1. Tổng quan tiêu chuẩn

Tiêu chuẩn NACE MR0175/ISO 15156 là tiêu chuẩn được công nhận toàn cầu về việc lựa chọn vật liệu kim loại sử dụng trong môi trường sản xuất dầu khí có chứa H₂S (dầu khí chua). Được xuất bản chung bởi NACE International (nay là AMPP) và Tổ chức Tiêu chuẩn hóa Quốc tế (ISO), phiên bản hiện hành có hiệu lực là ANSI/NACE MR0175-2021/ISO 15156:2020.

Việc thiết lập tiêu chuẩn này xuất phát từ xu hướng ngành công nghiệp hướng tới các tầng địa chất sâu hơn và các nguồn tài nguyên ngoài khơi xa hơn. Khi việc phát triển các mỏ dầu khí có hàm lượng lưu huỳnh cao tăng lên, sự ăn mòn do hydro sunfua gây ra ngày càng trở nên nghiêm trọng—đặc biệt là hiện tượng nứt do ứng suất sunfua (SSC), có thể gây ra sự phá vỡ giòn ở thép cacbon cường độ cao và thép hợp kim thấp, dẫn đến các sự cố thảm khốc.

2. Cấu trúc và phạm vi tiêu chuẩn

Tiêu chuẩn này được chia thành ba phần, được kết hợp thành một tệp PDF duy nhất, và bao gồm nhiều Thông tư kỹ thuật được ban hành vào năm 2021 và 2022:

Phần	Phạm vi	Nội dung chính
Phần 1	Nguyên tắc chung	Định nghĩa môi trường chua, các nguyên tắc cơ bản trong việc lựa chọn vật liệu và các phương pháp kiểm định chất lượng.
Phần 2	Thép cacbon và thép hợp kim thấp	Giới hạn độ cứng (≤22 HRC), yêu cầu hàn, kiểm soát thành phần hóa học
Phần 3	CRAs & Các hợp kim khác	Giới hạn môi trường cho từng loại hợp kim (nhiệt độ, độ pH₂S, nồng độ clorua)

Tiêu chuẩn này áp dụng cho các thiết bị được sử dụng trong sản xuất dầu khí và các nhà máy làm ngọt khí tự nhiên, nơi sự cố có thể gây rủi ro cho sức khỏe và sự an toàn của cộng đồng và nhân viên hoặc cho môi trường. Nó đề cập đến tất cả các cơ chế nứt do H₂S gây ra, bao gồm SSC, SCC, HIC, SWC và các cơ chế khác.

3. Định nghĩa về môi trường chua

Theo tiêu chuẩn, khi áp suất riêng phần của H₂S trong pha khí vượt quá 0,3 kPa (0,05 psia), môi trường được phân loại là môi trường chua, đòi hỏi phải lựa chọn vật liệu theo yêu cầu của tiêu chuẩn.

Các thiết bị áp dụng bao gồm đầu giếng, giàn khoan dầu khí (Christmas trees), hệ thống đường ống, thiết bị tách, đường ống dẫn dầu trong các cơ sở sản xuất thượng nguồn và hệ thống đường ống vận chuyển hydrocarbon chua.

4. Các yêu cầu vật liệu chính

Thép cacbon và thép hợp kim thấp (Phần 2)

Độ cứng của kim loại nền, kim loại hàn và vùng ảnh hưởng nhiệt không được vượt quá 22 HRC (248 HV10).

Xử lý nhiệt sau hàn (PWHT) là bắt buộc.

Cần kiểm soát hóa học nghiêm ngặt.

Hợp kim chống ăn mòn (Phần 3)

Các vật liệu thường được sử dụng bao gồm: thép không gỉ 316, hợp kim 6-molypden, thép không gỉ song pha 2507, hợp kim 825, hợp kim 625, hợp kim C-276 và hợp kim 400. Mỗi loại đều có giới hạn môi trường cụ thể về nhiệt độ, áp suất riêng phần của H₂S và nồng độ clorua.

5. Những cập nhật quan trọng và triển vọng tương lai

Phiên bản 2021/2020 vẫn giữ nguyên cấu trúc tương đồng với phiên bản năm 2003, với những sửa đổi nhỏ thông qua các Thông tư Kỹ thuật. Năm 2018, các ủy ban quản lý đã nhất trí rằng cần phải viết lại toàn bộ để cải thiện tính dễ sử dụng và tích hợp những tiến bộ trong ngành.

Một phiên bản được viết lại hoàn toàn hiện đang trải qua quá trình bỏ phiếu và công bố theo tiêu chuẩn ISO, được cấu trúc lại thành ba phần mới:

Phần 1: Yêu cầu về vật liệu và quy trình

Phần 2: Đánh giá môi trường dịch vụ và lựa chọn vật liệu

Phần 3: Yêu cầu xác minh, đủ điều kiện và bỏ phiếu

Phiên bản mới cung cấp thông tin chi tiết hơn đáng kể về các quy trình thử nghiệm H₂S, bao gồm hướng dẫn về lấy mẫu, lựa chọn phương pháp thử nghiệm và phạm vi thử nghiệm cần thiết để chứng nhận chất lượng sản phẩm.

6. Ý nghĩa thực tiễn

Tiêu chuẩn NACE MR0175/ISO 15156 đóng vai trò là nền tảng cơ bản cho việc lựa chọn vật liệu trong phát triển mỏ dầu khí có môi trường chua. Tiêu chuẩn này nhấn mạnh rằng không có loại thép không gỉ nào hoàn toàn miễn nhiễm với hiện tượng nứt ăn mòn do ứng suất gây ra bởi clorua – việc hiểu rõ các hạn chế của hợp kim là điều cần thiết để lựa chọn vật liệu trong môi trường chua khắc nghiệt. Các thiết bị đặc biệt dễ bị ăn mòn, chẳng hạn như van, phụ kiện và thiết bị đo lường, cần phải tuân thủ nghiêm ngặt tiêu chuẩn này. Tất cả các vật liệu sử dụng trong môi trường chua phải duy trì khả năng truy xuất nguồn gốc đầy đủ, với các chứng chỉ kiểm tra tại nhà máy xác nhận việc kiểm tra độ cứng, sự phù hợp về thành phần hóa học và điều kiện xử lý nhiệt.

Trong môi trường mỏ dầu khí có chứa khí chua, việc lựa chọn vật liệu chủ yếu tuân theo tiêu chuẩn NACE MR0175 / ISO 15156. Tiêu chuẩn này là "quy tắc vàng" để đảm bảo vận hành an toàn thiết bị trong môi trường chứa hydro sunfua (H₂S). Nó bao gồm tất cả các thiết bị và linh kiện chịu áp suất, từ các cơ sở tại giếng khoan đến các đơn vị xử lý hạ nguồn.

Thiết bị đầu giếng và dưới giếng: thiết bị đầu giếng, chuỗi ống và vỏ giếng (ống dẫn sản xuất, vỏ giếng).

Đường ống và các bộ phận kết nối: ví dụ, đường ống dùng để vận chuyển dầu khí đường dài.API 5L cấp X65 ống dẫn, vân vân.

Thiết bị xử lý và vận chuyển bề mặt: bình chịu áp lực, thiết bị tách – thiết bị chứa áp suất được sử dụng để tách và xử lý dầu/khí.

Ngoài các sản phẩm nêu trên, tiêu chuẩn này cũng bao gồm nhiều loại vật liệu khác nhau, bao gồm thép cacbon, thép hợp kim thấp, thép không gỉ và hợp kim gốc niken.