ISO 15156-2:2020
(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
This document 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 can 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. This document addresses the resistance of these steels to damage that can be caused by sulfide stress cracking (SSC) and the related phenomena of stress-oriented hydrogen-induced cracking (SOHIC) and soft-zone cracking (SZC). This document also addresses the resistance of these steels to hydrogen-induced cracking (HIC) and its possible development into stepwise cracking (SWC). This document is concerned only 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 document is applicable, including exclusions. This document applies to the qualification and selection of materials for equipment designed and constructed using load controlled design methods. For design utilizing strain-based design methods, see ISO 15156-1:2020, 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 document 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
Le présent document spécifie des exigences et donne des recommandations concernant la sélection et la qualification des aciers au carbone et des aciers faiblement alliés dans des équipements utilisés pour la production de pétrole et de gaz naturel et dans des installations de traitement de gaz naturel en milieux contenant de l'hydrogène sulfuré (H2S), où toute défaillance peut présenter un risque pour la santé et la sécurité du public et du personnel ou pour l'environnement. Il peut être appliqué pour aider à prévenir les dommages coûteux occasionnés par la corrosion aux équipements. Elle complète, sans toutefois s'y substituer, les exigences concernant les matériaux dans les codes de construction, normes ou autres réglementations appropriés. Le présent document traite de la résistance de ces aciers aux dommages pouvant être causés par la fissuration orientée sous contrainte induite par l’hydrogène (SOHIC, stress-oriented hydrogen-induced cracking) et de la fissuration des zones de plus faible dureté (SZC, soft-zone cracking). Le présent document traite également de la résistance de ces aciers à la fissuration induite par l’hydrogène (HIC, hydrogen-induced cracking) et au développement possible en fissuration en gradins (SWC, stepwise cracking). Le présent document ne porte que sur la fissuration. Toute perte de matériau par corrosion générale (perte de masse) ou localisée n'est pas étudiée. Le Tableau 1 donne une liste non exhaustive d'équipements relevant du domaine d'application du présent document et comprenant une liste d'équipements pouvant en être exclus. Le présent document s'applique à la qualification et au choix des matériaux pour les équipements conçus et construits sur la base des méthodes de calcul sous charge contrôlée. Pour les conceptions effectuées sur la base de méthodes de calcul basées sur le niveau de déformation acceptable, voir l'ISO 15156‑1:2020, Article 5. L'Annexe A donne la liste des aciers au carbone et faiblement alliés résistants à la fissuration sous contrainte induite par les sulfures (SSC) et elle comprend, au niveau du Paragraphe A.2.4, les exigences d'utilisation des fontes. Le présent document ne convient pas nécessairement à des équipements utilisés dans des processus et des équipements de raffinage ou en aval.
General Information
Relations
Standards Content (Sample)
Norme
internationale
ISO 15156-2
Quatrième édition
Industries du pétrole et du
2020-11
gaz naturel — Matériaux
pour utilisation dans des
environnements contenant de
l'hydrogène sulfuré (H S) 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
Petroleum and natural gas industries — Materials for use in H S-
containing environments in oil and gas production —
Part 2: Cracking-resistant carbon and low-alloy steels, and the
use of cast irons
Numéro de référence
DOCUMENT PROTÉGÉ PAR COPYRIGHT
© ISO 2020
Tous droits réservés. Sauf prescription différente ou nécessité dans le contexte de sa mise en œuvre, aucune partie de cette
publication ne peut être reproduite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique,
y compris la photocopie, ou la diffusion sur l’internet ou sur un intranet, sans autorisation écrite préalable. Une autorisation peut
être demandée à l’ISO à l’adresse ci-après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.
ISO copyright office
Case postale 401 • Ch. de Blandonnet 8
CH-1214 Vernier, Genève
Tél.: +41 22 749 01 11
E-mail: copyright@iso.org
Web: www.iso.org
Publié en Suisse
ii
Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction .vi
1 Domaine d'application . 1
2 Références normatives . 2
3 Termes et définitions . 3
4 Symboles et abréviations . 6
5 Renseignements à fournir pour l'achat de matériaux . 6
6 Facteurs jouant sur le comportement des aciers au carbone et faiblement alliés en
milieux contenant du H S . 7
7 Qualification et sélection des aciers au carbone et faiblement alliés par rapport au
risque de fissuration sous contrainte induite par les sulfures (SSC), de fissuration
orientée sous contrainte induite par l’hydrogène (SOHIC) et de fissuration des zones de
plus faible dureté (SZC) . 8
7.1 Option 1 — Sélection d'aciers (et fontes) résistants à la fissuration sous contrainte
induite par les sulfures (SSC) à l'aide de A.2 .8
7.1.1 Pour p < 0,3 kPa (0,05 psi) .
HS
7.1.2 Pour p ≥ 0,3 kPa (0,05 psi) .
HS
7.2 Option 2 — Sélection d'aciers pour des applications ou des domaines spécifiques de
service en milieu H S .8
7.2.1 Fissuration sous contrainte induite par les sulfures .8
7.2.2 SOHIC et SZC .10
7.3 Exigences en matière de dureté .11
7.3.1 Généralités .11
7.3.2 Métal de base .11
7.3.3 Soudures .11
7.4 Autres modes de fabrication .16
8 Évaluation de la résistance des aciers au carbone et faiblement alliés à la fissuration
induite par l’hydrogène/à la fissuration en gradins (HIC/SWC) . 17
9 Marquage, étiquetage et documentation . 17
Annexe A (normative) Aciers au carbone et faiblement alliés résistants à la fissuration sous
contrainte induite par les sulfures (SSC) (avec exigences et recommandations pour
l'utilisation des fontes) .18
Annexe B (normative) Qualification des aciers au carbone et faiblement alliés pour service en
milieu H S par le biais d'essais en laboratoire .27
Annexe C (informative) Determination of H S partial pressure and use of alternative
parameters .36
Annexe D (informative) Recommendations for determining pH .40
Annexe E (informative) Information that should be supplied for material purchasing .45
Bibliographie . 47
iii
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes nationaux
de normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est en général
confiée aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire
partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux. L'ISO collabore étroitement avec
la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier, de prendre note des différents
critères d'approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document
a été rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2
(voir www.iso.org/directives).
L'attention est attirée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de droits
de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne pas avoir
identifié tout ou partie de tels droits de brevet. Les détails concernant les références aux droits de propriété
intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de l'élaboration du document sont indiqués dans
l'Introduction et/ou dans la liste des déclarations de brevets reçues par l'ISO (voir www.iso.org/brevets).
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données pour
information, par souci de commodité, à l'intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un engagement.
Pour une explication de la nature volontaire des normes, la signification des termes et expressions
spécifiques de l'ISO liés à l'évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l'adhésion de
l'ISO aux principes de l'Organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles techniques au
commerce (OTC), voir www.iso.org/avant-propos.
Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 67, Matériel, équipement et structures en
mer pour les industries pétrolière, pétrochimique et du gaz naturel, en collaboration avec le Comité technique
CEN/TC 12, Matériel, équipement et structures en mer pour les industries du pétrole, de la pétrochimie et du
gaz naturel du Comité européen de normalisation (CEN), conformément à l'Accord de coopération technique
entre l'ISO et le CEN (Accord de Vienne).
Cette quatrième édition annule et remplace la troisième édition (ISO 15156-2:2015), qui a fait l'objet d'une
révision technique. Les principales modifications par rapport à l'édition précédente sont les suivantes:
— les corrections apportées à la conversion de température pour le soudage (voir A.2.1.4), la déformation à
froid et le détensionnement (voir A.2.1.6), le marquage par poinçons (voir A.2.1.9), les tubes et composants
tubulaires (voir A.2.2.3.4), les roues de compresseurs (voir A.2.3.3.2);
— remplacement du titre «Mâchoires à cisaillement» par «Mâchoires» au A.2.3.2.2;
— ajout de C110 et modification de la désignation de C95 à R95 dans le Tableau A.3;
— changement de référence à NACE TM0316 dans le Tableau B.1;
— ajout d'une référence à BS 8701 en B.4.3;
— modifications et ajouts apportés au Tableau B.3;
— modification de l'Annexe C afin d‘inclure d'autres paramètres et une explication plus détaillée concernant
l'utilisation de l'activité chimique et de la fugacité, et afin de fournir des recommandations générales
concernant l'utilisation de la modélisation thermodynamique pour la détermination de la sévérité des
milieux.
Une liste de toutes les parties de la série ISO 15156 se trouve sur le site web de l'ISO.
iv
Il convient que l'utilisateur adresse tout retour d'information ou toute question concernant le présent
document à l'organisme national de normalisation de son pays. Une liste exhaustive desdits organismes se
trouve à l'adresse www.iso.org/fr/members.html.
v
Introduction
Les conséquences de la rupture soudaine des composants métalliques des champs de pétrole et de gaz,
associée à leur exposition à des fluides de production contenant de l'hydrogène sulfuré (H S), ont conduit à
l'élaboration de la première édition de la NACE MR0175. Cette norme a été publiée en 1975 par la National
Association of Corrosion Engineers (Association nationale des ingénieurs en prévention de la corrosion),
connue désormais sous l'appellation NACE International.
La première édition ainsi que les éditions suivantes de la NACE MR0175 ont établi des limites de pression
partielle d'H S au-delà desquelles des mesures contre la fissuration sous contrainte induite par les
sulfures (SSC, Sulfide Stress Cracking) ont toujours été jugées nécessaires. Elles ont également fourni des
recommandations concernant le choix et la spécification de matériaux résistants à ce type de fissuration
lors du dépassement des seuils d'H S. Des éditions plus récentes de la NACE MR0175 ont également spécifié
des limites de résistance pour certains alliages résistants à la corrosion, en termes de composition et de pH
de milieu, de température et de pressions partielles d'H S.
La Fédération européenne de la corrosion (EFC, European Federation of Corrosion) a publié séparément
la Publication EFC 16 en 1995 et la Publication EFC 17 en 1996. Ces documents sont généralement
complémentaires de ceux de la NACE, bien que différents dans leur domaine d'application et leur contenu.
En 2003, la série de normes ISO 15156- et la NACE MR0175/ISO 15156 ont été publiées pour la première
fois. Ces documents identiques sur le plan technique ont utilisé les sources susmentionnées pour spécifier
des exigences et des recommandations concernant la qualification et le choix de matériaux destinés à être
utilisés dans des environnements aqueux contenant de l'H S dans la production de pétrole et de gaz. Ils sont
complétés par les méthodes d'essai de la NACE TM0177 et de la NACE TM0284.
La révision du présent document, c'est-à-dire l'ISO 15156-2, implique la consolidation de toutes les
modifications convenues et publiées dans la Circulaire technique 1, ISO 15156-2:2015/Cir.1:2017, la Circulaire
technique 2, ISO 15156-2:2015/Cir.2:2018 et la Circulaire technique 3, ISO 15156-2:2015/Cir.3:2019, publiées
par l'Agence de maintenance de la série ISO 15156 au DIN.
Les modifications ont été élaborées e
...
ISO /TC 67
Date : 2020-11
Quatrième édition
2020-11
ISO/TC 67
Secrétariat : NEN
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
Petroleum and natural gas industries — Materials for use in H S-containing environments in oil and gas
production —Part 2: Cracking-resistant carbon and low-alloy steels, and the use of cast irons
Part 2: Cracking-resistant carbon and low-alloy steels, and the use of cast irons
Type du document: Norme internationale
Sous-type du document:
Stade du document: (60) Publication
Langue du document: F
ICS :
Type du document: Norme internationale
Sous-type du document:
Stade du document: (60) Publication
Langue du document: F
NORME INTERNATIONALE ISO 15156-2:2020(F)
Tous droits réservés. Sauf prescription différente ou nécessité dans le contexte de sa mise en oeuvre, aucune partie
de cette publication ne peut être reproduite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé,
électronique ou mécanique, y compris la photocopie et les microfilms, ou la diffusion sur l’internet ou sur un
intranet, sans l'accord écrit de l'ISOautorisation écrite préalable. Une autorisation peut être demandée à
l'adressel’ISO à l’adresse ci-après ou duau comité membre de l'ISOl’ISO dans le pays du demandeur.
ISO copyright office
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CH-1214 Vernier, GenèveGeneva
Tél.:Phone: + 41 22 749 01 11
E-mail: copyright@iso.org
Website: www.iso.orgwww.iso.org
Publié en Suisse
Type du document: Norme internationale
Sous-type du document:
Stade du document: (60) Publication
Langue du document: F
Sommaire
Avant-propos . vi
Introduction. viii
1 Domaine d'application . 1
2 Références normatives . 2
3 Termes et définitions . 3
4 Symboles et abréviations . 6
5 Renseignements à fournir pour l'achat de matériaux . 7
6 Facteurs jouant sur le comportement des aciers au carbone et faiblement alliés en milieux
contenant du H S . 8
7 Qualification et sélection des aciers au carbone et faiblement alliés par rapport au risque
de fissuration sous contrainte induite par les sulfures (SSC), de fissuration orientée sous
contrainte induite par l’hydrogène (SOHIC) et de fissuration des zones de plus faible dureté (SZC)
7.1 Option 1 — Sélection d'aciers (et fontes) résistants à la fissuration sous contrainte induite
par les sulfures (SSC) à l'aide de A.2 . 8
7.1.1 Pour 𝒑𝒑𝒑𝒑𝒑𝒑𝒑𝒑 < 0,3 kPa (0,05 psi) . 8
7.1.2 Pour 𝒑𝒑𝒑𝒑𝒑𝒑𝒑𝒑 ≥ 0,3 kPa (0,05 psi) . 9
7.2 Option 2 — Sélection d'aciers pour des applications ou des domaines spécifiques de service
en milieu H S . 9
7.2.1 Fissuration sous contrainte induite par les sulfures. 9
7.2.2 SOHIC et SZC . 11
7.3 Exigences en matière de dureté . 12
7.3.1 Généralités . 12
7.3.2 Métal de base . 12
7.3.3 Soudures . 12
7.4 Autres modes de fabrication . 19
8 Évaluation de la résistance des aciers au carbone et faiblement alliés à la fissuration induite
par l’hydrogène/à la fissuration en gradins (HIC/SWC) . 20
9 Marquage, étiquetage et documentation . 20
Annex A (normative) Aciers au carbone et faiblement alliés résistants à la fissuration sous
contrainte induite par les sulfures (SSC) (avec exigences et recommandations pour l'utilisation
des fontes) . 21
Annex B (normative) Qualification des aciers au carbone et faiblement alliés pour service en
milieu H S par le biais d'essais en laboratoire . 30
Annex C (informative) Determination of H2S partial pressure and use of alternative parameters
........................................................................................................................................................................................... 40
iv
4 © ISO 2020 – Tous droits réservés
Annex D (informative) Recommendations for determining pH . 45
Annex E (informative) Information that should be supplied for material purchasing . 53
Bibliographie . 56
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes
nationaux de normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est en
général confiée aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit
de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales
et non gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux. L'ISO collabore
étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui concerne la
normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier, de prendre note des différents
critères d'approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a été
rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2
(voir www.iso.org/directives).
L'attention est attirée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable de
ne pas avoir identifié tout ou partie de tels droits de brevet. Les détails concernant les références aux
droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de l'élaboration du document
sont indiqués dans l'Introduction et/ou dans la liste des déclarations de brevets reçues par l'ISO
(voir www.iso.org/brevets).
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données
pour information, par souci de commodité, à l'intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un
engagement.
Pour une explication de la nature volontaire des normes, la signification des termes et expressions
spécifiques de l'ISO liés à l'évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l'adhésion
de l'ISO aux principes de l'Organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles
techniques au commerce (OTC), voir www.iso.org/avant-propos.
Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 67, Matériel, équipement et structures
en mer pour les industries pétrolière, pétrochimique et du gaz naturel, en collaboration avec le Comité
technique CEN/TC 12, Matériel, équipement et structures en mer pour les industries du pétrole, de la
pétrochimie et du gaz naturel du Comité européen de normalisation (CEN), conformément à l'Accord de
coopération technique entre l'ISO et le CEN (Accord de Vienne).
Cette quatrième édition annule et remplace la troisième édition (ISO 15156-2:2015), qui a fait l'objet
d'une révision technique. Les principales modifications par rapport à l'édition précédente sont les
suivantes:
— — les corrections apportées à la conversion de température pour le soudage (voir A.2.1.4A.2.1.4),),
la déformation à froid et le détensionnement (voir A.2.1.6A.2.1.6),), le marquage par poinçons (voir
A.2.1.9A.2.1.9),), les tubes et composants tubulaires (voir A.2.2.3.4A.2.2.3.4),), les roues de
compresseurs (voir A.2.3.3.2A.2.3.3.2) ;);
— — remplacement du titre «Mâchoires à cisaillement» par «Mâchoires» au A.2.3.2.2A.2.3.2.2 ;;
vi
6 © ISO 2020 – Tous droits réservés
— — ajout de C110 et modification de la désignation de C95 à R95 dans le Tableau A.3Tableau A.3 ;;
— — changement de référence à NACE TM0316 dans le Tableau B.1Tableau B.1 ;;
— — ajout d'une référence à BS 8701 en B.4.3B.4.3 ;;
— — modifications et ajouts apportés au Tableau B.3Tableau B.3 ;;
— — modification de l'Annexe Cl'Annexe C afin d‘inclure d'autres paramètres et une explication plus
détaillée concernant l'utilisation de l'activité chimique et de la fugacité, et afin de fournir des
recommandations générales concernant l'utilisation de la modélisation thermodynamique pour la
détermination de la sévérité des milieux.
Une liste de toutes les parties de la série ISO 15156 se trouve sur le site web de l'ISO.
Il convient que l'utilisateur adresse tout retour d'information ou toute question concernant le présent
document à l'organisme national de normalisation de son pays. Une liste exhaustive desdits organismes
se trouve à l'adresse www.iso.org/fr/members.html.
Introduction
Les conséquences de la rupture soudaine des composants métalliques des champs de pétrole et de gaz,
associée à leur exposition à des fluides de production contenant de l'hydrogène sulfuré (H S), ont conduit
à l'élaboration de la première édition de la NACE MR0175. Cette norme a été publiée en 1975 par la
National Association of Corrosion Engineers (Association nationale des ingénieurs en prévention de la
corrosion), connue désormais sous l'appellation NACE International.
La première édition ainsi que les éditions suivantes de la NACE MR0175 ont établi des limites de pression
partielle d'H S au-delà desquelles des mesures contre la fissuration sous contrainte induite par les
sulfures (SSC, Sulfide Stress Cracking) ont toujours été jugées nécessaires. Elles ont également fourni des
recommandations concernant le choix et la spécification de matériaux résistants à ce type de fissuration
lors du dépassement des seuils d'H2S. Des éditions plus récentes de la NACE MR0175 ont également
spécifié des limites de résistance pour certains alliages résistants à la corrosion, en termes de
composition et de pH de milieu, de température et de pressions partielles d'H2S.
La Fédération européenne de la corrosion (EFC, European Federation of Corrosion) a publié séparément
la Publication EFC 16 en 1995 et la Publication EFC 17 en 1996. Ces documents sont généralement
complémentaires de ceux de la NACE, bien que différents dans leur domaine d'application et leur contenu.
En 2003, la série de normes ISO 15156- et la NACE MR0175/ISO 15156 ont été publiées pour la première
fois. Ces documents identiques sur le plan technique ont utilisé les sources susmentionnées pour spécifier
des exigences et des recommandations concernant la qualification et le choix de matériaux destinés à être
utilisés dans des environnements aqueux contenant de l'H S dans la production de pétrole et de gaz. Ils
sont complétés par les méthodes d'essai de la NACE TM0177 et de la NACE TM0284.
La révision du présent document, c'est-à-dire l'ISO 15156--2, implique la consolidation de toutes les
modifications convenues et publiées dans la Circulaire technique 1, ISO 15156-2:2015/Cir.1:2017, la
Circulaire technique 2, ISO 15156-2:2015/Cir.2:2018 et la Circulaire technique 3, ISO 15156--
2:2015/Cir.3:2019, publiées par l'Agence de maintenance de la série ISO 15156 au DIN.
Les modifications ont été élaborées et approuvées par le vote des groupes représentatifs issus de
l'industrie de production de pétrole
...
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