Valvole NACE MR0175 dalla Cina: Cosa deve dimostrare la conformità al servizio acido (sour service)

Una valvola descritta da un fornitore come "sour service rated" (adatta a servizi acidi) e una valvola conforme alla norma NACE MR0175/ISO 15156 per il proprio servizio non sono necessariamente la stessa cosa. La differenza è rilevante in ogni impianto di produzione contenente H2S.

Un certificato corrispondente all'ordine di acquisto

Un operatore upstream ha ordinato valvole a sfera per un'applicazione con gas acido. La scheda tecnica indicava la conformità alla norma NACE MR0175. Le valvole sono arrivate con trim in 316L, certificate secondo NACE MR0175, e si sono guastate sul campo entro otto mesi.

Il fornitore non aveva mentito. La documentazione era coerente con la formulazione dell'ordine di acquisto, ma la formulazione era ambigua. "Conforme a NACE" era stato trattato come "sicuro per questo servizio in ambiente acido (sour service)" senza definire con precisione l'ambiente effettivo e l'esatta voce della tabella dei materiali.

La conformità dipende dall'ambiente

La norma MR0175/ISO 15156 non approva un materiale per tutti i servizi in ambiente acido (sour service). Per gli acciai al carbonio e basso-legati, le precauzioni contro la fessurazione da stress solfuro (SSC) si applicano una volta che la pressione parziale di H2S nel gas raggiunge 0,3 kPa (0,05 psi). Le leghe resistenti alla corrosione come il 316L sono accettabili solo entro i limiti ambientali stabiliti per il loro gruppo di leghe nell'Annex A della ISO 15156-3, che copre temperatura, pressione parziale di H2S, cloruri, pH e zolfo elementare. Al di fuori di tali limiti, il certificato non copre l'applicazione e le finiture (trim) in 316L commerciali sono spesso la scelta errata.

Quattro elementi che la documentazione deve mostrare

1. Durezza su ogni componente a contatto con il fluido e resistente alla pressione. Per gli acciai al carbonio e bassolegati, la norma ISO 15156-2 stabilisce un massimo di 22 HRC per il metallo base e 250 HV per le saldature e le zone termicamente alterate. Si applica al corpo, al cappello, allo stelo, all'elemento di chiusura e a qualsiasi area saldata, misurata componente per componente. Un certificato che riporta un unico valore di durezza globale senza le posizioni di misurazione non è documentazione conforme.
2. Trattamento termico sui componenti effettivi. I registri devono fare riferimento agli stessi numeri di colata (heat numbers) riportati sulle marcature dei componenti, non a un provino di qualifica privo di collegamento con il lotto di produzione.
3. Qualifica della procedura di riporto (overlay). Laddove venga applicato un rivestimento in Inconel o Stellite su sedi o fori, la qualifica della procedura deve includere un'analisi della durezza che dimostri che la zona termicamente alterata del metallo base rimanga entro il limite dopo il ciclo termico di riporto. Questo passaggio spesso manca nei pacchetti valvole, anche quando il rivestimento stesso è applicato correttamente.
4. Composizione chimica che prova il gruppo del materiale. Per gli acciai al carbonio e bassolegati, ciò include nichel inferiore all'1 percento. Per le leghe resistenti alla corrosione, la composizione deve collocare il grado nel gruppo dell'Allegato A di riferimento, incluso il PREN laddove la tabella lo utilizzi. Eventuali limiti di basso tenore di zolfo per la resistenza alla fessurazione indotta da idrogeno derivano dalle specifiche di progetto e devono figurare sul certificato.

Controlli prima dell'aggiudicazione

• Confermare la pressione parziale di H2S, la temperatura, il contenuto di cloruri e il pH nel punto di installazione della valvola, evitando indicazioni generiche di "ambiente acido".
• Eseguire il riferimento incrociato di tali valori con la tabella dell'Allegato A della norma ISO 15156-3 per la lega di rifinitura proposta prima di accettare l'acciaio 316L.
• Laddove la lega dei componenti interni sia critica, aggiungere una revisione metallurgica del primo articolo prima che il lotto venga rilasciato.

La revisione della documentazione aggiunge circa un giorno per ordine. La mancanza di qualsiasi elemento rischia di causare una carenza di materiale o un cedimento per cricche durante l'esercizio.

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