ISO 15156-1:2001
(Main)Petroleum and natural gas industries — Materials for use in H2S-containing environments in oil and gas production — Part 1: General principles for selection of cracking-resistant materials
Petroleum and natural gas industries — Materials for use in H2S-containing environments in oil and gas production — Part 1: General principles for selection of cracking-resistant materials
Industries du pétrole et du gaz naturel — Matériaux pour utilisation en présence de H2S dans la production de pétrole et de gaz naturel — Partie 1: Principes généraux pour le choix des matériaux résistant au craquage
General Information
Relations
Buy Standard
Standards Content (Sample)
МЕЖДУНАРОДНЫЙ ISO
СТАНДАРТ 15156-1
Первое издание
2001-12-15
Промышленность нефтяная и газовая.
Материалы для применения в средах,
содержащих сероводород, при нефте-
и газодобыче.
Часть 1.
Общие принципы выбора
трещиностойких материалов
Ответственность за подготовку русской версии несёт GOST R
(Российская Федерация) в соответствии со статьёй 18.1 Устава ISO
Ссылочный номер
ISO 15156-1:2001(R)
©
ISO 2001
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 15156-1:2001(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 2001
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 2001 — Все права сохраняются
---------------------- Page: 2 ----------------------
ISO 15156-1:2001(R)
Содержание Страница
1 Область применения .1
2 Нормативные ссылки .2
3 Термины и определения .3
5 Общие принципы.7
6 Оценка и определение эксплуатационных условий для облегчения выбора
материалов .7
7 Выбор предварительно оцененных материалов, стойких к SSC/SCC в присутствии
сульфидов .8
8 Оценка материалов для эксплуатации в средах, содержащих H S.8
2
9 Отчет о методе выбора или оценки.10
Библиография.12
© ISO 2001 — Все права сохраняются iii
---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO 15156-1:2001(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 3.
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 15156-1 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
─ Часть 3. Трещиностойкие коррозионно-стойкие (CRA) и другие сплавы
iv © ISO 2001 — Все права сохраняются
---------------------- Page: 4 ----------------------
ISO 15156-1:2001(R)
Введение
Последствия внезапных отказов металлических компонентов, используемых в нефтедобывающей и
газодобывающей промышленности и 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 MR 0175 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 MR 0175 дополнено
2
документами NACE ТМ 0177 и NACE M 284.
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.
ISO/TC 67 совместно с NACE и EFC сформировали рабочую группу 7 для разработки ISO 15156. Эта
рабочая группа создана для продолжения сбора, обзора и, там где необходимо, публикации данных
практического опыта и данных лабораторных испытаний, касающихся устойчивости к растрескиванию
металлических материалов в средах, содержащих H S.
2
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
© ISO 2001 — Все права сохраняются v
---------------------- Page: 5 ----------------------
МЕЖДУНАРОДНЫЙ СТАНДАРТ ISO 15156-1:2001(R)
Промышленность нефтяная и газовая. Материалы для
применения в средах, содержащих сероводород, при
нефте- и газодобыче.
Часть 1.
Общие принципы выбора трещиностойких материалов
1 Область применения
Данная часть ISO 15156 описывает общие принципы и устанавливает требования и рекомендации по
выбору и оценке металлических материалов для эксплуатации в оборудовании, используемом при
добыче нефти и газа и на предприятиях демеркаптанизации природного газа в H S-содержащей среде,
2
где отказ такого оборудования может представлять собой риск для здоровья и безопасности
персонала и населения или для окружающей среды. Стандарт может применяться с целью избежания
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 ко всем механизмам растрескивания, которое может быть
вызвано присутствием H S, включая растрескивание под действием напряжений в
2
сульфидосодержащей среде, водородное растрескивание и ступенчатое растрескивание, водородное
растрескивание, ориентированное по напряжению, растрескивание мягких зон и гальваническое
водородное растрескивание под напряжением.
В Таблице 1 приведен неполный перечень оборудования, к которому применима данная часть
ISO 15156, включая допустимые исключения.
Данная часть ISO 15156 применяется для оценки соответствия техническим требованиям и выбора
материалов для оборудования, предназначенного и сконструированного с использованием условных
критериев расчета по допускаемым напряжениям.
Данная часть ISO 15156 не является обязательной для применения к оборудованию, используемому в
процессах очистки или последовательной переработки.
ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ ─ Металлические материалы, выбранные и прошедшие оценку в
соответствии с ISO 15156, являются стойкими к растрескиванию в определенных Н S-
2
содержащих средах в нефте- и газодобывающей промышленности, но не обязательно в любых
условиях эксплуатации.
© ISO 2001 — Все права сохраняются 1
---------------------- Page: 6 ----------------------
ISO 15156-1:2001(R)
Таблица 1 — Перечень оборудования
ISO 15156-1 применим к материалам, Допустимые исключения
использующимся для следующего оборудования
Оборудование для бурения, строительства и Оборудование, подвергаемое воздействию буровых
а
эксплуатации скважин жидкостей только контролируемого состава
Буровые долота
Ножевые полотна противовыбросовых устройств
b
(ВОР)
Системы буровых колонн
Спусковые колонны
Проволочные (вспомогательные) канаты и
с
оборудование к ним
Первая колонна обсадных труб (кондуктор) и
промежуточные колонны обсадных труб
d
Оборудование скважин, включая подземное, Штанговые насосы и насосные штанги
оборудование для газлифта, устьевое и устьевое
Электронасосы погружные
фонтанное оборудование
Другое оборудование для механизированной добычи
нефти и газа
Плашки
Напорные трубопроводы, магистральные Хранилища сырой нефти и погрузочно-разгрузочные
трубопроводы, оборудование и сооружения устройства, работающие при давлении 4,3 бар по
промысла и заводы промысловой обработки манометру (65 фунт/кв.дюйм)
Оборудование для воды, содержащей сероводород
Заводы по очистке природного газа
Трубопроводы для транспортирования жидкостей, Линии по обслуживанию газа, подготовленного для
газов и многофазных текучих сред бытовых нужд
а Поскольку часто необходима повышенная прочность, буровое оборудование может не соответствовать требованиям
данной части ISO 15156. В таких случаях первым средством для избежания SSC является контроль бурового оборудования
или оборудования для эксплуатации скважин. По мере возрастания рабочего напряжения конструкций и твердости
материала большую важность приобретает контроль буровых растворов. Необходимо заботиться о контроле буровых
оборудования путем технического обслуживания гидростатического напора бурового раствора и его плотности, чтобы
снизить образование притока жидкости в соответствии с одной или несколькими из следующих процедур: 1) поддержание
рН на уровне 10 или выше, чтобы нейтрализовать H S горных пород в буровой скважине; 2) применение химических
2
поглотителей сульфидов; 3) применение бурового раствора, в котором масло находится в дисперсионной фазе (эмульсии)
b
Высокопрочные стали, применяемые для ножевых полотен противовыбросовых устройств (ВОР), очень восприимчивы
к SSC.
с
Лубрикаторы для проволочных канатов и соединительные устройства лубрикаторов должны соответствовать
требованиям.
d
NACE MR 0176 применяется к штанговым насосам и насосным штангам.
2 Нормативные ссылки
Следующие ниже нормативные документы содержат положения, которые посредством ссылок в
данном тексте составляют положения данной части международного стандарта. Для нормативных
документов с указанием даты публикации, на которые имеются ссылки, не распространяется действие
последующих изменений или пересмотров этих документов. Все стандарты подлежат пересмотру, и
сторонам-участницам соглашений на основе этого стандарта рекомендуется выяснить возможность
применения самых последних изданий указанных ниже нормативных документов. Для нормативных
документов без указания даты публикации, на которые имеются ссылки, распространяется действие
самых последних изданий этих документов. Страны-члены ISO и IEC ведут указатели действующих
международных стандартов.
2 © ISO 2001 — Все права сохраняются
---------------------- Page: 7 ----------------------
ISO 15156-1:2001(R)
ISO 15156-2, Промышленность нефтяная и газовая. Материалы для применения в средах,
содержащих сероводород, при нефте- и газодобыче. Часть 2. Трещиностойкие углеродистые и
низколегированные стали
ISO 15156-3, Промышленность нефтяная и газовая. Материалы для применения в средах,
содержащих сероводород, при нефте- и газодобыче. Часть 3. Трещиностойкие коррозионно-
стойкие (CRA) и другие сплавы
3 Термины и определения
Для целей настоящего международного стандарта используются следующие термины и определения.
3.1
противовыбросовое устройство
blowout preventеr
ВОР
механическое устройство, обеспечивающее удержание давления, используемое для контроля буровых
растворов и жидкостей в скважине в процессе бурения
3.2
паять твердым припоем
braze (глагол)
соединять металлы путем заливки в пространство между ними тонкого слоя (толщины капилляра)
цветного металла-наполнителя с низкой температурой плавления
3.3
углеродистая сталь
carbon steel
сплав железа с углеродом, содержащий до 2 % углерода и до 1,65 % марганца, а также остаточные
количества других элементов, за исключением намеренно добавленных конкретных элементов для
раскисления (обычно кремний и/или алюминий)
ПРИМЕЧАНИЕ Углеродистые стали, используемые в нефтяной промышленности, обычно содержат менее
0,8 % углерода.
3.4
фонтанное устьевое оборудование
Christmas tree
оборудование в устье скважины для контроля добычи или вливания флюида
3.5
производить холодную обработку
cold work (глагол)
деформировать металл пластически в условиях температуры и скорости деформации, которые
приводят к деформационному упрочнению, обычно, но не обязательно, выполняется при комнатной
температуре
3.6
коррозионно-стойкий сплав
corrosion-resistant alloy
CRA
сплав, предназначенный для сопротивления общей и местной коррозии промысловых сред, которые
являются коррозионными для углеродистых сталей
3.7
феррит
ferrite
объемно-центрированная кубическая кристаллическая фаза сплавов на основе железа
© ISO 2001 — Все права сохраняются 3
---------------------- Page: 8 ----------------------
ISO 15156-1:2001(R)
3.8
ферритная сталь
ferritic steel
сталь, микроструктура которой при комнатной температуре состоит преимущественно из феррита
3.9
твердость
hardness
сопротивление металла пластической деформации, обычно измеряемое вдавливанием
3.10
зона термического влияния
heat-affected zone
HAZ
часть основного металла, которая не плавится при пайке твердым припоем, резке и сварке, но
микроструктура и свойства которой изменяются при нагреве в этих процессах
3.11
термическая обработка
heat treatment
нагревание и охлаждение твердого металла таким образом, чтобы получить желаемые свойства
ПРИМЕЧАНИЕ Нагревание с единственной целью горячей обработки не считается термической обработкой.
3.12
водородное растрескивание
hydrogen-induced cracking
HIC
плоское растрескивание, которое происходит в углеродистых и низколегированных сталях, когда
атомарный водород диффундирует в сталь и затем соединяется в молекулы водорода в местах
захвата
ПРИМЕЧАНИЕ Растрескивание вызывается сжатием мест захвата под действием водорода. Для образования
водородных трещин нет необходимости в приложении внешних напряжений. Места захвата, способные вызвать
HIC, обычно имеются в сталях с высоким уровнем примесей, которые имеют высокую плотность плоских
включений и/или зоны аномальной микроструктуры (например, полосчатая структура), возникающая в результате
ликвации примесей и легирующих элементов в стали. Такая форма водородного растрескивания не связана со
сваркой.
3.13
водородное растрескивание под напряжением
hydrogen stress cracking
HSC
растрескивание, возникающее в присутствии водорода в металле и растягивающего напряжения
(остаточного и/или приложенного)
ПРИМЕЧАНИЕ HSC описывает растрескивание в металлах, которые не чувствительны к SSC, но которые
могут охрупчиваться под действием водорода при гальваническом взаимодействии их в качестве катода с другим
металлом, который активно корродирует как анод. Термин «гальваническое HSC» используется именно для такого
механизма растрескивания.
3.14
низколегированная сталь
low alloy steel
сталь с общим содержанием легирующего элемента менее 5 %, но превышающим установленный
процент для углеродистой стали.
4 © ISO 2001 — Все права сохраняются
---------------------- Page: 9 ----------------------
ISO 15156-1:2001(R)
3.15
микроструктура
microstructure
структура металла, выявляемая при микроскопическом исследовании специально подготовленного
образца
3.16
парциальное давление
partial pressure
давление, которое оказывал бы отдельный компонент газовой смеси, если бы в общем объеме,
занимаемом этой смесью, присутствовал только этот компо
...
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 15156-1
First edition
2001-12-15
Petroleum and natural gas industries —
Materials for use in H S-containing
2
environments in oil and gas production —
Part 1:
General principles for selection of cracking-
resistant materials
Industries du pétrole et du gaz naturel — Matériaux pour utilisation en
présence de H S dans la production de pétrole et de gaz naturel —
2
Partie 1: Principes généraux pour le choix des matériaux résistant au
craquage
Reference number
ISO 15156-1:2001(E)
©
ISO 2001
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 15156-1:2001(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 2001
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.ch
Web www.iso.ch
Printed in Switzerland
©
ii ISO 2001 – All rights reserved
---------------------- Page: 2 ----------------------
ISO 15156-1:2001(E)
Contents Page
1 Scope . 1
2 Normative references . 2
3 Terms and definitions . 3
4 Abbreviated terms . 5
5 General principles . 6
6 Evaluation and definition of service conditions to enable material selection . 6
7 Selection of pre-qualified materials resistant to SSC/SCC in the presence of sulfides . 7
8 Qualification of materials for H S service . 7
2
9 Report of the method of selection or qualification . 8
Bibliography. 10
©
ISO 2001 – All rights reserved iii
---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO 15156-1:2001(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 3.
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 part of ISO 15156 may be the subject of patent
rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
International Standard ISO 15156-1 was prepared by Technical Committee ISO/TC 67, Materials, equipment and
offshore structures 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
— Part 3: Cracking-resistant CRAs (corrosion-resistant alloys) and other alloys
©
iv ISO 2001 – All rights reserved
---------------------- Page: 4 ----------------------
ISO 15156-1:2001(E)
Introduction
The consequences of sudden failures of metallic components used in the oil and gas field, and associated with their
exposure to H S-containing production fluids, led to the preparation of the first edition of NACE MR 0175. This
2
standard was published in 1975 by the National Association of Corrosion Engineers, now known as NACE
International.
The original and subsequent editions of NACE MR 0175 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 exceeded. In more
2
recent editions, NACE MR 0175 has also provided application limits for some corrosion-resistant alloys, in terms of
environmental composition and pH, temperature and H S partial pressures. NACE MR 0175 is complemented by
2
NACE TM 0177 and NACE M 284.
In separate developments, the European Federation of Corrosion issued EFCPublication16 in 1995 and
EFC Publication 17 in 1996. These documents are generally complementary to those of NACE though they differ in
scope and detail.
With the cooperation of NACE and EFC, ISO/TC 67 formed Working Group 7 to prepare ISO 15156. The Working
Group are to promote the collection, review and, where appropriate, publication of field experience and laboratory
test data related to the cracking resistance of metallic materials in H S-containing environments.
2
This part of ISO 15156 utilises the above sources to provide requirements and recommendations for materials
qualification and selection for safe application in environments containing wet H S in oil and gas production systems.
2
©
ISO 2001 – All rights reserved v
---------------------- Page: 5 ----------------------
INTERNATIONAL STANDARD ISO 15156-1:2001(E)
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
1 Scope
This part of ISO 15156 describes general principles and gives requirements and recommendations for the selection
and qualification of metallic materials for service in equipment used in oil and gas production and in natural gas
sweetening plants in H S-containing environments, where the failure of such equipment could pose a risk to the
2
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 material requirements given in the
appropriate design codes, standards or regulations.
This part of ISO 15156 addresses all mechanisms of cracking that can be caused by H S, including sulfide stress
2
cracking, stress corrosion cracking, hydrogen-induced cracking and stepwise cracking, stress-oriented hydrogen-
induced cracking, soft zone cracking and galvanically induced hydrogen stress cracking.
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.
This part of ISO 15156 is not necessarily applicable to equipment used in refining or downstream processes and
equipment.
CAUTION — Metallic materials selected or qualified using ISO 15156 are resistant to cracking in defined
H S-containing environments in oil and gas production, but are not necessarily immune under all service
2
conditions.
©
ISO 2001 – All rights reserved 1
---------------------- Page: 6 ----------------------
ISO 15156-1:2001(E)
Table 1 — List of equipment
ISO 15156-1 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
Wire line and wire line equipment
Surface and intermediate casing
d
Wells, including subsurface equipment, gas lift Sucker rod pumps and sucker rods
equipment, wellheads and christmas trees
Electrical submersible pumps
Other artificial lift equipment
Slips
Flowlines, gathering lines, field facilities and field Crude oil storage and handling facilities operating at gauge pressure below
processing plants 4,3 bar ()65 psi
Sour-water handling equipment
Natural gas treatment plants
Transportation pipelines for liquids, gases and Lines handling gas prepared for domestic use
multiphase fluids
a
Given the high strength often needed, drilling equipment may not comply with the requirements of this part of ISO 15156. In such cases the
primary means for avoiding SSC is control of the drilling or well-servicing environment. As service stresses and material hardness increase,
drilling fluid control becomes increasingly important. Take care to control the drilling environment by maintenance of drilling fluid hydrostatic
head and fluid density to minimize formation fluid in-flow and by one or more of the following procedures: 1) maintenance of pH 10 or higher to
neutralize H S in the drilled formation; 2) use of chemical sulfide scavengers; 3) use of a drilling fluid in which oil is the continuous phase.
2
b
High strength steels used for blowout preventer (BOP) shear blades are highly susceptible to SSC.
c
Wireline lubricators and lubricator connecting devices shall comply.
d
NACE MR 0176 applies to sucker rod pumps and sucker rods.
2 Normative references
The following normative documents contain provisions which, through reference in this text, constitute provisions of
this part of ISO 15156. For dated references, subsequent amendments to, or revisions of, any of these publications
do not apply. However, parties to agreements based on this part of ISO 15156 are encouraged to investigate the
possibility of applying the most recent editions of the normative documents indicated below. For undated references,
the latest edition of the normative document referred to applies. Members of ISO and IEC maintain registers of
currently valid International Standards.
ISO 15156-2, Petroleum and natural gas industries — Materials for use in H S-containing environments in oil and
2
gas production — Part 2: Cracking-resistant carbon and low alloy steels
ISO 15156-3, Petroleum and natural gas industries — Materials for use in H S-containing environments in oil and
2
gas production — Part 3: Cracking-resistant CRAs (corrosion-resistant alloys) and other alloys
©
2 ISO 2001 – All rights reserved
---------------------- Page: 7 ----------------------
ISO 15156-1:2001(E)
3 Terms and definitions
For the purposes of this part of ISO 15156, the following terms and definitions apply.
3.1
blowout preventer
BOP
mechanical device capable of containing pressure, used for control of well fluids and drilling fluids during drilling
operations
3.2
braze, verb
join metals by flowing a thin layer (of capillary thickness) of a lower-melting-point non-ferrous filler metal in the space
between them
3.3
carbon steel
alloy of carbon and iron containing up to 2 % carbon and up to 1,65 % manganese and residual quantities of other
elements, except those intentionally added in specific quantities for deoxidation (usually silicon and/or aluminium)
NOTE Carbon steels used in the petroleum industry usually contain less than 0,8 % carbon.
3.4
christmas tree
equipment at a wellhead for the control of fluid production or injection
3.5
cold work, verb
deform metal plastically under conditions of temperature and strain rate that induce strain hardening, usually, but not
necessarily, conducted at room temperature
3.6
corrosion-resistant alloy
CRA
alloy intended to be resistant to general and localized corrosion of oilfield environments that are corrosive to carbon
steels
3.7
ferrite
body-centred cubic crystalline phase of iron-based alloys
3.8
ferritic steel
steel whose microstructure at room temperature consists predominantly of ferrite
3.9
hardness
resistance of metal to plastic deformation, usually measured by indentation
3.10
heat-affected zone
HAZ
that portion of the base metal that is not melted during brazing, cutting or welding, but whose microstructure and
properties are altered by the heat of these processes
©
ISO 2001 – All rights reserved 3
---------------------- Page: 8 ----------------------
ISO 15156-1:2001(E)
3.11
heat treatment
heating and cooling a solid metal or alloy in such a way as to obtain desired properties
NOTE Heating for the sole purpose of hot working is not considered heat treatment.
3.12
hydrogen-induced cracking
HIC
planar cracking that occurs in carbon and low alloy steels when atomic hydrogen diffuses into the steel and then
combines to form molecular hydrogen at trap sites
NOTE Cracking results from the pressurization of trap sites by hydrogen. No externally applied stress is needed for the formation
of hydrogen-induced cracks. Trap sites capable of causing HIC are commonly found in steels with high impurity levels that have a
high density of planar inclusions and/or regions of anomalous microstructure (e.g. banding) produced by segregation of impurity
and alloying elements in the steel. This form of hydrogen-induced cracking is not related to welding.
3.13
hydrogen stress cracking
HSC
cracking that results from the presence of hydrogen in a metal and tensile stress (residual and/or applied)
NOTE HSC describes cracking in metals that are not sensitive to SSC but which may be embrittled by hydrogen when
galvanically coupled, as the cathode, to another metal that is corroding actively as an anode. The term galvanically induced HSC
has been used for this mechanism of cracking.
3.14
low alloy steel
steel with a total alloying element content of less than about 5%, but more than specified for carbon steel
3.15
microstructure
structure of a metal as revealed by microscopic examination of a suitably prepared specimen
3.16
partial pressure
pressure that would be exerted by a single component of a gas if present alone, at the same temperature, in the total
volume occupied by the m
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 15156-1
Première édition
2001-12-15
Industries du pétrole et du gaz naturel —
Matériaux pour utilisation en présence de
H S dans la production de pétrole et de gaz
2
naturel —
Partie 1:
Principes généraux pour le choix des
matériaux résistant au craquage
Petroleum and natural gas industries — Materials for use in H S-containing
2
environments in oil and gas production —
Part 1: General principles for selection of cracking-resistant materials
Numéro de référence
ISO 15156-1:2001(F)
© ISO 2001
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 15156-1:2001(F)
PDF — Exonération de responsabilité
Le présent fichier PDF peut contenir des polices de caractères intégrées. Conformément aux conditions de licence d'Adobe, ce fichier peut
être imprimé ou visualisé, mais ne doit pas être modifié à moins que l'ordinateur employé à cet effet ne bénéficie d'une licence autorisant
l'utilisation de ces polices et que celles-ci y soient installées. Lors du téléchargement de ce fichier, les parties concernées acceptent de fait la
responsabilité de ne pas enfreindre les conditions de licence d'Adobe. Le Secrétariat central de l'ISO décline toute responsabilité en la
matière.
Adobe est une marque déposée d'Adobe Systems Incorporated.
Les détails relatifs aux produits logiciels utilisés pour la création du présent fichier PDF sont disponibles dans la rubrique General Info du
fichier; les paramètres de création PDF ont été optimisés pour l'impression. Toutes les mesures ont été prises pour garantir l'exploitation de
ce fichier par les comités membres de l'ISO. Dans le cas peu probable où surviendrait un problème d'utilisation, veuillez en informer le
Secrétariat central à l'adresse donnée ci-dessous.
© ISO 2001
Droits de reproduction réservés. Sauf prescription différente, 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, sans l'accord écrit de
l'ISO à l'adresse ci-après ou au comité membre de l'ISO dans le pays du demandeur.
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.ch
Web www.iso.ch
Version française parue en 2002
Imprimé en Suisse
©
ii ISO 2001 – Tous droits réservés
---------------------- Page: 2 ----------------------
ISO 15156-1:2001(F)
Sommaire Page
1 Domaine d'application . 1
2 Références normatives . 2
3 Termes et définitions . 3
4 Abréviations . 6
5 Principes généraux . 6
6 Évaluation et définition des conditions de service en vue de la sélection des matériaux . 6
7 Sélection des matériaux pré-qualifiés résistant à SSC/SCC en présence de sulfures . 7
8 Qualification de matériaux pour service H S . 7
2
9 Rapport de la méthode de sélection ou de qualification . 9
Bibliographie. 10
©
ISO 2001 – Tous droits réservés iii
---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO 15156-1:2001(F)
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 (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI, Partie 3.
Les projets de Normes internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour
vote. Leur publication comme Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au moins des comités membres
votants.
L'attention est appelée sur le fait que certains des éléments de la présente partie de l'ISO 15156 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 de tels droits de propriété et averti de leur existence.
La Norme internationale ISO 15156-1 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 67, Matériel, équipement,
structures en mer, pour les industries du pétrole et du gaz naturel.
L'ISO 15156 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre général Industries du pétrole et du gaz
naturel — Matériaux pour utilisation en présence de H S dans la production de pétrole et de gaz naturel:
2
— Partie 1: Principes généraux pour le choix des matériaux résistant au craquage
— Partie 2: Aciers au carbone et aciers faiblement alliés résistant à la fissuration
— Partie 3: Alliages résistant à la corrosion (ARC) et autres alliages, résistant à la fissuration
©
iv ISO 2001 – Tous droits réservés
---------------------- Page: 4 ----------------------
ISO 15156-1:2001(F)
Introduction
Les conséquences de la rupture soudaine des matériels métalliques des champs de pétrole et de gaz naturel,
associée à leur exposition à des fluides de production contenant de l'hydrogène sulfuré (H S) ont conduit à
2
l'élaboration de la première édition de la NACE MR 0175. 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.
Les premières éditions ainsi que les éditions suivantes de la NACE MR 0175 ont établi des limites de pression
partielle de H S au-delà desquelles des mesures contre la rupture différée par H S (SSC: sulfide stress cracking)
2 2
ont toujours été jugées nécessaires. Elles ont également fourni des directives concernant la sélection et la
spécification de matériaux résistant à ce type de fissuration lors du dépassement des seuils de H S. Des éditions
2
plus récentes de la NACE MR 0175 ont également spécifié des limites de résistance pour certains matériaux
métalliques résistant à la corrosion, en termes de composition et pH de milieu, température et pressions partielles de
H S. Les procédures expérimentales NACE TM 0177 et NACE TM 0284 complètent la NACE MR 0175.
2
La Fédération européenne de corrosion (EFC) a publié séparément le document EFC Publication 16 en 1995 et le
document EFC Publication 17 en 1996. Ces documents sont généralement complémentaires de ceux de la NACE,
bien que différents dans leur objet et leur contenu.
En collaboration avec la NACE et l'EFC, le comité technique ISO/TC 67 a constitué le groupe de travail WG 7 afin
d'élaborer les différentes parties de l'ISO 15156. Le rôle du groupe de travail est de promouvoir la collecte, la
synthèse et, le cas échéant, la publication des expériences en service et des résultats de laboratoire sur la
résistance à la fissuration des matériaux métalliques dans des environnements contenant de l'hydrogène sulfuré
(H S).
2
La présente partie de l'ISO15156 utilise les sources susmentionnées pour spécifier des exigences et des
recommandations concernant la qualification et la sélection de matériaux pour une utilisation en toute sécurité dans
des milieux aqueux contenant de l'hydrogène sulfuré (H S) en production de pétrole et de gaz naturel.
2
©
ISO 2001 – Tous droits réservés v
---------------------- Page: 5 ----------------------
NORME INTERNATIONALE ISO 15156-1:2001(F)
Industries du pétrole et du gaz naturel — Matériaux pour utilisation
en présence de H S dans la production de pétrole et de gaz
2
naturel —
Partie 1:
Principes généraux pour le choix des matériaux résistant au
craquage
1 Domaine d'application
La présente partie de l'ISO15156 décrit les principes d'ordre général, spécifie des exigences et donne des
recommandations concernant la sélection et la qualification de matériaux métalliques destinés à être exposés à des
milieux contenant de l'hydrogène sulfuré (H S), dans les équipements utilisés en production de pétrole et de gaz
2
ainsi que dans les installations de traitement du gaz naturel, et lorsqu'une rupture pourrait présenter un risque pour
la santé et la sécurité du public et du personnel, ou pour l'environnement. La présente partie de l'ISO 15156 peut
aussi aider à réduire les coûts de la corrosion pour les équipements eux-mêmes. Elle complète, sans toutefois s'y
substituer, les exigences concernant les matériaux dans les codes de construction, normes ou autres
réglementations appropriés.
La présente partie de l'ISO 15156 traite de tous les mécanismes de fissuration pouvant être induits par l'hydrogène
sulfuré, à savoir la rupture différée par H S, la corrosion sous contrainte, la décohésion interne et la fissuration en
2
gradin, ainsi que la décohésion interne sous contrainte, la fissuration des zones de plus faible dureté et la rupture
différée par l'hydrogène induite par couplage galvanique.
Le Tableau 1 donne une liste non exhaustive de matériels relevant du domaine d'application de la présente partie de
l'ISO 15156 et comprenant une liste de matériels pouvant en être exclus.
La présente partie de l'ISO 15156 s'applique à la qualification et à la sélection de matériaux pour des équipements
conçus et construits en utilisant les critères de calcul élastique traditionnels.
L'application de la présente partie de l'ISO 15156 ne convient pas nécessairement aux matériels utilisés dans les
procédés de raffinage ou en aval.
AVERTISSEMENT — Les matériaux métalliques sélectionnés ou qualifiés en utilisant l'ISO 15156 résistent à
la fissuration dans les conditions de service définies pour les milieux contenant de l'hydrogène sulfuré
(H S) en production de pétrole et de gaz naturel, mais ils ne sont pas nécessairement insensibles en toutes
2
conditions.
©
ISO 2001 – Tous droits réservés 1
---------------------- Page: 6 ----------------------
ISO 15156-1:2001(F)
Tableau 1 — Liste des équipements
L'ISO 15156-1 s'applique aux matériaux
Exclusions autorisées
utilisés avec les équipements suivants
Forage, équipements de complétion des puits et Équipements exposés uniquement à des fluides de forage de composition
a
matériels pour travail dans les puits contrôlée
Trépans
b
Lames de cisaille de bloc d'obturation de puits (BOP)
Systèmes de tubes prolongateurs de forage
Colonnes de travail
c
Câble de travail métallique et équipement de travail au câble
Tubes de cuvelage extérieurs et intermédiaires
d
Puits, y compris les équipements de subsurface, Pompes à tige de pompage et tiges de pompage
les équipements d'activation par du gaz (gas lift),
Pompes submersibles électriques
les têtes de puits et autres arbres de Noël
Autre équipement de levage artificiel
Coins
Conduites, lignes de collecte, installations de Installations de stockage et de manutention du pétrole brut fonctionnant à
terrain et unités de traitement sur le terrain une pression manométrique inférieure à 4,3 bar()65 psi
Matériels manipulant des eaux contenant de
l'H S
2
Installations de traitement du gaz naturel
Conduites de transport de liquides, gaz et fluides Conduites de gaz conditionné pour un usage domestique
polyphasiques
a
Du fait de la haute résistance mécanique souvent requise, il est possible que les matériels de forage ne soient pas conformes aux exigences
de la présente partie de l'ISO 15156. Dans ce cas, le principal moyen permettant d'éviter la rupture différée par H S passe par la maîtrise de
2
l'environnement de forage ou d'entretien du puits. Plus les contraintes de service et la dureté des matériaux augmentent et plus cette maîtrise
du fluide de forage prend de l'importance. Veiller à maîtriser le milieu de forage par un maintien de la charge hydrostatique et de la densité du
fluide de forage afin de minimiser l'arrivée de fluide de formation, ainsi que par l'utilisation d'un ou plusieurs des éléments suivants: 1) maintien
d'un pH supérieur ou égal à 10 afin de neutraliser l'hydrogène sulfuré (H S) de la formation en cours de forage; 2) utilisation d'agents éliminant
2
chimiquement H S; 3) utilisation d'un fluide de forage dans lequel l'huile constitue la phase continue.
2
b
Les aciers à haute résistance utilisés pour les lames de cisaille du bloc d'obturation de puits (BOP) sont très sensibles à la rupture différée
par H S.
2
c
Les lubrificateurs des câbles de travail et les dispositifs de liaison des lubrificateurs doivent être conformes.
d
La NACE MR 0176 s'applique aux pompes à tige de pompage ainsi qu'aux tiges de pompage.
2Références normatives
Les documents normatifs suivants contiennent des dispositions qui, par suite de la référence qui y est faite,
constituent des dispositions valables pour la présente partie de l'ISO 15156. Pour les références datées, les
amendements ultérieurs ou les révisions de ces publications ne s'appliquent pas. Toutefois, les parties prenantes
aux accords fondés sur la présente partie de l'ISO 15156 sont invitées à rechercher la possibilité d'appliquer les
éditions les plus récentes des documents normatifs indiqués ci-après. Pour les références non datées, la dernière
édition du document normatif en référence s'applique. Les membres de l'ISO et de la CEI possèdent le registre des
Normes internationales en vigueur.
ISO 15156-2, Industries du pétrole et du gaz naturel — Matériaux pour utilisation en présence de H S dans la
2
production de pétrole et de gaz naturel — Partie 2: Aciers au carbone et aciers faiblement alliés résistant à la
fissuration
ISO 15156-3, Industries du pétrole et du gaz naturel — Matériaux pour utilisation en présence de H S dans la
2
production de pétrole et de gaz naturel — Partie 3: Alliages résistant à la corrosion (ARC) et autres alliages, résistant
à la fissuration
©
2 ISO 2001 – Tous droits réservés
---------------------- Page: 7 ----------------------
ISO 15156-1:2001(F)
3 Termes et définitions
Pour les besoins de la présente partie de l'ISO 15156, les termes et définitions suivants s'appliquent.
3.1
bloc d'obturation de puits
BOP
dispositif mécanique capable de confiner la pression, utilisé pour contrôler les fluides de puits ainsi que les fluides de
forage lors des opérations du même nom
3.2
brasage
assemblage de métaux par insertion entre ces métaux d'une mince couche fondue (d'épaisseur capillaire) d'un métal
d'apport non ferreux et de point de fusion inférieur
3.3
acier au carbone
2 % 1,65 %
alliage de carbone et de fer contenant un pourcentage maximal de de carbone et de de manganèse ainsi
que des quantités résiduelles d'autres éléments, à l'exception de ceux ajoutés délibérément en quantités spécifiques
pour désoxydation (généralement du silicium et/ou de l'aluminium)
NOTE Les aciers au carbone utilisés dans l'industrie du pétrole contiennent généralement moins de 0,8 % de carbone.
3.4
arbre de noël
équipement au niveau de la tête de puits permettant de contrôler la production ou l'injection de fluide
3.5
écrouissage
déformation plastique d'un métal dans des conditions de température et de vitesse de déformation entraînant un
durcissement par la déformation. Celle-ci s'effectue généralement, mais non obligatoirement, à la température
ambiante
3.6
alliage résistant à la corrosion
ARC
alliage utilisé pour sa résistance à la corrosion, générale et localisée, dans des milieux pétroliers corrodant les aciers
au carbone
3.7
ferrite
phase cristalline cubique centrée d'alliages ferreux
3.8
acier ferritique
acier dont la microstructure à température ambiante se compose essentiellement de ferrite
3.9
dureté
résistance d'un métal à la déformation plastique, généralement mesurée à l'aide d'une empreinte
3.10
zone affectée thermiquement
ZAT
partie du métal de base non fondue lors du brasage, du découpage ou du soudage mais dont la microstructure et les
propriétés sont modifiées par la chaleur due à ces différents procédés
©
ISO 2001 – Tous droits réservés 3
---------------------- Page: 8 ----------------------
ISO 15156-1:2001(F)
3.11
traitement thermique
opérations de chauffage et de refroidissement d'un métal ou d'un alliage solide de manière à obtenir les propriétés
souhaitées
NOTE Le chauffage dans le seul but d'une déformation à chaud n'est pas considéré comme un traitement thermique.
3.12
décohésion interne
HIC
fissuration plane des aciers au carbone et des aciers faiblement alliés lors de la diffusion de l'hydrogène dit
«atomique» en solution dans l'acier, puis de sa combinaison pour former de l'hydrogène moléculaire sur des sites de
piégeage
NOTE La fissuration est due à la pressurisation des pièges par l'hydrogène. La formation de décohésions internes ne requiert
l'application d'aucune contrainte extérieure. Les pièges capables d'engendrer du HIC se rencontrent généralement dans les
aciers présentant des niveaux d'impureté élevés et une densité élevée d'inclusions et/ou régions planes de microstructure
anormale (par exemple structure en bandes), dues à la ségrégation des impuretés et éléments d'alliage dans l'acier. Cette forme
de fragilisation par l'hydrogène n'a aucun rapport avec le soudage.
3.13
rupture différée par l'hydrogène
HSC
fissuration due à la présence dans un métal d'hydrogène et d'une contrainte de traction (résiduelle et/ou appliquée)
NOTE La rupture différée par l'hydrogène (HSC) définit la fissuration des métaux non sensibles à la rupture différée par H S
2
(SSC), mais qui peuvent être fragilisés par l'hydrogène lorsqu'ils sont couplés galvaniquement en tant que cathode à un autre
métal se corrodant en tant qu'anode. Le terme de rupture différée par l'hydrogène induite par couplage galvanique est alors utilisé
pour ce mécanisme de fissuration.
3.14
acier faiblement allié
acier dans lequel la teneur totale d'élément d'alliage ne dépasse pas environ 5%, mais est supérieure à celle définie
pour l'acier au carbone
3.15
microstructure
structure d'un métal observée par examen microscopique d'une éprouvette convenablement préparée
3.16
pression partielle
pression qu'aurait un constituant individuel d'un gaz s'il occupait seul, à la même température, tout le volume offert
...
Questions, Comments and Discussion
Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.