Sélection des matériaux pour les canalisations de pétrole et de gaz : nuances d'acier inoxydable et d'alliage de nickel conformes à la NACE MR0175

Que couvre réellement la NACE MR0175 / ISO 15156 ?

Il s’agit de la norme de production pétrolière et gazière pour choisir les métaux qui résistent à la fissuration provoquée par le H2S. Il couvre uniquement les fissures, et non la corrosion générale ou les piqûres.

NACE MR0175 et ISO 15156 sont le même texte technique publié sous deux noms. NACE International fait désormais partie de l'AMPP, qui conserve le numéro MR0175. La norme comprend trois parties : la partie 1 donne les principes généraux, la partie 2 couvre les aciers au carbone et faiblement alliés et les fontes, et la partie 3 couvre les alliages résistant à la corrosion (CRA) et d'autres alliages. Les aciers inoxydables et les alliages de nickel relèvent de la partie 3.

La partie 3 aborde trois mécanismes de craquage :fissuration sous contrainte des sulfures (SSC), fissuration par corrosion sous contrainte (SCC)etfissuration sous contrainte d'hydrogène induite galvaniquement (GHSC). Son propre énoncé de portée indique que la perte de matière due à une corrosion générale ou localisée n'est pas abordée. Il indique également que le document n'est pas nécessairement adapté aux équipements de raffinage ou en aval, qui relèvent de la norme sœur NACE MR0103 / ISO 17945.

Enfin, la norme complète, mais ne remplace pas, les exigences en matière de matériaux des codes de conception. Un tuyau doit toujours satisfaire aux normes ASME B31.3, B31.4, B31.8 ou aux spécifications du projet, et satisfaire en plus au MR0175.

Quand un système de tuyauterie est-il considéré comme un « service acide » ?

Le service acide démarre lorsque la pression partielle du H2S atteint environ 0,3 kPa (0,05 psi). La métrique est la pression partielle et non les parties par million.

Pour les aciers au carbone, la norme ISO 15156-2 indique qu'en dessous de 0,3 kPa de pression partielle de H2S, aucune précaution n'est normalement requise. Au-dessus, les règles de matériaux et de dureté s'appliquent. Pour les aciers inoxydables et les alliages de nickel, la partie 3 fixe ensuite les limites de la pression partielle, de la température, de la teneur en chlorure et du pH réels du H2S.

Pression partielle=pression absolue totale × fraction molaire H2S.Exemple concret : une conduite de gaz à 100 bars absolus avec 0,5 % en mole de H2S a 100 × 0.005=0.5 bars, ce qui correspond à50 kPadu H2S. C'est bien au-dessus de 0,3 kPa, donc la ligne est acide, et elle est également au-dessus des limites de 10 à 20 kPa qui s'appliquent aux qualités duplex (voir ci-dessous). Les systèmes dans lesquels le H2S est uniquement dissous dans un liquide nécessitent d’abord de déterminer la pression partielle de la phase gazeuse ; la norme donne la méthode.

Comment se comparent les principaux grades sous NACE MR0175 ?

Les nuances forment une échelle allant du 316L jusqu'aux alliages de nickel, mais l'échelle n'est pas simplement commandée par PREN. Le PREN prédit les piqûres, tandis que les limites du MR0175 sont fixées par le comportement à la fissuration.

Le PREN (nombre équivalent de résistance aux piqûres) est calculé comme %Cr + 3.3 × %Mo + 16 × %N. Les nuances duplex ont un PREN élevé, mais leur pression H2S autorisée est faible, car la phase ferrite est plus sensible à la fissuration par l'hydrogène que les structures entièrement austénitiques. Le tableau présente les exigences principales pour les qualités les plus souvent spécifiées pour les oléoducs et les gazoducs.

Source : Rolled Alloys, « Hydrogen Sulfide – NACE MR0175/ISO 15156 & NACE MR0103 » (état et références des tableaux) ; Fiche technique Alleima SAF 2205 (limites 2205); Papier test hébergé par l'AMPP sur hyper-duplex (20 kPa pour PREN 40-45) ; Commentaire d'interprétation ISO 15156 (316 limites) ; Valeurs PREN calculées par EETA à partir d'une composition typique. Les limites indiquées sont des valeurs globales ; le texte régissant est l'annexe A de la norme ISO 15156-3 dans l'édition figurant sur votre bon de commande.

Le 316L est-il suffisant pour les canalisations de pétrole et de gaz corrosifs ?

Uniquement pour le service légèrement acide : le 316L recuit est acceptable jusqu'à 60 degrés à 100 kPa H2S, avec une limite de dureté de 22 HRC et aucun renforcement par écrouissage.

Tous les aciers inoxydables austénitiques de la série 300 partagent un seul tableau (tableau A.2). Ils doivent être recuits et trempés, exempts de travail à froid destiné à augmenter la résistance, et pas plus durs que22 HRC (237 HBW). Les plaques standard ASTM A240 et les tuyaux A312 fournis à l'état recuit répondent normalement à ces exigences, à condition que la dureté indiquée soit inférieure à la limite. Certaines pages de distributeurs citent 23 HRC pour 316L ; la limite austénitique de la norme est de 22 HRC.

La limite qui décide généralement de la question est la température.

Au-dessus d'environ 60 degrés, la pression autorisée de H2S chute fortement et le SCC dû aux chlorures devient la préoccupation. Pour les conduites acides chaudes et chlorées, le 316L est rarement la bonne réponse ; passez au duplex ou à un alliage supérieur. Les tuyaux pliés à froid, les raccords formés à froid et les filetages écrouis sur le 316L nécessitent des contrôles de dureté pour la même raison.

Quand devez-vous passer au duplex ou au super duplex ?

Choisissez 22Cr duplex lorsque le H2S est faible (environ 10 kPa ou moins) et les chlorures sont élevés. Choisissez le super duplex jusqu'à environ 20 kPa. Au-dessus de cela, passez aux alliages de nickel.

Les aciers inoxydables duplex ont une microstructure biphasée d'austénite et de ferrite. Pour être conforme à la norme, le matériau doit être recuit en solution avec35 à 65 % de ferrite, et PREN sépare les deux familles : environ 30 à 40 pour le duplex, au dessus de 40 pour le super duplex. Le duplex offre environ le double de la limite d'élasticité du 316L et une bien meilleure résistance aux chlorures, c'est pourquoi il domine la tuyauterie d'injection d'eau de mer, de conduite d'écoulement et de collecteur.

Trois pièges attrapent les acheteurs :

• Le travail à froid est pénalisé.Une fiche technique du fabricant donne au 2205 environ 1,5 psi (10 kPa) de H2S lorsqu'il est recuit et rapidement refroidi, mais seulement 0,3 psi (2 kPa) à l'état écroui. Les tuyaux duplex pliés à froid peuvent donc tomber en dehors des tables.
• Les limites du super duplex ne sont pas un seul chiffre.Des recherches publiées sur le super duplex 25Cr montrent que les lots appartenant à la même gamme UNS peuvent différer en termes de performances en service acide. Lorsque le service ne respecte pas les tableaux, les tests conformes aux directives de la Fédération européenne des directives sur la corrosion (Publication 17 de l'EFC) sont la voie reconnue.
• Les soudures comptent.Le métal déposé doit également conserver un niveau de ferrite équilibré et répondre aux exigences de dureté. La qualification de la procédure de soudage doit donc inclure les deux.

Quand les alliages de nickel sont-ils le bon choix ?

Utilisez des alliages de nickel en solution solide tels que 625, 825 et C-276 lorsque la pression, la température, le faible pH ou le soufre élémentaire du H2S dépassent ce que le duplex est autorisé à manipuler.

Ces alliages n'ont pas de phase ferrite et une teneur très élevée en nickel, ils conservent donc leur résistance à la fissuration dans des conditions plus difficiles. Les producteurs notent, par exemple, que l'alliage 625 recuit satisfait au tableau A.13 sans qu'aucun rapport de dureté soit requis, et que les 625 et 600 répondent à la norme de raffinerie MR0103 à condition que la dureté soit égale ou inférieure à 35 HRC. L'alliage 625 est un choix courant pour les flowlines, les revêtements et les recouvrements de soudures acides et riches en CO2 ; C-276 est choisi lorsque des chlorures d'acide ou des espèces oxydantes sont également présents ; L'alliage 825 convient aux flux acides contenant des acides de type sulfurique à des températures modérées.

Nuance honnête sur l'alliage 718.Les produits 718 (et 725) durcis au vieillissement offrent une résistance élevée aux composants internes, aux supports et aux boulons des vannes plutôt qu'aux tuyaux de canalisation.

Les bouchons de dureté publiés diffèrent : un producteur cite 35 HRC pour les tubes et les packers de fond, tandis qu'une fiche technique de qualité API 718 fonctionne à 40 HRC.

Le plafond dépend de la catégorie d'équipement et du tableau qui s'applique, il faut donc le confirmer par rapport à la norme avant de commander.

N'oubliez pas que le MR0175 n'évalue pas les piqûres ou la corrosion générale. Un alliage de nickel qui passe les tables de service acide doit encore être choisi pour son comportement en matière de CO2, de chlorure et d'acide. Consultez nos articles sur l'Hastelloy C276 vs C22 et l'Incoloy 825 dans l'acide sulfurique.

Comment la résistance et le coût se comparent-ils entre ces qualités ?

Les qualités d'alliages plus élevées coûtent plus cher par kilogramme, mais leur limite d'élasticité plus élevée peut réduire l'épaisseur de paroi et compenser en partie le surcoût.

Quelle qualité devriez-vous dépister en premier pour une condition acide donnée ?

Commencez par la pression partielle et la température du H2S, puis vérifiez les besoins en chlorure, pH et corrosion. Le tableau donne uniquement un premier écran.

Que doit préciser un bon de commande pour prouver la conformité au MR0175 ?

Nommez la norme et l'édition, indiquez les conditions acides, fixez les conditions de traitement thermique et exigez la dureté (et la ferrite pour le duplex) sur le rapport d'essai du matériau.

• Norme et édition :"ANSI/NACE MR0175/ISO 15156-3, édition en vigueur à la date du bon de commande, avec circulaires techniques."
• Données de service :Pression partielle H2S, température de conception, teneur en chlorure, pH et tout soufre élémentaire.
• Condition:solution recuite et trempée ; pas de travail à froid pour augmenter la force ; indiquer tout formage à froid autorisé et ses limites.
• Dureté:valeur maximale, méthode d'essai (HRC, HBW ou HV avec règle de conversion) et emplacement d'essai, y compris la soudure et la zone affectée thermiquement sur les bobines fabriquées.
• Duplex uniquement :teneur en ferrite de 35 à 65 % dans le métal de base, plus les limites de ferrite de soudage dans la qualification du mode opératoire de soudage.
• Documents :Certificat EN 10204 type 3.1, identification positive des matériaux (PMI) et enregistrements de traitement thermique.
• Déclaration de conformité :demandez-le par écrit. Souvent, les usines n'impriment pas « MR0175 » sur les rapports d'essai, car la conformité découle des spécifications et de la dureté déclarée.

Est-ce que « conforme à la NACE » signifie que le tuyau ne se corrodera pas ?

Le n° MR0175 qualifie un matériau contre la fissuration H2S uniquement. Les piqûres, la corrosion caverneuse, la corrosion due au CO2 et l'érosion nécessitent encore des contrôles séparés.

Une ligne peut répondre à chaque table MR0175 et toujours plonger dans de l'eau chaude et riche en chlorure. Les concepteurs associent donc la norme à des tests de piquage tels que ASTM G48, au dépistage PREN et à des règles de projet telles que NORSOK M-001. La conformité totale dépend également de l'ensemble des contraintes et de l'environnement de l'équipement, définis par l'évaluation du service par l'utilisateur.

Une nouvelle édition de la NACE MR0175 / ISO 15156 arrive-t-elle ?

Oui. L'édition ISO 2020 (publiée par ANSI/NACE sous le numéro MR0175-2021) est à jour et une révision restructurée majeure est en cours d'élaboration.

L'ISO 15156-3:2020 a remplacé l'édition 2015 et la page d'état de l'ISO la répertorie comme devant être révisée avec un projet en cours d'élaboration. Les articles de l'AMPP présentés en mars 2026 décrivent une réécriture organisée en trois nouvelles parties : les exigences en matière de matériaux et de traitement, l'évaluation de l'environnement de service et la sélection des matériaux, ainsi que la vérification, la qualification et le vote. Jusqu'à ce que la nouvelle édition soit publiée et adoptée, le texte 2020/2021 fait foi. Précisez l’édition sur chaque bon de commande afin qu’il n’y ait aucune ambiguïté.

Questions fréquemment posées

Q: La NACE MR0175 est-elle la même que l'ISO 15156 ?

A: Oui. Il s'agit du même texte technique, publié par l'ISO sous le nom ISO 15156 et par la NACE (maintenant AMPP) sous le nom MR0175. L'édition ISO 2020 est actuellement en vigueur.

Q: Quelle est la limite de dureté du 316L en service acide ?

A: Le 316L recuit est limité à 22 HRC (237 HBW), doit être exempt de travail à froid destiné à augmenter la résistance et est limité aux environnements doux selon le tableau A.2.

Q: Le duplex 2205 peut-il être utilisé au-dessus de 10 kPa H2S ?

A: Pas selon les tableaux généraux de la norme. Au-dessus d'environ 10 kPa, choisissez le super duplex (jusqu'à environ 20 kPa) ou un alliage de nickel, ou qualifiez le matériau en effectuant des tests pour le service spécifique.

Q: Le MR0175 s’applique-t-il aux raffineries ?

A: Les équipements de raffinage et en aval relèvent de la NACE MR0103 / ISO 17945, qui possède ses propres limites de dureté (par exemple 28 HRC pour le duplex).

Q: Comment calculer la pression partielle de H2S ?

A: Multipliez la pression absolue totale par la fraction molaire H2S. À 100 bars absolus et 0,5 % molaire de H2S, le résultat est de 0,5 bar, soit 50 kPa.

Q: Un tuyau conforme au MR0175 résiste-t-il aux piqûres ?

A: Pas automatiquement. La norme ne traite que de la fissuration ; les piqûres et la corrosion générale nécessitent donc une évaluation distincte.

Références

Alliages laminés. Sulfure d'hydrogène – NACE MR0175/ISO 15156 et NACE MR0103.https://www.rolledalloys.com/articles/hydrogen-sulfide-nace-mr0175-iso-15156-nace-mr0103/

ISO 15156-3:2020, statut et champ d'application (Genorma).https://genorma.com/en/standards/iso-15156-3-2020

AMPP. ANSI/NACE MR0175-2021/ISO 15156-2020.https://content.ampp.org/standards/book/1139/ANSI-NACE-MR0175-Petroleum-and-Natural-Gas

Conférence AMPP 2026. Mise à jour vers NACE MR0175/ISO 15156.https://content.ampp.org/ampp/proceedings-abstract/CONF_MAR26/2026/1/107421

Alleima. Fiche technique du matériau SAF 2205.https://integration.alleima.com/cz/technical-center/material-datasheets/tube-and-pipe-seamless/saf-2205/

AMPP. Tests récents de corrosion H2S sur acier inoxydable hyper duplex.https://store.ampp.org/recent-hs-corrosion-tests-of-hyper-duplex-stainless-steel

TWI. Test de l'acier inoxydable superduplex pour service acide.https://www.twi-global.com/technical-knowledge/published-papers/testing-of-superduplex-stainless-steel-for-sour-service-march-2003

Clinique de corrosion. Questions et interprétations pour la NACE MR0175/ISO 15156.https://www.corrosionclinic.com/corrosion/programs-and-courses/continuing-education/courses/Questions%20and%20interpretations%20for%20NACE%20MR0175_ISO-15156.html

Néonickel. Fiche technique de l'alliage 718 API.https://www.neonickel.com/alloys/all-alloys/alloy-718-api