Selección de materiales para tuberías de petróleo y gas: Grados de acero inoxidable y aleación de níquel que cumplen con NACE MR0175

¿Qué cubre realmente la NACE MR0175 / ISO 15156?

Es el estándar de producción de petróleo y gas para elegir metales que resistan el agrietamiento causado por el H2S. Cubre únicamente las grietas, no la corrosión general ni las picaduras.

NACE MR0175 e ISO 15156 son el mismo texto técnico publicado con dos nombres. NACE International ahora forma parte de AMPP, que mantiene el número MR0175. La norma tiene tres partes: la Parte 1 brinda principios generales, la Parte 2 cubre aceros al carbono y de baja aleación y hierros fundidos, y la Parte 3 cubre aleaciones resistentes a la corrosión (CRA) y otras aleaciones. Los aceros inoxidables y las aleaciones de níquel se incluyen en la parte 3.

La parte 3 aborda tres mecanismos de craqueo:craqueo bajo tensión por sulfuro (SSC), Fisuración por corrosión bajo tensión (SCC)yCracking por tensión de hidrógeno inducido galvánicamente (GHSC). Su propia declaración de alcance dice que no se aborda la pérdida de material por corrosión general o localizada. También dice que el documento no es necesariamente adecuado para equipos de refinación o downstream, que es territorio de la norma hermana NACE MR0103/ISO 17945.

Finalmente, la norma complementa, pero no reemplaza, los requisitos de materiales de los códigos de diseño. Una tubería aún debe cumplir con ASME B31.3, B31.4, B31.8 o la especificación del proyecto, y además cumplir con MR0175.

¿Cuándo un sistema de tuberías cuenta como "servicio amargo"?

El servicio amargo comienza cuando la presión parcial del H2S alcanza aproximadamente 0,3 kPa (0,05 psi). La métrica es presión parcial, no partes por millón.

Para los aceros al carbono, la norma ISO 15156-2 establece que por debajo de 0,3 kPa de presión parcial de H2S normalmente no se requieren precauciones. Por encima se aplican las normas sobre materiales y dureza. Para los aceros inoxidables y las aleaciones de níquel, la Parte 3 establece límites para la presión parcial, la temperatura, el contenido de cloruro y el pH reales del H2S.

Presión parcial=presión absoluta total × fracción molar de H2S.Ejemplo resuelto: una línea de gas a 100 bar absolutos con 0,5% molar de H2S tiene 100 × 0.005=0.5 bar, que es50 kPade H2S. Eso está muy por encima de 0,3 kPa, por lo que la línea es amarga, y también está por encima de los límites de 10 a 20 kPa que se aplican a los grados dúplex (ver más abajo). Los sistemas en los que el H2S sólo se disuelve en un líquido necesitan calcular primero la presión parcial de la fase gaseosa; la norma da el método.

¿Cómo se comparan los principales grados según NACE MR0175?

Los grados forman una escalera desde 316L hasta aleaciones de níquel, pero PREN no solicita simplemente la escalera. PREN predice picaduras, mientras que los límites de MR0175 se establecen mediante el comportamiento de agrietamiento.

PREN (número equivalente de resistencia a las picaduras) se calcula como %Cr + 3.3 × %Mo + 16 × %N. Los grados dúplex tienen un PREN alto, pero su presión de H2S permitida es baja, porque la fase de ferrita es más sensible al craqueo por hidrógeno que las estructuras totalmente austeníticas. La tabla muestra los requisitos principales para los grados especificados con mayor frecuencia para tuberías de petróleo y gas.

Fuente: Aleaciones laminadas, "Sulfuro de hidrógeno - NACE MR0175/ISO 15156 y NACE MR0103" (condición y referencias de tabla); Ficha técnica Alleima SAF 2205 (límites 2205); Documento de prueba alojado en AMPP sobre hiperdúplex (20 kPa para PREN 40–45); Comentario de interpretación de ISO 15156 (límites 316); Valores PREN calculados por EETA a partir de una composición típica. Los límites mostrados son valores titulares; el texto que rige es el Anexo A de la norma ISO 15156-3 en la edición de su orden de compra.

¿Es el 316L lo suficientemente bueno para tuberías de gas y petróleo agrios?

Solo para servicios con acidez leve: el 316L recocido es aceptable hasta 60 grados a 100 kPa H2S, con un límite de dureza de 22 HRC y sin refuerzo mediante trabajo en frío.

Todos los aceros inoxidables austeníticos de la serie 300 comparten una tabla (Tabla A.2). Deben estar recocidos y templados en solución, libres de trabajo en frío destinado a aumentar la resistencia y no más duros que22 HRC (237 HBW). La placa estándar ASTM A240 y la tubería A312 suministradas en estado recocido normalmente cumplen con esto, siempre que la dureza informada esté por debajo del límite. Algunas páginas de distribuidores citan 23 HRC para 316L; el límite austenítico en la norma es 22 HRC.

El límite que suele decidir la cuestión es la temperatura.

Por encima de aproximadamente 60 grados, la presión permitida del H2S cae bruscamente y el SCC impulsado por cloruro se convierte en una preocupación. Para líneas amargas calientes que contienen cloruro, el 316L rara vez es la respuesta correcta; pasar a dúplex o una aleación superior. Las tuberías dobladas en frío, los accesorios conformados en frío y las roscas endurecidas por deformación en 316L necesitan controles de dureza por la misma razón.

¿Cuándo debería actualizar a dúplex o súper dúplex?

Elija 22Cr dúplex cuando el nivel de H2S sea bajo (aproximadamente 10 kPa o menos) y los cloruros sean altos. Elija súper dúplex hasta aproximadamente 20 kPa. Por encima de eso, pase a las aleaciones de níquel.

Los aceros inoxidables dúplex tienen una microestructura de dos fases de austenita y ferrita. Para calificar bajo la norma, el material debe ser recocido por solución con35–65% ferrita, y PREN separa las dos familias: aproximadamente 30 a 40 para dúplex, más de 40 para súper dúplex. El dúplex ofrece aproximadamente el doble de límite elástico que el 316L y una resistencia al cloruro mucho mejor, razón por la cual domina las tuberías de inyección de agua de mar, líneas de flujo y colectores.

Tres trampas atrapan a los compradores:

• Se penaliza el trabajo en frío.La hoja de datos de un productor proporciona al 2205 aproximadamente 1,5 psi (10 kPa) de H2S cuando se recoce y se enfría rápidamente, pero sólo 0,3 psi (2 kPa) en la condición de trabajo en frío. Por lo tanto, los tubos dúplex doblados en frío pueden quedar fuera de las mesas.
• Los límites de súper dúplex no son un solo número.Las investigaciones publicadas sobre el 25Cr superdúplex muestran que los lotes dentro del mismo rango UNS pueden diferir en el rendimiento del servicio amargo. Cuando el servicio queda fuera de las tablas, la ruta reconocida es realizar pruebas según la guía de la Federación Europea de Corrosión (Publicación 17 de EFC).
• Las soldaduras cuentan.El metal de soldadura también debe mantener un nivel de ferrita equilibrado y cumplir con los requisitos de dureza, por lo que la calificación del procedimiento de soldadura debe incluir ambos.

¿Cuándo son las aleaciones de níquel la elección correcta?

Utilice aleaciones de níquel en solución sólida como 625, 825 y C-276 cuando la presión, la temperatura, el pH bajo o el azufre elemental del H2S excedan lo que se permite manejar con dúplex.

Estas aleaciones no tienen fase de ferrita y tienen un contenido muy alto de níquel, por lo que mantienen su resistencia al agrietamiento en condiciones más duras. Los productores señalan, por ejemplo, que la aleación recocida 625 cumple con la Tabla A.13 sin que se requiera un informe de dureza, y que 625 y 600 cumplen con el estándar de refinería MR0103 siempre que la dureza sea igual o inferior a 35 HRC. La aleación 625 es una opción común para líneas de flujo, revestimientos y revestimientos de soldadura ácidos y ricos en CO2; se elige C-276 cuando también están presentes cloruros de ácido o especies oxidantes; La aleación 825 es adecuada para corrientes ácidas con ácidos de tipo sulfúrico a temperaturas moderadas.

Matiz honesto sobre la aleación 718.El 718 (y 725) endurecido por envejecimiento proporciona alta resistencia a los componentes internos de las válvulas, los soportes colgantes y los pernos, en lugar de a las tuberías de conducción.

Los límites de dureza publicados difieren: un productor cita 35 HRC para empacadores y tubulares de fondo de pozo, mientras que una hoja de datos de grado API 718 funciona con 40 HRC.

El límite depende de la categoría del equipo y de la tabla que se aplica, así que confírmelo con el estándar antes de realizar el pedido.

Recuerde que MR0175 no evalúa picaduras ni corrosión general. Todavía hay que elegir una aleación de níquel que pase las tablas de servicio amargo por su comportamiento de CO2, cloruro y ácido. Consulte nuestros artículos sobre Hastelloy C276 frente a C22 e Incoloy 825 en ácido sulfúrico.

¿Cómo se comparan la resistencia y el costo entre estos grados?

Los grados de mayor aleación cuestan más por kilogramo, pero su mayor límite elástico puede reducir el espesor de la pared y compensar en parte la prima.

¿Qué grado debería examinar primero para detectar una condición amarga determinada?

Comience con la presión parcial y la temperatura del H2S, luego verifique las necesidades de cloruro, pH y corrosión. La tabla ofrece sólo una primera pantalla.

¿Qué debe especificar una orden de compra para demostrar el cumplimiento de MR0175?

Nombre el estándar y la edición, indique las condiciones ácidas, fije la condición del tratamiento térmico y requiera dureza (y ferrita para dúplex) en el informe de prueba del material.

• Estándar y edición:"ANSI/NACE MR0175/ISO 15156-3, edición vigente en la fecha del PO, con Circulares Técnicas."
• Datos del servicio:Presión parcial de H2S, temperatura de diseño, contenido de cloruro, pH y cualquier azufre elemental.
• Condición:solución recocida y templada; nada de trabajo en frío para aumentar la fuerza; Indique cualquier conformado en frío permitido y sus límites.
• Dureza:valor máximo, método de prueba (HRC, HBW o HV con regla de conversión) y ubicación de la prueba, incluida la soldadura y la zona afectada por el calor en los carretes fabricados.
• Sólo dúplex:contenido de ferrita del 35 al 65 % en el metal base, más límites de ferrita de soldadura en la calificación del procedimiento de soldadura.
• Documentos:Certificado EN 10204 tipo 3.1, identificación positiva de materiales (PMI) y registros de tratamientos térmicos.
• Declaración de cumplimiento:solicítelo por escrito. Las fábricas a menudo no imprimen "MR0175" en los informes de prueba, porque el cumplimiento se deriva de la especificación y la dureza informada.

¿"Cumple con NACE" significa que la tubería no se corroerá?

El No. MR0175 califica un material contra el agrietamiento por H2S únicamente. Las picaduras, la corrosión por grietas, la corrosión por CO2 y la erosión aún necesitan controles por separado.

Una línea puede cumplir con todas las mesas MR0175 y aún así sumergirse en agua tibia rica en cloruro. Por lo tanto, los diseñadores combinan el estándar con pruebas de picaduras como ASTM G48, detección PREN y reglas de proyecto como NORSOK M-001. El cumplimiento total también depende del panorama general de estrés y entorno del equipo, que define la evaluación del servicio del usuario.

¿Viene una nueva edición de NACE MR0175/ISO 15156?

Sí. La edición ISO 2020 (publicada por ANSI/NACE como MR0175-2021) está actualizada y se está desarrollando una revisión reestructurada importante.

ISO 15156-3:2020 reemplazó la edición de 2015, y la página de estado de ISO la enumera como pendiente de revisión con un borrador en desarrollo. Los documentos de AMPP presentados en marzo de 2026 describen una reescritura organizada en tres nuevas partes: requisitos de materiales y procesamiento, evaluación del entorno de servicio y selección de materiales, y verificación, calificación y votación. Hasta que se publique y adopte la nueva edición, rige el texto 2020/2021. Especifique la edición en cada orden de compra para que no haya ambigüedad.

Preguntas frecuentes

Q: ¿NACE MR0175 es lo mismo que ISO 15156?

A: Sí. Son el mismo texto técnico, publicado por ISO como ISO 15156 y por NACE (ahora AMPP) como MR0175. Actualmente está vigente la edición ISO 2020.

Q: ¿Cuál es el límite de dureza para 316L en servicio amargo?

A: El 316L recocido está limitado a 22 HRC (237 HBW), debe estar libre de trabajo en frío destinado a aumentar la resistencia y está restringido a ambientes templados según la Tabla A.2.

Q: ¿Se puede utilizar dúplex 2205 por encima de 10 kPa H2S?

A: No bajo las tablas generales de la norma. Por encima de aproximadamente 10 kPa, elija súper dúplex (hasta aproximadamente 20 kPa) o una aleación de níquel, o califique el material mediante pruebas para el servicio específico.

Q: ¿Se aplica la MR0175 a las refinerías?

A: No. Los equipos de refinación y procesamiento están sujetos a la norma NACE MR0103/ISO 17945, que tiene sus propios límites de dureza (por ejemplo, 28 HRC para dúplex).

Q: ¿Cómo calculo la presión parcial del H2S?

A: Multiplique la presión absoluta total por la fracción molar de H2S. A 100 bar absolutos y 0,5% molar de H2S el resultado es 0,5 bar o 50 kPa.

Q: ¿Una tubería que cumple con MR0175 resiste las picaduras?

A: No automáticamente. La norma aborda únicamente las grietas, por lo que las picaduras y la corrosión general necesitan una evaluación por separado.

Referencias

Aleaciones laminadas. Sulfuro de hidrógeno: NACE MR0175/ISO 15156 y NACE MR0103.https://www.rolledalloys.com/articles/hydrogen-sulfide-nace-mr0175-iso-15156-nace-mr0103/

ISO 15156-3:2020, estado y alcance (Genorma).https://genorma.com/es/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

Conferencia AMPP 2026. Actualización a NACE MR0175/ISO 15156.https://content.ampp.org/ampp/proceedings-abstract/CONF_MAR26/2026/1/107421

Aleima. Ficha técnica del material SAF 2205.https://integration.alleima.com/cz/technical-center/material-datasheets/tube-and-pipe-seamless/saf-2205/

AMPP. Pruebas recientes de corrosión con H2S de acero inoxidable hiperdúplex.https://store.ampp.org/recent-hs-corrosion-tests-of-hyper-duplex-stainless-steel

TWI. Ensayos de acero inoxidable superdúplex para servicio ácido.https://www.twi-global.com/technical-knowledge/published-papers/testing-of-superduplex-stainless-steel-for-sour-service-march-2003

Clínica de Corrosión. Preguntas e interpretaciones para NACE MR0175/ISO 15156.https://www.corrosionclinic.com/corrosion/programs-and-courses/continuing-education/courses/Questions%20and%20interpretations%20for%20NACE%20MR0175_ISO-15156.html

Neóníquel. Hoja de datos de aleación 718 API.https://www.neonickel.com/alloys/all-alloys/alloy-718-api