附录A
(规范性附录)
抗环境开裂的耐蚀合金 (CRAs) 和其它合金
(包括表A.1—材料选择表使用指南)
A.1 总则
A.1.1 材料类别
用来列表的CRAs 或其它合金(见6.1)的材料类别如下：
—奥氏体不锈钢(定为材料类型和单一合金)(见A.2);
—高合金奥氏体不锈钢(定为材料类型和单一合金)(见A.3);
—固溶镍基合金(定为材料类型和单一合金)(见A.4);
—铁素体不锈钢(定为材料类型)(见A.5);
—马氏体不锈钢(定为单一合金)(见A.6);
—双相不锈钢(定为材料类型)(见A.7);
—沉淀硬化不锈钢(定为单一合金)(见A.8);
—沉淀硬化镍基合金(定为单一合金)(见A.9);
—钴基合金(定为单一合金)(见A.10);
—钛和钽合金(定为单一合金)(见A.11);
—铜，铝合金(定为材料类型)(见A.12)。
表A.1 到 A.42 中所列的CRAs 和其它合金，只要满足下列A.1.2,A.1.3,A.1.4 和A.1.5 的要求，不用进一步进行SSC,SCC 和GHSC 抗开裂试验，就可以用于表内所限制的环境 范 围 。
A.12中包含有使用铜和铝合金的信息。
A.13 包含了使用镀层，覆盖层和耐磨合金的建议。
注：所列的材料和所给出的环境限制原先都被列于NACE MR0175:2003(不再适用)中，除了自2003 年引入的无记名投票变化之外。
A.1.2 化学成分的限制
CRA 或其它合金的使用者应确保所用材料的化学分析满足SAE—ASTM 统一编号系 统中金属和合金提出的材料分析要求。
为遵照ISO 15156-3,材料还应满足正文中和/或它所属材料类别表中的任何规定。
A.1.3 抗开裂的环境和冶金的限制
细 款A.2.2 到 A.11.2 包含材料的选择表，该表列出了用于作任何设备或部件的材料的 环境限制。这些细款还经常包含另一些材料的选择表，该表列出了指定的设备或部件的材 料不受严格限制的环境条件。
这些表列出了关于温度， PH₂s 、Cr 、pH 、S⁰ 的应用限制。这些限制都可共同应用。表 中所用的pH 相当于最小原位pH。
注1:本附录表中，用于质量浓度的国际单位制单位为毫克每升；在美国习惯使用的单位是用百万分 之一 (ppm) 来表示。
注2: ISO 15156-2:2015,附录C 给出了PH₂s的计算指导。
注3: ISO 15156-2:2015,附录D 给出了pH的计算指导。
注4:材料选择表是在假设使用环境中无氧存在的条件下制定的。
在某一表格中可能无法对变量的具体限制做规定，但在此表中包括了反映目前认识的 解释性备注。
一种合金的环境限制只有当其在同一表的正文中给出的任何附加冶金限制内才有效。 当材料需经回火时，回火时间应充足，以确保整个壁厚都达到要求的硬度。
购买材料时，除了本附录中所列的具体的要求外，还宜考虑已知的冶金性能对材料在 含H₂S 的油气环境中行为的影响。 ISO 15156-1:2015,第8. 1条列出了这些性能。
A.1.4 焊接的要求和建议
为了使所生产的焊件能获得满意的抗开裂性能，材料类别的条款中包含了对该类别焊 接材料的要求和建议。
A.1.5 关 于CRAs 和其它合金的其它要求和建议
A.1.5.1 对覆盖层，表面处理，镀层，防腐层，内衬等的要求
有关覆盖层的成分、抗开裂性能和使用(见A.13)。
可采用金属镀层(电镀的和非电镀的),转化膜，塑料覆盖层或衬里，但不允许用于 防止开裂。
应考虑它们的应用对基体抗开裂性能的影响。
如果在低于被测试合金的下临界温度的某一温度下执行渗氮，则最大硬化层深度为
0.15mm(0.006in) 的渗氮是一种可接受的表面处理。在酸性使用环境中，如使用渗氮来作 为一种防止开裂的方式，这是不可接受的。
A.1.5.2 螺纹加工
采用机械切削工艺生产的螺纹是可接受的。
对于CRAs 和其它合金，只要该材料和其它方面的应用限制都遵照ISO 15156-3的 要 求，那么经冷成形(轧制)生产的螺纹是可接受的。
A.1.5.3 表面冷形变
只要导致表面冷形变的工艺如抛光，其冷作效应不超过普通机械加工(如车削或镗孔、 滚压、攻丝、钻孔等),就可被接受。
只要所使用的基体材料符合ISO 15156-3要求且限制喷丸尺寸最大为2.0mm(0.080in) 和Almen 强度最大不超过10C, 那么由受控的喷丸硬化产生的冷形变是可接受的。应按照 SAE AMS2430控制该工艺。
A.1.5.4 识别标识打印
允许使用低应力印记(点、震动的、弧形V) 的识别标识打印。
在低应力区，如法兰的外圆柱面，采用常用的尖锐V 形印记是容许的。常用的尖锐V 形印记不允许用于高应力区，除非设备使用者同意。
A.1.6 材料选择表的使用
表 A.1 为用于任何设备或部件材料选择表提供了使用指南。该表还为不太受环境和冶
金范围限制的有具体名称的设备或部件可以使用附加的材料选择表提供了指南。
注：见ISO 15156本部分的引言内的注释，该注释与技术通函ISO 15156-3:2009/Cir.2:2013和技术通 函ISO 15156-3:2009/Cir.3:2014的分类F 相关。
A.2 奥氏体不锈钢(定为材料类型和单一合金)
A.2.1 材料分析
本材料类型的奥氏体不锈钢应包含下列的元素，并按下列比例质量分数表示： C 最 大 值为0.08%,Cr 最小值为16% ,Ni 最 小 值 为 8 % ,P 最大值为0.045%,S 最大值为0.04%, Mn 最大值为2 . 0%,Si 最大值为2.0%,并允许添加其它合金元素。
对含碳量较高的UNS S30900和 S31000, 其含碳量在它们各自的技术规范范围内是可 接受的。
列于表D.1 中的合金能满足，但未必都满足以上要求。在某些情况下为满足本材料类 别的要求，将需要更严格地限制化学成分。也可见A.3.1。
常见工业做法是双重证实300系列不锈钢为标准等级和低碳等级，例如S31600(316) 和 S31603 (316L) 。 低碳300系列不锈钢给出的环境限制可适用于双重证实等级。
不应采用易切削奥氏体不锈钢产品。
A.2.3 本材料类别奥氏体不锈钢的焊接
焊缝的抗开裂性能要求应适用；见6.2.2。
焊 后HAZ 的硬度应不超过基体金属允许的最大硬度，并且焊缝金属的硬度应不超过
用作焊材的相应合金的最大硬度限制。
奥氏体不锈钢“L” 形填充金属最大含碳量(质量分数)应为0.03%。
如果补焊满足焊接工艺要求，焊件可被补焊。
A.3 高合金奥氏体不锈钢(定为材料类型和单一合金)
A.3.1 材料的化学成分
表D.2 中列出了本类型的某些合金的化学成分，这些化学成分能满足表A.8 和 表A.9
的正文中所示的有关分析要求。然而，在某些情形下，要求产品化学分析的限制范围比表 D.2 中的规定更严。
表D.2 中包括的不能满足表A.8 和 表A.9 中化学分析限定范围要求的奥氏体不锈钢，
但它们满足A.2.1的要求，可考虑作为材料类别A.2 的一部分。
不应采用易切削高合金奥氏体不锈钢。
A.3.2 高合金奥氏体不锈钢使用的环境和材料限制
A.3.3 本材料类别高合金奥氏体不锈钢的焊接
焊缝的抗开裂性能要求应适用；见6.2.2。
焊 后HAZ 的硬度应不超过基体金属允许的最大硬度，并且焊缝金属的硬度应不超过
用作焊材的相应合金的最大硬度限制。
如果补焊满足焊接工艺要求，焊件可被补焊。
A.4 固溶镍基合金(定为材料类型和单一合金)
A.4.1 材料的化学成分
表 A.12 列出了本材料类别的分类，共分为4a,4b,4c,4d,4e 类型，其使用见表A.13
和 表A.14。
表D.4 包含了本类别的某些铜-镍合金的化学成分。
A.4.3本材料类别的固溶镍基合金的焊接
焊缝的抗开裂性能要求应适用(见6.2.2)。
焊后HAZ 的硬度应不超过基体金属允许的最大硬度，并且焊缝金属的硬度应不超过 用作焊材的相应合金的最大硬度限制。
用固溶镍基焊材焊接固溶镍基合金时，没有硬度要求。
A.5 铁素体不锈钢(定为材料类型)
A.5.1 材料的化学成分
表 D.5 列出了本类型的某些合金的化学成分。
A.5.2 铁素体不锈钢使用的环境和材料限制
A.5.3 本材料类别铁素体不锈钢的焊接
焊缝的抗开裂性能要求应适用(见6.2.2)。
应进行焊接评定的硬度试验，最大硬度应为250HV 或被允许的不同硬度试验方法的等 效值。
A.6 马氏体(不锈)钢(定为单 一 合金)
A.6.1 材料的化学成分
表D.6 列出了表A.18～A.23 中所示的马氏体钢合金的化学成分。
不应采用易切削马氏体不锈钢。
A.6.3 本材料类别马氏体不锈钢的焊接
焊缝的抗开裂性能要求应适用(见6.2.2)。
焊后HAZ 的硬度应不超过基体金属允许的最大硬度，并且焊缝金属的硬度应不超过 用作焊材的相应合金的最大硬度限制。
用标称匹配焊材焊接的马氏体不锈钢应满足下列要求。
马氏体不锈钢焊件应在不低于621℃(1150°F) 进 行PWHT, 且应遵照6.2.2.2的要求。
低碳马氏体不锈钢焊件[J91540(CA6NM) 铸件或S42400 或 S41500(F6MN) 锻件] 应先冷却到25℃(77F) 后，再按下面所述进行单或双循环PWHT。
— 单循环PWHT 应在580至621℃(1075至1150F) 下进行。
— 双循环PWHT 应在671至691℃(1240至1275°F) 下进行，然后冷却到(77F) 或更低温度，再加热到580至621℃(1075至1150°F)。
A.7 双相不锈钢(定为材料类型)
A.7.1 材料的化学成分
表D.7 列出了某些双相不锈钢合金的化学成分，这些合金能满足，但未必都满足本材
料类别的限制。在某些情形下，限制化学成分需要比表D.7 中所列出的更为严格。
A.7.2 双相不锈钢使用的环境和材料限制
A.7.3 本材料类别双相不锈钢的焊接
焊缝的抗开裂性能要求应适用(见6.2.2)。
焊后HAZ 的硬度应不超过基体金属允许的最大硬度，并且焊缝金属的硬度应不超过 用作焊材的相应合金的最大硬度限制。
焊缝金属，HAZ 和基体金属的横截面应作为焊接工艺评定的部分进行检验。显微组织 应经适当的浸蚀并放大400倍做检查，且在晶粒边界应没有连续的沉淀物。金属相间的氮 化物和碳化物应不超过总量的1.0%。σ相不应超过0.5%。应按ASTM E562的要求测定焊 缝金属根部和不再加热的盖面焊道的铁素体含量，且应是在30%至70%体积百分数的范围 内 。
A.8 沉淀硬化不锈钢(定为单一合金)
A.8.1 材料的化学成分
表D.8 列出了A.8.2 各表中所示的沉淀硬化不锈钢的化学成分。奥氏体沉淀硬化不锈
钢列于表A.26 。马氏体沉淀硬化不锈钢列于表A.27~ 表A.30。
A.8.2 沉淀硬化不锈钢使用的环境和材料限制
A.8.3 本材料类别沉淀硬化不锈钢的焊接
焊缝的抗开裂性能要求应适用(见6.2.2)。
焊后基体金属的硬度应不超过基体金属允许的最大硬度，并且焊缝金属的硬度应不超 过用作焊接合金的相应金属的最大硬度限制。
A.9 沉淀硬化镍基合金(定为单一合金)
A.9.1 材料的化学成分
表D.9 列出了表A.31～A.37 中所示的沉淀硬化镍基合金的化学成分。
A.9.2 沉淀硬化镍基合金使用的环境和材料限制
表 A.31～表A.33 给出了供任何设备或部件使用的环境和材料的限制，并按沉淀硬化 镍基合金的应用将其分成相应的I 、IⅡ和 Ⅲ 组 。
A.9.3 本材料类别沉淀硬化镍基合金的焊接
焊缝的抗开裂性能要求应适用(见6.2.2)。
焊后基体金属的硬度应不超过基体金属允许的最大硬度，并且焊缝金属的硬度应不超过 用作焊接合金的相应金属的最大硬度限制。
A.10 钴基合金(定为单一合金)
A.10.1 材料的化学成分
表D.10 列出了A.38～A.40 的表中所示的钻基合金的化学成分。
A.10.2 钴基合金使用的环境和材料限制
A.10.3 本材料类别钴基合金的焊接
焊缝的抗开裂性能要求应适用(见6.2.2)。
焊后基体金属的硬度应不超过基体金属允许的最大硬度，并且焊缝金属的硬度应不超过 用作焊接合金的相应金属的最大硬度限制。
A.11 钛和钽(单一合金)
A.11.1 材料的化学成分
A.11.1.1 钛合金
表D.11 列出了表A.41 中所示的钛合金的化学成分。
A.11.1.2 钽合金
表D.12 列出了表A.42 中所示的钽合金的化学成分。
A.11.2 钛和钽合金使用的环境和材料限制
A.11.3 本材料类别钛合金和钽合金的焊接
焊缝的抗开裂性能要求应适用(见6.2.2)。
焊后基体金属的硬度应不超过基体金属允许的最大硬度，并且焊缝金属的硬度应不超过 用作焊接合金的相应金属的最大硬度限制。
A.12 铜基和铝基合金(定为材料类型)
A.12.1 铜基合金
铜基合金已被用于无温度， PH₂s,CI 或原位pH 限制的开采环境中。
注1:铜基合金在酸性油田环境中可能遭受加速质量损失腐蚀(失重腐蚀),尤其是氧存在时。
注2:某些铜基合金已显示出对GHSC的敏感性。
A.12.2 铝基合金
这些材料已被用于无温度，PH₂s,C1 或 原 位pH 限制的开采环境中。
使用者宜意识到铝基合金质量损失的腐蚀(失重腐蚀)强烈依赖于环境的pH。
A.13 镀层，覆盖层和耐磨合金
A.13.1 耐蚀镀层，衬里和覆盖层
A.2 至 A.11 中列出和规定的材料可用作耐蚀覆盖层，衬里或焊接堆焊层材料。
除非使用者能论证或文件证明作为保护层的镀层或覆盖层在长期使用中仍可能保持其 完整性，使用镀层或覆盖层后的基体金属仍应符合ISO 15156-2或 ISO 15156-3的要求，才 可使用。
这可能涉及热处观或消除应力处理的应用，它们可能会影响镀层，衬里或覆盖层的性能。
能够影响镀层，衬里或覆盖层长期使用完整性的因素包括在预期的使用环境中的环境开 裂，其它腐蚀机理的影响和机械损伤。
宜考虑覆盖层在使用期间变薄弱可能影响其耐蚀性能或机械性能。
A.13.2 耐磨合金
A.13.2.1 耐磨合金用作烧结的，铸造的或锻造的部件
ISO 15156(所有部分)中没有规定这些特别设计以提供耐磨部件的合金的抗环境开裂 性能。没有确立温度， PH₂s,C1 或原位pH 的生产限制。
用于抗磨损使用的某些材料可能是脆性的。若这些材料受拉伸，可能会发生环境开裂。 由这些材料制造的部件通常仅承受压缩加载。
A.13.2.2 表面硬化材料
可以使用硬化表面。
ISO 15156(所有部分)中没有规定这些特别设计以提供硬化表面的合金的抗环境开裂 性能。没有确立温度，PH₂s,C1 或 原 位pH 的生产限制。
用于表面硬化使用的某些材料可能是脆性的。若这些材料受拉伸，硬化表面可能会发生 环境开裂。
除非使用者能论证或文件证明作为硬化表面材料在长期使用中仍可能保持其完整性，使 用硬化表面材料后的基体金属仍应符合ISO 15156-2或 ISO 15156-3的要求，才可使用。