Заварени слој са легурама никла: облога од угљеничног челика за отпорност на корозију

Преклоп за заваривање - који се такође назива облагање завара или наваривање - је доказана метода-усаглашена са кодом за наношење слоја од легуре никла отпорног на корозију-на подлогу од угљеничног челика или нисколегираног челика{4}}. Резултат: механичка чврстоћа и ниска цена угљеничног челика, у комбинацији са отпорношћу на корозију легура никла - уз 40–60% нижу цену материјала од чврсте конструкције од легуре никла. Овај чланак објашњава када је преклоп за заваривање прави избор, које легуре никла се користе, који стандарди се примењују и како правилно одредити преклоп.

Weld Overlay with Nickel Alloys

Заварени слој са легурама никла је индустријско-стандардно решење за судове под притиском, измењиваче топлоте и компоненте цевовода које морају да издрже корозију киселог гаса (Х₂С), хлорида, киселина и високо-оксидације на високим температурама - без трошкова производње чврсте легуре.

Преклапање завара је процес наношења једног или више слојева легуре отпорне на корозију-(обично на бази никла-) на површину јефтинијег основног метала (обично угљенични челик или нисколегирани челик) коришћењем процеса електролучног заваривања. Прекривни слој - типично дебљине 3–6 мм - делује као баријера између корозивног процесног флуида и основног метала конструкције.

Зашто користити преклапање уместо чврсте легуре?

Табле. Поређење цене и перформанси - од чврсте легуре у односу на конструкцију завареног слоја


Параметар	Чврста легура никла	Преклоп од угљеничног челика + Ни-легуре	Уштеде трошкова	Перформансе
Цена материјала ($/кг, типично)	$35–60	$8–12 (ЦС) + $15–25 (преклапање)	40–60% ниже	Еквивалентна отпорност на корозију
Време израде	Дуже (тешко за заваривање)	Краће (ЦС се лако завари)	20–30% брже	Исти век трајања
Усклађеност са кодом дизајна	АСМЕ ВИИИ, АСМЕ Б31.3	АСМЕ ВИИИ, АСМЕ Б31.3	Исто	Исто
Типична дебљина слоја	Н/А (чврсто)	3–6 мм (2–3 слоја)	N/A	Додатак за корозију укључен
Поправка и одржавање	Тешко (осетљиво{0}}на пукотине)	Лакше (преклапање се може поново{0}}применити)	Нижи трошкови животног циклуса	Дужи радни век
Тежина	Виша (густина 8,4–8,9 г/цм³)	Нижи (густина ЦС 7,85 г/цм³)	5–10% лакши	Иста оцена притиска

Извор: АСМЕ котлови и посуде под притиском, одељак ВИИИ Див. 1 (2023); АСМЕ Б31.3 Процесни цевовод (2022); Специал Металс Цорпоратион 'Каталог производа за заваривање' (2023); Технички подаци Хаинес Интернатионал 'Легура отпорних на корозију{5}}; Анализа интерних трошкова ЈН Аллоис за 2024–2025.

За судове великог-пречника, кућишта измењивача топлоте и калемове за цевоводе где је корозија ограничена на унутрашњу површину, преклоп за заваривање даје исте перформансе корозије као чврста легура уз 40–60% нижу цену материјала.

Нису све легуре никла погодне за прекривање завара. Материјал за прекривање мора бити заварљив, компатибилан са разблаживањем угљеничног челика и отпоран на специфично корозивно окружење. Две легуре доминирају у индустрији: легура 625 (УНС Н06625) и легура Ц-276 (УНС Н10276).

Избор легуре према корозивном окружењу

Табле. Материјали за прекривање легуре никла - Водич за избор према корозивном окружењу


легура (УНС)	Кључни легирајући елементи	Примарна отпорност на корозију	Типичне апликације за прекривање	Велд Процесс	АСМЕ П{0}}број
Легура 625 (Н06625)	Ни-22Цр-9Мо-3,5Нб	Оксидација, хлоридна рупица, Х₂С, морска вода	Опрема на ушћу бунара, подморски конектори, посуде под притиском	ГТАВ, ГМАВ, ФЦАВ, САВ	П-Не. 43
Легура Ц-276 (Н10276)	Ни-16Цр-16Мо-4В	Редукционе киселине, ХЦл, Х₂СО₄, хлор, кисели гас	Хемијски реактори, скрубери, ФГД системи, цеви за киселину	ГТАВ, ГМАВ, ФЦАВ, САВ	П-Не. 44
легура Ц-22 (Н06022)	Ни-22Цр-13Мо-3В	Тешке мешане киселине, хипохлорит, влажни хлор	Спаљивање лекова, целулозе и папира, отпада	ГТАВ, ГМАВ	П-Не. 44
Легура 825 (Н08825)	Ни-22Цр-42Фе-3Мо-1Ти	Кисели гас (Х₂С), сумпорна/фосфорна киселина	Цеви за доње бушотине, прерада гаса, измењивачи топлоте	ГТАВ, ГМАВ	П-Не. 45
Легура 600 (Н06600)	Ни-16Цр-8Фе	Високо{0}}оксидација, нитрирање, каустика	Компоненте пећи, корпе за термичку обраду	ГТАВ, ГМАВ	П-Не. 43
легура Кс (Н06002)	Ни-22Цр-18Фе-9Мо	Оксидација на 1100–1200 степени, карбуризација	Коморе за сагоревање, компоненте гасних турбина	ГТАВ, ГМАВ	П-Не. 43
Аллои 59 (Н06059)	Ни-23Цр-16Мо-1Фе	Екстремне редукционе киселине, смеше ХЦл, Х₂СО₄	Хемијски процеси, контрола загађења	ГТАВ, ГМАВ	П-Не. 44

Извор: Специал Металс Цорпоратион 'ИНЦОНЕЛ® Аллои 625' и 'ИНЦОНЕЛ® Аллои 725' Технички листови (2023); Технички подаци Хаинес Интернатионал 'ХАСТЕЛЛОИ® Ц-276 Аллои' (2023); АСМЕ шифра котла и посуда под притиском, одељак ИКС (2023) Груписање П-броја КВ-422; НАЦЕ МР0175 / ИСО 15156-3:2015.

Поређење хемијског састава

Табле. Хемијски састав уобичајених материјала за прекривање легуре никла (тежински %, типично)


легура (УНС)	Ни	Цр	Мо	Фе	W	Нб	Ти	Ц (макс.)
Легура 625 (Н06625)	58–63	20–23	8–10	Мање или једнако 5	-	3.15–4.15	Мање или једнако 0,4	0.10
Легура Ц-276 (Н10276)	Баланс	14.5–16.5	15–17	4–7	3–4.5	-	-	0.01
легура Ц-22 (Н06022)	Баланс	20–22.5	12.5–14.5	2–6	2.5–3.5	-	-	0.015
Легура 825 (Н08825)	38–46	19.5–23.5	2.5–3.5	22 мин	-	-	0.6–1.2	0.05
Легура 600 (Н06600)	72 мин	14–17	-	6–10	-	-	-	0.15
легура Кс (Н06002)	Баланс	20.5–23	8–10	17–20	0.2–1.0	-	-	0.05–0.15
Аллои 59 (Н06059)	Баланс	22–24	15–16.5	Мање или једнако 1,5	-	-	-	0.01

Извор: АСТМ Б443 (Легура 625); АСТМ Б575 (легура Ц-276, Ц-22, 59); АСТМ Б425 (легура 825); АСТМ Б168 (легура 600); АСТМ Б435 (Легура Кс); Спецификације Металс и Хаинес Интернатионал (2023).

Легура 625 је подразумевани избор за морску воду, хлорид и кисели гас (Х₂С). Легура Ц-276 је подразумевани избор за редукцију киселина (ХЦл, Х₂СО₄) и тешке хемијске средине. За граничне случајеве, консултујте НАЦЕ МР0175 / ИСО 15156-3 и извршите испитивање корозије.

Избор процеса заваривања утиче на квалитет преклапања, стопу разблажења, стопу таложења и цену. За критичну опрему под притиском, ГТАВ (ТИГ) и ГМАВ (МИГ) су најчешћи избори. За облагање великих{2}}површина, ФЦАВ и САВ нуде већу продуктивност.

GTAW and GMAW for High-Integrity Overlay

Поређење процеса за прекривање легуре никла

Табле. Процеси заваривања слојева легуре никла - Поређење према квалитету и продуктивности


Процес	Стопа разблаживања	Депоситион Рате	Најбоља апликација	Положај	Ниво вештине	Цост
ГТАВ (ТИГ)	10–25%	0,5–1,5 кг/х	Први слој, пролаз корена, танак слој, мали пречник	Све позиције	Високо	Високо
ГМАВ (МИГ)	20–30%	2–4 кг/х	Попуните и прекријте слојеве, преклоп средње{0}}дебљине	Равно, хоризонтално	Средње	Средње
ФЦАВ (Флук-Цед)	20–35%	3–6 кг/х	Преклапање великих{0}}области, не-некритичне апликације	Равно, хоризонтално	Средње	Ниско
САВ (потопљени лук)	30–50%	5–15 кг/х	Велике посуде, тешка облога, висока продуктивност	Само стан	Средње	Најниже
ПАВ (плазма лук)	5–15%	1–3 кг/х	Прецизно прекривање, аутоматизовани системи	Раван, механизован	Високо	Високо
Ласерска облога	5–10%	1–5 кг/х	Прецизна поправка, танак слој, минимално разблаживање	Раван, механизован	Високо	Врло високо

Извор: АСМЕ код за котлове и посуде под притиском, одељак ИКС (2023); АВС Д1.6/Д1.6М-22 „Код структуралног заваривања – нерђајући челик“; Специјалне метале „Смернице за заваривање легура никла“ (2023); Линцолн Елецтриц Технички водич за производе за заваривање од легуре никла (2023).

Управљање разблаживањем је критично за перформансе преклапања

До разблаживања долази када се основни метал (угљенични челик) топи и помеша са додатним металом (легура никла). Прекомерно разблаживање смањује отпорност слоја на корозију смањењем критичног садржаја легуре (Цр, Мо, Нб). За слој легуре 625, садржај гвожђа треба да буде испод 10% у првом слоју; за Ц-276, испод 7%.

Табле. Максимално дозвољено разблаживање - Границе садржаја гвожђа према легури


легура	Максимални Фе у преклапању (теж.%)	Минимални Цр у слоју (теж.%)	Минимални Мо у преклапању (теж.%)	Препоручени процес
Легура 625	Мање или једнако 10%	Веће или једнако 18%	Веће или једнако 7%	ГТАВ или ГМАВ за први слој; ФЦАВ/САВ за пуњење
Легура Ц-276	Мање или једнако 7%	Веће или једнако 14%	Веће или једнако 14%	ГТАВ за први слој; ГМАВ/ФЦАВ за пуњење
Легура Ц-22	Мање или једнако 6%	Веће или једнако 19%	Веће или једнако 11%	ГТАВ или ГМАВ за све слојеве
Легура 825	Мање или једнако 15%	Веће или једнако 20%	Веће или једнако 2,5%	ГТАВ или ГМАВ
Легура 600	Мање или једнако 10%	Веће или једнако 14%	N/A	ГТАВ или ГМАВ

Извор: Специјалне метале 'Смернице за заваривање за ИНЦОНЕЛ® легуру 625' (2023); Хаинес Интернатионал 'Заваривање и израда легуре ХАСТЕЛЛОИ® Ц-276' (2023); АСМЕ Одељак ИКС КВ-404.12 'Разређивање метала за пуњење'; АВС А5.14/А5.14М:2018 „Спецификација за електроде и шипке за заваривање голе од никла и легура никла.“

Користите ГТАВ (ТИГ) за први слој да бисте смањили разблаживање и обезбедили усклађеност са хемијом. Користите ГМАВ, ФЦАВ или САВ за следеће слојеве да повећате продуктивност. Увек проверите хемију преклапања помоћу ПМИ (позитивна идентификација материјала) или лабораторијске анализе.

Минимална дебљина слоја је регулисана додатком корозије, дубином разблаживања, способношћу процеса заваривања и захтевима кода. За већину посуда под притиском и цевовода, 3–6 мм (2–3 слоја) је стандард. Тањи слојеви ризикују продор; дебљи слојеви повећавају трошкове и могу довести до проблема заосталих напрезања.

Смернице за дизајн дебљине

Табле. Дизајн дебљине слоја - Препоручене вредности према примени


Апликација	Озбиљност корозије	Минимална дебљина (мм)	Типични слојеви	Цоде Референце	Напомене
Посуде под притиском (опште)	Умерено (без Х₂С)	3.0	2 слоја	АСМЕ ВИИИ Див{0}} УГ-16	1,5 мм мин након обраде
Услуга киселог гаса (Х₂С)	Тешка (НАЦЕ МР0175)	4.0–5.0	2-3 слоја	НАЦЕ МР0175 / ИСО 15156	Проверите тврдоћу мању или једнаку 22 ХРЦ
Измењивачи топлоте морске воде	Висок Цл⁻ питтинг	4.0	2-3 слоја	АСМЕ ВИИИ + корисничка спецификација	Користите легуру 625 или 825
Колоне за апсорпцију киселог гаса	Тешка (ХЦл, Х₂СО₄)	5.0–6.0	3 слоја	АСМЕ ВИИИ + корисничка спецификација	Користите легуру Ц-276 или Ц-22
Опрема за подводну бушотину	Тешка + ХПХТ	5.0–6.0	3 слоја	АПИ 6А, АПИ 17Д	Користите Аллои 625, проверите од стране ПМИ
ФГД (десулфуризација димних гасова)	Тешка (влажни СО₂, ХЦл)	5.0	3 слоја	Корисничка спецификација	Користите легуру Ц-276 или Ц-22
Каталитички реформатори	Висока{0}}оксидација	4.0	2-3 слоја	АПИ 560 / корисничка спецификација	Користите Аллои 600 или Кс

Извор: АСМЕ код за котлове и посуде под притиском, одељак ВИИИ Див. 1 (2023) УГ-16 'Минимална дебљина зида'; НАЦЕ МР0175 / ИСО 15156-3:2015 „Индустрија нафте и природног гаса – Материјали за употребу у срединама које садрже Х₂С“; АПИ 6А (21. издање, 2024.) 'Опрема за бушотине и дрвеће'; АПИ 17Д (3. издање, 2021) „Пројектовање и рад система за подводну производњу“.

Прорачун допуштења корозије

Дебљина слоја мора да укључује: (1) додатак за корозију (обично 1,5–3,0 мм за 10–20 година радног века), (2) додатак за машинску обраду (0,5–1,0 мм за завршну обраду површине) и (3) дебљину зоне разблаживања (1,0–1,5 мм за први слој).

Табле. Преклапање дебљине слоја - Дозвољена количина корозије и производне толеранције


Дебљина компонента	Типичан домет (мм)	Сврха	Контролни метод	Стандард Референце
Додатак за корозију	1.5–3.0	Губитак материјала током пројектованог века трајања	Спец. дизајн процеса	АСМЕ ВИИИ УГ-25
Додатак за обраду	0.5–1.0	Завршна обрада, НДЕ припрема	Толеранција обраде	АСМЕ Б46.1
Зона разблаживања	1.0–1.5	Први слој помешан са основним металом	Поступак заваривања (ПКР)	АСМЕ ИКС КВ-404
Минимални звук метала	0.5–1.0	Сигурносна граница изнад разблажења	УТ или РТ инспекција	АСМЕ В Члан 4
Укупна дебљина дизајна	3.5–6.5	Збир горњих компоненти	Инжењерски дизајн	Спецификација пројекта

Извор: АСМЕ код за котлове и посуде под притиском Одељак ВИИИ Див. 1 УГ-25 'Додатак корозије'; АСМЕ Б46.1-2019 „Текстура површине (храпавост површине, валовитост и слојевитост)“; АСМЕ Одељак В, члан 4 'Методе ултразвучног испитивања заварених спојева'; АСМЕ Одељак ИКС „Квалификације за заваривање, лемљење и топљење“.

Закључак:За већину примена, наведите минималну дебљину слоја од 3,0 мм након машинске обраде. За окружења са јаком корозијом (кисели гас, киселине, морска вода), навести 4,0–5,0 мм. Увек укључите додатак за корозију у спецификацију дизајна.

Пошто је слој прекривеног слоја танак (3–6 мм) и отпорност на корозију зависи од прецизне хемије, контрола квалитета је критичнија него за конструкцију од чврсте легуре. Сваки слој мора бити верификован позитивном идентификацијом материјала (ПМИ) и прегледан ултразвучним тестирањем (УТ) или радиографским тестирањем (РТ).

Nickel Alloys PMI Verification and NDE

Захтеви за инспекцију за преклапање завара

Табле. Тестови контроле квалитета завареног слоја легуре никла


Тест	Сврха	Метод	Критеријуми прихватања	Фреквенција	Стандард
ПМИ (ИД позитивног материјала)	Проверите хемију преклапања	КСРФ или ОЕС	Цр, Мо, Нб унутар спецификације; Фе Мање или једнако ограничењу	100% површине преклапања	АСТМ Е1621
Ултразвучно тестирање (УТ)	Откријте недостатак фузије, порозност	Права греда или угаона греда	Нема индикација > 20% ДАЦ	100% површине преклапања	АСМЕ В уметност{0}}, 5
радиографско тестирање (РТ)	Откријте унутрашње недостатке	рендгенски или гама зраци	Према АСМЕ ВИИИ УВ-51	Спот или 100% како је наведено	АСМЕ В уметност{0}}
Течни пенетрант (ПТ)	Откривање површинских пукотина	Видљива или флуоресцентна боја	Нема линеарних индикација > 1,5 мм	100% површине преклапања	АСМЕ В уметност{0}}
Тест тврдоће	Проверите усклађеност са НАЦЕ МР0175	Преносиви тестер тврдоће	Мање или једнако 22 ХРЦ (кисела услуга)	По НАЦЕ МР0175 Табела А.1	АСТМ Е10 / Е18
Феритни број (ако је примењиво)	Није потребно за слој ни-легура	Мерач ферита	Н/А (аустенит)	N/A	АСТМ А342
Металлограпхиц Екаминатион	Проверите микроструктуру, разблаживање	Попречни-пресек, гравирање	Нема пукотина, порозности или претераног разблажења	По квалификацији поступка	АСТМ Е3, Е407

Извор: АСТМ Е1621-21 'Стандард Гуиде фор Елементал Аналисис би Вавеленгтх Дисперсиве Кс-Раи Флуоресценце Спецтрометри'; АСМЕ код за котлове и посуде под притиском, одељак В (2023) чланови 2, 4, 5, 6; АСМЕ Одељак ВИИИ Див. 1 УВ-51 'Радиографско испитивање заварених спојева'; НАЦЕ МР0175 / ИСО 15156-3:2015 Табела А.1 „Захтеви за тврдоћу за угљеничне и нисколегиране челике“.

Уобичајени недостаци и њихови узроци

Табле. Уобичајени дефекти преклапања завара - Узроци и превенција


Дефект	Изглед	Основни узрок	Превенција	Метода детекције
Недостатак фузије	Линеарна индикација на интерфејсу	Недовољан унос топлоте, лоша техника	Повећајте амперажу, одговарајућу брзину путовања	УТ, РТ
Порозност	Округли џепови за гас у преклопу	Контаминација (уље, влага, оксид)	Очистите основни метал, користите суво пунило, одговарајући гасни штит	РТ, УТ
Вруће пуцање	Интергрануларне пукотине у слоју	Висока уздржаност, неправилан редослед перли	Контролишите унос топлоте, правилан дизајн спојева	ПТ, ВТ, металографија
Прекомерно разблаживање	Низак Цр/Мо у слоју	Висок унос топлоте, неправилна техника	Смањите амперажу, користите ГТАВ за први слој	ПМИ, хемијска анализа
Укључивање волфрама	Светле честице у преклапању	ГТАВ контакт електроде са завареном базом	Одржавајте правилан застој, користите одговарајућу електроду	РТ, ВТ
Укључивање шљаке	Неправилне тамне мрље	Неправилно међупролазно чишћење (ФЦАВ, САВ)	Чисто између пролаза, правилно руковање флуксом	РТ, УТ
Ундерцут	Утор на врху завара	Прекомерна струја, неправилна техника	Смањите струју, одговарајући угао горионика	ВТ, ПТ

Извор: АВС Д1.6/Д1.6М-22 „Код структуралног заваривања – нерђајући челик“; Специјалне метале „Смернице за заваривање легура никла“ (2023); АСМЕ Одељак ИКС КВ-190 'Преглед и поправка заварених спојева'.

ПМИ верификација хемије прекривања је обавезна за сваки посао. УТ или РТ инспекција потврђује интегритет везе. За киселу употребу, НАЦЕ МР0175 захтева испитивање тврдоће. Сви резултати инспекције морају бити документовани у извештају о испитивању материјала.

Преклапање заваривања није „алтернативна“ метода - већ је експлицитно препозната и регулисана АСМЕ кодовима дизајна. Прекривни слој се може рачунати као додатак за корозију, али не и као дебљина{2}}одржавања притиска осим ако није посебно квалификован и документован.

Захтеви кода за преклапање завара

Табле. Захтеви АСМЕ кода за конструкцију завареног слоја


Код	Параграф	Рекуиремент	Оверлаи Треатмент	Кључне напомене
АСМЕ ВИИИ Див. 1	УГ-16, УВ-42	Минимална дебљина, поступак заваривања	Преклапање=додатка корозије	Преклоп није укључен у дизајн притиска
АСМЕ ВИИИ Див. 1	УЦЛ-30 до УЦЛ-46	Обложене и заварене посуде	Преклапање може бити укључено ако је квалификовано	Мора да испуњава захтеве УЦЛ-30
АСМЕ ВИИИ Див. 2	Део Д, члан Д.11	Преклапање и заваривање	Слично Див. 1	За преклапање је потребна анализа{0}}према{1}}оквиру
АСМЕ Б31.3	пара. 323.4.2	Обложени и заварени цевовод	Преклапање=додатка корозије	Преклоп се може користити за притисак ако је квалификован
АСМЕ Б31.3	пара. 328.5.1	Поступак заваривања	Мора бити квалификован према АСМЕ ИКС	ПКР је потребан за сваки процес преклапања
АСМЕ ИКС	КВ-214, КВ-283	Квалификација поступка преклапања завара	Преклапање ПКР захтева хемијску анализу	Мора показати контролу разблажења
НАЦЕ МР0175	ИСО 15156-3	Кисели сервисни материјали	Преклапање прихватљиво за ЦС базу	Тврдоћа мања или једнака 22 ХРЦ, квалификована процедура

Извор: АСМЕ котао и посуда под притиском, одељак ВИИИ Див. 1 (2023) УГ-16, УВ-42, УЦЛ-30 до УЦЛ-46; АСМЕ код за котлове и посуде под притиском, Одељак ВИИИ Див. 2 (2023) Део Д, Члан Д.11; АСМЕ Б31.3-2022 „Процесни цевовод“ параграфи 323.4.2, 328.5.1; АСМЕ код за котлове и посуде под притиском, одељак ИКС (2023) КВ-214, КВ-283; НАЦЕ МР0175 / ИСО 15156-3:2015.

Када се прекривање може укључити у дебљину дизајна

Подразумевано, АСМЕ кодови третирају преклоп шава као додатак за корозију - није укључен у прорачун-задржавања дебљине притиска. Међутим, ако је поступак преклапања квалификован да демонстрира потпуну металуршку везу и спецификација дизајна то изричито дозвољава, дебљина слоја (минус додатак за корозију) може бити призната.

Табле. Услови за укључивање преклапања у дизајн притиска


Стање	Рекуиремент	Верификација	Референце
Пуна металуршка веза	Нема недостатка фузије, потпуна фузија на интерфејсу	УТ преглед, 100% покривеност	АСМЕ ВИИИ УЦЛ-30
Квалификовани поступак прекривања	ПКР са хемијском анализом, механичка испитивања	АСМЕ ИКС КВ-283 квалификација	АСМЕ ИКС КВ-214
Одобрење спецификације дизајна	Инжењер мора да одобри кредит за преклапање	Потребна је писана спецификација	АСМЕ ВИИИ УГ-22
Одузети додатак за корозију	Приписује се само здрав метал изнад дозвољене корозије	Додатак за корозију по УГ-25	АСМЕ ВИИИ УГ-25

Извор: АСМЕ код за котлове и посуде под притиском, Одељак ВИИИ, Див. 1 УЦЛ-30 'Обложене и заварене-Металне-посуде са обложеном облогом'; АСМЕ Одељак ИКС КВ-283 'Варијабле заваривања за прекривање отпорно на корозију'; ВРЦ Буллетин 447 'Смернице за процену облоге завареног слоја у опреми под притиском' (1999).

Преклоп заваривања је у потпуности{0}}усаглашен са кодом. Подразумевано, третира се као додатак за корозију и није укључен у дизајн притиска. Ако спецификација дизајна дозвољава, прекривање се може приписати дебљини притиска -, али то захтева квалификоване процедуре и изричито инжењерско одобрење.

Заварени слој са легурама никла најчешће се користи у индустријама у којима је процесно окружење веома корозивно, али величина опреме чини конструкцију од чврсте легуре економски неатрактивном. Индустрија нафте и гаса је највећи корисник, а следе је хемијска прерада и производња електричне енергије.

Nickel Alloys for Oil Gas Chemical and Power Generation

Примери примене по делатностима

Табле. Примене преклапања заваривања према индустрији и услужном окружењу


Индустрија	Опрема	Режим корозије	Типични слој легуре	Дебљина (мм)	Шифра/Стандард
Нафта и гас (узводно)	Ушће бунара, Кс-стабло, пригушни вентили	Х₂С, ЦО₂, Цл⁻, морска вода	Легура 625	5–6	АПИ 6А, АПИ 17Д, НАЦЕ МР0175
Нафта и гас (средњи ток)	Цевоводи, тела вентила, кућишта пумпи	Х₂С, ЦО₂, влажни гас	Легура 625 или 825	3–5	АСМЕ Б31.3, НАЦЕ МР0175
Нафта и гас (низводно)	Хидрокрекер, ХДС реактори	Х₂, Х₂С, висока темп	Легура 625 или 825	4–5	АПИ 934-А, НАЦЕ РП045
Петрохемија	Реакторске посуде, измењивачи топлоте	Киселине, хлориди, Х2С	Легура Ц-276 или Ц-22	4–6	АСМЕ ВИИИ, корисничка спецификација
Хемијски процес	Киселински реактори, скрубери, цевоводи	ХЦл, Х2СО4, Х3ПО4, Цл2	Легура Ц-276 или Ц-22	5–6	АСМЕ ВИИИ, корисничка спецификација
Повер Генератион	ФГД апсорбери, канали, вентилатори	СО₂, ХЦл, мокри чистач	Легура Ц-276 или Ц-22	4–6	АСТМ, корисничка спецификација
Десалинизација	Цеви за измењивач топлоте	Морска вода, висока темп	Легура 625 или 825	3–4	АСТМ, корисничка спецификација
Марине/Оффсхоре	Пумпе, вентили, цеви за морску воду	Морска вода, биообраштање	Легура 625	4–5	ДНВ, АБС, корисничке спецификације
целулоза и папир	Дигестори, избељивачи	НаОХ, ЦлО₂, Х2СО4	Легура Ц-276 или Ц-22	4–6	ТАППИ, корисничка спецификација

Извор: АПИ 6А (21. издање, 2024.) 'Опрема за бушотине и дрвеће'; АПИ 17Д (3. издање, 2021.) „Системи за подводну производњу“; АПИ 934-А (3. издање, 2019) „Материјали и израда 2¼Цр-1Мо и 3Цр-1Мо челичних тешких зидних посуда под притиском за високо-температурну употребу водоника под високим притиском“; НАЦЕ РП045-2003 'Преклапање заваривања за водоник сервис'; АСМЕ Б31.3-2022 'Процесни цевовод'; ДНВГЛ-ОС-Ф101 (2021) „Подморски цевоводни системи“.

Студија случаја: Прекривање опреме на ушћу бушотине

Подморска опрема и божићна јелка раде у неким од најагресивнијих корозивних окружења: морска вода споља, кисели гас (Х₂С) и сланица изнутра, и температуре до 200 степени. Конструкција од чврсте легуре 625 коштала би 5–8× угљенични челик. Заваривање легуре 625 на угљенични челик или нисколегирани челик (нпр. АИСИ 4130, Ф22) даје исту отпорност на корозију уз 40–50% нижу цену.

Табле. Студија случаја - Подморско чвориште бушотине: Преклоп од легуре 625 на челику Ф22


Параметар	Чврста легура 625	Ф22 + Аллои 625 Оверлаи	Штедња	Напомене
Цена основног материјала	$55/кг	4 УСД/кг (Ф22)	90% ниже	Ф22 је ниско{1}}легирани Цр-Мо челик
Цена преклапања	N/A	18 УСД/кг (625 пунило + рад)	N/A	ГТАВ + ГМАВ процес
Укупна фабрикована цена	$180,000	$95,000	47% ниже	По спецификацији АПИ 6А
Време испоруке	16 недеља	10 недеља	6 недеља брже	Ф22 се лако завари, преклапање је рутинско
Перформансе корозије	Одлично	Одлично (еквивалентно)	Исто	Оверлаи квалификован према АПИ 6А
Усклађеност кода	АПИ 6А, НАЦЕ МР0175	АПИ 6А, НАЦЕ МР0175	Исто	Тврдоћа преклапања Мања или једнака 22 ХРЦ

Извор: АПИ 6А (21. издање, 2024.) 'Опрема за бушотине и дрвеће'; НАЦЕ МР0175 / ИСО 15156-3:2015; ЈН Аллоис интерни пројектни подаци за подморско чвориште бушотине произведено 2023.; Технички лист о специјалним металима „ИНЦОНЕЛ® Аллои 625“ (2023).

За велику опрему са{0}}дебелим зидовима где је корозија ограничена на унутрашњу површину, преклоп заваривања је економски супериорнији избор. Чврста легура треба да буде резервисана за мале компоненте (унутрашње делове вентила, арматуре инструмената) где је прекривање непрактично.

Спецификација додатног метала (АВС класификација) одређује хемију слоја и отпорност на корозију. За слој легуре 625 користите ЕРНиЦрМо-3 или ЕРНиЦрМо-4; за прекривање Ц-276, користите ЕРНиЦрМо-4. Класификација -4 има већи садржај Мо и пожељна је за тешке редукционе киселине.

Класификације додатног метала за слојеве легуре никла

Табле. АВС класификације додатног метала за преклоп заваривања легуре никла


АВС класификација	УНС	Одговарајућа легура	Цр (%)	Мо (%)	Нб+Та (%)	Примарна примена
ЕРНиЦр-3	N06082	Легура 600, 601	18–22	-	2.0–3.0	Висока{0}}температура оксидације, различити завари
ЕРНиЦрМо-3	N06625	Легура 625	20–23	8–10	3.15–4.15	Морска вода, Х₂С, хлориди, општи слој
ЕРНиЦрМо-4	N10276	Легура Ц-276	14.5–16.5	15–17	-	Смањење киселине, тешка корозија
ЕРНиЦрМо-10	N06022	Легура Ц-22	20–22.5	12.5–14.5	-	Мешане киселине, хипохлорит
ЕРНиЦрМо-14	N06686	Легура 686	19–23	15–17	-	Екстремне киселине, морска вода
ЕРНиФеЦр-1	N08065	Легура 825	19.5–23.5	2.5–3.5	-	Кисели гас, сумпорна киселина
ЕРНиМо-7	N10665	Легура Б-2, Б-3	Мање или једнако 1,0	26–30	-	Хлороводонична киселина, редукционе средине

Извор: АВС А5.14/А5.14М:2018 'Спецификација за никл и никл-голе електроде и шипке од легура за заваривање'; АВС А5.11/А5.11М:2017 'Спецификација за никл и никл-Електроде за заваривање од легура за електролучно заваривање заштићеног метала'; Специјални метали 'Каталог производа за заваривање' (2023); Технички подаци Хаинес Интернатионал 'Велдинг Филлер Металс' (2023).

Избор додатног метала према услужном окружењу

Табле. Водич за избор додатног метала - Прекривање легуре никла према корозивном окружењу


Сервисно окружење	Режим корозије	Препоручено пунило	Алтернатива	Напомене
Морска вода, слана вода	Цл⁻ рупа, пукотина	ЕРНиЦрМо-3 (625)	ЕРНиЦрМо-4	625 је стандард за морску воду
кисели гас (Х₂С)	ССЦ, ХИЦ, СОХИЦ	ЕРНиЦрМо-3 или ЕРНиФеЦр-1	ЕРНиЦрМо-4	Проверите тврдоћу мању или једнаку 22 ХРЦ
Хлороводонична киселина	Општа корозија	ЕРНиМо-7 (Б-2/Б-3)	ЕРНиЦрМо-4	Б-3 је пожељнији за ХЦл
Сумпорна киселина	Општа корозија	ЕРНиЦрМо-4 или ЕРНиФеЦр-1	ЕРНиЦрМо-10	Ц-276 за < 50% Х2СО4
Мешане киселине (ХЦл + Х₂СО₄)	Тешка корозија	ЕРНиЦрМо-4 или ЕРНиЦрМо-10	ЕРНиЦрМо-14	Ц-22 или 686 за екстремну услугу
Висока{0}}оксидација	Оксидација, карбуризација	ЕРНиЦр-3	ЕРНиЦрЦоМо-1	Користи се за услуге > 900 степени
каустичан (НаОХ, КОХ)	Каустично пуцање	ЕРНиЦр-3	ЕРНиЦрМо-3	Аллои 600 пунило за каустику
Одсумпоравање димних гасова	СО₂, ХЦл, мокри чистач	ЕРНиЦрМо-4	ЕРНиЦрМо-10	Ц-276 је стандард за ФГД

Извор: НАЦЕ МР0175 / ИСО 15156-3:2015 „Индустрија нафте и природног гаса-Материјал за употребу у окружењима која садрже Х₂С-; Специјални метали „Водич за избор легура отпорних на корозију“ (2023); Техничка брошура Хаинес Интернатионал 'Подаци о корозији' (2023); Оутокумпу 'Приручник о корозији за нерђајуће челике и легуре никла' (2021).

ЕРНиЦрМо-3 (пунило од легуре 625) је најсвестранији избор за опште примене преклапања. ЕРНиЦрМо-4 (пунило Ц-276) је пожељан за тешке редукционе киселине. Увек проверите хемију преклапања помоћу ПМИ-а да бисте били сигурни да додатни метал и поступак заваривања дају потребан садржај Цр, Мо и Фе.