Prekrivanje zavara s legurama nikla: Oblaganje ugljičnim čelikom za otpornost na koroziju

Zavareni sloj - koji se naziva i oblaganje zavarenim slojem ili tvrdo navarivanje - je dokazana metoda-sukladna kodeksu za nanošenje sloja od legure nikla otpornog na koroziju-na ugljični čelik ili podlogu od nisko-legiranog čelika. Rezultat: mehanička čvrstoća i niska cijena ugljičnog čelika, u kombinaciji s otpornošću na koroziju legura nikla - uz 40–60% nižu cijenu materijala od konstrukcije od čvrste legure nikla. Ovaj članak objašnjava kada je sloj za zavarivanje pravi izbor, koje se legure nikla koriste, koji se standardi primjenjuju i kako ispravno specificirati prekrivanje.

Weld Overlay with Nickel Alloys

Prekrivanje zavara s legurama nikla industrijsko je-standardno rješenje za tlačne posude, izmjenjivače topline i komponente cjevovoda koje moraju biti otporne na koroziju izazvanu kiselim plinom (H₂S), kloridima, kiselinama i visoko{1}}temperaturnom oksidacijom - bez troškova izrade čvrste legure.

Prekrivanje zavara je postupak nanošenja jednog ili više slojeva legure-otporne na koroziju (obično na bazi-nikla) na površinu jeftinijeg osnovnog metala (obično ugljičnog čelika ili nisko{2}}legiranog čelika) pomoću procesa elektrolučnog zavarivanja. Prekrivni sloj - obično debljine 3-6 mm - djeluje kao barijera između korozivne procesne tekućine i strukturnog osnovnog metala.

Zašto koristiti prekrivanje umjesto čvrste legure?

Stol. Usporedba troškova i performansi - Čvrsta legura naspram zavarene konstrukcije


Parametar	Čvrsta legura nikla	Presloj od ugljičnog čelika + ni-legure	Ušteda troškova	Performanse
Trošak materijala ($/kg, tipično)	$35–60	8–12 USD (CS) + 15–25 USD (preklop)	40–60% niže	Ekvivalentna otpornost na koroziju
Vrijeme izrade	Dulje (teško za zavarivanje)	Kraći (CS se lako zavari)	20–30% brže	Isti vijek trajanja
Usklađenost s kodeksom dizajna	ASME VIII, ASME B31.3	ASME VIII, ASME B31.3	Isti	Isti
Tipična debljina sloja	N/A (čvrsto)	3–6 mm (2–3 sloja)	N/A	Dodatak za koroziju uključen
Popravak i održavanje	Teško (osjetljivo-na crack)	Lakše (prekrivanje se može ponovno -primijeniti)	Niži troškovi životnog ciklusa	Duži vijek trajanja
Težina	Viša (gustoća 8,4–8,9 g/cm³)	Niža (CS gustoća 7,85 g/cm³)	5–10% lakši	Isti nazivni tlak

Izvor: ASME Kodeks kotlova i tlačnih posuda Odjeljak VIII Div. 1 (2023); ASME B31.3 Procesni cjevovodi (2022); Special Metals Corporation 'Katalog proizvoda za zavarivanje' (2023); Tehnički podaci o 'legurama-otpornim na koroziju' Haynes International; Interna analiza troškova JN Alloys za 2024.–2025.

Za posude velikog-promjera, ljuske izmjenjivača topline i kalemove cjevovoda gdje je korozija ograničena na unutarnju površinu, zavareni sloj pruža istu učinkovitost korozije kao čvrsta legura uz 40–60% nižu cijenu materijala.

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

Odabir legure prema korozijskom okruženju

Stol. Prekrivajući materijali od legura nikla - Vodič za odabir prema okolini korozije


Legura (UNS)	Ključni legirajući elementi	Primarna otpornost na koroziju	Tipične aplikacije preklapanja	Postupak zavarivanja	ASME P-Broj
Legura 625 (N06625)	Ni-22Cr-9Mo-3,5Nb	Oksidacija, piting klorida, H₂S, morska voda	Oprema za bušotine, podvodni konektori, tlačne posude	GTAW, GMAW, FCAW, SAW	P-Ne. 43
Legura C-276 (N10276)	Ni-16Cr-16Mo-4W	Redukcijske kiseline, HCl, H₂SO₄, klor, kiseli plin	Kemijski reaktori, uređaji za čišćenje, FGD sustavi, cjevovod za kiselinu	GTAW, GMAW, FCAW, SAW	P-Ne. 44
Legura C-22 (N06022)	Ni-22Cr-13Mo-3W	Jake miješane kiseline, hipoklorit, mokri klor	Farmaceutika, celuloza i papir, spaljivanje otpada	GTAW, GMAW	P-Ne. 44
Legura 825 (N08825)	Ni-22Cr-42Fe-3Mo-1Ti	Kiseli plin (H₂S), sumporna/fosforna kiselina	Bušotinske cijevi, obrada plina, izmjenjivači topline	GTAW, GMAW	P-Ne. 45
Legura 600 (N06600)	Ni-16Cr-8Fe	Visokotemperaturna-oksidacija, nitriranje, kaustik	Komponente peći, košare za toplinsku obradu	GTAW, GMAW	P-Ne. 43
Legura X (N06002)	Ni-22Cr-18Fe-9Mo	Oksidacija na 1100–1200 stupnjeva, karburizacija	Komore za izgaranje, komponente plinske turbine	GTAW, GMAW	P-Ne. 43
Legura 59 (N06059)	Ni-23Cr-16Mo-1Fe	Ekstremno reducirajuće kiseline, smjese HCl, H₂SO₄	Kemijski proces, kontrola onečišćenja	GTAW, GMAW	P-Ne. 44

Izvor: Tehnički listovi korporacije Special Metals 'INCONEL® Alloy 625' i 'INCONEL® Alloy 725' (2023.); Haynes International 'HASTELLOY® C-276 Alloy' tehnički podaci (2023); ASME Kodeks kotlova i posuda pod tlakom Odjeljak IX (2023) QW-422 Grupiranje P-brojeva; NACE MR0175 / ISO 15156-3:2015.

Usporedba kemijskog sastava

Stol. Kemijski sastav uobičajenih materijala za prekrivanje legure nikla (težinski %, tipično)


Legura (UNS)	Ni	kr	Mo	Fe	W	Nb	Ti	C (maks.)
Legura 625 (N06625)	58–63	20–23	8–10	Manje od ili jednako 5	-	3.15–4.15	Manje od ili jednako 0,4	0.10
Legura C-276 (N10276)	Ravnoteža	14.5–16.5	15–17	4–7	3–4.5	-	-	0.01
Legura C-22 (N06022)	Ravnoteža	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)	Ravnoteža	20.5–23	8–10	17–20	0.2–1.0	-	-	0.05–0.15
Legura 59 (N06059)	Ravnoteža	22–24	15–16.5	Manje od 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); Tehnički listovi posebnih metala i Haynes International (2023).

Legura 625 je zadani izbor za morsku vodu, klorid i kiseli plin (H₂S). Legura C-276 je zadani izbor za redukcijske kiseline (HCl, H₂SO₄) i teška kemijska okruženja. Za granične slučajeve konzultirajte NACE MR0175 / ISO 15156-3 i provedite ispitivanje korozije.

Odabir postupka zavarivanja utječe na kvalitetu prekrivanja, stopu razrjeđivanja, stopu taloženja i cijenu. Za kritičnu tlačnu opremu GTAW (TIG) i GMAW (MIG) su najčešći izbori. Za oblaganje velikih-površina, FCAW i SAW nude veću produktivnost.

GTAW and GMAW for High-Integrity Overlay

Usporedba procesa za sloj legure nikla

Stol. Postupci zavarivanja za presvlake legure nikla - Usporedba prema kvaliteti i produktivnosti


Proces	Stopa razrjeđivanja	Stopa taloženja	Najbolja aplikacija	Položaj	Razina vještine	trošak
GTAW (TIG)	10–25%	0,5–1,5 kg/h	Prvi sloj, korijenski prolaz, tanki sloj, mali promjer	Sve pozicije	visoko	visoko
GMAW (MIG)	20–30%	2–4 kg/h	Slojevi za ispunu i pokrivanje, sloj srednje-debljine	Ravno, horizontalno	srednje	srednje
FCAW (punjena-jezgrom)	20–35%	3–6 kg/h	Preklapanje velikog-površina, ne-kritične aplikacije	Ravno, horizontalno	srednje	Niska
SAW (potopljeni luk)	30–50%	5–15 kg/h	Velike posude, teške obloge, visoka produktivnost	Samo stan	srednje	Najniža
PAW (plazma luk)	5–15%	1–3 kg/h	Precizni sloj, automatizirani sustavi	Ravno, mehanizirano	visoko	visoko
Lasersko oblaganje	5–10%	1–5 kg/h	Precizan popravak, tanak sloj, minimalno razrjeđivanje	Ravno, mehanizirano	visoko	Vrlo visoko

Izvor: ASME Kodeks kotlova i tlačnih posuda, odjeljak IX (2023.); AWS D1.6/D1.6M-22 'Propisi za zavarivanje konstrukcija - nehrđajući čelik'; Specijalni metali 'Smjernice za zavarivanje legura nikla' (2023.); Tehnički vodič Lincoln Electric 'Proizvodi za zavarivanje legura nikla' (2023.).

Upravljanje razrjeđivanjem je kritično za izvedbu prekrivanja

Razrjeđivanje nastaje kada se osnovni metal (ugljični čelik) topi i miješa s dodatnim metalom (legura nikla). Pretjerano razrjeđivanje smanjuje otpornost sloja na koroziju smanjenjem kritičnog sadržaja legure (Cr, Mo, Nb). Za prekrivač od legure 625, sadržaj željeza treba držati ispod 10% u prvom sloju; za C-276, ispod 7%.

Stol. Maksimalno dopušteno razrjeđivanje - Ograničenja sadržaja željeza po leguri


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

Izvor: Specijalni metali 'Smjernice za zavarivanje za INCONEL® leguru 625' (2023.); Haynes International 'Zavarivanje i proizvodnja HASTELLOY® C-276 legure' (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 od nikla i legura nikla.'

Upotrijebite GTAW (TIG) za prvi sloj kako biste smanjili razrjeđivanje i osigurali sukladnost kemijskog sastava. Koristite GMAW, FCAW ili SAW za sljedeće slojeve kako biste povećali produktivnost. Uvijek provjerite kemiju sloja PMI (Positive Material Identification) ili laboratorijskom analizom.

Minimalna debljina sloja određena je dopuštenom korozijom, dubinom razrjeđivanja, sposobnošću procesa zavarivanja i zahtjevima koda. Za većinu tlačnih posuda i cjevovoda standard je 3–6 mm (2–3 sloja). Tanji slojevi riskiraju proboj; deblji slojevi povećavaju troškove i mogu dovesti do problema s preostalim naprezanjem.

Smjernice za dizajn debljine

Stol. Dizajn debljine sloja - Preporučene vrijednosti prema primjeni


Primjena	Jačina korozije	Minimalna debljina (mm)	Tipični slojevi	Referenca koda	Bilješke
Tlačne posude (općenito)	Umjereno (bez H₂S)	3.0	2 sloja	ASME VIII Div. 1 UG-16	1,5 mm min nakon strojne 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	Visoki Cl⁻ piting	4.0	2-3 sloja	ASME VIII + korisnička specifikacija	Koristite legura 625 ili 825
Apsorpcijske kolone kiselog plina	Teška (HCl, H₂SO₄)	5.0–6.0	3 sloja	ASME VIII + korisnička specifikacija	Koristite legura C-276 ili C-22
Podvodna oprema za bušotine	Teški + HPHT	5.0–6.0	3 sloja	API 6A, API 17D	Upotrijebite Alloy 625, potvrdite od strane PMI-a
FGD (odsumporavanje dimnih plinova)	Teška (vlažni SO₂, HCl)	5.0	3 sloja	Korisnička specifikacija	Koristite legura C-276 ili C-22
Katalitički reformatori	Oksidacija-na visokoj temperaturi	4.0	2-3 sloja	API 560 / korisnička specifikacija	Koristite Alloy 600 ili X

Izvor: ASME Kodeks kotlova i tlačnih posuda Odjeljak VIII Div. 1 (2023) UG-16 'Minimalna debljina stijenke'; NACE MR0175 / ISO 15156-3:2015 'Industrija nafte i prirodnog plina - Materijali za upotrebu u okolišima koji sadrže H₂S'; API 6A (21. izdanje, 2024.) 'Oprema za ušće i stablo'; API 17D (3. izdanje, 2021.) 'Projektiranje i rad podmorskih proizvodnih sustava'.

Izračun dopuštene korozije

Debljina sloja mora uključivati: (1) dopuštenje za koroziju (obično 1,5–3,0 mm za radni vijek od 10–20 godina), (2) dopuštenje za strojnu obradu (0,5–1,0 mm za završnu obradu površine) i (3) debljinu zone razrjeđivanja (1,0–1,5 mm za prvi sloj).

Stol. Raščlamba debljine sloja - Dopuštena korozija i proizvodna odstupanja


Komponenta debljine	Tipični raspon (mm)	Svrha	Metoda kontrole	Standardna referenca
Dodatak za koroziju	1.5–3.0	Gubitak materijala tijekom projektiranog životnog vijeka	Dizajn procesa spec	ASME VIII UG-25
Dodatak za strojnu obradu	0.5–1.0	Površinska obrada, NDE priprema	Tolerancija obrade	ASME B46.1
Zona razrjeđivanja	1.0–1.5	Prvi sloj pomiješan s osnovnim metalom	Postupak zavarivanja (PQR)	ASME IX QW-404
Minimalni zvuk metala	0.5–1.0	Sigurnosna granica iznad razrjeđivanja	UT ili RT pregled	ASME V Članak 4
Ukupna projektirana debljina	3.5–6.5	Zbroj gornjih komponenti	Inženjerski dizajn	Specifikacija projekta

Izvor: ASME Kodeks kotlova i tlačnih posuda Odjeljak VIII Div. 1 UG-25 'Dopuštenje za koroziju'; ASME B46.1-2019 'Površinska tekstura (hrapavost površine, valovitost i sloj)'; ASME Odjeljak V Članak 4. 'Ultrazvučne metode ispitivanja zavarenih spojeva'; ASME odjeljak IX 'Kvalifikacije za zavarivanje, tvrdo lemljenje i topljenje'.

Zaključak:Za većinu primjena odredite minimalnu debljinu sloja od 3,0 mm nakon strojne obrade. Za okruženja s jakom korozijom (kiseli plin, kiseline, morska voda), navedite 4,0–5,0 mm. Uvijek uključite dopuštenje za koroziju u specifikaciji dizajna.

Budući da je prekrivni sloj tanak (3–6 mm), a otpornost na koroziju ovisi o preciznoj kemiji, kontrola kvalitete je kritičnija nego za konstrukcije od čvrste legure. Svaki sloj mora biti verificiran pozitivnom identifikacijom materijala (PMI) i pregledan ultrazvučnim ispitivanjem (UT) ili radiografskim testiranjem (RT).

Nickel Alloys PMI Verification and NDE

Zahtjevi za inspekciju za zavarivanje

Stol. Ispitivanja kontrole kvalitete za zavarivanje legure nikla


Test	Svrha	metoda	Kriteriji prihvaćanja	Frekvencija	Standard
PMI (Positive Material ID)	Provjerite kemiju sloja	XRF ili OES	Cr, Mo, Nb unutar spec.; Fe Manje od ili jednako ograničenju	100% površine sloja	ASTM E1621
Ultrazvučno ispitivanje (UT)	Otkrijte nedostatak fuzije, poroznost	Ravna greda ili kutna greda	Nema indikacija > 20% DAC	100% površine preklapanja	ASME V čl. . 4, 5
Radiografsko ispitivanje (RT)	Otkrijte unutarnje nedostatke	X-zrake ili gama zrake	Prema ASME VIII UW-51	Spot ili 100% kako je navedeno	ASME V Art. 2
Tekući penetrant (PT)	Otkrijte površinske pukotine	Vidljiva ili fluorescentna boja	Nema linearnih indikacija > 1,5 mm	100% površine sloja	ASME V Art. 6
Ispitivanje tvrdoće	Provjerite usklađenost s NACE MR0175	Prijenosni mjerač tvrdoće	Manje od ili jednako 22 HRC (kisela usluga)	Prema NACE MR0175 tablici A.1	ASTM E10 / E18
Feritni broj (ako je primjenjivo)	Nije potrebno za presvlake od Ni-legure	Feritni metar	N/A (austenit)	N/A	ASTM A342
Metalografsko ispitivanje	Provjerite mikrostrukturu, razrjeđenje	Popre-presjek, graviranje	Nema pukotina, poroznosti ili pretjeranog razrjeđivanja	Kvalifikacija po postupku	ASTM E3, E407

Izvor: ASTM E1621-21 'Standardni vodič za elementarnu analizu spektrometrijom disperzije X-zraka valne duljine'; ASME Kodeks kotlova i tlačnih posuda Odjeljak V (2023.) Članci 2, 4, 5, 6; ASME Odjeljak VIII Div. 1 UW-51 'Radiografsko ispitivanje zavarenih spojeva'; NACE MR0175 / ISO 15156-3:2015 Tablica A.1 'Zahtjevi za tvrdoću ugljičnih i niskolegiranih čelika'.

Uobičajeni nedostaci i njihovi uzroci

Stol. Uobičajeni nedostaci zavarenog sloja - Uzroci i prevencija


kvar	Izgled	Glavni uzrok	Prevencija	Metoda otkrivanja
Nedostatak fuzije	Linearna indikacija na sučelju	Nedovoljan unos topline, loša tehnika	Povećajte amperažu, odgovarajuću brzinu putovanja	UT, RT
Poroznost	Okrugli plinski džepovi u presvlaci	Kontaminacija (ulje, vlaga, oksid)	Očistite osnovni metal, koristite suho punilo, odgovarajući plinski štit	RT, UT
Vruće pucanje	Intergranularne pukotine u sloju	Visoko ograničenje, nepravilan redoslijed kuglica	Kontrolirajte unos topline, pravilan dizajn spojeva	PT, VT, metalografija
Pretjerano razrjeđivanje	Nizak Cr/Mo u sloju	Veliki unos topline, nepravilna tehnika	Smanjite amperažu, koristite GTAW za prvi sloj	PMI, kemijska analiza
Uključivanje volframa	Svijetle čestice u sloju	Kontakt GTAW elektrode sa zavarenom kupkom	Održavajte pravilan odmak, koristite odgovarajuću elektrodu	RT, VT
Uključivanje troske	Nepravilne tamne mrlje	Nepravilno međuprolazno čišćenje (FCAW, SAW)	Očistite između prolaza, pravilno rukovanje fluksom	RT, UT
Undercut	Utor na vrhu zavara	Pretjerana struja, nepravilna tehnika	Smanjite amperažu, odgovarajući kut gorionika	VT, PT

Izvor: AWS D1.6/D1.6M-22 'Propisi za zavarivanje konstrukcija - nehrđajući čelik'; Specijalni metali 'Smjernice za zavarivanje legura nikla' (2023.); ASME odjeljak IX QW-190 'Ispitivanje i popravak zavarenih spojeva'.

PMI provjera kemije slojeva obavezna je za svaki posao. UT ili RT inspekcija potvrđuje cjelovitost veze. Za kiselu upotrebu potrebno je ispitivanje tvrdoće prema NACE MR0175. Svi rezultati inspekcije moraju biti dokumentirani u izvješću o ispitivanju materijala.

Prekrivanje zavara nije 'alternativna' metoda - ona je izričito prepoznata i regulirana ASME kodovima dizajna. Prekrivni sloj može se računati kao dodatak za koroziju, ali ne i kao debljina-za zadržavanje pritiska osim ako nije posebno kvalificirana i dokumentirana.

Zahtjevi koda za preklapanje zavara

Stol. Zahtjevi ASME koda za konstrukciju zavarenog sloja


Kodirati	stavak	Zahtjev	Tretman sloja	Ključne napomene
ASME VIII Div. 1	UG-16, UW-42	Minimalna debljina, postupak zavarivanja	Prekrivanje=dopuštenje za koroziju	Prekrivanje nije uključeno u tlačni dizajn
ASME VIII Div. 1	UCL-30 do UCL-46	Obložene i zavarene posude	Prekrivanje može biti uključeno ako je kvalificirano	Mora zadovoljiti zahtjeve UCL-30
ASME VIII Div. 2	Dio D, članak D.11	Plakirani i zavareni sloj	Slično Div. 1	Dizajn-prema-analizi potrebnoj za prekrivanje
ASME B31.3	stavak. 323.4.2	Obložene i zavarene prekrivene cijevi	Prekrivanje=dopuštenje za koroziju	Prekrivanje se može koristiti za pritisak ako je kvalificirano
ASME B31.3	stavak. 328.5.1	Postupak zavarivanja	Mora biti kvalificiran prema ASME IX	PQR je potreban za svaki proces prekrivanja
ASME IX	QW-214, QW-283	Kvalifikacija postupka preklapanja zavara	Prekrivajući PQR zahtijeva kemijsku analizu	Mora pokazati kontrolu razrjeđivanja
NACE MR0175	ISO 15156-3	Kiseli servisni materijali	Prekrivanje prihvatljivo za CS bazu	Tvrdoća Manja ili jednaka 22 HRC, kvalificirani postupak

Izvor: ASME Kodeks kotlova i tlačnih posuda Odjeljak VIII Div. 1 (2023) UG-16, UW-42, UCL-30 do UCL-46; ASME Kodeks za kotlove i tlačne posude Odjeljak VIII Div. 2 (2023) Dio D Članak D.11; ASME B31.3-2022 'Procesni cjevovod' Stavci 323.4.2, 328.5.1; ASME Kodeks kotlova i tlačnih posuda, odjeljak IX (2023.) QW-214, QW-283; NACE MR0175 / ISO 15156-3:2015.

Kada se preklapanje može uključiti u projektiranu debljinu

Prema zadanim postavkama, ASME kodovi tretiraju sloj zavara kao dodatak za koroziju - nije uključen u izračun-debljine zadržavanja pritiska. Međutim, ako je postupak preklapanja kvalificiran za dokazivanje pune metalurške veze i specifikacija dizajna to izričito dopušta, može se priznati debljina sloja (minus dopuštenje za koroziju).

Stol. Uvjeti za uključivanje sloja u proračun tlaka


Stanje	Zahtjev	Provjera	Referenca
Potpuna metalurška veza	Nema nedostatka fuzije, potpuna fuzija na sučelju	UT pregled, 100% pokrivenost	ASME VIII UCL-30
Kvalificirani postupak preklapanja	PQR s kemijskom analizom, mehanička ispitivanja	ASME IX QW-283 kvalifikacija	ASME IX QW-214
Odobrenje specifikacije dizajna	Inženjer mora odobriti kredit za preklapanje	Potrebna pisana specifikacija	ASME VIII UG-22
Odbijen dodatak za koroziju	Pripisuje se samo zdrav metal iznad dopuštene korozije	Dodatak za koroziju prema UG-25	ASME VIII UG-25

Izvor: ASME Kodeks kotlova i tlačnih posuda Odjeljak VIII Div. 1 UCL-30 'Obložene i zavarene-metalne-posude'; ASME Odjeljak IX QW-283 'Varijable za zavarivanje za slojeve otporne na koroziju'; WRC Bilten 447 'Smjernice za procjenu zavarenih obloga u tlačnoj opremi' (1999).

Prekrivanje zavara u potpunosti je-u skladu s kodom. Prema zadanim postavkama, tretira se kao dodatak za koroziju i nije uključen u proračun tlaka. Ako specifikacija dizajna dopušta, sloj se može pripisati debljini tlaka -, ali to zahtijeva kvalificirane postupke i izričito inženjersko odobrenje.

Prekrivanje zavara s legurama nikla najčešće se koristi u industrijama u kojima je procesno okruženje vrlo korozivno, ali veličina opreme čini konstrukciju od čvrste legure ekonomski neprivlačnom. Industrija nafte i plina je najveći korisnik, a slijede je kemijska obrada i proizvodnja električne energije.

Nickel Alloys for Oil Gas Chemical and Power Generation

Primjeri primjene po djelatnostima

Stol. Primjene zavarenih slojeva prema industrijskom i uslužnom okruženju


Industrija	Oprema	Način korozije	Tipični sloj od legure	Debljina (mm)	Kod/Standard
Nafta i plin (uzvodno)	Ušće bušotine, X-stablo, prigušni ventili	H₂S, CO₂, Cl⁻, morska voda	Legura 625	5–6	API 6A, API 17D, NACE MR0175
Nafta i plin (srednji tok)	Cjevovod, tijela ventila, kućišta pumpi	H₂S, CO₂, vlažni plin	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
Petrokemija	Reaktorske posude, izmjenjivači topline	Kiseline, kloridi, H2S	Legura C-276 ili C-22	4–6	ASME VIII, korisnička spec
Kemijski proces	Kiselinski reaktori, čistači, cjevovodi	HCl, H₂SO4, H3PO4, Cl₂	Legura C-276 ili C-22	5–6	ASME VIII, korisnička spec
Proizvodnja električne energije	FGD apsorberi, kanali, ventilatori	SO₂, HCl, mokri čistač	Legura C-276 ili C-22	4–6	ASTM, korisnička specifikacija
Desalinizacija	Cijevne ploče izmjenjivača topline	Morska voda, visoka temp	Legura 625 ili 825	3–4	ASTM, korisnička specifikacija
Marine/Offshore	Pumpe, ventili, cjevovod za morsku vodu	Morska voda, bioobraštaj	Legura 625	4–5	DNV, ABS, korisnička specifikacija
Celuloza i papir	Digestori, perilice za izbjeljivanje	NaOH, ClO₂, H2SO4	Legura C-276 ili C-22	4–6	TAPPI, korisnički spec

Izvor: API 6A (21. izdanje, 2024.) 'Oprema za ušće i stablo'; API 17D (3. izdanje, 2021.) 'Sustavi proizvodnje pod morem'; API 934-A (3. izdanje, 2019.) 'Materijali i izrada 2¼Cr-1Mo i 3Cr-1Mo čeličnih teških zidnih tlačnih posuda za visoko{21}}temperaturu, visokotlačni vodik'; NACE RP045-2003 'Prekrivanje za zavarivanje za vodik'; ASME B31.3-2022 'Procesni cjevovodi'; DNVGL-OS-F101 (2021) 'Sustavi podmorskih cjevovoda'.

Studija slučaja: Prekrivanje opreme na ušću bušotine

Oprema podvodnih bušotina i božićna drvca rade u nekim od najagresivnijih okruženja za koroziju: morska voda izvana, kiseli plin (H₂S) i slana voda iznutra, te temperature do 200 stupnjeva. Konstrukcija od čvrste legure 625 koštala bi 5–8× ugljični čelik. Zavareni sloj legure 625 na ugljičnom čeliku ili nisko-legiranom čeliku (npr. AISI 4130, F22) pruža istu otpornost na koroziju uz 40–50% nižu cijenu.

Stol. Studija slučaja - Podvodno čvorište bušotine: sloj od legure 625 na čeliku F22


Parametar	Čvrsta legura 625	F22 + sloj od legure 625	Štednja	Bilješke
Trošak osnovnog materijala	55 USD/kg	4 USD/kg (F22)	90% niže	F22 je nisko-legirani Cr-Mo čelik
Trošak preklapanja	N/A	18 USD/kg (625 punila + rad)	N/A	GTAW + GMAW proces
Ukupni trošak proizvodnje	$180,000	$95,000	47% niže	Prema API 6A specifikaciji
Vrijeme isporuke	16 tjedana	10 tjedana	6 tjedana brže	F22 se lako zavari, preklapanje je rutina
Učinkovitost korozije	Izvrsno	Izvrsno (ekvivalentno)	Isti	Prekrivanje kvalificirano prema API 6A
Usklađenost s kodeksom	API 6A, NACE MR0175	API 6A, NACE MR0175	Isti	Tvrdoća sloja Manja ili jednaka 22 HRC

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

Za veliku opremu s debelim-zidovima gdje je korozija ograničena na unutarnju površinu, zavareni sloj je ekonomski bolji izbor. Čvrsta legura trebala bi biti rezervirana za male komponente (unutarnje dijelove ventila, armature instrumenata) gdje je prekrivanje nepraktično.

Specifikacija dodatnog metala (AWS klasifikacija) određuje kemijski sastav sloja i otpornost na koroziju. Za sloj od legure 625 koristite ERNiCrMo-3 ili ERNiCrMo-4; za C-276 sloj, koristite ERNiCrMo-4. Klasifikacija -4 ima veći sadržaj Mo i poželjna je za snažnu reducirajuću kiselinu.

Klasifikacije metala za punjenje za presvlake legure nikla

Stol. AWS Klasifikacije metala za punjenje za prekrivanje zavara od legure nikla


AWS klasifikacija	UNS	Odgovarajuća legura	Cr (%)	Mo (%)	Nb+Ta (%)	Primarna primjena
ERNiCr-3	N06082	Legura 600, 601	18–22	-	2.0–3.0	Oksidacija na visokim-temperaturama, različiti varovi
ERNiCrMo-3	N06625	Legura 625	20–23	8–10	3.15–4.15	Morska voda, H₂S, kloridi, opći sloj
ERNiCrMo-4	N10276	Legura C-276	14.5–16.5	15–17	-	Redukcijske kiseline, jaka korozija
ERNiCrMo-10	N06022	Legura C-22	20–22.5	12.5–14.5	-	Miješane kiseline, hipoklorit
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 plin, sumporna kiselina
ERNiMo-7	N10665	Legura B-2, B-3	Manje od ili jednako 1,0	26–30	-	Klorovodična kiselina, reducirajuća okruženja

Izvor: AWS A5.14/A5.14M:2018 'Specifikacije za gole elektrode i šipke za zavarivanje od nikla i-legura nikla'; AWS A5.11/A5.11M:2017 'Specifikacija za elektrode za zavarivanje od nikla i-legura nikla za elektrolučno zavarivanje zaštićenim metalom'; Specijalni metali 'Katalog proizvoda za zavarivanje' (2023); Tehnički podaci Haynes Internationala 'Metali za punjenje za zavarivanje' (2023.).

Odabir dodatnog metala prema radnom okruženju

Stol. Vodič za odabir metala za punjenje - Prekrivanje legure nikla prema korozijskom okruženju


Uslužno okruženje	Način korozije	Preporučeno punilo	Alternativa	Bilješke
Morska voda, salamura	Cl⁻ jamica, pukotina	ERNiCrMo-3 (625)	ERNiCrMo-4	625 je standard za morsku vodu
Kiseli plin (H₂S)	SSC, HIC, SOHIC	ERNiCrMo-3 ili ERNiFeCr-1	ERNiCrMo-4	Provjerite tvrdoću Manju ili jednaku 22 HRC
Klorovodična kiselina	Opća korozija	ERNiMo-7 (B-2/B-3)	ERNiCrMo-4	B-3 je poželjan za HCl
Sumporna kiselina	Opća korozija	ERNiCrMo-4 ili ERNiFeCr-1	ERNiCrMo-10	C-276 za < 50% H2SO4
Mješovite kiseline (HCl + H₂SO₄)	Jaka korozija	ERNiCrMo-4 ili ERNiCrMo-10	ERNiCrMo-14	C-22 ili 686 za ekstremnu uslugu
Oksidacija-na visokoj temperaturi	Oksidacija, karburizacija	ERNiCr-3	ERNiCrCoMo-1	Koristite za uslugu > 900 stupnjeva
Kaustična (NaOH, KOH)	Kaustično pucanje	ERNiCr-3	ERNiCrMo-3	Legura 600 punilo za kaustiku
Odsumporavanje dimnih plinova	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 plina-materijali za upotrebu u sredinama koje 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 (punilo od legure 625) najsvestraniji je izbor za opće primjene slojeva. ERNiCrMo-4 (C-276 punilo) preferira se za teške redukcijske kiseline. Uvijek provjerite kemiju sloja od strane PMI-a kako biste osigurali da dodatni metal i postupak zavarivanja daju potreban sadržaj Cr, Mo i Fe.