2003 also addresses the resistance of these steels to hydrogen-induced cracking (HIC) and its possible development into stepwise cracking (SWC). ISO 15156-2:2003 is only concerned with cracking. Loss of material by general (weight loss) or localized corrosion is not addressed. Table 1 provides a non-exhaustive list of equipment to which this part of ISO 15156 is applicable, including permitted exclusions. ISO 15156-2:2003 applies to the qualification and selection of materials for equipment designed and constructed using conventional elastic design criteria. For designs utilizing plastic criteria (e.g. strain-based and limit-state designs), see ISO 15156-1:2001, Clause 5. Annex A lists SSC-resistant carbon and low alloy steels, and A.2.4 includes requirements for the use of cast irons. ISO 15156-2:2003 is not necessarily suitable for application to equipment used in refining or downstream processes and equipment.
Industries du pétrole et du gaz naturel — Matériaux pour utilisation dans des environnements contenant de l'hydrogène sulfuré (H2S) dans la production de pétrole et de gaz — Partie 2: Aciers au carbone et aciers faiblement alliés résistants à la fissuration, et utilisation de fontes
General Information
Relations
Buy Standard
Standards Content (Sample)
МЕЖДУНАРОДНЫЙ ISO
СТАНДАРТ 15156-2
Первое издание
2003-12-15
Промышленность нефтяная и газовая.
Материалы для применения в средах,
содержащих сероводород, при нефте-
и газодобыче.
Часть 2.
Трещиностойкие углеродистые и
низколегированные стали и
применение литейного чугуна
Petroleum and natural gas industries — Materials for use in H S-
2
containing environments in oil and gas production —
Part 2: Cracking-resistant carbon and low alloy steels, and the use of
cast irons
Ответственность за подготовку русской версии несёт GOST R
(Российская Федерация) в соответствии со статьёй 18.1 Устава ISO
Ссылочный номер
ISO 15156-2:2003(R)
©
ISO 2003
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 15156-2:2003(R)
Отказ от ответственности при работе в PDF
Настоящий файл PDF может содержать интегрированные шрифты. В соответствии с условиями лицензирования, принятыми
фирмой Adobe, этот файл можно распечатать или смотреть на экране, но его нельзя изменить, пока не будет получена
лицензия на интегрированные шрифты и они не будут установлены на компьютере, на котором ведется редактирование. В
случае загрузки настоящего файла заинтересованные стороны принимают на себя ответственность за соблюдение
лицензионных условий фирмы Adobe. Центральный секретариат ISO не несет никакой ответственности в этом отношении.
Adobe - торговый знак фирмы Adobe Systems Incorporated.
Подробности, относящиеся к программным продуктам, использованные для создания настоящего файла PDF, можно найти в
рубрике General Info файла; параметры создания PDF были оптимизированы для печати. Были приняты во внимание все
меры предосторожности с тем, чтобы обеспечить пригодность настоящего файла для использования комитетами-членами
ISO. В редких случаях возникновения проблемы, связанной со сказанным выше, просьба проинформировать Центральный
секретариат по адресу, приведенному ниже.
ДОКУМЕНТ ЗАЩИЩЕН АВТОРСКИМ ПРАВОМ
© ISO 2003
Если не указано иное, никакую часть настоящей публикации нельзя копировать или использовать в какой-либо форме или
каким-либо электронным или механическим способом, включая фотокопии и микрофильмы, без предварительного письменного
согласия ISO, которое должно быть получено после запроса о разрешении, направленного по адресу, приведенному ниже, или в
комитет-член ISO в стране запрашивающей стороны.
ISO copyright office
Case postale 56 • CH-1211 Geneva 20
Tel. + 41 22 749 01 11
Fax + 41 22 734 09 47
E-mail copyright @ iso.org
Web www.iso.org
Опубликовано в Швейцарии
ii © ISO 2003 — Все права сохраняются
---------------------- Page: 2 ----------------------
ISO 15156-2:2003(R)
Содержание Страница
Предисловие .iv
Введение .v
1 Область применения .1
2 Нормативные ссылки .2
3 Термины и определения .3
5 Информация по закупке .7
6 Факторы, влияющие на поведение углеродистых и низколегированных сталей в
средах, содержащих сероводород .8
7 Выбор предварительно оцененных на соответствие техническим требованиям
углеродистых и низколегированных сталей, стойких к SSC, SOHIC и SZC в
присутствии сульфидов .9
7.1 Вариант 1: Выбор сталей (и литейного чугуна), стойких к SSC, используя А.2 .9
7.2 Вариант 2: Выбор сталей для конкретных условий эксплуатации в кислой среде или
для диапазонов кислых сред.9
7.3 Требования к твердости.11
7.4 Другие технологии изготовления.17
8 Оценка углеродистых и низколегированных сталей по их стойкости к HIC/SWC.17
9 Маркировка .18
Приложение А (нормативное) Углеродистые и низколегированные стали, устойчивые к SSC
(и требования и рекомендации по применению литейного чугуна).19
Приложение B (нормативное) Оценка углеродистых и низколегированных сталей для
эксплуатации в сульфидной среде с помощью испытания в лаборатории.28
Придлжение C (информативное) Определение парциального давления H S .36
2
Придлжение D (информативное) Рекомендации по определению рН.38
Приложение E (информативное) Информация, предоставляемая с закупаемым материалом.43
Библиография.45
© ISO 2003 — Все права сохраняются iii
---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO 15156-2:2003(R)
Предисловие
ISO (Международная организация по стандартизации) является всемирной федерацией национальных
организаций по стандартизации (комитетов-членов ISO). Разработка международных стандартов
обычно осуществляется техническими комитетами ISO. Каждый комитет-член, заинтересованный в
деятельности, для которой был создан технический комитет, имеет право быть представленным в этом
комитете. Международные правительственные и неправительственные организации, имеющие связи с
ISO, также принимают участие в работах. ISO осуществляет тесное сотрудничество с международной
электротехнической комиссией (IEC) по всем вопросам стандартизации в области электротехники.
Проекты международных стандартов разрабатываются согласно правилам, привёденным в
Директивах ISO/IEC, Часть 2.
Основной задачей технических комитетов является разработка международных стандартов. Проекты
международных стандартов, принятые техническими комитетами, рассылаются комитетам-членам на
голосование. Для публикации в качестве международного стандарта требуется одобрение не менее
75 % комитетов-членов, принявших участие в голосовании.
Следует иметь в виду, что, возможно, некоторые элементы настоящей части ISO 15156 могут быть
объектом патентных прав. ISO не несет ответственность за определение некоторых или всех таких
патентных прав.
Международный стандарт ISO 15156-2 разработан Техническим комитетом ISO/ТC 67, Материалы,
оборудование и морские сооружения для нефтяной и газовой промышленности.
ISO 15156 состоит из следующих частей под общим заголовком Промышленность нефтяная и
газовая. Материалы для применения в средах, содержащих сероводород, при нефте- и газодобыче:
─ Часть 1. Общие принципы выбора трещиностойких материалов
─ Часть 2. Трещиностойкие углеродистые и низколегированные стали и применение литейного
чугуна
─ Часть 3. Трещиностойкие коррозионно-стойкие (CRA) и другие сплавы
iv © ISO 2003 — Все права сохраняются
---------------------- Page: 4 ----------------------
ISO 15156-2:2003(R)
Введение
Последствия внезапных отказов металлических компонентов, используемых в нефтедобывающей и
газодобывающей промышленности, связанных с их применением в средах, содержащих H S, стали
2
причиной разработки первого издания документа NACE MR 0175. Этот стандарт был опубликован в
1975 г. Национальной ассоциацией инженеров-коррозионистов, известной в настоящее время как
NACE International.
Первое и последующие издания NACE MR0175 установили пределы парциального давления H S,
2
выше которых всегда считалось необходимым принимать меры предосторожности против
растрескивания под действием напряжений в сульфидосодержащей среде (SSC). Также в этом
документе приведено руководство по выбору и техническим требованиям к материалам, стойким к
SSC, если пороговые значения H S превышены. В более поздних изданиях NACE MR 0175 также
2
устанавливаются пределы применения некоторых коррозионно-стойких сплавов в пересчете на состав
окружающей среды и рН, температуру и парциальное давление H S. NACE MR0175 дополнено
2
документами по методам испытания NACE ТМ 0177-96 и NACE ТM0284.
В отдельных разработках Европейская федерация по коррозии издала документ EFC Publication 16 в
1995 г. и EFC Publication 17 в 1996 г. Эти документы являются дополнительными к NACE, хотя
отличаются по области применения и в деталях.
Данная часть ISO 15156 использует вышеназванные источники для разработки требований и
рекомендаций для оценки материалов на соответствие техническим требованиям и выбора их для
безопасного применения в средах, содержащих влажный H S в системах добычи нефти и газа.
2
Изменения будут включены в данную часть ISO 15156 путем изменения или пересмотра в
соответствии с документом Интерпретация и ведение ISO 15156 рабочей группы технического
комитета ISO/TC 67/WG 7, копии которого можно получить в секретариате ISO/TC 67. Эксперты из
NACE и EFC являются членами ISO/TC 67/WG 7.
© ISO 2003 — Все права сохраняются v
---------------------- Page: 5 ----------------------
МЕЖДУНАРОДНЫЙ СТАНДАРТ ISO 15156-2:2003(R)
Промышленность нефтяная и газовая. Материалы для
применения в средах, содержащих сероводород, при
нефте- и газодобыче.
Часть 2.
Трещиностойкие углеродистые и низколегированные стали
и применение литейного чугуна
ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ ─ Углеродистые и низколегированные стали и чугуны, выбранные в
соответствии с данной частью ISO 15156, устойчивы к растрескиванию в определенных
содержащих сероводород средах при нефте- и газодобыче, но не обязательно
невосприимчивы к растрескиванию в любых других условиях эксплуатации. Пользователь
оборудования несет ответственность за выбор углеродистых и низколегированных сталей и
литейного чугуна, подходящих для конкретного применения.
1 Область применения
Данная часть ISO 15156 описывает требования и рекомендации по выбору и оценке углеродистых и
низколегированных сталей для применения в оборудовании, используемом при добыче нефти и газа и
на предприятиях по очистке природного газа в H S-содержащей среде, где отказ такого оборудования
2
может представлять собой риск для здоровья и безопасности персонала и населения или для
окружающей среды. Стандарт можно применять, чтобы избежать дорогостоящих коррозионных
повреждений самого оборудования. Он дополняет, но не заменяет, требования к материалу,
приведенные в соответствующих нормах и правилах проектирования, стандартах и регламентах.
Данная часть ISO 15156 адресована к устойчивости этих сталей к повреждению, которое может быть
вызвано растрескиванием под действием напряжений в сульфидосодержащей среде (SSC),
водородным растрескиванием, ориентированным по напряжению (SOHIC), растрескивание мягких зон
(SZC).
Данная часть ISO 15156 также описывает устойчивость этих сталей к водородному растрескиванию
(HIC) и его возможному развитию в ступенчатое растрескивание (SWC).
Данная часть ISO 15156 связана только с растрескиванием. Потери материала в результате общей
(потери массы) или местной коррозии не рассматриваются.
В Таблице 1 приведен неполный перечень оборудования, к которому применима данная часть ISO
15156, включая допустимые исключения.
Данная часть ISO 15156 применима к оценке и выбору материалов для оборудования,
предназначенного и сконструированного с помощью расчета по допускаемым напряжениям. Для
конструкций, применяющих расчет с учетом пластичности (например, расчет по напряжениям и расчет
по предельным состояниям), см. ISO 15156-1:2001, Раздел 5.
В Приложении А приводятся перечни SSC-стойких углеродистых и легированных сталей, а А.2.4
включает требования к применению литейного чугуна.
© ISO 2003 — Все права сохраняются 1
---------------------- Page: 6 ----------------------
ISO 15156-2:2003(R)
Данная часть ISO 15156 не обязательно подойдет для применения к оборудованию, используемому в
процессах очистки или последовательной переработки.
Таблица 1 — Перечень оборудования
ISO 15156 применим к материалам,
использующимся для следующего Допустимые исключения
оборудования
Оборудование, подвергаемое воздействию буровых жидкостей
Оборудование для бурения, строительства
а
только контролируемого состава
и эксплуатации скважин
Буровые долота
b
Ножевые полотна противовыбросовых устройств (ВОР)
Системы буровых колонн
Спусковые колонны
с
Проволочные (вспомогательные) канаты и оборудование к ним
Первая колонна обсадных труб (кондуктор) и промежуточные
колонны обсадных труб
d
Штанговые насосы и насосные штанги
Оборудование скважин, включая
подземное, оборудование для газлифта,
Электронасосы погружные
устьевое и устьевое фонтанное
Другое оборудование для механизированной добычи нефти и газа
оборудование
Плашки
Напорные трубопроводы, магистральные Хранилища сырой нефти и погрузочно-разгрузочные
трубопроводы, оборудование и сооружения
устройства, работающие при полном абсолютном давлении
промысла и заводы промысловой
0,45 МПа (65 фунт/кв.дюйм)
обработки
Оборудование для обработки воды, Оборудование для обработки воды, содержащей сероводород,
содержащей сероводород работающие при полном абсолютном давлении 0,45 МПа (65
фунт/кв.дюйм)
Заводы по очистке природного газа
Трубопроводы для транспортирования Линии по обслуживанию газа, подготовленного для общих
жидкостей, газов и многофазных текучих коммерческих и бытовых нужд
сред
Для всего вышеуказанного оборудования Компоненты, нагружаемые только сжатием
a
Для дополнительной информации см. А.2.3.2.3.
b
Для дополнительной информации см. А.2.3.2.1.
c
Исключения не допускаются в отношении лубрикаторов для проволочных канатов и соединительных устройств для
лубрикаторов.
d
В отношении штанговых насосов и насосных штанг можно сослаться на NACE MR 0176.
2 Нормативные ссылки
Следующие ниже нормативные документы необходимы для применения данного документа. Для
жестких ссылок применяются только издания, указанные ниже. Для плавающих ссылок применяется
самое последнее издание указанного документа (включая все изменения).
ISO 6506-1, Материалы металлические. Определение твердости по Бринеллю. Часть 1. Метод
определения
ISO 6507-1, Материалы металлические. Определение твердости по Викерсу. Часть 1. Метод
определения
ISO 6508-1, Материалы металлические. Определение твердости по Роквеллу. Часть 1. Метод
2 © ISO 2003 — Все права сохраняются
---------------------- Page: 7 ----------------------
ISO 15156-2:2003(R)
определения (шкалы А, В, С, D, E, F, G, H, K, N, T)
ISO 6892, Материалы металлические. Испытания на растяжение при окружающей температуре
ISO 10423, Промышленность нефтяная и газовая. Промысловое оборудование. Устьевое и
устьевое фонтанное оборудование
ISO 15156-1:2001, Промышленность нефтяная и газовая. Материалы для применения в средах,
содержащих сероводород, при нефте- и газодобыче. Часть 1. Общие принципы и выбор
трещиностойких материалов
1)
NACE TM0177-96 , Лабораторное испытание материалов на стойкость к растрескиванию под
действием напряжений в сульфидосодержащей среде и растрескивание в результате коррозии под
напряжением в средах. Содержащих сероводород
NACE TM0284, Оценка стали для трубопроводов и сосудов для работы под давлением на стойкость
в водородному растрескиванию
2)
EFC Publications Number 16 , Руководство по требованиям к материалам к углеродистым и
низколегированным сталям для эксплуатации в средах, содержащих сероводород при нефте- и
газодобыче
3)
SAE AMS-S-13165 , Поверхностная обработка металлических частей
3 Термины и определения
Для целей настоящего международного стандарта используются термины и определения,
приведенные в ISO 15156-1, а также следующие:
3.1
твердость по Бринеллю
Brinell hardness
HBW
значение твердости, измеренное в соответствии с ISO 6506-1, обычно с применением вольфрамового
шарика диаметром 10 мм и усилия 29,42 кН
3.2
давление насыщения
bubble-point pressure
p
B
давление, при котором пузырьки газа образуются в жидкости при конкретной рабочей температуре
ПРИМЕЧАНИЕ См. С.2.
3.3
полировка
burnish
процесс сглаживания поверхностей с помощью фрикционного контакта между материалом и твердыми
частями другого материала, такими как закаленные стальные шарики
1)
NACE International, P.O. Box 2183140, Houston, Texas 77218-8340, USA
2)
Европейская федерация по коррозии, имеется в Институте материалов, 1 Carlton House Terrace, London SW1Y
5DB, UK [ISBN 0-901716-95-2]
3)
Общество инженеров-автомобилестроителей (SAE), 400 Commonwealth Drive, Warrendale, PA 15096-0001 USA
© ISO 2003 — Все права сохраняются 3
---------------------- Page: 8 ----------------------
ISO 15156-2:2003(R)
3.4
литье
casting
металл, который получают в законченной форме или форме, близкой к законченной, путем отвердения
расплавленного металла в форме
3.5
(литейный) чугун
cast iron
железно-углеродистый сплав, содержащий примерно от 2 % до 4 % углерода
3.5.1
серый чугун
grey cast iron
чугун, который демонстрирует серый цвет поверхности в результате присутствия чешуйчатого графита
3.5.2
белый чугун
white cast iron
чугун, который демонстрирует белый цвет поверхности в результате присутствия цементита
3.5.3
ковкий чугун
malleable cast iron
белый чугун, прошедший термообработку для превращения цементита, полностью или частично, в
графит (углерод отжига)
3.5.4
чугун с шаровидным графитом
ductile cast iron
nodular cast iron
чугун, обработанный при плавлении с элементом (обычно, магнием или церием), который превращает
графит в шаровидный графит
3.6
цементит
cementite
микроструктурный компонент сталей, состоящий, в основном, из карбида железа (Fe C)
3
3.7
холодная обработка (формоизменение в холодном состоянии)
cold working
cold deforming
cold forging
cold forming
пластическое деформирование в условиях температуры и скорости деформации, которые, приводят к
деформационному упрочнению обычно, но не обязательно, при комнатной температуре
3.8
соответствие назначению
fitness-for-use
пригодность для применения в ожидаемых условиях эксплуатации
3.9
автоматная сталь
free-machining steel
сталь, в которую намеренно добавляют такие элементы как сера, селен и свинец для улучшения
обрабатываемости
4 © ISO 2003 — Все права сохраняются
---------------------- Page: 9 ----------------------
ISO 15156-2:2003(R)
3.10
нижняя критическая температура
lower critical temperature
температура черного металла, при которой начинает образовываться аустенит при нагревании или при
которой преобразование аустенита завершается при охлаждении
3.11
азотирование
nitriding
процесс цементирования, во время которого азот вводят в поверхность металлических материалов
(чаще всего ферросплавов)
ПРИМЕРЫ Азотирование жидким азотом, газообразным азотом, ионное азотирование и плазменное
азотирование.
3.12
нормализация
normalizing
нагревание черного металла до нужной температуры выше диапазона превращения (аустенизации),
выдерживание при температуре в течение необходимого времени и последующее охлаждение в
неподвижном воздухе (или защитной атмосфере) до температуры значительно ниже диапазона
превращения
3.13
пластически деформированный
plastically deformed
подвергаемый постоянной деформации при напряжении выше предела упругости, т.е. границ
пропорциональности напряжения и деформации
3.14
части под давлением
pressure-containing parts
части, отказ надлежащего функционирования которых вызывает выброс остаточной жидкости в
атмосферу
ПРИМЕЧАНИЕ Примером могут служить корпуса клапанов, крышки и штоки клапанов.
3.15
закаленный и отпущенный
quenched and tempered
упрочненный закалкой и отпущенный
3.16
твердость С по шкале Роквелла
Rockwell C hardness
HRC
значение твердости, измеренной в соответствии с ISO 6508 в испытании с применением алмазного
конического индентора и усилия 1 471 Н
3.17
дробеструйное упрочнение
shot peening
наведение сжимающих напряжений в поверхностном слое материала путем бомбардировки его
твердыми частицами выбранного материала (обычно круглой стальной дробью) в контролируемых
условиях
© ISO 2003 — Все права сохраняются 5
---------------------- Page: 10 ----------------------
ISO 15156-2:2003(R)
3.18
снятие напряжений
stress relieving
нагревание металла до подходящей температуры, выдерживание при этой температуре достаточно
долго, чтобы снять остаточные напряжения, и последующее охлаждение, достаточно медленное,
чтобы свести к минимуму развитие новых остаточных напряжений
3.19
отпуск
tempering
термообработка путем нагревания до температуры ниже нижней критической температуры с целью
уменьшения твердости и увеличения ударной вязкости закаленной стали, закаленного чугуна и, иногда,
нормализованной стали
3.20
предел прочности (при растяжении)
tensile strength
ultimate strength
отношение максимальной нагрузки к исходной площади поперечного сечения
ПРИМЕЧАНИЕ См. ISO 6892.
3.21
испытуемая партия
test batch
группа изделий, представляющая партию продукции, соответствие которой установленному
требованию можно определить путем испытания репрезентативных образцов в соответствии с
определенным методом
3.22
элемент трубы
tubular component
цилиндрический элемент (труба), имеющий продольное отверстие, используемый в операциях
бурения/добычи для транспортирования жидкостей
3.23
твердость по Викерсу
Vickers hardness
HV
значение твердости, измеренной в соответствии с ISO 6507-1 в испытании с применением алмазного
индентора в форме пирамиды и одной из возможных применяемых нагрузок
3.24
свариваемая деталь
weldment
часть компонента, на которой выполняют сварку, включая металл сварочного шва, зону термического
влияния (HAZ) и прилегающий основной металл
3.25
металл сварочного шва
weld metal
часть свариваемой детали, которая расплавляется при сварке
3.26
деформируемый металл
wrought metal
металл в твердом состоянии, который формуют для получения желаемой формы путем обработки
(проката, экструзии, ковки и т.д.) обычно при повышенной температуре
6 © ISO 2003 — Все права сохраняются
---------------------- Page: 11 ----------------------
ISO 15156-2:2003(R)
4 Символы и сокращенные термины
Применительно к данному стандарту используются сокращенные термины, приведенные в ISO 15156-1
и следующие:
AYS фактический предел текучести
CLR относительная длина трещины (коэффициент длины трещины)
CR кольцо «с» (испытание)
CSR относительная поверхность трещины (коэффициент поверхности трещины)
CTR относительная толщина трещины (коэффициент толщины трещины)
DCB двойная консольная балка (испытание)
FPB четырехточечный изгиб (испытание)
HBW твердость по Бринеллю
HIC водородное растрескивание
HRC твердость по Роквеллу (шкала С)
HSC водородное растрескивание под напряжением
HV твердость по Викерсу
OCTG нефтегазопромысловые трубы, т.е. обсадные, бурильные и насосно-компрессорные трубы
p парциальное давление сероводорода (H S)
2
H S
2
R 0,2%-ный условный предел текучести
p0,2
SMYS установленный минимальный предел текучести
SOHIC водородное растрескивание, ориентированное по напряжению
SSC сульфидное растрескивание под напряжением
SWC ступенчатое растрескивание
SZC растрескивание мягких зон
UT одноосное растяжение (испытание)
5 Информация по закупке
5.1 При подготовке требований к поставляемой продукции может потребоваться взаимодействие и
обмен информацией между покупателем оборудования, поставщиком оборудования и производителем
материала для обеспечения соответствия закупаемого материала стандарту ISO 15156-1 и данной
части ISO 15156.
5.2 Необходимо предоставить следующую информацию:
─ предпочтительные типы и/или марки материала (если известно);
© ISO 2003 — Все права сохраняются 7
---------------------- Page: 12 ----------------------
ISO 15156-2:2003(R)
─ тип оборудования (если известен);
─ ссылку на данную часть ISO 15156;
─ приемлемые основания для выбора материалов, стойких к SSC (см. Раздел 7);
─ требования к стойкости к HIC (см. Раздел 8).
5.3 Пользователь оборудования и поставщик оборудования/производитель материала могут
договориться о выборе углеродистой или низколегированной стали, отличающейся от описанных или
перечисленных в Приложении А, при условии ее прохождения испытаний на соответствие техническим
условиям согласно Приложению В и стандарту ISO 15156-1. Квалификационные требования могут
быть расширены и включить стойкость к SOHIC и SZC.
Если покупатель намерен пользоваться такими соглашениями, расширенными требованиями и
аттестациями, соответствующие сведения необходимо четко указать в технических требованиях к
заказываемой продукции (материалу). Эта информация может включать
─ требование проведения испытаний на SSC (см. 7.1, 7.2),
─ условия эксплуатации для конкретного применения в кислой среде, и
─ другие конкретные требования.
5.4 В Приложении С описывается, как рассчитать парциальное давление H S, а в Приложении D
2
дается руководство, как определить значение рН текучей среды.
5.5 Информация, необходимая для закупки материала, должна поступать на соответствующих
формах записи данных. Предлагаемые форматы приведены в Приложении Е.
6 Факторы, влияющие на поведение углеродистых и низколегированных
сталей в средах, содержащих сероводород
Поведение углеродистых и низколегированных сталей в средах, содержащих сероводород, зависит от
сложного взаимодействия параметров, включая следующие:
а) химический состав, способ производства, форма изделия, прочность, твердость материала и
ее локальная изменчивость, объем обработки в холодном состоянии, микроструктура,
единообразие микроструктуры, размер зерна и чистота материала;
b) парциальное давление H S или эквивалентная концентрация в водной фазе;
2
с) концентрация хлорид-иона в водной фазе;
d) кислотность (рН) водной фазы;
е) присутствие серы или других оксидантов;
f) воздействие непроизводственных жидкостей;
g) воздействие температуры;
h) полное напряжение при растяжении (приложенное плюс остаточное);
i) длительность воздействия.
Эти факторы должны учитываться при использовании данной части ISO 15156 для выбора материалов,
8 © ISO 2003 — Все права сохраняются
---------------------- Page: 13 ----------------------
ISO 15156-2:2003(R)
пригодных для работы в среде, содержащей сероводород, в системах добычи нефти и газа.
7 Выбор предварительно оцененных на соответствие техническим
требованиям углеродистых и низколегированных сталей, стойких к SSC, SOHIC
и SZC в присутствии сульфидов
7.1 Вариант 1: Выбор сталей (и литейного чугуна), стойких к SSC, используя А.2
7.1.1 Для р < 0,3 кПа (0,05 фунтов на кв.дюйм)
H2S
Выбор материалов, стойких к SSC, для р ниже 0,3 кПа (0,05 фунтов на кв.дюйм), в данной части ISO
H2S
15156 подробно не рассматривается. Обычно не требуется специальных мер предосторожности в
отношении выбора стали для применения в подобных условиях, тем не менее, склонные к
растрескиванию стали могут дать трещины. Дополнительная информация по факторам, влияющим на
склонность стали к растрескиванию, и воздействию механизмов растрескивания, кроме SSC,
приведена в 7.2.1.
7.1.2 Для р ≥ 0,3 кПа (0,05 фунтов на кв.дюйм)
H2S
Если парциальное давление H S в газе равно или превышает 0,3 кПа (0,05 фунтов на кв.дюйм), то
2
стали, устойчивые к SSC, необходимо выбирать с помощью А.2.
ПРИМЕЧАНИЕ 1 Стали, описанные или перечисленные в А.2, считаются стойкими к SSC на нефтегазовых
промыслах и заводах по обработке природного газа.
ПРИМЕЧАНИЕ 2 Пользователи, сталкивающиеся с возникновением SSC и/или SZC, могут сослаться на Вариант
2 (см. 7.2.2).
ПРИМЕЧАНИЕ 3 В отношении HIC и SWC, см. Раздел 8.
7.2 Вариант 2: Выбор сталей для конкретных условий эксплуатации в кислой среде
или для диапазонов кислых сред
7.2.1 Сульфидное растрескивание под напряжением (SSC)
7.2.1.1 Общие положения
Вариант 2 позволяет пользователю квалифицировать и выбирать материалы, стойкие к SSC, для
эксплуатации в конкретной кислой среде или в диапазонах кислых сред.
Применение Варианта 2 может потребовать знания как рН in situ, так и парциального давления H S и
2
изменения этих параметров во времени (см. ISO 15156-1).
Вариант 2 облегчает закупку больших объемов материалов, таких как OCTG или трубопроводных труб,
там где экономические стимулы к использованию материалов, не описанных и не перечисленных в
Приложении А, перевешивают дополнительные испытания и другие навлекаемые расходы. Сталь для
другого оборудования можно тоже проверять на соответствие техническим требованиям. В некоторых
случаях потребуется согласование между поставщиком и пользователем оборудования в отношении
испытаний и критериев приемки. Такие согласования должны быть подтверждены документально.
Вариант 2 также облегчает оценку пригодности для поставленной цели имеющегося оборудования из
углеродистой и низколегированной стали под воздействием условий эксплуатации в кислых средах,
более жестких, чем предполагалось в настоящих расчетах.
© ISO 2003 — Все права сохраняются 9
---------------------- Page: 14 ----------------------
ISO 15156-2:2003(R)
7.2.1.2 Области SSC в зависимости от степени жесткости среды
Степень жесткости кислой среды, определенная
...
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 15156-2
First edition
2003-12-15
Petroleum and natural gas industries —
Materials for use in H S-containing
2
environments in oil and gas
production —
Part 2:
Cracking-resistant carbon and low alloy
steels, and the use of cast irons
Industries du pétrole et du gaz naturel — Matériaux pour utilisation
dans des environnements contenant de l'hydrogène sulfuré (H S) dans
2
la production de pétrole et de gaz —
Partie 2: Aciers au carbone et aciers faiblement alliés résistants à
la fissuration, et utilisation de fontes
Reference number
ISO 15156-2:2003(E)
©
ISO 2003
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 15156-2:2003(E)
PDF disclaimer
This PDF file may contain embedded typefaces. In accordance with Adobe's licensing policy, this file may be printed or viewed but
shall not be edited unless the typefaces which are embedded are licensed to and installed on the computer performing the editing. In
downloading this file, parties accept therein the responsibility of not infringing Adobe's licensing policy. The ISO Central Secretariat
accepts no liability in this area.
Adobe is a trademark of Adobe Systems Incorporated.
Details of the software products used to create this PDF file can be found in the General Info relative to the file; the PDF-creation
parameters were optimized for printing. Every care has been taken to ensure that the file is suitable for use by ISO member bodies. In
the unlikely event that a problem relating to it is found, please inform the Central Secretariat at the address given below.
© ISO 2003
All rights reserved. Unless otherwise specified, no part of this publication may be reproduced or utilized in any form or by any means,
electronic or mechanical, including photocopying and microfilm, without permission in writing from either ISO at the address below or
ISO's member body in the country of the requester.
ISO copyright office
Case postale 56 • CH-1211 Geneva 20
Tel. + 41 22 749 01 11
Fax + 41 22 749 09 47
E-mail copyright@iso.org
Web www.iso.org
Published in Switzerland
ii © ISO 2003 — All rights reserved
---------------------- Page: 2 ----------------------
ISO 15156-2:2003(E)
Contents Page
Foreword. iv
Introduction . v
1 Scope. 1
2 Normative references . 2
3 Terms and definitions. 3
4 Symbols and abbreviated terms. 6
5 Purchasing information. 7
6 Factors affecting the behaviour of carbon and low alloy steels in H S-containing
2
environments. 7
7 Qualification and selection of carbon and low alloy steels with resistance to SSC, SOHIC
and SZC. 8
7.1 Option 1: Selection of SSC-resistant steels (and cast irons) using A.2. 8
7.2 Option 2: Selection of steels for specific sour service applications or for ranges of sour
service. 8
7.3 Hardness requirements. 10
7.4 Other fabrication methods . 16
8 Evaluation of carbon and low alloy steels for their resistance to HIC/SWC. 16
9 Marking. 16
Annex A (normative) SSC-resistant carbon and low alloy steels (and requirements and
recommendations for the use of cast irons). 17
Annex B (normative) Qualification of carbon and low alloy steels for H S service by laboratory
2
testing. 26
Annex C (informative) Determination of H S partial pressure . 34
2
Annex D (informative) Recommendations for determining pH. 36
Annex E (informative) Information to be supplied for material purchasing . 41
Bibliography . 43
© ISO 2003 — All rights reserved iii
---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO 15156-2:2003(E)
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards bodies
(ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through ISO
technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has been
established has the right to be represented on that committee. International organizations, governmental and
non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely with the
International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 2.
The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International Standards
adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting. Publication as an
International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of patent
rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
ISO 15156-2 was prepared by Technical Committee ISO/TC 67, Materials, equipment and offshore strcutures
for petroleum and natural gas industries.
ISO 15156 consists of the following parts, under the general title Petroleum and natural gas industries —
Materials for use in H S-containing environments in oil and gas production:
2
Part 1: General principles for selection of cracking-resistant materials
Part 2: Cracking-resistant carbon and low alloy steels, and the use of cast irons
Part 3: Cracking-resistant CRAs (corrosion-resistant alloys) and other alloys
iv © ISO 2003 — All rights reserved
---------------------- Page: 4 ----------------------
ISO 15156-2:2003(E)
Introduction
The consequences of sudden failures of metallic oil and gas field components, associated with their exposure
to H S-containing production fluids, led to the preparation of the first edition of NACE MR0175, which was
2
published in 1975 by the National Association of Corrosion Engineers, now known as NACE International.
The original and subsequent editions of NACE MR0175 established limits of H S partial pressure above which
2
precautions against sulfide stress-cracking (SSC) were always considered necessary. They also provided
guidance for the selection and specification of SSC-resistant materials when the H S thresholds were
2
exceeded. In more recent editions, NACE MR0175 has also provided application limits for some
corrosion-resistant alloys, in terms of environmental composition and pH, temperature and H S partial
2
pressures. NACE MR0175 is complemented by NACE TM0177-96 and NACE TM0284 test methods.
In separate developments, the European Federation of Corrosion issued EFC Publication 16 in 1995 and EFC
Publication 17 in 1996. These documents are generally complementary to those of NACE though they differ in
scope and detail.
This part of ISO 15156 utilizes the above sources to provide requirements and recommendations for materials
qualification and selection for application in environments containing wet H S in oil and gas production
2
systems.
Changes will be incorporated into this part of ISO 15156 by amendment or revision in accordance with
Interpretation and maintenance of ISO 15156 by ISO/TC 67/WG 7, copies of which can be obtained from the
ISO/TC 67 Secretariat. Experts from both NACE and EFC are members of ISO/TC 67/WG 7.
© ISO 2003 — All rights reserved v
---------------------- Page: 5 ----------------------
INTERNATIONAL STANDARD ISO 15156-2:2003(E)
Petroleum and natural gas industries — Materials for use in
H S-containing environments in oil and gas production —
2
Part 2:
Cracking-resistant carbon and low alloy steels, and the use of
cast irons
WARNING — Carbon and low alloy steels and cast irons selected using this part of ISO 15156 are
resistant to cracking in defined H S-containing environments in oil and gas production but not
2
necessarily immune to cracking under all service conditions. It is the equipment user's responsibility
to select the carbon and low alloy steels and cast irons suitable for the intended service.
1 Scope
This part of ISO 15156 gives requirements and recommendations for the selection and qualification of carbon
and low alloy steels for service in equipment, used in oil and natural gas production and natural gas treatment
plants in H S-containing environments, whose failure could pose a risk to the health and safety of the public
2
and personnel or to the environment. It can be applied to help to avoid costly corrosion damage to the
equipment itself. It supplements, but does not replace, the materials’ requirements of the appropriate design
codes, standards or regulations.
This part of ISO 15156 addresses the resistance of these steels to damage that may be caused by sulfide
stress-cracking (SSC) and the related phenomena of stress-oriented hydrogen-induced cracking (SOHIC) and
soft-zone cracking (SZC).
This part of ISO 15156 also addresses the resistance of these steels to hydrogen-induced cracking (HIC) and
its possible development into stepwise cracking (SWC).
This part of ISO 15156 is only concerned with cracking. Loss of material by general (mass loss) or localized
corrosion is not addressed.
Table 1 provides a non-exhaustive list of equipment to which this part of ISO 15156 is applicable, including
permitted exclusions.
This part of ISO 15156 applies to the qualification and selection of materials for equipment designed and
constructed using conventional elastic design criteria. For designs utilizing plastic criteria (e.g. strain-based
and limit-state designs), see ISO 15156-1:2001, Clause 5.
Annex A lists SSC-resistant carbon and low alloy steels, and A.2.4 includes requirements for the use of cast
irons.
This part of ISO 15156 is not necessarily suitable for application to equipment used in refining or downstream
processes and equipment.
© ISO 2003 — All rights reserved 1
---------------------- Page: 6 ----------------------
ISO 15156-2:2003(E)
Table 1 — List of equipment
ISO 15156 is applicable to materials used
Permitted exclusions
for the following equipment
a
Drilling, well construction and well-servicing Equipment only exposed to drilling fluids of controlled composition
equipment
Drill bits
b
Blowout Preventer (BOP) shear blades
Drilling riser systems
Work strings
c
Wireline and wireline equipment
Surface and intermediate casing
d
Wells, including subsurface equipment, gas lift Sucker rod pumps and sucker rods
equipment, wellheads and christmas trees
Electric submersible pumps
Other artificial lift equipment
Slips
Flow-lines, gathering lines, field facilities and Crude oil storage and handling facilities operating at a total absolute
field processing plants pressure below 0,45 MPa (65 psi)
Water-handling equipment Water-handling facilities operating at a total absolute pressure below
0,45 MPa (65 psi)
Natural gas treatment plants
Transportation pipelines for liquids, gases and Lines handling gas prepared for general commercial and domestic use
multiphase fluids
For all equipment above Components loaded only in compression
a
See A.2.3.2.3 for more information.
b
See A.2.3.2.1 for more information.
c
Wireline lubricators and lubricator connecting devices are not permitted exclusions.
d
For sucker rod pumps and sucker rods, reference can be made to NACE MR0176.
2 Normative references
The following referenced documents are indispensable for the application of this document. For dated
references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition of the referenced
document (including any amendments) applies.
ISO 6506-1, Metallic materials — Brinell hardness test — Part 1: Test method
ISO 6507-1, Metallic materials — Vickers hardness test — Part 1: Test method
ISO 6508-1, Metallic materials — Rockwell hardness test — Part 1: Test method (scales A, B, C, D, E, F, G,
H, K, N, T)
ISO 6892, Metallic materials — Tensile testing at ambient temperature
ISO 10423, Petroleum and natural gas industries — Drilling and production equipment — Wellhead and
christmas tree equipment
ISO 15156-1:2001, Petroleum and natural gas industries — Materials for use in H S-containing environments
2
in oil and gas production — Part 1: General principles for selection of cracking-resistant materials
2 © ISO 2003 — All rights reserved
---------------------- Page: 7 ----------------------
ISO 15156-2:2003(E)
1)
NACE TM0177-96 , Laboratory testing of metals for resistance to sulfide stress cracking and stress corrosion
cracking in H S environments
2
NACE TM0284, Evaluation of pipeline and pressure vessel steels for resistance to hydrogen-induced cracking
2)
EFC Publications Number 16 , Guidelines on materials requirements for carbon and low alloy steels for H S-
2
containing environments in oil and gas production
3)
SAE AMS-S-13165 , Shot peening of metal parts
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 15156-1 and the following apply.
3.1
Brinell hardness
HBW
hardness value, measured in accordance with ISO 6506-1, normally using a 10-mm diameter tungsten ball
and a force of 29,42 kN
3.2
bubble-point pressure
p
B
pressure under which gas bubbles will form in a liquid at a particular operating temperature
NOTE See C.2.
3.3
burnish
process of smoothing surfaces using frictional contact between the material and some other hard pieces of
material, such as hardened steel balls
3.4
casting
metal that is obtained at or near its finished shape by the solidification of molten metal in a mould
3.5
cast iron
iron-carbon alloy containing approximately 2 % to 4 % carbon
3.5.1
grey cast iron
cast iron that displays a grey fracture surface due to the presence of flake graphite
3.5.2
white cast iron
cast iron that displays a white fracture surface due to the presence of cementite
1) NACE International, P.O. Box 2183140, Houston, Texas 77218-8340, USA
2) European Federation of Corrosion, available from The Institute of Materials, 1 Carlton House Terrace, London SW1Y
5DB, UK [ISBN 0-901716-95-2]
3) Society of Automotive Engineers (SAE), 400 Commonwealth Drive, Warrendale, PA 15096-0001 USA
© ISO 2003 — All rights reserved 3
---------------------- Page: 8 ----------------------
ISO 15156-2:2003(E)
3.5.3
malleable cast iron
white cast iron that is thermally treated to convert most or all of the cementite to graphite (temper carbon)
3.5.4
ductile cast iron
nodular cast iron
cast iron that has been treated while molten with an element (usually magnesium or cerium) that spheroidizes
the graphite
3.6
cementite
microstructural constituent of steels composed principally of iron carbide (Fe C)
3
3.7
cold working
cold deforming
cold forging
cold forming
deforming metal plastically under conditions of temperature and strain rate that induce strain-hardening,
usually, but not necessarily, conducted at room temperature
3.8
fitness-for-purpose
suitability for use under the expected service conditions
3.9
free-machining steel
steel to which elements such as sulfur, selenium and lead have been added intentionally to improve
machineability
3.10
lower critical temperature
temperature of a ferrous metal at which austenite begins to form during heating or at which the transformation
of austenite is completed during cooling
3.11
nitriding
case-hardening process in which nitrogen is introduced into the surface of metallic materials (most commonly
ferrous alloys)
EXAMPLES Liquid nitriding, gas nitriding, ion nitriding and plasma nitriding.
3.12
normalizing
heating a ferrous metal to a suitable temperature above the transformation range (austenitizing), holding at
temperature for a suitable time and then cooling in still air (or protective atmosphere) to a temperature
substantially below the transformation range
3.13
plastically deformed
permanently deformed by stressing beyond the limit of elasticity, i.e. the limit of proportionality of stress to
strain
3.14
pressure-containing parts
those parts whose failure to function as intended would result in a release of retained fluid to the atmosphere
NOTE Examples are valve bodies, bonnets and stems.
4 © ISO 2003 — All rights reserved
---------------------- Page: 9 ----------------------
ISO 15156-2:2003(E)
3.15
quenched and tempered
quench hardened and then tempered
3.16
Rockwell C hardness
HRC
hardness value, measured in accordance with ISO 6508, obtained using a diamond cone indenter and a force
of 1 471 N
3.17
shot peening
inducing compressive stresses in the surface layer of a material by bombarding it with a selected medium
(usually round steel shot) under controlled conditions
3.18
stress relieving
heating a metal to a suitable temperature, holding at that temperature long enough to reduce residual stresses,
and then cooling slowly enough to minimize the development of new residual stresses
3.19
tempering
heat treatment by heating to a temperature below the lower critical temperature, for the purpose of decreasing
the hardness and increasing the toughness of hardened steel, hardened cast iron and, sometimes, normalized
steel
3.20
tensile strength
ultimate strength
ratio of maximum load to original cross-sectional area
NOTE See ISO 6892.
3.21
test batch
group of items representing a production batch whose conformity with a specified requirement can be
determined by testing representative samples in accordance with a defined procedure
3.22
tubular component
cylindrical component (pipe) having a longitudinal hole, used in drilling/production operations for conveying
fluids
3.23
Vickers hardness
HV
hardness value, measured in accordance with ISO 6507-1, obtained using a diamond pyramid indenter and
one of a variety of possible applied loads
3.24
weldment
that portion of a component on which welding has been performed, including the weld metal, the heat-affected
zone (HAZ), and the adjacent parent metal
3.25
weld metal
that portion of a weldment that has been molten during welding
© ISO 2003 — All rights reserved 5
---------------------- Page: 10 ----------------------
ISO 15156-2:2003(E)
3.26
wrought metal
metal in the solid condition that is formed to a desired shape by working (rolling, extruding, forging, etc.),
usually at an elevated temperature
4 Symbols and abbreviated terms
For the purposes of this document, the abbreviated terms given in ISO 15156-1 and the following apply.
AYS actual yield strength
CLR crack length ratio
CR c-ring (test)
CSR crack surface ratio
CTR crack thickness ratio
DCB double cantilever beam (test)
FPB four point bend (test)
HBW Brinell hardness
HIC hydrogen-induced cracking
HRC Rockwell hardness (scale C)
HSC hydrogen stress cracking
HV Vickers hardness
OCTG oil country tubular goods, i.e. casing, tubing and drill pipe
p partial pressure of H S
H S 2
2
R 0,2 % proof stress in accordance with ISO 6892
p0,2
SMYS specified minimum yield strength
SOHIC stress-oriented hydrogen-induced cracking
SSC sulfide stress-cracking
SWC stepwise cracking
SZC soft-zone cracking
UNS Unified Numbering System (from SAE-ASTM, Metals and alloys in the Unified Numbering System)
UT uniaxial tensile (test)
6 © ISO 2003 — All rights reserved
---------------------- Page: 11 ----------------------
ISO 15156-2:2003(E)
5 Purchasing information
5.1 The preparation of material purchasing specifications might require co-operation and exchange of data
between the equipment user, the equipment supplier and the material manufacturer to ensure that the
material purchased complies with ISO 15156-1 and this part of ISO 15156.
5.2 The following information shall be provided:
preferred material types and/or grades (if known);
equipment type (if known);
reference to this part of ISO 15156;
acceptable bases for selection of materials for SSC resistance (see Clause 7);
requirements for HIC resistance (see Clause 8).
5.3 The equipment user and the equipment supplier/material manufacturer may agree that carbon or low
alloy steels other than those described and/or listed in Annex A may be selected subject to suitable
qualification testing in accordance with Annex B and ISO 15156-1. The qualification requirements may be
extended to include resistance to SOHIC and SZC.
If the purchaser intends to make use of such agreements, extensions and qualifications, the appropriate
additional information shall be clearly indicated in the materials purchasing specification. This information may
include
requirements for SSC testing (see 7.1, 7.2),
service conditions for specific sour service application, and
other special requirements.
5.4 Annex C describes how to calculate the H S partial pressure and Annex D gives guidance on how to
2
determine the pH-value of a fluid.
5.5 The information required for material purchasing shall be entered on suitable data sheets. Suggested
formats are given in Annex E.
6 Factors affecting the behaviour of carbon and low alloy steels in H S-containing
2
environments
The behaviour of carbon and low alloy steels in H S-containing environments is affected by complex
2
interactions of parameters, including the following:
a) chemical composition, method of manufacture, product form, strength, hardness of the material and its
local variations, amount of cold work, heat treatment condition, microstructure, microstructural uniformity,
grain size and cleanliness of the material;
b) H S partial pressure or equivalent concentration in the water phase;
2
c) chloride ion concentration in the water phase;
d) acidity (pH) of the water phase;
e) presence of sulfur or other oxidants;
f) exposure to non-production fluids;
© ISO 2003 — All rights reserved 7
---------------------- Page: 12 ----------------------
ISO 15156-2:2003(E)
g) exposure temperature;
h) total tensile stress (applied plus residual);
i) exposure time.
These factors shall be considered when using this part of ISO 15156 for the selection of materials suitable for
environments containing H S in oil and gas production systems.
2
7 Qualification and selection of carbon and low alloy steels with resistance to SSC,
SOHIC and SZC
7.1 Option 1: Selection of SSC-resistant steels (and cast irons) using A.2
7.1.1 For p < 0,3 kPa (0,05 psi)
H S
2
The selection of materials for SSC resistance for p below 0,3 kPa (0,05 psi) is not considered in detail in
H S
2
this part of ISO 15156. Normally, no special precautions are required for the selection of steels for use under
these conditions, nevertheless, highly susceptible steels can crack. Further information on factors affecting
susceptibility of steels and attack by cracking mechanisms other than SSC is given in 7.2.1.
7.1.2 For p W 0,3 kPa (0,05 psi)
H S
2
If the partial pressure of H S in the gas is equal to or greater than 0,3 kPa (0,05 psi), SSC-resistant steels
2
shall be selected using A.2.
NOTE 1 The steels described or listed in A.2 are considered resistant to SSC in oil and natural gas production and
natural gas treatment plants.
NOTE 2 Users concerned with the occurrence of SOHIC and/or SZC can refer to Option 2 (see 7.2.2).
NOTE 3 For HIC and SWC, refer to Clause 8.
7.2 Option 2: Selection of steels for specific sour service applications or for ranges of sour
service
7.2.1 Sulfide stress-cracking (SSC)
7.2.1.1 General
Option 2 allows the user to qualify and select materials for SSC resistance for specific sour service
applications or for ranges of sour service.
The use of Option 2 may require knowledge of both the in situ pH and the H S partial pressure and their
2
variations with time (see ISO 15156-1).
Option 2 facilitates the purchase of bulk materials, such as OCTG or line pipe, where the economic incentive
to use materials not described nor listed in Annex A outweighs the additional qualification and other costs that
might be incurred. Steels for other equipment may also be qualified. In some cases this will require agreement
between the supplier and the equipment user with respect to test and acceptance requirements. Such
agreements shall be documented.
Option 2 can also facilitate fitness-for-purpose evaluations of existing carbon or low alloy steel equipment
exposed to sour service conditions more severe than assumed in the current design.
8 © ISO 2003 — All rights reserved
---------------------- Page: 13 ----------------------
ISO 15156-2:2003(E)
7.2.1.2 SSC Regions of environmental severity
The severity of the sour environment, determined in accordance with ISO 15156-1, with respect to SSC of a
carbon or low alloy steel shall be assessed using Figure 1.
Key
X H S partial pressure, kPa
2
Y in situ pH
0 Region 0
1 SSC Region 1
2 SSC Region 2
3 SSC Region 3
In defining the severity of the H S-containing environment, the possibility of exposure to unbuffered condensed aqueous
2
phases of low pH during upset operating conditions or downtime, or to acids used for well stimulation and/or the backflow
of stimulation acid, after reaction should be considered.
NOTE 1 The discontinuities in the figure below 0,3 kPa (0,05 psi) and above 1 MPa (150 psi) partial pressure H S
2
reflect uncertainty with respect to the measurement of H S partial pressure (low H S) and steel’s performance outside
2 2
these limits (both low and high H S).
2
NOTE 2 Guidance on the calculation of H S partial pressure is given in Annex C.
2
NOTE 3 Guidance on the calculation of pH is given in Annex D.
Figure 1 — Regions of environmental severity with respect to SSC of carbon and low alloy steels
7.2.1.3 Region 0, p < 0,3 kPa (0,05 psi)
H S
2
Normally, no precautions are required for the selection of steels for use under these conditions. Nevertheless,
a number of factors that can affect a steel's performance in this region should be considered, as follows.
Steels that are highly susceptible to SSC and HSC may crack.
© ISO 2003 — All rights reserved 9
---------------------- Page: 14 ----------------------
ISO 15156-2:2003(E)
A steel's physical and metallurgical properties affect its inherent resistance to SSC and HSC, see
Clause 6.
Very high strength steels can suffer HSC in aqueous environments without H S. Above about 965 MPa
2
(140 ksi) yield strength, attention may be required to steel composition and processing to ensure that
these steels do not exhibit SSC or HSC in Region 0 environments.
Stress concentrations increase the risk of cracking.
7.2.1.4 SSC Regions 1, 2 and 3
Referring to the Regions of severity of the exposure as defined in Figure 1, steels for Region 1 may be
selected using A.2, A.3 or A.4, steels for Region 2 may be selected using A.2 or A.3 and steels for Region 3
may be selected using A.2.
In the absence of suitable choices from Annex A, carbon and low alloy steels may be tested and qualified for
use under specific sour service conditions or for use throughout a given SSC Region. Testing and qualification
shall be in accordance with ISO 15156-1 and Annex B.
Documented field experience may also be used as the basis for material selection for a specific sour service
application (see ISO 15156-1).
7.2.2 SOHIC and SZC
The user should consider SOHIC and SZC, as defined in ISO 15156-1, when evaluating carbon steels in plate
form and their welded products for sour service in H S-containing environments.
2
B.4 provides guidance on test methods and acceptance criteria to evaluate resistance to SOHIC and SZC.
NOTE The occurrence of these phenomena is rare and they are
...
Questions, Comments and Discussion
Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.