ISO 17781:2017
(Main)Petroleum, petrochemical and natural gas industries — Test methods for quality control of microstructure of ferritic/austenitic (duplex) stainless steels
Petroleum, petrochemical and natural gas industries — Test methods for quality control of microstructure of ferritic/austenitic (duplex) stainless steels
ISO 17781:2017 specifies quality control testing methods and test conditions for the characterization of microstructure in relation to relevant properties in ferritic/austenitic (duplex) stainless steel components supplied in the solution annealed condition and fabrication welds in the as welded condition. ISO 17781:2017 supplements the relevant product and fabrication standards with respect to destructive testing methods including sampling of test specimens, test conditions and test acceptance criteria to show freedom from deleterious intermetallic phases and precipitates in duplex stainless steels. In addition, this document specifies the documentation of testing and test results by the testing laboratory. NOTE 1 This document is based upon experience with duplex stainless steels in offshore oil and gas industry applications including topside and subsea hydrocarbon service, sea water service, as well as structural use. NOTE 2 The austenite spacing is relevant to the susceptibility of duplex stainless steels to hydrogen-induced stress cracking (HISC) in subsea applications where cathodic protection is applied. This falls outside the scope of this document. Reference is made to DNV/GL RP-F112[4].
Industries du pétrole, de la pétrochimie et du gaz naturel — Méthodes d'essai pour le contrôle de la qualité de la microstructure des aciers inoxydables austénitiques/ferritiques (duplex)
ISO 17781:2017 spécifie les méthodes et les conditions d'essai de contrôle de la qualité pour caractériser la microstructure par rapport aux propriétés pertinentes des composants en acier inoxydable ferritique/austénitique (duplex) fournis à l'état recuit et les soudures de fabrication à l'état brut de soudage. ISO 17781:2017 complète les normes de fabrication du produit concerné par rapport aux méthodes d'essais destructifs, y compris le prélèvement des éprouvettes, les conditions d'essai et les critères d'acceptation des essais, pour démontrer l'absence de phases intermétalliques préjudiciables et de précipités dans les aciers inoxydables duplex. De plus, le présent document précise la documentation des essais et des résultats des essais par le laboratoire d'essai. NOTE 1 Le présent document se fonde sur l'expérience acquise avec des aciers inoxydables duplex dans des applications de plates-formes d'extraction en mer de pétrole et de gaz, y compris dans le cadre d'un fonctionnement en milieu hydrocarbure sous-marin ou en surface ou en service dans l'eau de mer ou pour une utilisation structurelle. NOTE 2 L'espacement austénitique est pertinent pour la sensibilité des aciers inoxydables duplex à la fissuration par contrainte induite par l'hydrogène (HISC) dans les applications sous-marines en présence d'une protection cathodique. Cela ne relève pas du domaine d'application du présent document. Cela relève du domaine d'application du DNV/GL RP-F112[4].
General Information
Relations
Standards Content (Sample)
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 17781
First edition
2017-07
Petroleum, petrochemical and
natural gas industries — Test
methods for quality control of
microstructure of ferritic/austenitic
(duplex) stainless steels
Industries du pétrole, de la pétrochimie et du gaz naturel — Méthodes
d’essai de contrôle de la qualité de la microstructure des aciers
inoxydables (duplex) austénitiques/ferritiques
Reference number
©
ISO 2017
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Contents Page
Foreword .iv
Introduction .v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms, definitions and abbreviated terms . 2
3.1 Terms and definitions . 2
3.2 Abbreviated terms . 3
4 Sampling of test specimens . 4
4.1 General . 4
4.2 Casting test blocks. 6
4.3 Welds in the as welded condition . 6
5 Test methods . 7
5.1 General . 7
5.2 Microstructural examination . 7
5.2.1 General. 7
5.2.2 Preparation of specimen . 7
5.2.3 Etching of specimens . . 7
5.2.4 Microstructural evaluation of test specimens . 8
5.3 Ferrite content measurement .10
5.3.1 Test standard and conditions .10
5.3.2 Acceptance criteria .11
5.3.3 Reporting .11
5.4 Charpy V-notch impact toughness test .11
5.4.1 Test standard and conditions .11
5.4.2 Acceptance criteria .11
5.4.3 Reporting .12
5.5 Corrosion test .12
5.5.1 Test standard and conditions .12
5.5.2 Preparation of test specimens .13
5.5.3 Acceptance criteria .13
5.5.4 Reporting .13
Annex A (informative) Chemical compositions of duplex stainless steels .14
Annex B (informative) Preparation and etching for microstructural examination .16
Bibliography .18
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 documents 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).
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of
patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of
any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or
on the ISO list of patent declarations received (see www .iso .org/ patents).
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation on 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 the following
URL: w w w . i s o .org/ iso/ foreword .html.
This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 67, Materials, equipment and offshore
structures for petroleum, petrochemical and natural gas industries.
iv © ISO 2017 – All rights reserved
Introduction
The aim of this document is to establish common test methods for quality control of microstructure of
ferritic/austenitic (duplex) stainless steels for the oil and gas industry, enabling the manufacturers to
apply the same test procedures for their clients.
Duplex stainless steels have a dual phase microstructure consisting of ferrite and austenite. Ideally,
these phases are present in equal proportions; although in alloys which are commercially available, the
ferrite phase volume fraction can vary between 35 % and 65 % for products in the solution annealed
condition. They are characterized by high-chromium (19 % to 33 %) and low-nickel contents compared
with austenitic stainless steels.
Duplex stainless steels are prone to precipitation of intermetallic phases, carbides and/or nitrides
possibly causing embrittlement and reduced corrosion resistance. The formation of intermetallic
phases such as Sigma, σ, and Chi, χ, occurs depending on exposure time in the approximate temperature
range 590 °C to 1 000 °C (1 094 °F to 1 832 °F) and decomposition of ferrite to Alpha Prime occurs in the
range 300 °C to 540 °C (572 °F to 1 004 °F).
The microstructure of components or fabrication welds is affected by amongst others the thermal-
mechanical history associated with hot working, solution annealing and with subsequent forming
and welding. The destructive test methods with acceptance criteria specified herein are considered
relevant to verify that exposure time at above stated temperature ranges have been within acceptable
limits and to ensure that desired corrosion resistance and mechanical properties are obtained in final
products.
INTERNATIONAL STANDARD ISO 17781:2017(E)
Petroleum, petrochemical and natural gas industries —
Test methods for quality control of microstructure of
ferritic/austenitic (duplex) stainless steels
1 Scope
This document specifies quality control testing methods and test conditions for the characterization
of microstructure in relation to relevant properties in ferritic/austenitic (duplex) stainless steel
components supplied in the solution annealed condition and fabrication welds in the as welded
condition.
This document supplements the relevant product and fabrication standards with respect to destructive
testing methods including sampling of test specimens, test conditions and test acceptance criteria to
show freedom from deleterious intermetallic phases and precipitates in duplex stainless steels. In
addition, this document specifies the documentation of testing and test results by the testing laboratory.
NOTE 1 This document is based upon experience with duplex stainless steels in offshore oil and gas industry
applications including topside and subsea hydrocarbon service, sea water service, as well as structural use.
NOTE 2 The austenite spacing is relevant to the susceptibility of duplex stainless steels to hydrogen-induced
stress cracking (HISC) in subsea applications where cathodic protection is applied. This falls outside the scope of
[4]
this document. Reference is made to DNV/GL RP-F112 .
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 148-1, Metallic materials — Charpy pendulum impact test — Part 1: Test method
1)
ISO 15614-1 , Specification and qualification of welding procedures for metallic materials — Welding
procedure test — Part 1: Arc and gas welding of steels and arc welding of nickel and nickel alloys)
ASTM A 370, Standard test methods and definitions for mechanical testing of steel products
ASTM A 1058, Standard test methods and definitions for mechanical testing of steel products — Metric
ASTM A 1084, Standard test method for detecting detrimental phases in lean duplex austenitic/ferritic
stainless steels
ASTM E 3, Standard practice for preparation of metallographic specimens
ASTM E 562, Standard test method for determining volume fraction by systematic manual point count
ASTM E 1245, Standard practice for determining the inclusion or second-phase constituent content of
metals by automatic image analysis
ASTM G 48, Standard test methods for pitting and crevice corrosion resistance of stainless steels and
related alloys by use of ferric chloride solution
1) For the purpose of this document, the following documents are considered equivalent: ASME Boiler and
[2]
pressure vessel code, section IX Welding and brazing qualifications .
3 Terms, definitions and abbreviated terms
For the purposes of this document, the following terms and definitions apply.
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 17781
Première édition
2017-07
Industries du pétrole, de la
pétrochimie et du gaz naturel —
Méthodes d'essai pour le contrôle de
la qualité de la microstructure des
aciers inoxydables austénitiques/
ferritiques (duplex)
Petroleum, petrochemical and natural gas industries — Test methods
for quality control of microstructure of ferritic/austenitic (duplex)
stainless steels
Numéro de référence
©
ISO 2017
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Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction .v
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes, définitions et abréviations . 2
3.1 Termes et définitions . 2
3.2 Abréviations . 3
4 Prélèvement des éprouvettes . 4
4.1 Généralités . 4
4.2 Blocs d’essai de pièces moulées . 5
4.3 Soudures à l’état brut de soudage . 6
5 Méthodes d’essai . 7
5.1 Généralités . 7
5.2 Examen de la microstructure . 7
5.2.1 Généralités . 7
5.2.2 Préparation de l’éprouvette . 7
5.2.3 Attaque chimique des éprouvettes . 7
5.2.4 Examen de la microstructure des éprouvettes . 8
5.3 Mesure de la teneur en ferrite .10
5.3.1 Norme et conditions d’essai .10
5.3.2 Critères d’acceptation . .11
5.3.3 Établissement des rapports .11
5.4 Essai de résistance au choc Charpy à entaille en V .11
5.4.1 Norme et conditions d’essai .11
5.4.2 Critères d’acceptation . .11
5.4.3 Établissement des rapports .12
5.5 Essai de corrosion .13
5.5.1 Norme et conditions d’essai .13
5.5.2 Préparation des éprouvettes .13
5.5.3 Critères d’acceptation . .13
5.5.4 Établissement des rapports .13
Annexe A (informative) Composition chimique des aciers inoxydables duplex .15
Annexe B (informative) Préparation et attaque chimique pour examen de la microstructure .17
Bibliographie .20
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'attention est attirée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable
de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. Les détails concernant
les références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de
l'élaboration du document sont indiqués dans l'Introduction et/ou dans la liste des déclarations de
brevets reçues par l'ISO (voir www.iso.org/brevets).
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 le lien suivant: www.iso.org/avant-propos.
Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 67, Matériel, équipement et structures
en mer pour les industries pétrolière, pétrochimique et du gaz naturel
iv © ISO 2017 – Tous droits réservés
Introduction
Le présent document vise à établir des méthodes d’essai communes de contrôle de la qualité de la
microstructure des aciers inoxydables (duplex) ferritiques/austénitiques dans l’industrie du pétrole et
du gaz afin que les fabricants puissent appliquer les mêmes modes opératoires d’essai pour leurs clients.
Les aciers inoxydables duplex possèdent une microstructure à deux phases: la phase austénitique et
la phase ferritique. Idéalement, ces deux phases sont présentes en proportions égales, bien que dans
les alliages disponibles dans le commerce, la fraction volumique de la phase ferritique puisse varier
entre 35 % et 65 % pour les éléments à l’état de recuit. Ces aciers se caractérisent par une teneur élevée
en chrome (de 19 % à 33 %) et faible en nickel par rapport aux aciers inoxydables austénitiques.
Les aciers inoxydables duplex sont sujets aux précipitations de phases intermétalliques, de carbures
et/ou de nitrures qui peuvent entraîner une fragilisation et une diminution de la résistance à la
corrosion. La formation de phases intermétalliques de types Sigma, σ, et Chi, χ, est observée en fonction
du temps d’exposition dans la plage de température comprise entre 590 °C et 1 000 °C (1 094 °F et
1 832 °F), et la décomposition de ferrite en Alpha Prime se produit dans la plage comprise entre 300 °C
et 540 °C (572 °F et 1 004 °F).
La microstructure des composants ou des soudures de fabrication est impactée, entre autres, par
l’historique thermomécanique associé à la déformation à chaud, au recuit de mise en solution et aux
opérations ultérieures de fabrication et de soudage. Les méthodes d’essais destructifs et les critères
d’acceptation spécifiés dans le présent document sont jugés pertinents pour vérifier que le temps
d’exposition à des températures supérieures aux limites indiquées se situe dans des limites acceptables
et pour s’assurer que la résistance à la corrosion et les propriétés mécaniques souhaitées soient
obtenues dans les produits finis.
NORME INTERNATIONALE ISO 17781:2017(F)
Industries du pétrole, de la pétrochimie et du gaz
naturel — Méthodes d'essai pour le contrôle de la qualité
de la microstructure des aciers inoxydables austénitiques/
ferritiques (duplex)
1 Domaine d’application
Le présent document spécifie les méthodes et les conditions d’essai de contrôle de la qualité pour
caractériser la microstructure par rapport aux propriétés pertinentes des composants en acier
inoxydable ferritique/austénitique (duplex) fournis à l’état recuit et les soudures de fabrication à l'état
brut de soudage.
Le présent document complète les normes de fabrication du produit concerné par rapport aux méthodes
d’essais destructifs, y compris le prélèvement des éprouvettes, les conditions d’essai et les critères
d’acceptation des essais, pour démontrer l’absence de phases intermétalliques préjudiciables et de
précipités dans les aciers inoxydables duplex. De plus, le présent document précise la documentation
des essais et des résultats des essais par le laboratoire d’essai.
NOTE 1 Le présent document se fonde sur l’expérience acquise avec des aciers inoxydables duplex dans
des applications de plates-formes d’extraction en mer de pétrole et de gaz, y compris dans le cadre d’un
fonctionnement en milieu hydrocarbure sous-marin ou en surface ou en service dans l'eau de mer ou pour une
utilisation structurelle.
NOTE 2 L’espacement austénitique est pertinent pour la sensibilité des aciers inoxydables duplex à la
fissuration par contrainte induite par l’hydrogène (HISC) dans les applications sous-marines en présence d’une
protection cathodique. Cela ne relève pas du domaine d’application du présent document. Cela relève du domaine
[4]
d'application du DNV/GL RP-F112 .
2 Références normatives
Les documents suivants cités dans le texte 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 148-1, Matériaux métalliques — Essai de flexion par choc sur éprouvette Charpy —
Partie 1: Méthode d’essai
1)
ISO 15614-1, Descriptif et qualification d’un mode opératoire de soudage pour les matériaux métalliques —
Épreuve de qualification d’un mode opératoire de soudage — Partie 1: Soudage à l’arc et aux gaz des aciers
et soudage à l’arc du nickel et des alliages de nickel
ASTM A 370, Standard test methods and definitions for mechanical testing of steel products
ASTM A 1058, Standard test methods and definitions for mechanical testing of steel products — Metric
ASTM
...
Questions, Comments and Discussion
Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.