1. Standardübersicht

NACE MR0175/ISO 15156 ist der weltweit anerkannte Standard für die Auswahl metallischer Werkstoffe für den Einsatz in H₂S-haltigen (sauren) Öl- und Gasförderumgebungen. Er wird gemeinsam von NACE International (jetzt AMPP) und der Internationalen Organisation für Normung (ISO) herausgegeben; die aktuell gültige Fassung ist ANSI/NACE MR0175-2021/ISO 15156:2020.

Die Etablierung dieses Standards ist auf das Bestreben der Branche zurückzuführen, tiefere Formationen und abgelegenere Offshore-Ressourcen zu erschließen. Mit der zunehmenden Erschließung von Sauergas- und Ölfeldern gewinnt die durch Schwefelwasserstoff verursachte Korrosion – insbesondere die Sulfidspannungsrisskorrosion (SSC) – immer mehr an Bedeutung. Diese kann zu Sprödbrüchen in hochfesten Kohlenstoff- und niedriglegierten Stählen führen und katastrophale Ereignisse nach sich ziehen.

2. Standardstruktur und -umfang

Der Standard ist in drei Teile gegliedert, die in einer einzigen PDF-Datei zusammengefasst sind, und umfasst mehrere technische Rundschreiben, die in den Jahren 2021 und 2022 veröffentlicht wurden:

Teil	Umfang	Wichtigste Inhalte
Teil 1	Allgemeine Grundsätze	Definiert saure Umgebungen, grundlegende Materialauswahlprinzipien und Qualifizierungsmethoden
Teil 2	Kohlenstoff- und niedriglegierte Stähle	Härtegrenzen (≤22 HRC), Schweißanforderungen, chemische Kontrolle
Teil 3	CRAs und andere Legierungen	Umweltgrenzwerte pro Legierungsfamilie (Temperatur, pH₂S, Chloridkonzentration)

Die Norm gilt für Anlagen zur Öl- und Gasförderung sowie zur Erdgasentschwefelung, deren Ausfall die Gesundheit und Sicherheit von Öffentlichkeit und Personal oder die Umwelt gefährden könnte. Sie behandelt alle durch H₂S verursachten Rissbildungsmechanismen, einschließlich Spannungsrisskorrosion (SSC), Spannungsrisskorrosion (SCC), hydrothermaler Rissbildung (HIC), Oberflächenrisskorrosion (SWC) und anderer.

3. Definition eines sauren Milieus

Gemäß der Norm wird die Umgebung als sauer eingestuft, wenn der H₂S-Partialdruck in der Gasphase 0,3 kPa (0,05 psia) überschreitet. In diesem Fall ist die Materialauswahl gemäß den Anforderungen der Norm erforderlich.

Zu den anwendbaren Ausrüstungen gehören Bohrlochköpfe, Weihnachtsbaum-Systeme, Rohrleitungssysteme, Separatoren, Förderleitungen in vorgelagerten Produktionsanlagen und Pipelinesysteme zum Transport von sauren Kohlenwasserstoffen.

4. Wichtigste Materialanforderungen

Kohlenstoff- und niedriglegierte Stähle (Teil 2)

Die Härte des Grundwerkstoffs, des Schweißguts und der Wärmeeinflusszone darf 22 HRC (248 HV10) nicht überschreiten.

Die Wärmebehandlung nach dem Schweißen (PWHT) ist obligatorisch.

Strenge chemische Kontrolle erforderlich

Korrosionsbeständige Legierungen (Teil 3)

Gängige Werkstoffe sind: Edelstahl 316, 6-Molybdän-Legierungen, Duplex-Edelstahl 2507, Legierung 825, Legierung 625, Legierung C-276 und Legierung 400. Jeder dieser Werkstoffe hat spezifische Grenzwerte für Temperatur, H₂S-Partialdruck und Chloridkonzentration.

5. Wichtigste Aktualisierungen und Zukunftsaussichten

Die Ausgabe 2021/2020 ist strukturell mit der Ausgabe von 2003 vergleichbar und wurde durch technische Rundschreiben schrittweise überarbeitet. Im Jahr 2018 kamen die zuständigen Gremien überein, dass eine grundlegende Überarbeitung notwendig sei, um die Benutzerfreundlichkeit zu verbessern und Branchenentwicklungen zu berücksichtigen.

Eine komplett überarbeitete Fassung wird derzeit von der ISO geprüft und veröffentlicht; sie ist in drei neue Teile gegliedert:

Teil 1: Material- und Verarbeitungsanforderungen

Teil 2: Beurteilung des Serviceumfelds und Materialauswahl

Teil 3: Überprüfung, Qualifikation und Wahlvoraussetzungen

Die neue Version enthält wesentlich mehr Details zu den H₂S-Prüfverfahren, einschließlich Hinweisen zur Probenahme, zur Auswahl der Prüfmethoden und zum Umfang der für die Produktqualifizierung erforderlichen Prüfungen.

6. Praktische Bedeutung

NACE MR0175/ISO 15156 bildet die Grundlage für die Werkstoffauswahl bei der Erschließung von Öl- und Gasfeldern mit hohem Säuregehalt. Die Norm betont, dass kein Edelstahl vollständig immun gegen chloridinduzierte Spannungsrisskorrosion ist – ein umfassendes Verständnis der Legierungsgrenzen ist daher für die Werkstoffauswahl in anspruchsvollen Umgebungen mit hohem Säuregehalt unerlässlich. Besonders korrosionsanfällige Bauteile wie Ventile, Armaturen und Instrumente müssen die Norm strikt einhalten. Alle Werkstoffe für den Einsatz in solchen Umgebungen müssen lückenlos rückverfolgbar sein. Werksprüfzeugnisse müssen Härteprüfung, chemische Beständigkeit und Wärmebehandlungszustand bestätigen.

In sauren Öl- und Gasfeldern orientiert sich die Materialauswahl primär an der Norm NACE MR0175 / ISO 15156. Diese Norm gilt als „goldene Regel“ für den sicheren Betrieb von Anlagen in schwefelwasserstoffhaltigen Umgebungen (H₂S). Sie deckt alle druckführenden Anlagen und Komponenten ab, von Bohrlochkopf-Einrichtungen bis hin zu nachgelagerten Verarbeitungsanlagen.

Bohrlochkopf- und Untertageausrüstung: Bohrlochkopfausrüstung, Steigrohre und Futterrohrstränge (Produktionssteigrohre, Futterrohre).

Rohrleitungen und Verbindungselemente: beispielsweise Leitungsrohre für den Ferntransport von Öl und Gas,API 5L Güteklasse X65 Rohrleitung, usw.

Anlagen zur Oberflächenbearbeitung und -förderung: Druckbehälter, Separatoren – druckführende Anlagen zur Öl-/Gastrennung und -verarbeitung.

Zusätzlich zu den oben genannten Produkten umfasst die Norm auch verschiedene Materialarten, darunter Kohlenstoffstahl, niedriglegierter Stahl, Edelstahl und Nickelbasislegierungen.