Zavarivanje sa legurama nikla: obloga od ugljeničnog čelika za otpornost na koroziju - Znanje

Zavareni sloj - koji se također naziva oblaganje zavara ili tvrdo navarivanje - je dokazana metoda-usaglašena sa kodom za nanošenje sloja od legure nikla otpornog na koroziju-na podlogu od ugljičnog čelika ili nisko{4}}legiranog čelika. Rezultat: mehanička čvrstoća i niska cijena ugljičnog čelika, u kombinaciji sa otpornošću na koroziju legura nikla - uz 40–60% nižu cijenu materijala od čvrste konstrukcije od legure nikla. Ovaj članak objašnjava kada je preklop za zavarivanje pravi izbor, koje legure nikla se koriste, koji se standardi primjenjuju i kako pravilno odrediti preklop.

Weld Overlay with Nickel Alloys

Zavareni sloj sa legurama nikla je industrijsko-standardno rješenje za posude pod pritiskom, izmjenjivače topline i komponente cijevi koje moraju biti otporne na koroziju od kiselog plina (H₂S), klorida, kiselina i visoko-oksidacije na visokim temperaturama - bez troškova proizvodnje čvrste legure.

Preklapanje zavara je proces nanošenja jednog ili više slojeva legure otporne na koroziju-(obično na bazi nikla-) na površinu jeftinijeg osnovnog metala (obično ugljenični čelik ili nisko{2}}legirani čelik) korištenjem procesa elektrolučnog zavarivanja. Prekrivni sloj - tipično debljine 3-6 mm - djeluje kao barijera između korozivnog procesnog fluida i osnovnog metala konstrukcije.

Zašto koristiti preklapanje umjesto čvrste legure?

Table. Poređenje troškova i performansi - Čvrsta legura naspram konstrukcije zavarenog sloja


Parametar	Čvrsta legura nikla	Ugljični čelik + Ni-preklop od legure	Uštede troškova	Performanse
Cijena materijala ($/kg, tipično)	$35–60	$8–12 (CS) + $15–25 (preklapanje)	40–60% niže	Ekvivalentna otpornost na koroziju
Vrijeme izrade	Duži (teško za zavarivanje)	Kraće (CS se lako zavari)	20–30% brže	Isti vijek trajanja
Usklađenost sa kodom dizajna	ASME VIII, ASME B31.3	ASME VIII, ASME B31.3	Isto	Isto
Tipična debljina prekrivanja	N/A (čvrsto)	3–6 mm (2–3 sloja)	N/A	Dodatak za koroziju uključen
Popravka i održavanje	Teško (osjetljivo-na pukotine)	Lakše (preklapanje se može ponovo{0}}primijeniti)	Niži troškovi životnog ciklusa	Duži vek trajanja
Težina	Veća (gustina 8,4–8,9 g/cm³)	Donji (gustina CS 7,85 g/cm³)	5–10% lakši	Isti pritisak

Izvor: ASME šifra kotlova i posuda pod pritiskom, odjeljak VIII Div. 1 (2023); ASME B31.3 Procesni cjevovodi (2022); Special Metals Corporation 'Katalog proizvoda za zavarivanje' (2023); Tehnički podaci Haynes International 'Legura otpornih na koroziju-; Analiza internih troškova JN Alloys za 2024–2025.

Za posude velikog-promjera, školjke izmjenjivača topline i kalemove za cijevi kod kojih je korozivni napad ograničen na unutrašnju površinu, zavareni sloj daje iste performanse korozije kao čvrsta legura uz 40–60% nižu cijenu materijala.

Nisu sve legure nikla prikladne za prekrivanje zavara. Materijal za prekrivanje mora biti zavarljiv, kompatibilan s razrjeđivanjem ugljičnog čelika i otporan na specifično korozivno okruženje. Dvije legure dominiraju u industriji: legura 625 (UNS N06625) i legura C-276 (UNS N10276).

Odabir legure prema korozivnom okruženju

Table. Materijali za preklapanje legure nikla - Vodič za odabir prema korozivnom okruženju


legura (UNS)	Ključni legirajući elementi	Primarna otpornost na koroziju	Tipične aplikacije za prekrivanje	Weld Process	ASME P{0}}broj
legura 625 (N06625)	Ni-22Cr-9Mo-3.5Nb	Oksidacija, hloridna rupica, H₂S, morska voda	Oprema na ušću bušotine, podmorski konektori, posude pod pritiskom	GTAW, GMAW, FCAW, SAW	P{0}}Ne. 43
legura C-276 (N10276)	Ni-16Cr-16Mo-4W	Redukcione kiseline, HCl, H₂SO₄, hlor, kiseli gas	Hemijski reaktori, skruberi, FGD sistemi, cijevi za kiseline	GTAW, GMAW, FCAW, SAW	P{0}}Ne. 44
legura C-22 (N06022)	Ni-22Cr-13Mo-3W	Teške mešane kiseline, hipohlorit, vlažni hlor	Farmaceutika, celuloza i papir, spaljivanje otpada	GTAW, GMAW	P{0}}Ne. 44
legura 825 (N08825)	Ni-22Cr-42Fe-3Mo-1Ti	Kiseli gas (H₂S), sumporna/fosforna kiselina	Cijevi za donje bušotine, prerada plina, izmjenjivači topline	GTAW, GMAW	P{0}}Ne. 45
legura 600 (N06600)	Ni-16Cr-8Fe	Visokotemperaturna oksidacija, nitriranje, kaustika	Komponente peći, korpe za termičku obradu	GTAW, GMAW	P{0}}Ne. 43
legura X (N06002)	Ni-22Cr-18Fe-9Mo	Oksidacija na 1100–1200 stepeni, karburizacija	Komore za sagorevanje, komponente gasnih turbina	GTAW, GMAW	P{0}}Ne. 43
legura 59 (N06059)	Ni-23Cr-16Mo-1Fe	Ekstremne redukcijske kiseline, smjese HCI, H₂SO₄	Hemijski procesi, kontrola zagađenja	GTAW, GMAW	P{0}}Ne. 44

Izvor: Special Metals Corporation 'INCONEL® Alloy 625' i 'INCONEL® Alloy 725' Tehnički listovi (2023); Tehnički podaci Haynes International 'HASTELLOY® C-276 Alloy' (2023); ASME šifra kotla i posuda pod pritiskom, odjeljak IX (2023) QW-422 Grupiranje P-broja; NACE MR0175 / ISO 15156-3:2015.

Poređenje hemijskog sastava

Table. Hemijski sastav uobičajenih materijala za prekrivanje legure nikla (težinski %, tipično)


legura (UNS)	Ni	Cr	Mo	Fe	W	Nb	Ti	C (maks.)
legura 625 (N06625)	58–63	20–23	8–10	Manje ili jednako 5	-	3.15–4.15	Manje ili jednako 0,4	0.10
legura C-276 (N10276)	Balans	14.5–16.5	15–17	4–7	3–4.5	-	-	0.01
legura C-22 (N06022)	Balans	20–22.5	12.5–14.5	2–6	2.5–3.5	-	-	0.015
legura 825 (N08825)	38–46	19.5–23.5	2.5–3.5	22 min	-	-	0.6–1.2	0.05
legura 600 (N06600)	72 min	14–17	-	6–10	-	-	-	0.15
legura X (N06002)	Balans	20.5–23	8–10	17–20	0.2–1.0	-	-	0.05–0.15
legura 59 (N06059)	Balans	22–24	15–16.5	Manje ili jednako 1,5	-	-	-	0.01

Izvor: ASTM B443 (Legura 625); ASTM B575 (Legura C-276, C-22, 59); ASTM B425 (Legura 825); ASTM B168 (Legura 600); ASTM B435 (Legura X); Specifikacije Metals i Haynes International (2023).

Legura 625 je zadani izbor za morsku vodu, hlorid i kiseli gas (H₂S). Legura C-276 je podrazumevani izbor za redukciju kiselina (HCl, H₂SO₄) i teške hemijske sredine. Za granične slučajeve, konsultujte NACE MR0175 / ISO 15156-3 i izvršite ispitivanje korozije.

Izbor procesa zavarivanja utiče na kvalitet preklapanja, stopu razblaženja, stopu taloženja i cenu. Za kritičnu opremu pod pritiskom, GTAW (TIG) i GMAW (MIG) su najčešći izbor. Za oblaganje velikih-površina, FCAW i SAW nude veću produktivnost.

GTAW and GMAW for High-Integrity Overlay

Poređenje procesa za prekrivanje legure nikla

Table. Procesi zavarivanja slojeva legure nikla - Poređenje po kvalitetu i produktivnosti


Proces	Dilution Rate	Stopa depozicije	Najbolja aplikacija	Pozicija	Nivo vještina	Troškovi
GTAW (TIG)	10–25%	0,5–1,5 kg/h	Prvi sloj, prolaz korijena, tanak sloj, mali promjer	Sve pozicije	Visoko	Visoko
GMAW (MIG)	20–30%	2–4 kg/h	Popunite i prekrijte slojeve, sloj srednje{0}}debljine	Ravno, horizontalno	Srednje	Srednje
FCAW (Flux-Ced)	20–35%	3–6 kg/h	Preklapanje velikih-područja, ne-nekritične aplikacije	Ravno, horizontalno	Srednje	Nisko
SAW (potopljeni luk)	30–50%	5–15 kg/h	Velike posude, teška obloga, visoka produktivnost	Samo stan	Srednje	Najniže
ŠAPA (plazma luk)	5–15%	1–3 kg/h	Precizno prekrivanje, automatizovani sistemi	Ravan, mehanizovan	Visoko	Visoko
Lasersko oblaganje	5–10%	1–5 kg/h	Precizna popravka, tanak sloj, minimalno razrjeđivanje	Ravan, mehanizovan	Visoko	Vrlo visoko

Izvor: ASME kotlovi i posude pod pritiskom, odjeljak IX (2023); AWS D1.6/D1.6M-22 'Kod strukturalnog zavarivanja - nerđajući čelik'; Specijalne metale 'Smjernice za zavarivanje legura nikla' (2023); Tehnički vodič za Lincoln Electric 'Proizvode za zavarivanje legure nikla' (2023).

Upravljanje razblaživanjem je kritično za performanse preklapanja

Do razrjeđivanja dolazi kada se osnovni metal (ugljični čelik) topi i pomiješa s dodatnim metalom (legura nikla). Prekomjerno razrjeđivanje smanjuje otpornost sloja na koroziju smanjenjem kritičnog sadržaja legure (Cr, Mo, Nb). Za sloj legure 625, sadržaj gvožđa treba da bude ispod 10% u prvom sloju; za C-276, ispod 7%.

Table. Maksimalno dozvoljeno razrjeđivanje - Granice sadržaja željeza prema leguri


Legura	Maksimalni Fe u preklapanju (tež.%)	Minimalni Cr u preklapanju (tež.%)	Minimalni Mo u preklapanju (tež.%)	Preporučeni proces
Legura 625	Manje ili jednako 10%	Veće ili jednako 18%	Veće ili jednako 7%	GTAW ili GMAW za prvi sloj; FCAW/SAW za punjenje
Legura C-276	Manje ili jednako 7%	Veće ili jednako 14%	Veće ili jednako 14%	GTAW za prvi sloj; GMAW/FCAW za punjenje
Legura C-22	Manje ili jednako 6%	Veće ili jednako 19%	Veće ili jednako 11%	GTAW ili GMAW za sve slojeve
Legura 825	Manje ili jednako 15%	Veće ili jednako 20%	Veće ili jednako 2,5%	GTAW ili GMAW
Legura 600	Manje ili jednako 10%	Veće ili jednako 14%	N/A	GTAW ili GMAW

Izvor: Specijalne metale 'Smjernice za zavarivanje za INCONEL® leguru 625' (2023); Haynes International 'Zavarivanje i izrada legure HASTELLOY® C-276' (2023); ASME Odjeljak IX QW-404.12 'Razrjeđivanje metala za punjenje'; AWS A5.14/A5.14M:2018 'Specifikacija za gole elektrode i šipke za zavarivanje nikla i legura nikla.'

Koristite GTAW (TIG) za prvi sloj kako biste smanjili razrjeđivanje i osigurali usklađenost s kemijom. Koristite GMAW, FCAW ili SAW za naredne slojeve da povećate produktivnost. Uvijek provjerite hemiju preklapanja pomoću PMI (pozitivna identifikacija materijala) ili laboratorijske analize.

Minimalna debljina preklapanja je određena dodatkom korozije, dubinom razrjeđivanja, sposobnošću procesa zavarivanja i zahtjevima koda. Za većinu tlačnih posuda i cjevovoda, 3-6 mm (2-3 sloja) je standard. Tanji slojevi rizikuju proboj; deblji slojevi povećavaju troškove i mogu dovesti do problema zaostalih naprezanja.

Smjernice za dizajn debljine

Table. Dizajn debljine prekrivanja - Preporučene vrijednosti prema primjeni


Aplikacija	Ozbiljnost korozije	Minimalna debljina (mm)	Tipični slojevi	Referenca koda	Bilješke
posude pod pritiskom (općenito)	Umjereno (bez H₂S)	3.0	2 sloja	ASME VIII Div{0}} UG-16	1,5 mm min nakon obrade
Usluga kiselog plina (H₂S)	Teška (NACE MR0175)	4.0–5.0	2–3 sloja	NACE MR0175 / ISO 15156	Provjerite tvrdoću manju ili jednaku 22 HRC
Izmjenjivači topline morske vode	Visok Cl⁻ pitting	4.0	2–3 sloja	ASME VIII + korisnička specifikacija	Koristite leguru 625 ili 825
Stupovi za apsorpciju kiselog plina	Teška (HCl, H₂SO₄)	5.0–6.0	3 sloja	ASME VIII + korisnička specifikacija	Koristite leguru C-276 ili C-22
Oprema za podvodnu bušotinu	Teška + HPHT	5.0–6.0	3 sloja	API 6A, API 17D	Koristite Alloy 625, provjerite od strane PMI
FGD (desulfurizacija dimnih gasova)	Teška (vlažni SO₂, HCl)	5.0	3 sloja	Korisnička specifikacija	Koristite leguru C-276 ili C-22
Katalitički reformatori	Visoka{0}}oksidacija	4.0	2–3 sloja	API 560 / korisnička spec	Koristite Alloy 600 ili X

Izvor: Kod ASME kotla i posude pod pritiskom, odjeljak VIII Div. 1 (2023) UG-16 'Minimalna debljina zida'; NACE MR0175 / ISO 15156-3:2015 'Industrija nafte i prirodnog gasa – Materijali za upotrebu u sredinama koje sadrže H₂S'; API 6A (21. izdanje, 2024.) 'Oprema za bušotine i stabla'; API 17D (3. izdanje, 2021) 'Projektovanje i rad podmorskih proizvodnih sistema'.

Proračun dopuštenja korozije

Debljina sloja mora uključivati: (1) dodatak za koroziju (obično 1,5–3,0 mm za 10–20 godina radnog vijeka), (2) dodatak za obradu (0,5–1,0 mm za završnu obradu površine) i (3) debljinu zone razrjeđivanja (1,0–1,5 mm za prvi sloj).

Table. Preklapanje debljine sloja - Dozvoljena količina korozije i proizvodne tolerancije


Debljina komponenta	Tipični domet (mm)	Svrha	Kontrolni metod	Standardna referenca
Dodatak za koroziju	1.5–3.0	Gubitak materijala tokom projektovanog veka trajanja	Spec. dizajn procesa	ASME VIII UG-25
Dodatak za obradu	0.5–1.0	Završna obrada, NDE priprema	Tolerancija obrade	ASME B46.1
Zona razblaživanja	1.0–1.5	Prvi sloj pomiješan sa osnovnim metalom	Postupak zavarivanja (PQR)	ASME IX QW-404
Minimalni zvuk metala	0.5–1.0	Sigurnosna granica iznad razrjeđenja	UT ili RT inspekcija	ASME V Član 4
Ukupna debljina dizajna	3.5–6.5	Zbir gornjih komponenti	Inženjerski dizajn	Specifikacija projekta

Izvor: ASME šifra kotlova i posuda pod pritiskom, odjeljak VIII Div. 1 UG-25 'Dodatak korozije'; ASME B46.1-2019 'Tekstura površine (hrapavost površine, valovitost i slojevitost)'; ASME Odjeljak V, član 4 'Metode ultrazvučnog ispitivanja zavarenih spojeva'; ASME Odjeljak IX 'Kvalifikacije za zavarivanje, lemljenje i topljenje'.

zaključak:Za većinu primjena navedite minimalnu debljinu sloja od 3,0 mm nakon obrade. Za teška korozivna okruženja (kiseli plin, kiseline, morska voda), specificirati 4,0–5,0 mm. Uvijek uključite dodatak za koroziju u specifikaciju dizajna.

Budući da je sloj prekrivanja tanak (3-6 mm) i otpornost na koroziju ovisi o preciznoj hemiji, kontrola kvaliteta je kritičnija nego za konstrukciju od čvrste legure. Svaki sloj mora biti verificiran pozitivnom identifikacijom materijala (PMI) i pregledan ultrazvučnim testiranjem (UT) ili radiografskim testiranjem (RT).

Nickel Alloys PMI Verification and NDE

Zahtjevi za inspekciju za preklapanje zavara

Table. Testovi kontrole kvaliteta zavarenog sloja legure nikla


Test	Svrha	Metoda	Kriterijumi prihvatanja	Frekvencija	Standard
PMI (Pozitivan ID materijala)	Provjerite hemiju preklapanja	XRF ili OES	Cr, Mo, Nb unutar specifikacije; Fe Manje ili jednako granici	100% preklopne površine	ASTM E1621
ultrazvučno ispitivanje (UT)	Otkrivanje nedostatka fuzije, poroznosti	Prava ili kutna greda	Nema indikacija > 20% DAC	100% površine preklapanja	ASME V Art{0}}, 5
radiografsko testiranje (RT)	Otkrijte unutrašnje nedostatke	X- zračenje ili gama zračenje	Prema ASME VIII UW-51	Spot ili 100% kako je navedeno	ASME V umjetnost. 2
Tečni penetrant (PT)	Otkrivanje površinskih pukotina	Vidljiva ili fluorescentna boja	Nema linearnih indikacija > 1,5 mm	100% preklopne površine	ASME V umjetnost. 6
Test tvrdoće	Provjerite usklađenost sa NACE MR0175	Prijenosni tester tvrdoće	Manje ili jednako 22 HRC (kisela usluga)	Po NACE MR0175 Tabela A.1	ASTM E10 / E18
Feritni broj (ako je primjenjivo)	Nije potrebno za sloj legure Ni-	Merač ferita	N/A (austenit)	N/A	ASTM A342
Metalografsko ispitivanje	Provjeriti mikrostrukturu, razrjeđenje	Poprečni-presjek, graviranje	Nema pukotina, poroznosti ili pretjeranog razrjeđivanja	Po kvalifikaciji postupka	ASTM E3, E407

Izvor: ASTM E1621-21 'Standard Guide for Elemental Analysis by Wavelength Dispersive X-Ray Fluorescence Spectrometry'; Kod ASME kotlova i posuda pod pritiskom Odjeljak V (2023) Članovi 2, 4, 5, 6; ASME Odjeljak VIII Div. 1 UW-51 'Radiografsko ispitivanje zavarenih spojeva'; NACE MR0175 / ISO 15156-3:2015 Tabela A.1 'Zahtjevi za tvrdoću za ugljične i niskolegirane čelike'.

Uobičajeni nedostaci i njihovi uzroci

Table. Uobičajeni defekti preklapanja zavara - Uzroci i prevencija


Defekt	Izgled	Osnovni uzrok	Prevencija	Metoda detekcije
Nedostatak fuzije	Linearna indikacija na interfejsu	Nedovoljan unos toplote, loša tehnika	Povećajte amperažu, odgovarajuću brzinu putovanja	UT, RT
Poroznost	Okrugli džepovi za gas u preklopu	Kontaminacija (ulje, vlaga, oksid)	Očistite osnovni metal, koristite suvo punilo, odgovarajući gasni štit	RT, UT
Vruće pucanje	Intergranularne pukotine u sloju	Visoka suzdržanost, nepravilan slijed perli	Kontrolirajte unos topline, pravilan dizajn spojeva	PT, VT, metalografija
Pretjerano razrjeđivanje	Nizak Cr/Mo u preklapanju	Visok unos toplote, nepravilna tehnika	Smanjite amperažu, koristite GTAW za prvi sloj	PMI, hemijska analiza
Inkluzija volframa	Svijetle čestice u preklapanju	GTAW kontakt elektrode sa zavarenom bazom	Održavajte ispravan položaj, koristite odgovarajuću elektrodu	RT, VT
Uključivanje šljake	Nepravilne tamne mrlje	Nepravilno međuprolazno čišćenje (FCAW, SAW)	Čišćenje između prolaza, pravilno rukovanje fluksom	RT, UT
Undercut	Utor na vrhu zavara	Pretjerana struja, nepravilna tehnika	Smanjite amperažu, odgovarajući ugao gorionika	VT, PT

Izvor: AWS D1.6/D1.6M-22 'Kodeks za strukturalno zavarivanje - nerđajući čelik'; Specijalne metale 'Smjernice za zavarivanje legura nikla' (2023); ASME Odjeljak IX QW-190 'Pregled i popravka zavarenih spojeva'.

PMI verifikacija hemije prekrivanja je obavezna za svaki posao. UT ili RT inspekcija potvrđuje integritet veze. Za kiselu upotrebu, NACE MR0175 zahtijeva ispitivanje tvrdoće. Svi rezultati inspekcije moraju biti dokumentirani u izvještaju o ispitivanju materijala.

Preklapanje zavarivanja nije 'alternativna' metoda - već je eksplicitno prepoznato i regulirano ASME kodovima dizajna. Prekrivni sloj se može računati kao dodatak za koroziju, ali ne i kao debljina zadržavanja pritiska-osim ako nije posebno kvalifikovan i dokumentiran.

Zahtjevi koda za preklapanje zavara

Table. Zahtjevi ASME koda za konstrukciju zavarenog sloja


Kod	Paragraf	Requirement	Overlay Treatment	Ključne napomene
ASME VIII Div. 1	UG-16, UW-42	Minimalna debljina, postupak zavarivanja	Prekrivanje=dodatka korozije	Preklapanje nije uključeno u dizajn pritiska
ASME VIII Div. 1	UCL-30 do UCL-46	Obložene i zavarene posude	Preklapanje može biti uključeno ako je kvalifikovano	Mora ispunjavati zahtjeve UCL-30
ASME VIII Div. 2	Dio D, član D.11	Preklapanje i zavarivanje	Slično Div. 1	Dizajn{0}}po{1}}analizi je potrebna za preklapanje
ASME B31.3	para{0}}	Obložene i zavarene cijevi	Prekrivanje=dodatka korozije	Preklop se može koristiti za pritisak ako je kvalifikovan
ASME B31.3	para{0}}	Postupak zavarivanja	Mora biti kvalifikovan prema ASME IX	PQR je potreban za svaki proces prekrivanja
ASME IX	QW-214, QW-283	Kvalifikacija postupka preklapanja zavarivanja	Overlay PQR zahteva hemijsku analizu	Mora pokazati kontrolu razrjeđivanja
NACE MR0175	ISO 15156-3	Kiseli servisni materijali	Preklapanje prihvatljivo za CS bazu	Tvrdoća manja ili jednaka 22 HRC, kvalifikovani postupak

Izvor: ASME kotao i posuda pod pritiskom, odjeljak VIII Div. 1 (2023) UG-16, UW-42, UCL-30 do UCL-46; ASME kod za kotlove i posude pod pritiskom Odjeljak VIII Div. 2 (2023) Dio D Član D.11; ASME B31.3-2022 'Procesni cjevovodi', paragrafi 323.4.2, 328.5.1; Kod ASME kotla i posuda pod pritiskom, odjeljak IX (2023) QW-214, QW-283; NACE MR0175 / ISO 15156-3:2015.

Kada se prekrivanje može uključiti u debljinu dizajna

Prema zadanim postavkama, ASME kodovi tretiraju prekrivanje šava kao dodatak za koroziju - nije uključen u proračun-održavanja debljine pritiska. Međutim, ako je postupak prekrivanja kvalifikovan da demonstrira potpunu metaluršku vezu i specifikacija dizajna to izričito dozvoljava, debljina preklapanja (minus dodatak za koroziju) može se pripisati.

Table. Uslovi za uključivanje preklapanja u dizajn pritiska


Stanje	Requirement	Verifikacija	Referenca
Potpuna metalurška veza	Nema nedostatka fuzije, potpuna fuzija na interfejsu	UT pregled, 100% pokrivenost	ASME VIII UCL-30
Kvalificirani postupak prekrivanja	PQR sa hemijskom analizom, mehanička ispitivanja	ASME IX QW-283 kvalifikacija	ASME IX QW-214
Odobrenje specifikacije dizajna	Inženjer mora odobriti overlay kredit	Potrebna pisana specifikacija	ASME VIII UG-22
Odbijen dodatak za koroziju	Pripisuje se samo zdrav metal iznad dozvoljene korozije	Dodatak korozije po UG-25	ASME VIII UG-25

Izvor: ASME šifra kotlova i posuda pod pritiskom, odjeljak VIII Div. 1 UCL-30 'Obložene i zavarene-metalne-obložene posude'; ASME Odjeljak IX QW-283 'Varijable zavarivanja za prekrivanje otporno na koroziju'; WRC Bilten 447 'Smjernice za procjenu obloge zavarenog sloja u opremi pod pritiskom' (1999).

Preklapanje zavarivanja je u potpunosti usklađeno sa-kodovima. Podrazumevano, tretira se kao dodatak za koroziju i nije uključen u dizajn pritiska. Ako specifikacija dizajna dozvoljava, prekrivanje se može pripisati debljini pritiska -, ali to zahtijeva kvalifikovane procedure i izričito inženjersko odobrenje.

Zavareni sloj sa legurama nikla najčešće se koristi u industrijama u kojima je procesno okruženje veoma korozivno, ali veličina opreme čini konstrukciju od čvrste legure ekonomski neatraktivnom. Industrija nafte i plina je najveći korisnik, a slijede je hemijska prerada i proizvodnja električne energije.

Nickel Alloys for Oil Gas Chemical and Power Generation

Primjeri primjene prema djelatnostima

Table. Primjena zavarivanja prema industriji i uslužnom okruženju


Industrija	Oprema	Corrosion Mode	Tipični sloj legure	Debljina (mm)	Šifra/Standard
Nafta i plin (uzvodno)	Ušće bunara, X-stablo, prigušni ventili	H₂S, CO₂, Cl⁻, morska voda	Legura 625	5–6	API 6A, API 17D, NACE MR0175
Nafta i plin (srednji tok)	Cjevovodi, tijela ventila, kućišta pumpi	H₂S, CO₂, mokri gas	Legura 625 ili 825	3–5	ASME B31.3, NACE MR0175
Nafta i plin (nizvodno)	Hidrokreker, HDS reaktori	H₂, H₂S, visoka temp	Legura 625 ili 825	4–5	API 934-A, NACE RP045
Petrohemija	Reaktorske posude, izmjenjivači topline	Kiseline, hloridi, H₂S	Legura C-276 ili C-22	4–6	ASME VIII, korisnička specifikacija
Chemical Process	Kiselinski reaktori, skruberi, cjevovodi	HCl, H₂SO₄, H₃PO₄, Cl₂	Legura C-276 ili C-22	5–6	ASME VIII, korisnička specifikacija
Power Generation	FGD apsorberi, kanali, ventilatori	SO₂, HCl, mokri čistač	Legura C-276 ili C-22	4–6	ASTM, korisnička specifikacija
Desalinizacija	Cijevi izmjenjivača topline	Morska voda, visoka temp	Legura 625 ili 825	3–4	ASTM, korisnička specifikacija
Marine/Offshore	Pumpe, ventili, cjevovodi za morsku vodu	Morska voda, bioobraštanje	Legura 625	4–5	DNV, ABS, korisničke specifikacije
Pulp & Paper	Digestori, izbjeljivači	NaOH, ClO₂, H₂SO₄	Legura C-276 ili C-22	4–6	TAPPI, korisnička specifikacija

Izvor: API 6A (21. izdanje, 2024.) 'Oprema bušotine i drveća'; API 17D (3. izdanje, 2021.) 'Podmorski proizvodni sistemi'; API 934-A (3. izdanje, 2019.) 'Materijali i izrada 2¼Cr-1Mo i 3Cr-1Mo čeličnih teških zidnih posuda pod pritiskom za visoko-temperaturne, visokotlačne usluge vodonika'; NACE RP045-2003 'Preklapanje zavarivanja za vodonik servis'; ASME B31.3-2022 'Procesni cjevovodi'; DNVGL-OS-F101 (2021) 'Submarine Pipeline Systems'.

Studija slučaja: Prekrivanje opreme na ušću bušotine

Podmorska oprema i božićna drvca rade u nekim od najagresivnijih korozivnih okruženja: morska voda spolja, kiseli gas (H₂S) i slanica iznutra, i temperature do 200 stepeni. Konstrukcija od čvrste legure 625 koštala bi 5-8× ugljični čelik. Zavareni sloj legure 625 na ugljični čelik ili niskolegirani čelik (npr. AISI 4130, F22) daje istu otpornost na koroziju uz 40–50% nižu cijenu.

Table. Studija slučaja - Podmorsko čvorište bušotine: preklop od legure 625 na čeliku F22


Parametar	Čvrsta legura 625	F{0}} Alloy 625 Overlay	Štednja	Bilješke
Osnovni troškovi materijala	55 USD/kg	4 USD/kg (F22)	90% niže	F22 je niskolegirani Cr-Mo čelik
Overlay Cost	N/A	18 USD/kg (625 punilo + rad)	N/A	GTAW + GMAW proces
Total Fabricated Cost	$180,000	$95,000	47% niže	Prema API 6A specifikaciji
Vrijeme isporuke	16 nedelja	10 sedmica	6 sedmica brže	F22 se lako zavari, preklapanje je rutinsko
Performanse korozije	Odlično	Odličan (ekvivalentan)	Isto	Overlay kvalifikovan po API 6A
Usklađenost koda	API 6A, NACE MR0175	API 6A, NACE MR0175	Isto	Tvrdoća preklapanja Manja ili jednaka 22 HRC

Izvor: API 6A (21. izdanje, 2024.) 'Oprema bušotine i drveća'; NACE MR0175 / ISO 15156-3:2015; JN Alloys interni projektni podaci za podmorsko čvorište bušotine proizvedeno 2023.; Specijalni metali 'INCONEL® Alloy 625' Tehnički list (2023).

Za veliku opremu sa-debelim zidovima gdje je korozivni napad ograničen na unutrašnju površinu, preklapanje zavara je ekonomski bolji izbor. Čvrsta legura treba da bude rezervisana za male komponente (unutrašnje delove ventila, armature instrumenata) gde je prekrivanje nepraktično.

Specifikacija dodatnog metala (AWS klasifikacija) određuje hemiju preklapanja i otpornost na koroziju. Za preklop od legure 625 koristite ERNiCrMo-3 ili ERNiCrMo-4; za prekrivanje C-276, koristite ERNiCrMo-4. Klasifikacija -4 ima veći sadržaj Mo i poželjna je za teške redukcijske kisele usluge.

Klasifikacije metala za punjenje za slojeve legure nikla

Table. AWS klasifikacije dodatnog metala za preklop zavarivanja od legure nikla


AWS klasifikacija	UNS	Odgovarajuća legura	Cr (%)	Mo (%)	Nb+Ta (%)	Primarna aplikacija
ERNiCr-3	N06082	Legura 600, 601	18–22	-	2.0–3.0	Visoka{0}}oksidacija, različiti zavari
ERNiCrMo-3	N06625	Legura 625	20–23	8–10	3.15–4.15	Morska voda, H₂S, hloridi, opći sloj
ERNiCrMo-4	N10276	Legura C-276	14.5–16.5	15–17	-	Reducirajuće kiseline, jaka korozija
ERNiCrMo-10	N06022	Legura C-22	20–22.5	12.5–14.5	-	Mješovite kiseline, hipohlorit
ERNiCrMo-14	N06686	Legura 686	19–23	15–17	-	Ekstremne kiseline, morska voda
ERNiFeCr-1	N08065	Legura 825	19.5–23.5	2.5–3.5	-	Kiseli gas, sumporna kiselina
ERNiMo-7	N10665	Legura B-2, B-3	Manje ili jednako 1,0	26–30	-	Hlorovodonična kiselina, redukcione sredine

Izvor: AWS A5.14/A5.14M:2018 'Specifikacije za nikl i nikl-gole elektrode i šipke za zavarivanje od legura'; AWS A5.11/A5.11M:2017 'Specifikacija za nikl i nikl-Elektrode za zavarivanje od legura za zavarivanje zaštićenog metala'; Specijalni metali 'Katalog proizvoda za zavarivanje' (2023); Tehnički podaci Haynes International 'Welding Filler Metals' (2023).

Odabir dodatnog metala prema uslužnom okruženju

Table. Vodič za odabir dodatnog metala - Prekrivanje legure nikla prema korozivnom okruženju


Servisno okruženje	Corrosion Mode	Preporučeno punilo	Alternativa	Bilješke
Morska voda, slana voda	Cl⁻ rupa, pukotina	ERNiCrMo-3 (625)	ERNiCrMo-4	625 je standard za morsku vodu
kiseli gas (H₂S)	SSC, HIC, SOHIC	ERNiCrMo-3 ili ERNiFeCr-1	ERNiCrMo-4	Provjerite tvrdoću manju ili jednaku 22 HRC
Hlorovodonična kiselina	Opća korozija	ERNiMo-7 (B-2/B-3)	ERNiCrMo-4	B-3 je poželjniji za HCl
Sumporna kiselina	Opća korozija	ERNiCrMo-4 ili ERNiFeCr-1	ERNiCrMo-10	C-276 za < 50% H₂SO₄
Mješovite kiseline (HCl + H₂SO₄)	Teška korozija	ERNiCrMo-4 ili ERNiCrMo-10	ERNiCrMo-14	C-22 ili 686 za ekstremnu uslugu
Visoka{0}}oksidacija	Oksidacija, karburizacija	ERNiCr-3	ERNiCrCoMo-1	Koristi se za > 900 stepeni servisa
kaustično (NaOH, KOH)	Kaustično pucanje	ERNiCr-3	ERNiCrMo-3	Alloy 600 punilo za kaustiku
Odsumporavanje dimnih gasova	SO₂, HCl, mokri čistač	ERNiCrMo-4	ERNiCrMo-10	C-276 je standard za FGD

Izvor: NACE MR0175 / ISO 15156-3:2015 'Industrija nafte i prirodnog gasa-Materijali za upotrebu u okruženjima koja sadrže H₂S-'; Specijalni metali 'Vodič za odabir legura otpornih na koroziju' (2023.); Tehnička brošura Haynes International 'Podaci o koroziji' (2023); Outokumpu 'Priručnik o koroziji za nehrđajuće čelike i legure nikla' (2021).

ERNiCrMo-3 (Alloy 625 punilo) je najsvestraniji izbor za opće primjene prekrivanja. ERNiCrMo-4 (C-276 punilo) je poželjan za teške redukcijske kiseline. Uvijek provjerite kemiju preklapanja od strane PMI-a kako biste osigurali da dodatni metal i postupak zavarivanja isporučuju potrebni sadržaj Cr, Mo i Fe.