ISO 3845:2024
(Main)Oil and gas industries including lower carbon energy - Full ring ovalization test method for the evaluation of the cracking resistance of steel line pipe in sour service
Oil and gas industries including lower carbon energy - Full ring ovalization test method for the evaluation of the cracking resistance of steel line pipe in sour service
This document gives a method for determining the resistance to cracking of steel pipes in sour service. This test method employs a full-scale test specimen consisting of a short length of pipe (a ‘full ring’), sealed at each end to contain the sour test environment within. The test method applies to any pipe; seamless, longitudinally welded (with or without filler), helical welded, and to girth welds between pipes. NOTE 1 The specimen is usually a pipe but can also consist of flange neck or section of a bend, or other tubular component or a combination of the above. NOTE 2 This test method can also be used for corrosion resistant alloys (CRAs). The method utilizes ovalization by mechanical loading to produce a circumferential stress, equal to the target hoop stress, at two diametrically opposite locations on the inside surface of the test specimen. The test specimen is then subjected to single sided exposure to the sour test environment. NOTE 3 The test also allows measurement of hydrogen permeation rates.
Industries du pétrole et du gaz, y compris les énergies à faible teneur en carbone — Méthode d'essai de déformation du diamètre d'une conduite en acier pour évaluer sa tenue mécanique en environnement corrosif
Le présent document fournit une méthode pour déterminer la tenue mécanique des conduites en acier en environnement corrosif. La présente méthode d'essai utilise une éprouvette d'essai à pleine échelle consistant en un court tronçon de tube (une « section circulaire »), fermé de façon étanche à chaque extrémité afin de contenir la solution d'essai corrosive. La méthode d'essai s'applique à n'importe quelle conduite : sans soudure, soudée longitudinalement (avec ou sans métal d'apport), soudée en hélice, et aux soudures circulaires entre les conduites. NOTE 1 L'éprouvette consiste généralement en un tuyau, mais elle peut aussi consister en une collerette de bride ou une section de coude, ou un autre composant tubulaire ou une combinaison des éléments listés ci-avant. NOTE 2 La présente méthode d'essai peut également être utilisée pour les alliages résistant à la corrosion (CRA). La méthode d'essai utilise la déformation du diamètre par chargement mécanique afin de produire une contrainte circonférentielle, égale à la contrainte circonférentielle cible, à deux emplacements diamétralement opposés sur la surface intérieure de l'éprouvette d'essai. L'éprouvette d'essai est ensuite exposée sur un seul côté à l'environnement d'essai corrosif. NOTE 3 L'essai permet également de mesurer les vitesses de perméabilité à l'hydrogène.
General Information
Relations
Overview
ISO 3845:2024 - Full ring ovalization test method for the evaluation of the cracking resistance of steel line pipe in sour service specifies a full-scale laboratory test to assess the susceptibility of steel line pipe (and other tubular components) to hydrogen-related cracking in sour environments containing wet hydrogen sulfide (H2S). Published 2024 by ISO/TC 67, the standard defines the test principle, apparatus, reagents, sampling, monitoring and reporting requirements for exposing a sealed short-length pipe (“full ring”) to a sour test solution while applying controlled hoop stress by mechanical ovalization.
Key Topics and Requirements
- Test principle: Mechanical ovalization of a full-ring specimen produces circumferential (hoop) stress at two diametrically opposite inner-surface locations; the specimen is then exposed single-sided to a sour test environment.
- Specimen scope: Applicable to seamless, longitudinally welded (with/without filler), helical welded pipe, girth welds, and other tubular components (flange necks, bends). Also applicable to corrosion resistant alloys (CRAs).
- Monitoring and measurement:
- Regular in-situ non‑destructive testing (NDT), notably ultrasonic testing (UT), to detect crack initiation and propagation.
- Hydrogen permeation measurement options to quantify hydrogen transport.
- Post‑test NDT (magnetic particle testing, penetrant testing, visual) and metallographic examination.
- Apparatus and procedure: Detailed provisions for containment, seals, internal/external loading components, specimen preparation, test cell preparation, solution parameters, and test duration.
- Documentation: Required test and loading reports and annexed guidance (UT calibration, strain gauge installation, solution analysis by iodometric titration, example reports, acceptance guidance).
- Safety: Explicit warning on hazards of H2S and requirement to follow national health and safety regulations.
Practical Applications
- Assessing pipeline integrity and material selection for oil & gas and lower carbon energy systems exposed to sour service.
- Qualification of pipe grades, weld procedures, fittings and corrosion-resistant alloys against HIC (hydrogen-induced cracking), SSC (sulfide stress cracking) and SOHIC.
- Comparing performance of manufacturing routes (seamless vs welded), welds, and heat treatments under representative residual-stress conditions.
- Supporting procurement specifications, failure investigations and fitness-for-service evaluations where sour corrosion cracking is a concern.
Who should use ISO 3845:2024
- Corrosion and materials engineers, pipeline operators, integrity teams and QA/QC laboratories.
- NDT providers and test labs performing full-ring evaluations and hydrogen permeation measurements.
- Manufacturers of line pipe, fittings and CRAs, and standards committees developing acceptance criteria.
Related Standards (selected normative references)
ISO 2400, ISO 3059, ISO 3452, ISO 6892-1, ISO 7963, ISO 9934, ISO 11666, ISO 16810, ISO 17635, ISO 17638, ISO 8501-1, ISO 8044, ISO 4787.
Keywords: ISO 3845:2024, full ring ovalization test, sour service, H2S, steel line pipe, hydrogen-induced cracking, sulfide stress cracking, ultrasonic testing, hydrogen permeation, pipeline integrity.
Standards Content (Sample)
International
Standard
ISO 3845
First edition
Oil and gas industries including
2024-05
lower carbon energy — Full ring
ovalization test method for the
evaluation of the cracking resistance
of steel line pipe in sour service
Industries du pétrole et du gaz, y compris les énergies à
faible teneur en carbone — Méthode d'essai de déformation
du diamètre d'une conduite en acier pour évaluer sa tenue
mécanique en environnement corrosif
Reference number
© ISO 2024
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be reproduced or utilized otherwise in any form or by any means, electronic or mechanical, including photocopying, or posting on
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Website: www.iso.org
Published in Switzerland
ii
Contents Page
Foreword .v
Introduction .vi
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 2
4 Symbols and abbreviated terms. 6
5 Principle . 6
6 Reagents . 7
7 Apparatus . 8
7.1 Containment materials . .8
7.1.1 General .8
7.1.2 Lid and base .8
7.1.3 Seal rings .8
7.2 Internal loading components .8
7.3 External loading components .10
7.4 Loading component treatment .11
7.5 Ancillary components .11
8 Sampling .12
8.1 General . 12
8.2 Ultrasonic testing . 12
8.3 Magnetic particle testing/penetrant testing . 12
9 Procedure .12
9.1 General . 12
9.2 Test specimen . 12
9.2.1 Machining/Preparation . 12
9.2.2 Surface preparation . 13
9.2.3 Specimen loading . 13
9.3 Preparation of the test cell.17
9.4 Test duration and solution parameters .17
9.5 Test commencement .18
9.6 Monitoring .18
9.6.1 Test solution .18
9.6.2 Ultrasonic testing .19
9.6.3 Hydrogen permeation .19
9.6.4 Galvanic coupling .19
9.7 Test completion .19
9.8 Secondary testing .19
9.9 Evaluation of test specimen .19
9.9.1 General .19
9.9.2 Post-test non-destructive testing . 20
9.9.3 Metallographic examination . 20
10 Test report .22
Annex A (normative) Ultrasonic testing (UT) .24
Annex B (normative) Strain gauge installation .29
Annex C (normative) Analysis of test solution – Iodometric titration procedure.37
Annex D (informative) Summary of the full ring test procedure .40
Annex E (informative) Examples of types of cracking .46
Annex F (informative) Example of full ring test report and loading report .48
iii
Annex G (informative) Guidance on acceptance criteria .51
Bibliography .52
iv
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards
bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through
ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee
has been established has the right to be represented on that committee. International organizations,
governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely
with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are described
in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular, the different approval criteria needed for the different types
of ISO document should be noted. This document was drafted in accordance with the editorial rules of the
ISO/IEC Directives, Part 2 (see www.iso.org/directives).
ISO draws attention to the possibility that the implementation of this document may involve the use of (a)
patent(s). ISO takes no position concerning the evidence, validity or applicability of any claimed patent
rights in respect thereof. As of the date of publication of this document, ISO had not received notice of (a)
patent(s) which may be required to implement this document. However, implementers are cautioned that
this may not represent the latest information, which may be obtained from the patent database available at
www.iso.org/patents. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
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constitute an endorsement.
For an explanation of the voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and expressions
related to conformity assessment, as well as information about ISO's adherence to the World Trade
Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT), see www.iso.org/iso/foreword.html.
This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 67, Oil and gas industries including lower
carbon energy.
Any feedback or questions on this document should be directed to the user’s national standards body. A
complete listing of these bodies can be found at www.iso.org/members.html.
v
Introduction
Sour service cracking problems in susceptible steel line pipe are caused by the various forms of hydrogen
damage due to the presence of wet hydrogen sulfide (H S). The main mechanisms are hydrogen-induced
cracking (HIC) or stepwise cracking (SWC), sulfide stress cracking (SSC) and stress-oriented hydrogen-
induced cracking (SOHIC). An industry-proven technique for assessing the cracking resistance of steel line
pipe is to stress a full ring pipe specimen in a sour environment.
The advantages of the full ring test specified in this document are that it is not necessary to pressurize the
line pipe full ring specimen to achieve the required stress, and residual stresses are retained. Equivalent
internal stresses can be produced by ovalization of the pipe using mechanical means.
Additional advantages are more representative samples, when compared to machined four-point bend
specimens and single-sided exposure can allow in-situ inspection during test exposure.
A known stress is exerted at two regions on a full ring section of steel pipe. The pipe specimen is then
exposed internally to the sour test solution.
Ultrasonic testing can be conducted regularly on internally loaded test specimens during the exposure period
to monitor crack initiation and propagation. Hydrogen permeation measurements may also be conducted.
Both crack initiation and propagation can therefore be monitored. Finally, a metallurgical examination is
undertaken to classify any indications found by non-destructive testing (NDT), such as visual inspection,
magnetic particle testing (MT), penetrant testing (PT) or ultrasonic testing (UT).
The method has been in use since 1984, but in 1991 a Joint Industry Sponsored Project was set up with
the aim of systematically developing, defining and validating the full ring test. The resultant test method
designed to determine the susceptibility of steel line pipe, bends, flanges and fittings, including all associated
welds to hydrogen damage caused by exposure to sour environments, was published by the UK HSE as OTI
[1]
95 635 and subsequently in 2016 as BS 8701, prior to adoption as ISO 3845.
vi
International Standard ISO 3845:2024(en)
Oil and gas industries including lower carbon energy — Full
ring ovalization test method for the evaluation of the cracking
resistance of steel line pipe in sour service
WARNING — The use of this document can involve hazardous materials, operations and equipment.
It does not purport to address all the safety or environmental problems associated with its use.
Attention is drawn to national and health safety practices and regulations regarding the use of
hazardous materials prior to use, in particular for hydrogen sulfide.
1 Scope
This document gives a method for determining the resistance to cracking of steel pipes in sour service.
This test method employs a full-scale test specimen consisting of a short length of pipe (a ‘full ring’), sealed
at each end to contain the sour test environment within. The test method applies to any pipe; seamless,
longitudinally welded (with or without filler), helical welded, and to girth welds between pipes.
NOTE 1 The specimen is usually a pipe but can also consist of flange neck or section of a bend, or other tubular
component or a combination of the above.
NOTE 2 This test method can also be used for corrosion resistant alloys (CRAs).
The method utilizes ovalization by mechanical loading to produce a circumferential stress, equal to the
target hoop stress, at two diametrically opposite locations on the inside surface of the test specimen. The
test specimen is then subjected to single sided exposure to the sour test environment.
NOTE 3 The test also allows measurement of hydrogen permeation rates.
2 Normative references
The following documents are referred to in the text in such a way that some or all of their content constitutes
requirements of this document. For dated references, only the edition cited applies. For undated references,
the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.
ISO 2400, Non-destructive testing — Ultrasonic testing — Specification for calibration block No. 1
ISO 3059, Non-destructive testing — Penetrant testing and magnetic particle testing — Viewing conditions
ISO 3452 (all parts), Non-destructive testing – Penetrant testing
ISO 4787, Laboratory glass and plastic ware — Volumetric instruments — Methods for testing of capacity and for use
ISO 6892-1, Metallic materials — Tensile testing — Part 1: Method of test at room temperature
ISO 7963, Non-destructive testing — Ultrasonic testing — Specification for calibration block No. 2
ISO 8044, Corrosion of metals and alloys — Vocabulary
ISO 8501-1, Preparation of steel substrates before application of paints and related products — Visual
assessment of surface cleanliness — Part 1: Rust grades and preparation grades of uncoated steel substrates and
of steel substrates after overall removal of previous coatings
ISO 9934 (all parts), Non-destructive testing — Magnetic particle testing
ISO 11666, Non-destructive testing of welds — Ultrasonic testing — Acceptance levels
ISO 16810, Non-destructive testing – Ultrasonic testing – General principles
ISO 17635, Non-destructive testing of welds — General rules for metallic materials
ISO 17638, Non-destructive testing of welds — Magnetic particle testing
ISO 17640:2018, Non-destructive testing of welds — Ultrasonic testing — Techniques, testing levels, and
assessment
ISO 22232 (all parts), Non-destructive testing — Characterization and verification of ultrasonic test equipment
ISO 23277, Non-destructive testing of welds — Penetrant testing — Acceptance levels
ASTM D1193, Standard Specification for Reagent Water
ASTM E1237, Standard Guide for Installing Bonded Resistance Strain Gages
ASTM F21, Standard test method for hydrophobic surface films by the atomizer test
NACE TM0284: 2016, Evaluation of Pipeline and Pressure Vessel Steels for Resistance to Hydrogen-Induced
Cracking
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 8044 and the following apply.
ISO and IEC maintain terminology databases for use in standardization at the following addresses:
— ISO Online browsing platform: available at https:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: available at https:// www .electropedia .org/
3.1
ancillary components
parts of the apparatus necessary for the test which are not the loading components to impart stress (3.26)
3.2
corrosion-resistant alloy
CRA
alloy intended to be resistant to general and localized corrosion of oilfield environments that are corrosive
to carbon steels
[SOURCE: ISO 15156-1:2020, 3.6]
3.3
imperfection
discontinuity or irregularity in the product wall or on the product surface that is detectable by inspection
methods outlined in this document
3.4
indication
evidence obtained by non-destructive inspection
3.5
girth weld
butt weld joining one pipe to another (or bend or flange)
3.6
hardness
resistance of metal to plastic deformation (3.16), usually determined by indentation
3.7
heat-affected zone
HAZ
portion of base metal not melted during brazing, cutting or welding (3.31), but whose microstructure (3.14)
and properties are altered by the thermal cycle of these processes
3.8
helical weld
DEPRECATED: spiral weld
weld running helically (spirally) around the circumference of a pipe formed from strip
3.9
hydrogen-induced cracking
HIC
planar cracking that occurs in carbon and low alloy steels (3.12) when atomic hydrogen diffuses into the
steel and then combines to form molecular hydrogen at trap sites
[SOURCE: ISO 15156-1:2020, 3.12, modified — Note 1 to entry has been removed.]
3.10
hydrogen permeation
process of atomic hydrogen diffusion through a metal
3.11
longitudinal weld
straight weld running along the longitudinal axis of a pipe
3.12
low alloy steel
steel with a total alloying element content of less than about 5 % mass fraction, but more than specified for
carbon steel
[SOURCE: ISO 15156-1:2020, 3.15]
3.13
measured strain
ε , ε , ε
1 2 3
surface strain (3.24) as measured by various techniques in one or more of three known directions at the surface
3.14
microstructure
structure of a metal as revealed by microscopic examination of a suitably prepared specimen
[SOURCE: ISO 15156-1:2020, 3.16]
3.15
modulus of elasticity
Young’s modulus
E
ratio of tensile or compressive stress (3.26) to corresponding strain (3.24) below the elastic limit
3.16
plastic deformation
permanent deformation caused by straining beyond the elastic limit
3.17
Poisson’s ratio
v
dimensionless material constant (approximately constant for steel) given by the ratio of contraction/
expansion per unit length tangential to the direction of loading over the expansion/contraction per unit
length in the direction of loading
3.18
principal strain
ε
p
maximum and minimum strain (3.24) levels existing at a point on the test surface acting at 90° to each other
as calculated from measured strain (3.13) values
3.19
residual stress
σ
res
stress (3.26) present in a component free of external forces or thermal gradients
[SOURCE: ISO 15156-1:2020, 3.18, modified — The symbol σ has been added.]
res
3.20
sour environment
environment where hydrogen sulfide exists in the presence of water
3.21
specific service
conditions of application for the materials/components for which testing is defined to match the customer’s
requirements
Note 1 to entry: Fitness-for-purpose has also been historically used to define these same requirements.
3.22
specified minimum yield strength
SMYS
minimum yield strength (3.34) permitted for a given grade of material in product specifications
3.23
stepwise cracking
SWC
cracking that connects hydrogen-induced cracks on adjacent planes in a steel
Note 1 to entry: This term describes the crack appearance. The linking of hydrogen-induced cracks to produce stepwise
cracking is dependent on the local strain (3.24) between the cracks and the embrittlement of the surrounding steel by
dissolved hydrogen. HIC/SWC is usually associated with low-strength plate steels used in the production of pipes and
vessels.
[SOURCE: ISO 15156-1:2020, 3.21]
3.24
strain
ε
dimensionless ratio of the change in length per unit length (e.g. mm/mm)
Note 1 to entry: It is normally expressed in parts per million (ε × 10 ) of microstrain (µε).
3.25
strain gauge
device using electrical resistance, which changes in proportion to applied strain (3.24)
3.26
stress
σ
applied force per unit area existing on any object as a result of external mechanical or thermal influences
acting in that direction
3.27
stress-oriented hydrogen-induced cracking
SOHIC
staggered small cracks formed approximately perpendicular to the principal stress (3.26) (residual or
applied) resulting in a “ladder-like” crack array linking (sometimes small) pre-existing HIC
Note 1 to entry: The mode of cracking can be categorized as SSC (3.28) caused by a combination of external stress
and the local strain (3.24) around hydrogen-induced cracks. SOHIC is related to SSC and HIC/SWC (3.23). It has been
observed in parent metal of longitudinally welded pipe and in the heat-affected zone (HAZ) (3.7) of welds in pressure
vessels. SOHIC is a relatively uncommon phenomenon usually associated with low-strength ferritic pipe and pressure
vessel steels.
[SOURCE: ISO 15156-1:2020, 3.23]
3.28
sulfide stress cracking
SSC
cracking of metal involving corrosion and tensile stress (3.29) (residual and/or applied) in the presence of
water and H S
Note 1 to entry: SSC is a form of hydrogen stress cracking (HSC) and involves the embrittlement of the metal by atomic
hydrogen that is produced by acid corrosion on the metal surface. Hydrogen uptake is promoted in the presence of
sulfides. The atomic hydrogen can diffuse into the metal, reduce ductility, and increase susceptibility to cracking.
High-strength metallic materials and hard weld zones are prone to SSC.
[SOURCE: ISO 15156-1:2020, 3.24]
3.29
tensile stress
ratio of load to original cross-sectional area
Note 1 to entry: These stresses include axial or longitudinal, circumferential or hoop and residual.
3.30
ultrasonic testing
testing of material by ultrasound for the presence of imperfections (3.3)
3.31
welding
joining of two metallic materials, usually by fusion techniques
3.32
weldment
portion of a component on which welding (3.31) has been performed, including the weld metal (3.33), the
heat-affected zone (HAZ) (3.7), and the adjacent parent metal
[SOURCE: ISO 15156-2:2020, 3.24, modified — The abbreviated term for "heat-affected zone", HAZ, has
been added.]
3.33
weld metal
portion of a weldment (3.32) that has been molten during welding (3.31)
3.34
yield strength
stress (3.26) at which a material exhibits a specified deviation from the proportionality of stress to strain (3.24)
Note 1 to entry: The deviation is expressed in terms of strain by either the offset method (usually at a strain of 0,2 %)
or the total-extension-under-load method (usually at a strain of 0,5 %).
4 Symbols and abbreviated terms
AYS actual yield strength
CAR crack area ratio
CRA corrosion-resistant alloy
DAC distance-amplitude-corrected
E modulus of elasticity
EPDM ethylene propylene diene monomer
EPM ethylene propylene copolymer
HAZ heat-affected zone
HIC hydrogen-induced cracking
MT magnetic particle testing
NBR nitrile butadiene rubber
NDT non-destructive testing
PT penetrant testing
PTFE polytetrafluoroethylene
R 0,2 % proof stress in accordance with ISO 6892-1
p0,2
SOHIC stress-oriented hydrogen-induced cracking
SMYS specified minimum yield strength
SSC sulfide stress cracking
SWC step-wise cracking
SZC soft-zone cracking
UT ultrasonic testing
ε strain
ε principal strain
p
ʋ Poisson's ratio
σ stress
σ principal stress
p
σ residual stress
res
5 Principle
A short length of pipe (a ‘full ring’) is mechanically loaded to produce a circumferential stress equal to the
target hoop stress at two diametrically opposite locations on the inside surface of the test specimen. The
test specimen is subjected to a predetermined stress by ovalization and exposed to a sour environment.
Testing is undertaken within an enclosure or in a restricted area.
The test specimen may be monitored throughout the test exposure to determine the extent of development
of hydrogen damage due to the presence of wet hydrogen sulfide (H S). It is then subjected to post-test non-
destructive testing and metallographic examination.
6 Reagents
6.1 The following reagent grade or higher-purity chemicals shall be used:
— sodium acetate, CH COONa;
— sodium chloride, NaCl;
— acetic acid, CH COOH;
— hydrochloric acid, HCl;
— sodium hydroxide, NaOH.
6.2 The following gases shall be used:
— hydrogen sulfide, 99,5 % minimum;
— carbon dioxide, 99,995 % minimum;
— inert gas used for the removal of oxygen, such as nitrogen, argon, or other non-reactive gas, 99,998 %
minimum.
6.3 Water, distilled or deionized, conforming to the minimum purity requirements of Type IV of ASTM
D1193 shall be used.
6.4 Test environment
6.4.1 General
The test solution used shall be reported for each test. All reagents added to the test solution shall be
measured to ±1,0 % of the quantities specified.
The test solution shall be prepared in a separate sealed vessel followed by sparging with inert gas prior to
transferring the test solution to the test cell, which has been subjected to inert gas purging in advance (see 9.5).
The test solution pH before transfer to the test cell shall be measured and verified to conform with
requirements.
The H S concentration in the solution shall be measured using the iodometric titration method described in
Annex C, or other equivalent method (e.g. photometric measurement).
6.4.2 Test solutions
The following test solutions shall be used depending on the specific test requirements:
a) NACE TM0284 Solution A: This test solution shall consist of a mass fraction of 5,0 % NaCl and 0,50 %
CH COOH in distilled or deionized water (i.e. 50,0 g of NaCl and 5,00 g of CH COOH dissolved in 945 g of
3 3
distilled or deionized water). The initial pH shall be 2,7 ± 0,1. Alteration of the test solution chemistry to
adjust pH is not allowed. If the test solution pH is out of range the solution shall be discarded.
b) NACE TM0284 Solution C ('fitness for purpose' solution): This test solution shall consist of a mass
fraction of 5,0 % NaCl and 0,40 % CH COONa in distilled or deionized water (i.e. 50,0 g of NaCl and 4,00 g
of CH COONa dissolved in 946 g of distilled or deionized water).
The target pH shall be defined by the customer. The initial pH shall be adjusted to the target pH ±0,2 by
addition of HCl or NaOH before saturation with H S or the H S/CO gas mixture.
2 2 2
c) Customer specified/field specific test solution.
NOTE a) and b) are equivalent to the test environments defined in ISO 15156-2:2020, Annex B.
6.4.3 Test gas composition
One of the following test gases shall be used depending on the specific test requirements:
a) NACE TM0284 Solution A: H S;
b) NACE TM0284 Solution C: H S or test gas mixtures consisting of H S and CO ;
2 2 2
c) customer specified/field specific test solution: H S or test gas mixtures consisting of H S and CO or
2 2 2
H S and N .
2 2
The test gas or mixture composition shall be defined by the customer. Pre-mixed commercial test gas
mixtures shall have a composition verified by analysis. Continuously-blended test gas mixtures shall have
a composition verified by measurement. Each pure component gas used for continuously-blended test gas
mixtures shall conform to the requirements of 6.2.
7 Apparatus
7.1 Containment materials
7.1.1 General
All materials employed in the test equipment shall be resistant to the test environment over the duration of
the test.
7.1.2 Lid and base
Lid and base shall be made of:
a) polymethylmethacrylate (also known as acrylic) of appropriate thickness to avoid deformation with
surfaces pre-treated with 50 % acetic acid solution for 1 h to 2 h;
b) PTFE coated/lined steel; or
c) other materials conforming to 7.1.1.
7.1.3 Seal rings
Seal rings shall be made from material conforming to 7.1.1
NOTE NBR, EPM/EPDM and PTFE have been found to be suitable seal materials.
7.2 Internal loading components
An example of the internal loading components that may be used to apply the stress to the specimen is
shown in Figure 1.
The turnbuckle consists of a barrel with a left- and right-handed thread bore, into which two sections screw
with the appropriate thread.
NOTE 1 ACME (ballistic) threading has been found to be suitable. Austenitic stainless steel has been found to be
reusable and has not led to detrimental galvanic effects.
The face of the load distribution block which fits against the ring section is profiled to fit the ring section to
ensure even load application.
The load distribution blocks shall consist of a galvanically compatible material to that of the internal surface
of the specimen. Loading blocks shall be sufficiently rigid so that the applied load is maintained over the
duration of the test.
NOTE 2 Low alloy steel has been found to be suitable.
Key
1 pipe inside diameter 5 weldment
2 closed jack position 6 hydraulic jack
3 load distribution blocks 7 spacer block
4 turnbuckle 8 height adjustable supports
Figure 1 — Example of internal loading components
7.3 External loading components
External loading of the test specimen may be required, e.g. for pipe diameters <300 mm or with larger
diameter pipe of thick wall/diameter combinations which preclude internal loading. Figure 2 shows a
typical configuration of specimen and loading components. External loading imparts the target strain at the
centre of the contact location on each block and, as such, precludes the in-test UT assessment. Internal strain
gauging is used to monitor the load application.
Loading blocks shall be sufficiently rigid so that the applied load is maintained over the duration of the test.
The internal face (contact surface) in the centre of the block shall have a machined longitudinal slot with
a minimum arc length of 75 mm or 5 % of the pipe circumference, whichever is greater, and should have
a radius typically equivalent to 1,05 to 1,10 times the anticipated maximum external radius of the test
specimen under loading.
Key
1 loading blocks with clearance holes
2 radius longitudinal slot
3 ring specimen
4 bolts with nuts/washers
Figure 2 — Example of external loading components
7.4 Loading component treatment
Both internal and external forms of loading components (see Figures 1 and 2) shall be designed for repeated
use. At the conclusion of the full ring test, any loading components that have been submerged within the test
solution shall be thoroughly wire brushed and, where practicable, submerged in oil until required for further
use. On removal from the oil, the components shall be degreased. At no time shall loading components of
either form come into contact with greases containing copper (Cu) or molybdenum disulfide (MoS ).
7.5 Ancillary components
Ancillary components in contact with or exposed to the test environment, such as thermowells, shall
conform to 7.1.1.
8 Sampling
8.1 General
The pipe sample(s) shall be representative of the commercial product and any weld shall be made using an
appropriate welding procedure.
NOTE Additional material can be required to provide the tensile specimens for the determination of the AYS.
The pipe sample(s) to be tested shall be examined as described in 8.2 and 8.3 to ensure freedom from
imperfections to permit specimen extraction.
8.2 Ultrasonic testing
The external surface of the sample shall be 100 % inspected using the ultrasonic test procedure detailed in
Annex A. The sample shall be inspected using a compression probe and shear wave probes of angles 45°, 60°
and 70°. All indications shall be recorded.
NOTE The purpose of this inspection is to confirm suitability of the sample for extraction of the test specimen(s)
and to provide a “fingerprint” which will enable a quantitative comparison to be made with later inspections and to
avoid misinterpretation of pre-existing indications.
8.3 Magnetic particle testing/penetrant testing
The entire internal surface of the sample shall be inspected using magnetic particle testing for carbon and
low alloy steel, or penetrant testing for CRAs.
Magnetic particle testing shall be performed using a documented procedure conforming to the ISO 9934
series, ISO 3059, ISO 17635 and ISO 17638. Penetrant testing shall be performed using a documented
procedure conforming to the ISO 3452 series, ISO 3059 and ISO 23277.
9 Procedure
9.1 General
Where the test specimen contains a girth weld, it shall be positioned at the mid-length. To retain the residual
stress produced during manufacture and welding, the length of the test specimen shall be equal to or greater
than the outer diameter.
Characterization of residual stress in the test specimen should be considered to aid post-test analysis.
If the test specimen contains a specific region for assessment (e.g. a repair weld or strained area), then this
position shall be clearly marked on the external surface so that the applied load can be aligned accordingly.
NOTE 9.2.3.1 provides guidance on the alignment of seam welds, repair welds, etc. to optimize the data generated
per test specimen.
The specimen shall be grit-blasted and the ends prepared so that they can later be fitted with gas-tight seals.
An illustrated summary of the procedure is given in Annex D.
9.2 Test specimen
9.2.1 Machining/Preparation
The length of the test specimen shall be equal to or greater than the outside diameter of the line pipe sample.
The ends on the test specimen shall be machined to provide clean, flat surfaces. A groove may then be
machined in the end faces to accommodate an o-ring seal.
9.2.2 Surface preparation
9.2.2.1 Carbon and low alloy steel
The internal surface shall be in one of two conditions:
a) prepared by grit blasting using grit with a nominal maximum diameter of 1,0 mm without re-circulation
to a minimum grade Sa. 2,5 in accordance with ISO 8501-1.
NOTE 20-40 mesh (0,84 mm to 0,40 mm) garnet grit has been found to be suitable.
b) other surface conditions as specified by the customer specified, including as-received to retain surface
features of interest.
To avoid flash rusting of the cleaned surface, after completion of grit blasting or other surface preparation,
the ring specimen shall be stored in dry air or an inert gas atmosphere prior to strain gauging, loading and
sealing.
9.2.2.2 Corrosion-resistant alloys
The internal surface shall be degreased and the adequacy of degreasing verified in accordance with
ASTM F21 or equivalent. The surface shall not be abraded.
NOTE Other surface treatments can be used if specified by the customer.
9.2.3 Specimen loading
9.2.3.1 Position of maximum stress
The specimen shall be marked such that the maximum stress shall be applied at:
a) the area adjacent to the seam weld (if present);
b) any ultrasonic indications found in the girth weld or weld repair; or
c) any other customer specified location.
NOTE 1 It is therefore useful to consider these points prior to producing the test sample, as it is possible for the
repair area in a girth weld to be positioned 180° from a seam weld, in which case both critical areas can be tested
simultaneously at or above the minimum test stress.
NOTE 2 It is common industrial practice when lengths of seam welded pipe are welded together, that the two pipe
seam welds are a minimum of 30° apart. For efficient testing, placing the seam welds 180° apart is useful as both
seams can then be tested simultaneously at or above the minimum test stress.
NOTE 3 Annex B provides details of the strain gauging technique and also shows the various combinations of ring
specimens that can be tested.
9.2.3.2 Strain gauge locations
The ring specimen shall be loaded by internal or external loading as illustrated in Figure 3 and Figure 4. To
monitor the load and determine the stress during application of the load, strain gauges shall be attached to
the internal surface in accordance with Annex B.
Key
1 0° position for maximum target stress 4 turnbuckle
2 load distribution blocks 5 180° position for maximum target stress
3 strain gauges 6 ring specimen
Figure 3 — Example of full ring test configuration using internal loading technique
Key
1 loading blocks with clearance holes 4 strain gauges
2 0° position for maximum target stress 5 180° position for maximum target stress
3 bolts with nuts/washers 6 ring specimen
Figure 4 — Example of full ring test configuration using external loading technique
9.2.3.3 Dimensional checks pre-loading
Measure and record:
— the specimen length;
— the wall thickness of the pipe at 0° and 180° positions;
— the outer diameter across 0° to 180° positions;
— the outer diameter across 90° to 270° positions;
— the position of any welds.
9.2.3.4 Strain gauge installation
Strain gauges shall be installed in accordance with Annex B.
9.2.3.5 Required stress
The required stress to be applied shall be specified by the customer.
9.2.3.6 Calculation of applied stress/strain
The principal circumferential stress to be applied is calculated as follows.
If the AYS value is used, it shall be taken from the average of two or more uniaxial tensile tests.
In the absence of an appropriate definition of the AYS in the manufacturing specification, the stress-
percentage extension curve determined at the test temperature shall be used to derive the 0,2 % proof
strength, plastic extension, R , as defined in ISO 6892-1.
p0,2
For testing at stresses up to the elastic limit, the applied principal stress, σ , is determined from the
p
circumferential, ε and longitudinal, ε strain gauge readings using Formula (1):
c l
E
σε= ()+vε (1)
pc l
1−v
where
E is the modulus of elasticity;
v is the Poisson's ratio;
ε is the strain measured in circumferential direction;
c
ε is the strain measured in longitudinal direction.
l
For testing CRAs at stresses between the elastic limit and R , the principal strain value required shall
p0,2
be taken from the average of two or more stress-percentage extension curves determined at the test
temperature.
NOTE In the elastic part of the stress-percentage extension curve, the value of the slope does not necessarily
represent the modulus of elasticity (and the abscissa of the stress-percentage extension plot does not therefore
necessarily represent strain). This value can closely agree with the value of the modulus of elasticity if optimal
conditions (high resolution, double sided, averaging extensometers, perfect alignment of the test piece, etc.) are used.
I
...
Norme
internationale
ISO 3845
Première édition
Industries du pétrole et du gaz, y
2024-05
compris les énergies à faible teneur
en carbone — Méthode d'essai de
déformation du diamètre d'une
conduite en acier pour évaluer sa
tenue mécanique en environnement
corrosif
Oil and gas industries including lower carbon energy — Full
ring ovalization test method for the evaluation of the cracking
resistance of steel line pipe in sour service
Numéro de référence
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publication ne peut être reproduite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique,
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Web: www.iso.org
Publié en Suisse
ii
Sommaire Page
Avant-propos .v
Introduction .vi
1 Domaine d'application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 2
4 Symboles et abréviations . 6
5 Principe. 7
6 Réactifs . 7
7 Appareillage . 9
7.1 Matériaux de confinement .9
7.1.1 Généralités .9
7.1.2 Couvercle et base.9
7.1.3 Bagues d'étanchéité .9
7.2 Composants de chargement interne .9
7.3 Composants de chargement externe . .10
7.4 Traitement des composants de chargement .11
7.5 Composants auxiliaires .11
8 Échantillonnage .12
8.1 Généralités . 12
8.2 Contrôle par ultrasons . 12
8.3 Magnétoscopie et contrôle par ressuage . 12
9 Procédure .12
9.1 Généralités . 12
9.2 Éprouvette d'essai . 13
9.2.1 Usinage/préparation . . 13
9.2.2 Préparation de surface . 13
9.2.3 Chargement de l'éprouvette . 13
9.3 Préparation de la cellule d'essai .18
9.4 Durée de l'essai et paramètres de la solution .18
9.5 Début de l'essai .19
9.6 Surveillance .19
9.6.1 Solution d'essai.19
9.6.2 Contrôle par ultrasons . 20
9.6.3 Perméabilité à l'hydrogène. 20
9.6.4 Couplage galvanique . 20
9.7 Fin de l'essai . 20
9.8 Essais secondaires . . 20
9.9 Évaluation de l'éprouvette d'essai . 20
9.9.1 Généralités . 20
9.9.2 Essais non destructifs après essai .21
9.9.3 Examen métallographique .21
10 Rapport d'essai .24
Annexe A (normative) Contrôles par ultrasons (UT) .26
Annexe B (normative) Installation de la jauge de déformation .31
Annexe C (normative) Analyse de la solution d'essai – Procédure de titrage iodométrique .40
Annexe D (informative) Summary of the full ring test procedure .43
Annexe E (informative) Examples of types of cracking .49
Annexe F (informative) Example of full ring test report and loading report .51
iii
Annexe G (informative) Guidance on acceptance criteria .53
Bibliographie .54
iv
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes nationaux
de normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est en général
confiée aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire
partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux. L'ISO collabore étroitement avec
la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier, de prendre note des différents
critères d'approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document
a été rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2
(voir www.iso.org/directives).
L'ISO attire l'attention sur le fait que la mise en application du présent document peut entraîner l'utilisation
d'un ou de plusieurs brevets. L'ISO ne prend pas position quant à la preuve, à la validité et à l'applicabilité de
tout droit de propriété revendiqué à cet égard. À la date de publication du présent document, l'ISO n'avait pas
reçu notification qu'un ou plusieurs brevets pouvaient être nécessaires à sa mise en application. Toutefois,
il y a lieu d'avertir les responsables de la mise en application du présent document que des informations
plus récentes sont susceptibles de figurer dans la base de données de brevets, disponible à l'adresse
www.iso.org/brevets. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne pas avoir identifié tout ou partie de
tels droits de brevet.
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données pour
information, par souci de commodité, à l'intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un engagement.
Pour une explication de la nature volontaire des normes, la signification des termes et expressions
spécifiques de l'ISO liés à l'évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l'adhésion de
l'ISO aux principes de l'Organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles techniques au
commerce (OTC), voir www.iso.org/avant-propos.
Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 67, Industries du pétrole et du gaz, y
compris les énergies à faible teneur en carbone.
Il convient que l'utilisateur adresse tout retour d'information ou toute question concernant le présent
document à l'organisme national de normalisation de son pays. Une liste exhaustive desdits organismes se
trouve à l'adresse www.iso.org/fr/members.html.
v
Introduction
Les problèmes de fissuration des conduites en acier sensibles en environnement corrosif sont dus aux
différentes formes de dommages causés par l'hydrogène en raison de la présence de dépôt humide de
sulfure d'hydrogène (H S). Les principaux mécanismes sont la fissuration induite par l'hydrogène (HIC) ou
la fissuration en gradins (SWC), la fissuration sous contrainte par l'H S (SSC) et la fissuration induite sous
contrainte par l'hydrogène (SOHIC). Pour évaluer la tenue mécanique d'une conduite en acier, une technique
qui a fait ses preuves dans cette industrie consiste à soumettre à des contraintes une éprouvette de conduite
de section circulaire dans un environnement corrosif.
L'avantage de l'essai de déformation de la section circulaire spécifié dans le présent document est qu'il
n'est pas nécessaire de mettre sous pression l'éprouvette de section circulaire de conduite pour obtenir la
contrainte requise, et que les contraintes résiduelles sont conservées. Des contraintes internes équivalentes
peuvent être produites en déformant le diamètre du tuyau à l'aide de moyens mécaniques.
Les autres avantages sont des échantillons plus représentatifs, par rapport aux éprouvettes coudées
en 4 points usinés, et l'exposition sur un seul côté peut permettre un contrôle sur site pendant l'exposition
d'essai.
Une contrainte connue est exercée sur deux zones d'une section circulaire d'une conduite en acier. L'intérieur
de l'éprouvette de conduite est ensuite exposé à la solution d'essai corrosive.
Des contrôles par ultrasons peuvent être effectués régulièrement sur des éprouvettes d'essai chargées
intérieurement pendant la période d'exposition afin de surveiller l'amorçage et la propagation des
fissures. Des mesurages de la perméabilité à l'hydrogène peuvent également être effectués. L'amorçage et
la propagation des fissures peuvent donc être surveillés. Enfin, un examen métallurgique est réalisé afin
de catégoriser toute marque trouvée par des essais non destructifs (NDT), tels que le contrôle visuel, la
magnétoscopie (MT), le contrôle par ressuage (PT) ou le contrôle par ultrasons (UT).
Cette méthode est utilisée depuis 1984, mais en 1991, un projet conjoint financé par l'industrie a été mis
sur pied dans le but de développer, de définir et de valider de façon systématique l'essai de déformation du
diamètre des conduites. La méthode d'essai obtenue, conçue pour déterminer la sensibilité des conduites,
coudes, brides et raccords en acier, y compris toutes les soudures associées, aux dommages causés par
l'hydrogène lors de l'exposition à des environnements corrosifs, a été publiée par le HSE du Royaume-Uni en
[1]
tant qu'OTI 95 635 puis en 2016 en tant que BS 8701, avant son adoption en tant qu'ISO 3845.
vi
Norme internationale ISO 3845:2024(fr)
Industries du pétrole et du gaz, y compris les énergies à
faible teneur en carbone — Méthode d'essai de déformation
du diamètre d'une conduite en acier pour évaluer sa tenue
mécanique en environnement corrosif
AVERTISSEMENT — L'utilisation du présent document peut impliquer la mise en œuvre de matériaux,
d'opérations et de matériels dangereux. Le présent document ne prétend pas aborder tous les
problèmes de sécurité ou environnementaux associés à son utilisation. L'attention est attirée sur les
réglementations et pratiques d'hygiène et de sécurité nationales relatives à l'utilisation de matières
dangereuses avant l'emploi, en particulier en ce qui concerne le sulfure d'hydrogène.
1 Domaine d'application
Le présent document fournit une méthode pour déterminer la tenue mécanique des conduites en acier en
environnement corrosif.
La présente méthode d'essai utilise une éprouvette d'essai à pleine échelle consistant en un court tronçon
de tube (une « section circulaire »), fermé de façon étanche à chaque extrémité afin de contenir la solution
d'essai corrosive. La méthode d'essai s'applique à n'importe quelle conduite : sans soudure, soudée
longitudinalement (avec ou sans métal d'apport), soudée en hélice, et aux soudures circulaires entre les
conduites.
NOTE 1 L'éprouvette consiste généralement en un tuyau, mais elle peut aussi consister en une collerette de bride ou
une section de coude, ou un autre composant tubulaire ou une combinaison des éléments listés ci-avant.
NOTE 2 La présente méthode d'essai peut également être utilisée pour les alliages résistant à la corrosion (CRA).
La méthode d'essai utilise la déformation du diamètre par chargement mécanique afin de produire
une contrainte circonférentielle, égale à la contrainte circonférentielle cible, à deux emplacements
diamétralement opposés sur la surface intérieure de l'éprouvette d'essai. L'éprouvette d'essai est ensuite
exposée sur un seul côté à l'environnement d'essai corrosif.
NOTE 3 L'essai permet également de mesurer les vitesses de perméabilité à l'hydrogène.
2 Références normatives
Les documents suivants sont cités dans le texte de sorte qu'ils constituent, pour tout ou partie de leur
contenu, des exigences du présent document. Pour les références datées, seule l'édition citée s'applique. Pour
les références non datées, la dernière édition du document de référence s'applique (y compris les éventuels
amendements).
ISO 2400, Essais non destructifs — Contrôle par ultrasons — Spécifications relatives au bloc d'étalonnage n° 1
ISO 3059, Essais non destructifs — Contrôle par ressuage et contrôle par magnétoscopie — Conditions
d'observation
ISO 3452 (toutes les parties), Essais non destructifs — Examen par ressuage
ISO 4787, Verrerie et matériel en plastique de laboratoire — Instruments volumétriques — Méthodes d'essai de
la capacité et d'utilisation
ISO 6892-1, Matériaux métalliques — Essai de traction — Partie 1: Méthode d'essai à température ambiante
ISO 7963, Essais non destructifs — Contrôle par ultrasons — Spécifications relatives au bloc d’étalonnage n° 2
ISO 8044, Corrosion des métaux et alliages — Vocabulaire
ISO 8501-1, Préparation des subjectiles d'acier avant application de peintures et de produits assimilés —
Évaluation visuelle de la propreté d'un subjectile — Partie 1: Degrés de rouille et degrés de préparation des
subjectiles d'acier non recouverts et des subjectiles d'acier après décapage sur toute la surface des revêtements
précédents
ISO 9934 (toutes les parties), Essais non destructifs — Magnétoscopie
ISO 11666, Essais non destructifs des assemblages soudés — Contrôle par ultrasons — Niveaux d'acceptation
ISO 16810, Essais non destructifs — Contrôle par ultrasons — Principes généraux
ISO 17635, Contrôle non destructif des assemblages soudés — Règles générales pour les matériaux métalliques
ISO 17638, Contrôle non destructif des assemblages soudés — Magnétoscopie
ISO 17640:2018, Essais non destructifs des assemblages soudés — Contrôle par ultrasons — Techniques, niveaux
d'essai et évaluation
ISO 22232 (toutes les parties), Essais non destructifs — Caractérisation et vérification de l’appareillage de
contrôle par ultrasons
ISO 23277, Contrôle non destructif des assemblages soudés — Contrôle par ressuage — Niveaux d'acceptation
ASTM D1193, Standard Specification for Reagent Water
ASTM E1237, Standard Guide for Installing Bonded Resistance Strain Gages
ASTM F21, Standard Test Method for Hydrophobic Surface Films by the Atomizer Test
N AC E T M028 4: 2016 , Evaluation of Pipeline and Pressure Vessel Steels for Resistance to Hydrogen-Induced
Cracking
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et les définitions de l'ISO 8044 ainsi que les suivants
s'appliquent.
L’ISO et l’IEC tiennent à jour des bases de données terminologiques destinées à être utilisées en normalisation,
consultables aux adresses suivantes:
— ISO Online browsing platform: disponible à l’adresse https:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: disponible à l’adresse https:// www .electropedia .org/
3.1
composants auxiliaires
parties de l'appareillage nécessaires à l'essai et qui ne sont pas les composants de chargement destinés à
transmettre la contrainte (3.26)
3.2
alliage résistant à la corrosion
CRA
alliage utilisé pour sa résistance à la corrosion, générale et localisée, dans des milieux pétroliers corrodant
les aciers au carbone
[SOURCE: : ISO 15156-1:2020, 3.6]
3.3
imperfection
discontinuité ou irrégularité dans la paroi ou la surface d'un produit qui peut être détectée par des méthodes
de contrôle décrites dans le présent document
3.4
marque
preuve obtenue par un contrôle non destructif
3.5
soudure circulaire
soudure sur toute la circonférence reliant une conduite à une autre (ou un coude ou une bride)
3.6
dureté
résistance d'un métal à la déformation plastique (3.16), généralement déterminée par indentation
3.7
zone affectée thermiquement
HAZ
partie du métal de base qui n'est pas en fusion lors du brasage, du découpage ou du soudage (3.31), mais dont
la microstructure (3.14) et les propriétés sont modifiées par le cycle thermique de ces procédés
3.8
soudure en hélice
DÉCONSEILLÉ: soudure hélicoïdale
soudure s'étendant en hélice (en spirale) autour de la circonférence d'une conduite formée à partir d'une bande
3.9
fissuration induite par l'hydrogène
HIC
fissuration dans le sens du laminage des aciers au carbone et des aciers faiblement alliés (3.12) due à la
recombinaison au voisinage de sites de piégeage d'hydrogène protonique en hydrogène moléculaire
[SOURCE: : ISO 15156-1:2020, 3.12, modifié — La Note 1 à l'article a été supprimée.]
3.10
perméabilité à l'hydrogène
processus de diffusion de l'hydrogène atomique à travers un métal
3.11
soudure longitudinale
soudure droite s'étendant le long de l'axe longitudinal d'une conduite
3.12
acier faiblement allié
acier dont la teneur totale en élément d'alliage ne dépasse pas 5 % de fraction massique environ, mais est
supérieure à celle définie pour l'acier au carbone
[SOURCE: : ISO 15156-1:2020, 3.15]
3.13
déformation mesurée
ε , ε , ε
1 2 3
déformation (3.24) de la surface telle que mesurée par différentes techniques dans une ou plusieurs
directions parmi trois directions connues à la surface
3.14
microstructure
structure d'un métal observée par examen microscopique d'une éprouvette convenablement préparée
[SOURCE: : ISO 15156-1:2020, 3.16]
3.15
module d'élasticité ;
module de Young
E
rapport entre la contrainte (3.26) de traction ou de compression et la déformation (3.24) correspondante en
dessous de la limite d'élasticité
3.16
déformation plastique
déformation permanente causée par une déformation au-delà de la limite élastique
3.17
coefficient de Poisson
v
constante de matériau sans dimension (approximativement constante pour l'acier) donnée par le
rapport entre la contraction/allongement par unité de longueur tangentielle à la direction de la charge et
l'allongement/contraction par unité de longueur dans la direction de la charge
3.18
déformation principale
ε
p
niveaux de déformation (3.24) maximal et minimal existant en un point de la surface d'essai agissant à 90°
l'un par rapport à l'autre, tel que calculé à partir des valeurs de la déformation mesurée (3.13)
3.19
contrainte résiduelle
σres
contrainte (3.26) s'exerçant sur un composant non soumis à des forces extérieures ou à des gradients
thermiques
[SOURCE: : ISO 15156-1:2020, 3.18, modifié — Le symbole σ a été ajouté.]
res
3.20
environnement corrosif
environnement dans lequel il existe du sulfure d'hydrogène en présence d'eau
3.21
service spécifique
conditions d'application des matériaux/composants pour lesquelles les essais sont définis de façon à
correspondre aux exigences du client
Note 1 à l'article: Dans le passé, le terme d'« aptitude à l'emploi » a également été utilisé pour définir ces mêmes
exigences.
3.22
limite spécifiée d'élasticité minimale
SMYS
limite apparente d'élasticité (3.34) minimale autorisée pour une qualité de matériau donnée dans les
spécifications du produit
3.23
fissuration en gradins
SWC
fissuration qui relie les fissurations induites par l'hydrogène (HIC) présentes dans des plans adjacents d'un acier
Note 1 à l'article: L'expression « fissuration en gradins » décrit l'aspect de la fissure. La liaison entre les fissurations
induites par l'hydrogène produisant la fissuration en gradins dépend de la déformation (3.24) locale entre les fissures
et de la fragilisation de l'acier environnant par l'hydrogène dissous. La HIC/SWC est généralement associée aux
produits plats en acier à faible résistance mécanique utilisés dans la fabrication des tuyauteries et des appareils à
pression.
[SOURCE: : ISO 15156-1:2020, 3.21]
3.24
déformation
ε
rapport sans dimension de la variation de longueur par unité de longueur (par exemple, mm/mm)
Note 1 à l'article: Il est normalement exprimé en parties par million (ε × 10 ) de microdéformation (µε).
3.25
jauge de déformation
dispositif qui utilise la résistance électrique, qui varie en fonction de la déformation (3.24) appliquée
3.26
contrainte
σ
force appliquée par unité de surface existant sur tout objet en raison d'influences mécaniques ou thermiques
externes agissant dans cette direction
3.27
fissuration induite sous contrainte par l'hydrogène
SOHIC
empilement de petites fissurations induites par l'hydrogène (HIC) se développant perpendiculairement à la
contrainte (3.26) principale (résiduelle ou appliquée) et entraînant un faciès final en « échelle de perroquet »,
reliant les (parfois très petites) fissurations induites par l'hydrogène initiales
Note 1 à l'article: Ce mode de fissuration peut être défini comme une fissuration sous contrainte par l'H S (SSC) (3.28)
engendrée par une combinaison de contrainte externe et de déformation (3.24) locale au niveau des fissurations
induites par l'hydrogène (HIC). La SOHIC est donc liée à la fois à la SSC et à la HIC/SWC (3.23). Ce type de fissuration
a été observé dans le métal de base de tuyauteries soudées longitudinalement et au niveau de la zone affectée
thermiquement (HAZ) (3.7) des soudures dans des appareils à pression. La fissuration induite sous contrainte par
l'hydrogène (SOHIC) est en fait un phénomène relativement rare qui est généralement associé aux aciers ferritiques à
faible résistance mécanique utilisés dans la fabrication de tuyauteries et d'appareils à pression.
[SOURCE: : ISO 15156-1:2020, 3.23]
3.28
fissuration sous contrainte par l'H S
SSC
fissuration d'un métal associée à la combinaison d'un milieu corrosif et d'une contrainte de traction (3.29)
(résiduelle et/ou appliquée), en présence d'eau et d'hydrogène sulfuré (H S)
Note 1 à l'article: La fissuration sous contrainte par l'H S est une forme de fissuration en milieu hydrogénant (HSC) ;
elle implique la fragilisation du métal par l'hydrogène protonique produit par le processus de corrosion acide à la
surface du métal. Le flux de chargement en hydrogène est facilité par la présence de sulfures. L'hydrogène protonique
peut se diffuser dans tout le métal, réduisant la ductilité de ce dernier et augmentant sa sensibilité à la fissuration. Les
matériaux métalliques à haute résistance mécanique et les zones dures des soudures sont particulièrement sensibles à
la fissuration sous contrainte par l'H S.
[SOURCE: : ISO 15156-1:2020, 3.24]
3.29
contrainte de traction
rapport entre la charge et l'aire de la section d'origine
Note 1 à l'article: Ces contraintes comprennent les contraintes axiales ou longitudinales, circonférentielles ou
circulaires et résiduelles.
3.30
contrôle par ultrasons
essais du matériau visant à détecter, à l'aide d'ultrasons, la présence d'imperfections (3.3)
3.31
soudage
assemblage de deux matériaux métalliques, généralement au moyen de techniques de fusion
3.32
soudure
partie d'un composant soudé comprenant le cordon de soudure, la zone affectée thermiquement (HAZ) (3.7)
et le métal de base adjacent
[SOURCE: : ISO 15156-2:2020, 3.24, modifié — L'abréviation de « heat-affected zone », HAZ, a été ajoutée.]
3.33
métal fondu
partie de la soudure (3.32) qui a été fondue durant le soudage (3.31)
3.34
limite apparente d'élasticité
contrainte (3.26) à laquelle un matériau présente un écart défini par rapport à la proportionnalité de la
contrainte à la déformation (3.24)
Note 1 à l'article: L'écart s'exprime en termes de déformation, soit avec la déformation résiduelle après décharge
(généralement 0,2 %), soit avec la déformation totale sous charge (généralement 0,5 %).
4 Symboles et abréviations
AYS limite réelle d'élasticité (actual yield strength)
CAR rapport de surface de la fissure (crack area ratio)
CRA alliage résistant à la corrosion (corrosion-resistant alloy)
DAC distance-amplitude corrigée
E module d'élasticité
EPDM éthylène-propylène-diène monomère
EPM copolymère éthylène propylène (ethylene propylene copoly-
mer)
HAZ zone affectée thermiquement (heat-affected zone)
HIC fissuration induite par l'hydrogène (hydrogen-induced crac-
king)
MT magnétoscopie (magnetic particle testing)
NBR caoutchouc nitrile butadiène (nitrile butadiene rubber)
NDT essai non destructif (non-destructive testing)
PT contrôle par ressuage (penetrant testing)
PTFE polytétrafluoroéthylène
R limite conventionnelle d'élasticité à 0,2 %, conformément à
p0,2
l'ISO 6892-1
SOHIC fissuration induite sous contrainte par l'hydrogène (stress-
oriented hydrogen-induced cracking)
SMYS limite spécifiée d'élasticité minimale (specified minimum
yield strength)
SSC fissuration sous contrainte par l'H S (sulfide stress crac-
king)
SWC fissuration en gradins (step-wise cracking)
SZC fissuration des zones de plus faible dureté (soft-zone crac-
king)
UT contrôle par ultrasons (ultrasonic testing)
ε déformation
ε déformation principale
p
ʋ coefficient de Poisson
σ contrainte
σ contrainte principale
p
σ contrainte résiduelle
res
5 Principe
Un court tronçon de conduite (une « section circulaire ») est soumis mécaniquement à une charge afin de
produire une contrainte circonférentielle, égale à la contrainte circonférentielle cible, à deux emplacements
diamétralement opposés sur la surface intérieure de l'éprouvette d'essai. L'éprouvette d'essai est soumise à
une contrainte prédéterminée par déformation du diamètre et exposée à un environnement corrosif. L'essai
est effectué dans une enceinte ou dans une zone à accès restreint.
L'éprouvette d'essai peut être surveillée tout au long de l'exposition d'essai afin de déterminer l'ampleur
du développement des dommages causés par l'hydrogène en raison de la présence de dépôt humide de
sulfure d'hydrogène (H S). Après l'essai, elle est ensuite soumise à un essai non destructif et à un examen
métallographique.
6 Réactifs
6.1 Les produits chimiques de qualité réactif ou de pureté supérieure suivants doivent être utilisés :
— acétate de sodium, CH COONa ;
— chlorure de sodium, NaCl ;
— acide acétique, CH COOH ;
— acide chlorhydrique, HCl ;
— hydroxyde de sodium, NaOH.
6.2 Les gaz suivants doivent être utilisés :
— sulfure d'hydrogène, 99,5 % minimum ;
— dioxyde de carbone, 99,995 % minimum ;
— gaz inerte utilisé pour éliminer l'oxygène, tel que l'azote, l'argon ou un autre gaz non réactif, 99,998 %
minimum.
6.3 Il faut utiliser de l'eau distillée ou dé-ionisée conforme aux exigences minimales de pureté du Type IV
de l'ASTM D1193.
6.4 Environnement d'essai
6.4.1 Généralités
La solution d'essai utilisée doit être consignée pour chaque essai. Tous les réactifs ajoutés à la solution d'essai
doivent être mesurés à ±1,0 % des quantités spécifiées.
La solution d'essai doit être préparée dans un récipient fermé séparé, puis subir un mélange avec un gaz
inerte avant d'être transférée dans la cellule d'essai, qui a préalablement été soumise à une purge avec un
gaz inerte (voir 9.5).
Le pH de la solution d'essai avant son transfert dans la cellule d'essai doit être mesuré et vérifié afin d'établir
sa conformité aux exigences.
La concentration en H S dans la solution doit être mesurée à l'aide de la méthode de titrage iodométrique
décrite à l'Annexe C ou d'une autre méthode équivalente (par exemple : mesurage photométrique).
6.4.2 Solutions d'essai
Les solutions d'essai suivantes doivent être utilisées en fonction des exigences de l'essai concerné :
a) NACE TM0284 Solution A : Cette solution d'essai doit être constituée d'une fraction massique de 5,0 % de
NaCl et de 0,50 % de CH COOH dans de l'eau distillée ou dé-ionisée (c'est-à-dire 50,0 g de NaCl et 5,00 g
de CH COOH dissous dans 945 g d'eau distillée ou dé-ionisée). Le pH initial doit être de 2,7 ± 0,1. Il est
interdit de modifier la chimie de la solution d'essai dans le but d'ajuster le pH. Si le pH de la solution
d'essai se situe en dehors de la plage, la solution doit être éliminée.
b) NACE TM0284 Solution C (solution pour l'« aptitude à l'emploi ») : Cette solution d'essai doit être
constituée d'une fraction massique de 5,0 % de NaCl et de 0,40 % de CH COONa dans de l'eau distillée
ou dé-ionisée (c'est-à-dire 50,0 g de NaCl et 4,00 g de CH COONa dissous dans 946 g d'eau distillée ou dé-
ionisée).
Le pH cible doit être défini par le client. Le pH initial doit être ajusté au pH cible ±0,2 par ajout de HCl ou
de NaOH avant saturation avec H S ou le mélange gazeux H S/CO .
2 2 2
c) Solution d'essai spécifiée par le client/spécifique au terrain.
NOTE a) et b) équivalent aux environnements d'essai définis dans l'ISO 15156-2:2020, Annexe B.
6.4.3 Composition des gaz d'essai
L'un des gaz d'essai suivants doit être utilisé en fonction des exigences de l'essai concerné :
a) NACE TM0284 Solution A : du H S ;
b) NACE TM0284 Solution C : du H S ou des mélanges de gaz d'essai composés de H S et de CO ;
2 2 2
c) solution d'essai spécifiée par le client/spécifique au terrain : du H S ou des mélanges de gaz d'essai
composés de H S et de CO ou de H S et de N .
2 2 2 2
La composition du gaz d'essai ou du mélange doit être définie par le client. La composition des mélanges de
gaz d'essai prémélangés du commerce doit être vérifiée par analyse. La composition des mélanges de gaz
d'essai mélangés en continu doit être vérifiée par mesurage. Chaque gaz pur utilisé pour les mélanges de gaz
d'essai mélangés en continu doit être conforme aux exigences du paragraphe 6.2.
7 Appareillage
7.1 Matériaux de confinement
7.1.1 Généralités
Tous les matériaux utilisés dans l'équipement d'essai doivent résister à l'environnement d'essai pendant
toute la durée de l'essai.
7.1.2 Couvercle et base
Le couvercle et la base doivent être fabriqués dans l'un des matériaux suivants :
a) polyméthacrylate de méthyle (également appelé acrylique) d'une épaisseur appropriée afin d'éviter toute
déformation, avec des surfaces prétraitées avec une solution d'acide acétique à 50 % pendant 1 h à 2 h ;
b) acier doublé/revêtu de PTFE ; ou
c) autres matériaux conformes au paragraphe 7.1.1.
7.1.3 Bagues d'étanchéité
Les bagues d'étanchéité doivent être fabriquées dans un matériau conforme au paragraphe 7.1.1.
NOTE Il a été établi que le NBR, l'EPM/EPDM et le PTFE étaient des matériaux d'étanchéité adéquats.
7.2 Composants de chargement interne
Un exemple de composants de chargement interne qui peuvent être utilisés pour appliquer la contrainte sur
l'éprouvette est représenté à la Figure 1.
Le tendeur se compose d'un tambour avec un alésage fileté à gauche et à droite, dans lequel deux sections se
vissent avec le filetage approprié.
NOTE 1 Il a été établi que le filetage ACME (balistique) était adéquat. Il a été établi que l'acier inoxydable
austénitique était réutilisable et n'entraînait pas d'effets galvaniques néfastes.
La face du patin de répartition de la charge qui s'appuie sur la section circulaire est profilée afin de s'adapter
à celle-ci et assurer une application uniforme de la charge.
Les patins de répartition de la charge doivent être fabriqués dans un matériau galvaniquement compatible
avec celui de la surface interne de l'éprouvette. Les patins de répartition de la charge doivent être
suffisamment rigides pour que la charge appliquée soit maintenue pendant toute la durée de l'essai.
NOTE 2 Il a été établi que l'acier faiblement allié était adéquat.
Légende
1 diamètre interne de la conduite 5 soudure
2 position fermée du vérin 6 vérin hydraulique
3 patins de répartition de la charge 7 bloc écarteur
4 tendeur 8 pieds à hauteur réglable
Figure 1 — Exemple de composants de chargement interne
7.3 Composants de chargement externe
Un chargement externe de l'éprouvette d'essai peut être nécessaire, par exemple pour les tuyaux de
diamètre < 300 mm ou pour les tuyaux de plus grand diamètre dont la combinaison épaisseur de paroi/
diamètre empêche le chargement interne. La Figure 2 montre une configuration type d'éprouvette et de
composants de chargement. Le chargement externe transmet la déformation cible au centre de l'emplacement
de contact sur chaque patin et, de ce fait, empêche l'évaluation par UT durant l'essai. L'application de la
charge est suivie à l'aide de jauges de déformation internes.
Les patins de répartition de la charge doivent être suffisamment rigides pour que la charge appliquée soit
maintenue pendant toute la durée de l'essai.
La face interne (surface de contact) au centre du patin doit comporter une fente longitudinale usinée d'une
longueur d'arc minimale de 75 mm ou 5 % de la circonférence de la conduite, la plus grande de ces deux
valeurs étant retenue, et il convient qu'elle présente un rayon généralement équivalent à 1,05 fois à 1,10 fois
le rayon externe maximal prévu de l'éprouvette d'essai soumise à la charge.
Légende
1 patins de répartition de la charge avec trous de passage
2 fente longitudinale en rayon
3 éprouvette de section circulaire
4 boulons avec écrous/rondelles
Figure 2 — Exemple de composants de chargement externe
7.4 Traitement des composants de chargement
Les formes de composants de chargement tant internes qu'externes (voir Figures 1 et 2) doivent être conçues
pour une utilisation répétée. À l'issue de l'essai de la section circulaire, tout composant de chargement qui
a été immergé dans la solution d'essai doit être soigneusement nettoyé à la brosse métallique et, si possible,
immergé dans l'huile jusqu'à la prochaine utilisation. Une fois sortis de l'huile, les composants doivent être
dégraissés. À aucun moment les composants de chargement, quelle que soit leur forme, ne doivent entrer en
contact avec des graisses contenant du cuivre (Cu) ou du disulfure de molybdène (MoS ).
7.5 Composants auxiliaires
Les composants auxiliaires en contact avec l'environnement d'essai ou exposés à cet environnement, tels
que les doigts de gant, doivent être conformes au paragraphe 7.1.1.
8 Échantillonnage
8.1 Généralités
L'échantillon ou les échantillons de conduites doivent être représentatifs du produit commercial et toute
soudure doit être réalisée en utilisant un procédé de soudage approprié.
NOTE Des matériaux supplémentaires peuvent être nécessaires pour fournir les éprouvettes de traction pour la
détermination de l'AYS.
L'échantillon ou les échantillons de conduites à soumettre à essai doivent être examinés tel que décrit en 8.2
et 8.3 afin de s'assurer qu'ils sont exempts d'imperfections et adéquats pour l'extraction de l'éprouvette.
8.2 Contrôle par ultrasons
La surface externe de l'échantillon doit être inspectée à 100 % à l'aide de la procédure de contrôle par
ultrasons décrite à l'Annexe A. L'échantillon doit être inspecté à l'aide d'une sonde de compression et de
sondes à onde de cisaillement présentant des angles de 45°, 60° et 70°. Toutes les marques doivent être
enregistrées.
NOTE L'objectif de ce contrôle est de confirmer l'adéquation de l'échantillon pour l'extraction de l'éprouvette ou
des éprouvettes d'essai et de fournir une « empreinte » qui permettra d'effectuer une comparaison quantitative avec
les contrôles ultérieurs et d'éviter une interprétation erronée de marques préexistantes.
8.3 Magnétoscopie et contrôle par ressuage
La totalité de la surface interne de l'échantillon doit être inspectée par magnétoscopie pour les aciers au
carbone et faiblement alliés, ou par contrôle par ressuage pour les CRA.
La magnétoscopie doit être effectuée à l'aide d'une procédure documentée conforme à la série ISO 9934, à
l'ISO 3059, à l'ISO 17635 et à l'ISO 17638. Le contrôle par ressuage doit être effectué à l'aide d'une procédure
documentée conforme à la série ISO 3452, à l'ISO 3059 et à l'ISO 23277.
9 Procédure
9.1 Généralités
Lorsque l'éprouvette d'essai contient une soudure circulaire, celle-ci doit être positionnée à mi-longueur.
Pour conserver la contrainte résiduelle produite pendant la fabrication et le soudage, la longueur de
l'éprouvette d'essai doit être supérieure ou égale au diamètre extérieur.
Il convient que la caractérisation de la contrainte résiduelle dans l'éprouvette d'essai soit prise en compte
afin de faciliter l'analyse après essai.
Si l'éprouvette d'essai contient une zone spécifique à évaluer (par exemple : une soudure de réparation ou
une zone déformée), cette position doit être clairement marquée s
...
Frequently Asked Questions
ISO 3845:2024 is a standard published by the International Organization for Standardization (ISO). Its full title is "Oil and gas industries including lower carbon energy - Full ring ovalization test method for the evaluation of the cracking resistance of steel line pipe in sour service". This standard covers: This document gives a method for determining the resistance to cracking of steel pipes in sour service. This test method employs a full-scale test specimen consisting of a short length of pipe (a ‘full ring’), sealed at each end to contain the sour test environment within. The test method applies to any pipe; seamless, longitudinally welded (with or without filler), helical welded, and to girth welds between pipes. NOTE 1 The specimen is usually a pipe but can also consist of flange neck or section of a bend, or other tubular component or a combination of the above. NOTE 2 This test method can also be used for corrosion resistant alloys (CRAs). The method utilizes ovalization by mechanical loading to produce a circumferential stress, equal to the target hoop stress, at two diametrically opposite locations on the inside surface of the test specimen. The test specimen is then subjected to single sided exposure to the sour test environment. NOTE 3 The test also allows measurement of hydrogen permeation rates.
This document gives a method for determining the resistance to cracking of steel pipes in sour service. This test method employs a full-scale test specimen consisting of a short length of pipe (a ‘full ring’), sealed at each end to contain the sour test environment within. The test method applies to any pipe; seamless, longitudinally welded (with or without filler), helical welded, and to girth welds between pipes. NOTE 1 The specimen is usually a pipe but can also consist of flange neck or section of a bend, or other tubular component or a combination of the above. NOTE 2 This test method can also be used for corrosion resistant alloys (CRAs). The method utilizes ovalization by mechanical loading to produce a circumferential stress, equal to the target hoop stress, at two diametrically opposite locations on the inside surface of the test specimen. The test specimen is then subjected to single sided exposure to the sour test environment. NOTE 3 The test also allows measurement of hydrogen permeation rates.
ISO 3845:2024 is classified under the following ICS (International Classification for Standards) categories: 75.200 - Petroleum products and natural gas handling equipment. The ICS classification helps identify the subject area and facilitates finding related standards.
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