Почему это важно

Сероводородсодержащая среда — технологические потоки, содержащие влажный H2S — подвергает углеродистые и низколегированные стали сульфидному растрескиванию под напряжением (SSC). NACE MR0175 / ISO 15156 — это глобальный свод правил, ограничивающий химический состав, твердость, термообработку и сварку, чтобы материал мог противостоять SSC. Для фитингов и фланцев, предназначенных для сероводородсодержащих сред, покупатель должен контролировать процедуру сварки (WPS) и протокол квалификации процедуры (PQR), а не только основной материал. Данное руководство по сварке для сероводородсодержащих сред объясняет требования к WPS/PQR, включая ограничение твердости 22 HRC и способы его проверки.

Указание требований к сварке для сероводородсодержащих сред — WPS, PQR, измерение твердости по сечению, ссылка на NACE MR0175 — вот что делает заказ на фитинги готовым к работе с H2S.

Пошаговый контроль WPS / PQR

1. Укажите NACE MR0175 / ISO 15156 в заказе. Укажите часть: -1 (общие положения), -2 (углеродистые и низколегированные стали), -3 (КСС). Добавьте год редакции, на которую ссылается спецификация проекта.

2. Ограничение твердости. Все варианты MR0175 применяют максимум 22 HRC для основного металла из углеродистых и низколегированных сталей. Сварные швы и ЗТВ ограничены пределами по Виккерсу, указанными в таблицах MR0175-2. Типичный максимум 250 HV 10 для металла сварного шва и ЗТВ углеродистой стали.

3. Измерение твердости в PQR. Квалификация процедуры для углеродистых сталей с использованием методов, отличных от термического снятия напряжений, должна включать измерение твердости по сечению через сварной шов, ЗТВ и основной металл, выполняемое с использованием HV 10, HV 5 или HR15N в соответствии с диаграммами измерений стандарта. PQR недействителен для сероводородсодержащих сред, если данные о твердости отсутствуют.

4. ПВТО (послесварочная термическая обработка). ПВТО — наиболее надежный способ снизить твердость ЗТВ ниже 22 HRC для углеродистой стали. ASME IX и B31.3 устанавливают время и температуру; для углеродистой стали P-No.1 обычно 595–650 °C с выдержкой 1 час/дюйм. В PQR фиксируется фактическая температура.

5. Основные переменные WPS. Покупатель должен проверить в WPS: P-номер основного материала, классификацию присадочного материала (например, E7018-H4R для низководородного), предварительный подогрев (обычно 100–150 °C для углеродистой стали), предельную температуру между проходами (≤ 250 °C), диапазон тепловложения и цикл ПВТО.

6. Контроль присадочного металла. Только низководородные расходные материалы. Поглощение водорода создает риск водородного растрескивания в сероводородсодержащей среде.

7. Проверка твердости при производстве. Каждый производственный сварной шов (или образец на плавку) должен пройти проверку твердости, обычно измерение по сечению HV 10 или поверхностный UCI по ASTM A1038 с калибровочным блоком.

8. Ударная вязкость по Шарпи. Хотя это строго не требуется для SSC, сероводородсодержащие среды часто сочетаются с низкими температурами; укажите в заказе температуру испытания на ударную вязкость с V-образным надрезом и энергию.

Типичные ошибки покупателей

Восприятие "22 HRC" в PQR как только для основного металла и игнорирование предела по Виккерсу для ЗТВ.
Принятие PQR, в котором для измерений используется HRC — стандарт требует HV 10, HV 5 или HR15N.
Допуск сварки с высоким тепловложением (широкие колебания), что приводит к крупнозернистой ЗТВ, превышающей предел твердости.
Забывают указать низководородные расходные материалы и условия хранения (печь для электродов > 120 °C).
Пропуск ПВТО для толстостенного сварного шва из углеродистой стали, что приводит к несоответствию по твердости ЗТВ.

Контрольный список покупателя

[ ] В заказе указаны NACE MR0175 / ISO 15156-1 и -2 с годом редакции
[ ] Указаны максимум 22 HRC для основного металла / 250 HV 10 для сварного шва + ЗТВ
[ ] Метод измерения твердости по сечению в PQR согласно MR0175 (HV 10 / HV 5 / HR15N)
[ ] Указан цикл ПВТО, где применимо
[ ] Предварительный подогрев, межпроходная температура и тепловложение в WPS в пределах норм
[ ] Указана классификация низководородного присадочного материала
[ ] Согласован план отбора образцов для проверки твердости при производстве
[ ] Указаны температура и энергия по Шарпи при необходимости

Пример пункта заказа

"Все сварные швы в фитингах, работающих под давлением, должны соответствовать ANSI/NACE MR0175 / ISO 15156-2 (последняя редакция). PQR должен включать измерение твердости по Виккерсу HV 10 по сечению через сварной шов, ЗТВ и основной металл в соответствии со схемой измерений стандарта, с максимумом 250 HV 10. Основной металл — максимум 22 HRC. ПВТО по ASME B31.3 Таблица 331.1.1 обязательна для основного материала P-No.1 с толщиной стенки более 19 мм. Присадочный металл должен быть низководородным, с контролем до H4 или ниже."

Наши бесшовные фитинги для стыковой сварки для сероводородсодержащих сред поставляются с файлами PQR/WPS и отчетами по Виккерсу; соответствующие кованые фланцы включают карты твердости. Обсудите ваши требования к сероводородсодержащим средам через портал запросов или скачайте образцы отчетов из библиотеки сертификатов.

Источники

NACE MR0175 / ISO 15156-1 reference PDF: https://www.octalsteel.com/wp-content/uploads/2017/10/NACE-MR0175-ISO15156-specification.pdf
ANSI/NACE MR0175 / ISO 15156-1:2015: https://farsi.msrpco.com/wp-content/uploads/2019/05/standard-nace-mr0175.pdf
Valve Magazine NACE MR0175 explainer: https://www.valvemagazine.com/articles/nace-mr0175iso-15156
Gilbert Industries CRA selection guide: https://www.gilbertindustries.com/solutions-for-corrosion/nace-mr0175-guidelines-for-corrosion-resistant-materials/
SSM Alloys MR0175 H2S environment guide: https://ssmalloys.com/nace-mr0175-iso-15156/