受硫化應力裂紋影響的閥門

國際NACE 是一個考慮腐蝕和與腐蝕有關問題的技術學會。NACE 負責管理大量的標準，其中影響、名氣的是MR0175，其全稱為“用于油田設備的抗硫化應力裂紋金屬材料”。MR0175 由NACE 于1975 年頒布，其目的是為了在油氣生產環境中抗硫化氫失效的金屬材料的選擇提供指南。MR0175 在過程工業中如此廣泛使用，以致于NACE 等同于MR0175。但在2003 年，這種情況發生了變化。

2003 年，MR0175 作了大幅度的改變，在硫化應力裂紋的基礎上增加了氯化應力腐蝕裂紋。然后，在2003 年的后期，文件再次被修改，命名為NACE/ISO 聯合文件頒布，并稱為NACE MR0175/ISO 15156，“石油和天然氣工業—用于油氣生產中含H2S 環境的材料”。

在2003 年4 月，NACE 也發布了一個新的標準MR0103，其名稱為“在腐蝕性石油煉化環境中金屬抵抗硫化應力裂紋能力。”這是煉化工業的“NACE MR0175”。MR0103 只提及硫化應力裂紋，在很多方面和2003 年前的MR0175 相類似，使得MR0103 在煉化工業中的應用不斷加快。

2013 年，該文件經過修訂，重新格式化，并作為ISO 文件ISO 17945 頒布，其名稱為“石油、石化和天然氣工業- 在腐蝕性石油精煉環境中抵抗硫化應力裂紋的金屬材料”。2015 年，NACE 采用了MRO103/ISO 17945。

請注意，NACE MR0175 或NACE MR0175/ISO 15156 的某些版本一致，因此在美國的一些洲和地區該標準被當作法令來執行。但是，NACE MR0103/ISO 17945 沒有被任何的政府機構當作法令來實施。

MR 年前的修正本

以下說明是以MR 年前的修正本中的信息和要求為基礎的，但不可能以標準本身提供的細節來敘述，而且不保證任何給定材料在含硫化氫的酸性環境中的適用性。因此，強烈建議讀者在為酸性氣體工況選擇閥門前，參考實際的標準。

?大多數黑色金屬由于熱處理產生的和（或）冷加工產生的硬化，會變得對硫化應力裂紋(SSC) 十分敏感。相反，也有許多黑色金屬可以用熱處理來改善其抵抗SSC 的能力。

?碳鋼和低合金鋼必須通過適當的熱處理才能具備抵抗SSC 的能力。的HRC 22 硬度限制適用于碳鋼和低合金鋼。

?奧氏體不銹鋼在退火條件下最能抵抗SSC。其它一些特定等級和條件的不銹鋼在達到35HRC 前抵抗SSC 的性能也是可以接受的。

?銅基合金具有天然的抗SSC 性，但考慮到其抗腐蝕性能，除非得到購買者的同意，一般不作為閥門的關鍵部件。

?總的來說，鎳合金具有的抗SSC 性能。一些可沉淀的鎳合金可用于需要高強度/高硬度（至40HRC）的場合。

?鉻、鎳以及其他形式的鍍層不提供抗SSC 性。它們可以在酸性工況中抗腐蝕，但不能用于保護沒有抗SSC 性的金屬。

?在碳鋼和低合金鋼上的焊補或裝配焊接均需要正確的處理，以確保它們滿足金屬的熱影響區(HAZ) 和焊接堆積物22HRC 硬度的要求。合金鋼焊接后需要熱處理，碳鋼同樣也需要。

?在低應力區域，允許打上常規的識別印記，如在管道法蘭的外徑處。低應力識別印記也可用于其它區域。

?該標準不允許在暴露的應用場合使用ASTM A193 等級B7 螺栓。使用抗SSC 螺栓材料（如ASTM A193 等級B7M），有時必須降低原始設計中應用B7 螺栓的閥門等級。例如，在CL600 的直通閥中，使用17-4PH H1150 DBL 螺栓可以避免閥門降低使用等級。

NACE MR0175/ISO 15156

NACE MR0175/ISO 15156 對標準作了重大改變，但很多終端用戶仍繼續指定NACE MR0175-2002，因為他們覺得在提供良好的使用壽命方面，該標準已經足夠滿足他們的需求。NACE MR0175/ISO 15156 的最重大改變包括：

?17-4PH H1150 DBL 螺栓在原先標準中作為暴露的螺栓可以使用到全額定600 等級的直通閥，現在將不再允許。

?修正本內容涉及硫化應力裂紋和氯化應力腐蝕裂紋兩個方面。先前版本只是簡單地列出大部分材料可以接受或不可以接受。因為它的范圍延伸到氯化應力腐蝕裂紋，新的標準列出了所有的抗腐蝕性合金在它的限制范圍內是可以接受的，稱為“環境限制或環境約束。”它們通常表示為H2S 的分壓力、溫度、ppm 的氯含量和自由硫的存在。

?316 不銹鋼仍允許使用，但具有嚴格的環境限制條件。如果嚴格根據標準，這種材料的使用將有限。

?該標準只適用于石油生產、鉆井、采集和流動管道設備以及用于涉及到H2S 的碳氫服務的現場過程設備。它不適用于煉化工業。

?該標準對購買者指定正確的材料給出了明確的責任。制造商的責任是滿足MR0175/ISO 15156 冶金學的要求。

NACE MR0103

前面也提及，NACE MR0103 在很多方面和NACE MR 年的修正本相似。以下是一些主要的不同處：

?為適合酸性環境，MR0103 使用不同的、以煉化工業為基礎的定義。當MR0103 適用時，用戶對MR0103 強加的要求負責。

?2002 年和更老的MR0175 修正本包括了對少些材料的環境約束，這在以后的版本中繼續。MR0103 只針對硫化應力裂紋。它沒有對任何材料強加環境限制。材料要么合適，要么不合適。

?在ASME 鍋爐和壓力容器代碼中，碳鋼基材料被分為P-、群組1 或2，這些材料在MR0103 中是可以接受的而沒有基礎材料的硬度要求。P、群組1 或2 包括鑄造的WCC 和LCC、鍛造的A105、鍍層的A156 等級70 和其它常用的碳鋼壓力容器材料。

?MR0103 對碳鋼的焊接控制要求比MR0175-2002 的要求更加嚴格。MR0103 要求P- 碳鋼的焊接應根據另外一個NACE 文件，該文件稱為RP0472，“在腐蝕性石油煉化環境中防止碳鋼焊接在服務環境中裂化的方法和控制”。RP0472 要求進行控制以確保焊接堆積物和熱影響區(HAZ) 必須充分軟化以抵抗硫化應力裂化。雖然使用特定的焊接工藝/填充材料的組合可以放棄硬度測試，但RP0742 要求在生產過程中的焊接堆積物應進行實際的硬度測試。可以通過焊接后熱處理(PWHT) 或對基材的化學成分進行約束，如強制要求的碳當量(CE) 以控制HAZ 的硬度。

?和2003 年及后續版本的MR0175 相似，MR0103 不允許使用S17400 雙H1150 材料作為螺栓。這表示17-4PH H1150 DBL 螺栓在原先標準中作為暴露的螺栓可以使用到全額定600 等級的閥門，現在將不再允許。