耐酸性不锈钢管：NACE MR0175 / ISO 15156 指南

在含有硫化氢 (H₂S) 的石油和天然气生产系统中，使用不锈钢管时，酸性环境是一个重要的考虑因素。

在含硫化氢的环境中，金属材料容易发生氢致裂纹和其他环境辅助裂纹的产生。根据材料和使用条件的不同，裂纹产生机制可能包括硫化物应力裂纹（SSC）、氢致裂纹（HIC）、应力取向氢致裂纹（SOHIC）、阶梯裂纹（SWC）和应力腐蚀裂纹（SCC）。

因此，石油和天然气项目可能会指定 NACE MR0175 / ISO 15156 作为在含 H₂S 的生产环境中使用的材料。

然而，NACE MR0175 / ISO 15156 不应仅仅被视为特定不锈钢牌号的标签。材料的选择和认证取决于适用的标准要求、材料状态、制造和加工要求以及实际使用环境。

因此，对于采购用于酸性环境的不锈钢管的买家来说，在下订单之前仔细审查完整的技术要求非常重要。

本指南解释了酸性环境不锈钢管的关键考虑因素，包括 NACE MR0175 / ISO 15156、材料选择、硬度、热处理、测试、MTC 文件和第三方检验。

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什么是糟糕的服务？

酸性环境通常是指暴露于含有足够硫化氢的油田环境中，这些硫化氢会通过特定机制导致材料开裂。

在不同的油气生产应用中都可能出现含硫化氢的环境，包括：

• 酸性气体生产

• 石油和天然气井

• 天然气收集系统

• 生产系统

• 注射系统

• 海上油气设施

• 海底生产系统

• 天然气处理设施

由于存在 H₂S，因此在选择材料时需要考虑与 H₂S 相关的潜在损伤机制。

根据材料和环境的不同，这些机制可能包括：

• 硫化物应力开裂（SSC）

• 氢致裂化（HIC）

• 应力导向氢致裂纹（SOHIC）

• 逐步裂解（SWC）

• 应力腐蚀开裂（SCC）

• 其他与H₂S相关的氢裂解机制

这些机制对每种材料的影响方式并不相同。材料类型、冶金状态、制造工艺、外加应力或残余应力以及使用环境都会影响裂纹敏感性。

因此，酸性介质材料的选择应基于适用的要求，而不是仅仅基于 H₂S 的存在。

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何时需要NACE MR0175 / ISO 15156认证？

NACE MR0175 / ISO 15156 适用于石油和天然气生产及相关应用领域中含硫化氢（H₂S）环境所使用的材料。该标准为选择和鉴定此类环境中使用的金属材料提供了要求和建议。

仅凭 H₂S 的存在不足以作为选择特定不锈钢管的简单规则。

一次全面的审查可能需要考虑以下因素：

• H₂S条件

• 适用情况下的硫化氢分压

• 温度

• 压力

• pH

• 氯化物浓度

• 水相

• 材料等级

• 物质条件

• 热处理

• 制造过程

• 焊接条件（如适用）

• 硬度

• 项目规范

• 适用产品标准

• 最终用户需求

应综合评估所有适用的要求。

这一点很重要，因为列入酸性环境清单或常用的材料并不一定适用于所有含硫化氢的环境。ISO 15156 标准本身也指出，该标准涵盖的材料并非在所有使用条件下都能完全避免开裂。

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什么是 NACE MR0175 / ISO 15156？

NACE MR0175 / ISO 15156 是石油和天然气生产中含硫化氢环境的材料标准。

当前有效名称为 ANSI/NACE MR0175-2021 / ISO 15156:2020该标准涵盖了用于含硫化氢石油和天然气生产环境的设备所用金属材料的选择和鉴定。

它补充而不是取代适用设计规范、产品标准、法规和项目规范中规定的材料要求。

对于不锈钢和其他耐腐蚀合金，其要求不仅仅在于确定合金牌号，还需要考虑材料状态、加工工艺、认证以及使用环境。

ISO 15156-1

ISO 15156-1 规定了抗裂材料选择的一般原则，并规定了其范围内的材料和加工要求。

ISO 15156-2

ISO 15156-2 针对碳钢、低合金钢和铸铁，包括与含硫化氢生产环境中抗裂性相关的要求。

ISO 15156-3

ISO 15156-3 针对耐腐蚀合金 (CRA) 和其他合金，并规定了 ISO 15156 体系内的鉴定和验证要求。

因此，对于不锈钢管和镍合金，应审查适用的 CRA 要求，而不仅仅依赖于材料等级名称。

重要的： ISO 15156系列标准目前正在修订中。ISO/DIS 15156为第五版草案，除非项目明确要求使用相应的草案或修订版，否则不应将其视为当前发布的版本。

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NACE MR0175 与 NACE MR0103

NACE MR0175 / ISO 15156 和 NACE MR0103 / ISO 17945 针对不同的应用领域。

物品	NACE MR0175 / ISO 15156	NACE MR0103 / ISO 17945
主要应用	石油和天然气生产	石油炼制及相关加工
环境	含硫化氢的生产环境	酸性石油炼制环境
主要材料关注点	与硫化氢相关的抗裂性	硫化物应力开裂抗性
典型用户	石油和天然气生产商、设备制造商、承包商	炼油厂、设备制造商、工程和建筑承包商
遴选依据	适用的生产环境和材料要求	适用的炼油环境和材料要求

NACE MR0175 / ISO 15156 适用于其范围内的石油和天然气生产环境。NACE MR0103 / ISO 17945 则适用于含硫石油炼制及相关加工环境。

因此，买方应确认项目指定了哪个标准，而不是自动将 MR0175 应用于每个酸性应用。

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为什么不锈钢管需要进行酸性环境评估

不锈钢因其耐腐蚀性而被广泛用于需要耐腐蚀的场合，但正常条件下的耐腐蚀性并不意味着某种不锈钢管就一定适用于所有酸性环境应用。

对于酸味服务管订单，可能需要审核以下信息：

• 材料等级

• 产品标准

• 物质条件

• 热处理

• 硬度

• H₂S条件

• 温度

• 压力

• pH

• 氯化物浓度

• 制造过程

• 焊接条件（如适用）

• 测试要求

• 检查要求

• 文档要求

应根据实际使用条件和适用的项目要求对材料进行评估。

这种方法比只向供应商索取“NACE材料”更可靠。

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影响酸服务材料选择的因素有哪些？

硫化氢条件

在酸性环境下，硫化氢（H₂S）是一个需要重点考虑的因素。根据具体要求，硫化氢浓度和其他环境参数会影响材料的选择以及材料的使用范围。

温度

温度会影响材料对环境辅助开裂的敏感性，因此在评估材料适用性时需要考虑温度因素。

pH

pH值是酸性环境材料选择中的一个重要环境参数。适用的材料要求可能会对pH值相关的环境限制做出规定。

氯化物

在评估耐腐蚀合金时，氯化物可能特别重要，因为含氯化物的环境会影响腐蚀和开裂敏感性。

压力

压力和 H₂S 分压可能与酸性环境条件的评估有关。

物质条件

同一标称合金牌号，由于制造工艺和热处理方式的不同，其材料状态可能有所不同。

因此，仅凭材料等级不足以确定其适用性。

硬度

硬度是酸性环境评估中一项重要的材料特性，尤其因为材料的开裂敏感性会受到材料状态和硬度的影响。

因此，项目要求可能会规定对适用材料进行硬度控制或硬度测试。

实际验收标准应始终取自适用的标准和项目规范，而不是取自通用值。

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用于酸性环境的不锈钢和镍合金

石油和天然气应用领域可考虑使用不同的不锈钢、双相不锈钢、超级双相不锈钢和镍合金。

然而，不应仅仅因为某种材料的合金含量较高或常用于腐蚀性环境就选择它。

必须根据具体材料和服务条件检查适用的酸性环境服务要求。

316L不锈钢

316L是一种应用广泛的奥氏体不锈钢。当其耐腐蚀性及其他性能满足项目要求时，可考虑使用316L。

对于酸性服务，应根据适用的 ISO 15156 要求和实际服务环境评估其适用性。

317L不锈钢

317L 的钼含量高于 316L，在需要更高耐腐蚀性的场合可以选择 317L。

其是否适用于特定的酸性服务应用仍需根据适用的要求进行评估。

复式公寓 2205

双相不锈钢 2205 结合了奥氏体和铁素体微观结构特征，当耐腐蚀性和机械性能都很重要时，通常会考虑使用这种材料。

对于酸性环境应用，应审查材料状态、热处理、硬度和制造要求。

超级复式公寓 2507

对于需要高耐腐蚀性和机械性能的应用，可以考虑使用超级双相不锈钢。

与其他合金一样，在选择之前必须确认具体的服役环境和适用的酸性环境要求。

镍合金

对于腐蚀性较强的环境，可以考虑使用镍基合金，例如合金 825、合金 625 和合金 C276。

然而，这些合金不应被视为普遍适用于酸性环境。具体应用必须审查适用的 ISO 15156 标准要求、环境条件、材料状态和项目规范。

材料选择原则： 不应将不锈钢或镍合金牌号统称为“符合NACE标准”。其适用性取决于适用的标准要求和特定的使用条件。

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SSC 与 HIC：有什么区别？

含硫化氢的环境会导致不同类型的裂纹，这些机制不应被视为可以互换。

硫化物应力开裂（SSC）

SSC 是一种与氢相关的裂纹，与含 H₂S 的环境和易受拉应力作用的敏感材料有关。

材料强度、硬度、冶金状态、环境条件和应力都可能与敏感性有关。

氢致裂化（HIC）

氢致开裂（HIC）是指氢进入易感金属材料并导致内部开裂。

ISO 15156-2 专门针对其范围内的碳钢和低合金钢的氢致开裂及其可能发展成阶梯式裂纹的情况。

逐步裂解（SWC）

阶梯式裂纹是指钢材内部相邻平面上氢致裂纹的连接。

因此，不应简单地将 HIC 和 SWC 视为两种不相关的裂缝形式。

应力腐蚀开裂（SCC）

应力腐蚀开裂 (SCC) 是指与腐蚀过程和拉应力相关的裂纹。在含硫化氢 (H₂S) 的环境中，其敏感性取决于材料和环境条件。

应采用适用的标准来确定哪些开裂机制和要求与材料和应用相关。

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不锈钢管酸性环境测试

测试要求应根据适用的产品标准、NACE/ISO 要求、项目规范和采购方要求确定。

并非所有不锈钢管订单都需要进行所有测试。

硬度测试

硬度测试可用于验证材料是否符合适用要求。

如果存在硬度限制，则测试结果应有记录，并可追溯到所提供的材料。

PMI测试

正材料鉴定 (PMI) 可用于验证所提供材料的合金成分。

PMI要求应在采购规格书中予以确认。

水压试验

根据适用的管材/产品规格或项目要求，可能需要进行水压试验。

生产前应确定测试要求和验收标准。

涡流检测

涡流检测可作为适用管材产品的无损检测方法。

是否需要取决于产品标准和采购规格。

超声波检测

某些特定管材产品或项目要求可能需要进行超声波检测。

相关标准应在适用情况下定义范围和验收要求。

HIC 测试

HIC 测试不应自动添加到每份不锈钢酸性介质管订单中。

是否需要进行 HIC 测试应根据材料、适用标准、项目规范和采购方要求来确定。

SSC测试

同样，如果适用的材料资质或项目要求需要进行SSC测试，则应明确规定进行SSC测试。

生产前应就测试方法和验收标准达成一致。

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制造和热处理注意事项

对于酸性环境应用，管材的制造条件与标称材料等级同样重要。

买家应明确以下事项：

• 无缝或焊接结构

• 热处理条件

• 适用情况下采用溶液退火。

• 如适用，工作条件为寒冷环境。

• 硬度要求

• 焊接条件

• 无损检测

• 表面需求

• 可追溯性

对于焊接管材，焊缝和热影响区可能需要特别注意，因为制造过程会影响材料的冶金状态。

因此，采购规范应在生产开始前明确规定所需的制造和热处理条件。

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NACE合规性与产品标准

NACE MR0175 / ISO 15156 不应被视为产品标准的替代品。

不锈钢管材订单可能涉及多层要求，例如：

产品规格

→ 定义了管材产品的要求

材料等级

→ 定义指定的合金

酸服务要求

→ 定义了适用的硫化氢相关材料要求

检验和测试

→ 定义所需的验证

文档

→ 定义交付所需的证书和记录

在准备采购询价时，这种区别非常重要。

而不是简单地写：

NACE不锈钢管

买家应尽可能提供以下信息：

• 材料等级

• 产品标准

• 管材尺寸

• 无缝或焊接要求

• 酸服务要求

• 适用的NACE/ISO标准

• 服务条件

• 热处理要求

• 硬度要求

• 测试要求

• 检查要求

• MTC要求

• 第三方检验要求

这样供应商就能获得足够的信息来正确审核询价。

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MTC应该包含哪些内容？

对于酸性环境用管材订单，应仔细审查工厂测试证书（MTC）。

根据适用的产品标准和采购规范，文档可能包括：

材料识别

• 材料等级

• 火号

• 产品标识

• 管尺寸

• 数量

• 产品标准

化学成分

证书应根据适用的材料/产品标准提供所需的化学成分信息。

机械性能

根据具体规范，这可能包括：

• 拉伸性能

• 屈服强度

• 伸长

• 硬度

热处理

必要时，应确认适用的热处理条件和相关记录。

测试和检验

MTC 和检验文件可能包含适用的测试结果，例如：

• 水压试验

• 无损检测

• PMI

• 硬度测试

• 其他项目指定的测试

证书类型

买方应确认是否需要 EN 10204 3.1 或 3.2 文件。

如果需要第三方检验，也应在生产前达成一致。

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酸性环境用不锈钢管采购清单

买家在下单前应准备好清晰的技术询价单。

产品信息

• 材料等级

• 产品标准

• 外径

• 壁厚

• 长度

• 数量

• 无缝或焊接要求

酸服务信息

• 酸服务要求

• 适用的NACE/ISO标准

• 硫化氢信息

• 硫化氢分压（如有）

• pH

• 氯化物浓度

• 工作温度

• 工作压力

制造要求

• 热处理

• 物质条件

• 硬度要求

• 焊接要求（如适用）

• 表面需求

测试要求

• 水压试验

• PMI

• 涡流检测

• 超声波检测

• 如果指定，则进行 HIC 测试。

• 如果指定，则进行 SSC 测试

文件记录和检查

• MTC

• EN 10204 3.1 或 3.2

• 炉号可追溯性

• 第三方检验

• 项目特定检验文件

配送信息

• 目的地国家或港口

• 所需交付时间表

• 包装和标记要求

明确的询价可以让供应商在报价前审查技术要求，并有助于降低订单后期出现材料、测试或文件问题的风险。

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例如：酸性气体注入管线

考虑采用不锈钢或镍合金管材的酸性气体注入管线。

生产前，买卖双方可能需要确认：

• 适用的 NACE MR0175 / ISO 15156 要求

• 材料等级

• 产品标准

• 服务条件恶劣

• 物质条件

• 热处理

• 硬度要求

• PMI要求

• 水压试验

• 适用的无损检测要求

• 如果指定，则进行 HIC 或 SSC 测试。

• MTC要求

• EN 10204 3.1 或 3.2 要求

• 第三方检验要求

具体的测试和检验范围应在生产前确定。

当需要特殊测试或第三方检验时，这一点尤为重要，因为检验计划的后期变更可能会影响生产进度和交付。

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DLSS提供的酸性介质管材供应和检验支持

DLSS 为石油天然气、炼油厂、海上和化工项目提供不锈钢、双相钢、超级双相钢和镍合金管材。

对于酸性介质管道项目，DLSS 可以为买家提供技术要求审查和质量文件方面的支持。

可提供的支持包括：

材料和需求评审

• 材料等级审查

• 酸服务需求审查

• NACE 要求审查

• 服务状况审查

质量控制和测试

• MTC评论

• 炉号可追溯性

• 硬度测试

• PMI 测试

• 水压试验

• 涡流检测

• 超声波检测

• 必要时进行HIC测试协调

• 必要时进行SSC测试协调

文件记录和检查

• EN 10204 3.1 文件

• EN 10204 3.2 检验支持

• 第三方检验支持

• 项目文档审查

根据项目需要，DLSS 可以与项目认可的第三方检验公司进行协调，包括 BV、SGS、TÜV、LR、ABS、DNV 或其他认可的检验机构。

具体的检验范围应根据项目规范和采购订单确定。

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订购酸味服务管时应避免的常见错误

1. 仅索取“NACE材料”

“NACE材料”不足以作为酸性环境管材订单的技术信息。

材料和服务需求需要结合起来评估。

2. 忽略服务环境

H₂S 条件、温度、压力、pH 值、氯化物浓度和其他相关参数可能会影响材料的选择。

3. 仅根据等级选择材料

材料等级本身并不能决定其是否适用于所有酸性环境。

还必须考虑材料条件和适用要求。

4. 将 MR0175 与 MR0103 混淆

MR0175 / ISO 15156 涉及其范围内的石油和天然气生产环境，而 MR0103 / ISO 17945 则涉及酸性石油炼制及相关加工环境。

5. 忽略硬度和热处理

材料状况和加工工艺对酸的服役性能有重要影响。

6. 增加特殊测试为时已晚

如果需要 HIC、SSC、PMI、第三方检验或其他特殊要求，应在生产前确认。

7. 未检查MTC

应对照采购规范审查材料等级、炉号、化学成分、机械性能、热处理和所需的测试文件。

8. 将所有不锈钢牌号视为等效

不同的不锈钢、双相钢、超级双相钢和镍合金具有不同的性能，对特定应用有不同的要求。

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关于酸性不锈钢管的常见问题

316L不锈钢适合用于酸性环境吗？

316L不锈钢可用于某些应用，但不应将其视为普遍适用于酸性环境。其适用性取决于适用的NACE MR0175/ISO 15156标准要求、材料状态以及实际使用环境。

所有含硫化氢的服务都需要符合 NACE MR0175 标准吗？

并非自动适用。NACE MR0175 / ISO 15156 的适用性取决于具体应用和标准范围。在选择材料之前，应审查项目规范和使用条件。

NACE MR0175 和 MR0103 有什么区别？

NACE MR0175 / ISO 15156 适用于含硫化氢的石油和天然气生产环境。NACE MR0103 / ISO 17945 适用于含酸性石油炼制及相关加工环境。

申请耐酸性不锈钢管时，我应该提供哪些信息？

至少应提供材料等级、产品标准、管材尺寸、数量、酸性环境要求、可用的 H₂S 和环境信息、热处理要求、测试要求、MTC 要求和检验要求。

不锈钢酸性介质管道是否需要进行HIC测试？

并非总是如此。HIC测试要求取决于材料、适用标准、项目规范和采购方要求。

所有NACE管材都需要进行SSC测试吗？

不。所需的测试应根据适用的标准、材料要求和项目规范来确定。

酸性服务管路需要附带哪些文件？

根据订单情况，文件可能包括材料测试证书 (MTC)、炉号追溯性、测试结果、检验记录、EN 10204 3.1 或 3.2 文件，以及在需要时提供第三方检验记录。

焊接不锈钢管能否用于酸性环境？

焊接管材的适用性取决于材料、制造条件、焊接要求、使用环境、适用标准和项目规范。焊缝和热影响区可能需要特别考虑。

HIC和SSC有什么区别？

氢致开裂 (HIC) 是指易感材料中因氢引起的内部开裂，而硫化物应力腐蚀开裂 (SSC) 则是指在含硫化氢 (H₂S) 环境中，材料在拉应力作用下因氢引起的开裂。适用的材料和使用条件决定了需要考虑哪些开裂机制和要求。

DLSS是否支持第三方检测？

DLSS可支持酸性介质管道项目的第三方检验要求。检验机构和范围应根据项目规范和采购订单确定。

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结论

酸性环境不锈钢管的选择并非仅仅是选择不锈钢等级并要求“符合 NACE 标准”那么简单。

对于含硫化氢的油气生产环境，NACE MR0175 / ISO 15156 标准规定了其适用范围内金属材料的选择和鉴定要求及建议。材料等级、材料状态、加工工艺、使用环境以及适用的测试和文件要求均需纳入考虑。

对于买家而言，最重要的步骤是在下单前提供完整的技术信息。

这包括：

• 材料等级

• 产品标准

• 管材尺寸

• 服务条件恶劣

• 硫化氢信息

• 温度和压力

• 相关信息中的pH值和氯化物信息

• 热处理

• 硬度

• 测试

• MTC要求

• 检查要求

• 第三方检验要求

NACE MR0175 / ISO 15156 也应与 NACE MR0103 / ISO 17945 区分开来，后者涉及酸性石油炼制及相关加工环境。

DLSS 为不锈钢、双相钢、超级双相钢和镍合金管材项目提供材料审查、MTC 审查、硬度测试、PMI、静水压测试、适用的 NDE、HIC / SSC 测试协调、EN 10204 3.1 / 3.2 文件编制、第三方检验支持和出口包装服务。

如果您正在为酸性环境采购不锈钢、双相钢、超级双相钢或镍合金管材，请将您的材料等级、产品标准、管材尺寸、数量、使用条件和检验要求发送给DLSS。我们将审核这些技术要求后再进行报价。