Suvirinimo perdanga su nikelio lydiniais: anglinio plieno danga, apsauganti nuo korozijos

Suvirinimo perdanga - taip pat vadinama suvirinimo danga arba kietuoju sluoksniu - yra patikrintas, kodą-atitinkantis metodas korozijai-atspariam nikelio lydinio sluoksniui padengti ant anglinio plieno arba mažai -legiruoto plieno pagrindo. Rezultatas: anglinio plieno mechaninis stiprumas ir maža kaina, kartu su nikelio lydinių atsparumu korozijai -, 40–60 % mažesnėmis medžiagų sąnaudomis nei kieto nikelio lydinio konstrukcijos. Šiame straipsnyje paaiškinama, kada suvirinimo perdanga yra tinkamas pasirinkimas, kokie nikelio lydiniai naudojami, kokie standartai taikomi ir kaip teisingai nurodyti perdangą.

Weld Overlay with Nickel Alloys

Suvirinimo perdanga su nikelio lydiniais yra pramonės-standartinis sprendimas slėginiams indams, šilumokaičiams ir vamzdynų komponentams, kurie turi būti atsparūs korozijai nuo rūgščių dujų (H₂S), chloridų, rūgščių ir aukštos -temperatūrinės oksidacijos - be kietojo lydinio gamybos išlaidų.

Suvirinimo perdanga – tai vieno ar kelių korozijai -atsparaus lydinio (paprastai nikelio-pagrindo) sluoksnių nusodinimas ant pigesnio netauriojo metalo (paprastai anglinio plieno arba mažai legiruoto plieno) paviršiaus naudojant lankinio suvirinimo procesus. Perdangos sluoksnis - paprastai 3–6 mm storio - veikia kaip barjeras tarp korozinio proceso skysčio ir konstrukcinio netauriojo metalo.

Kodėl verta naudoti perdangą vietoj kieto lydinio?

Lentelė. Kainos ir našumo palyginimas - Kieto lydinio ir suvirinimo perdangos konstrukcija


Parametras	Kietas nikelio lydinys	Anglies plienas + Ni{1}}lydinio perdanga	Išlaidų taupymas	Spektaklis
Medžiagų kaina ($/kg, tipinė)	$35–60	8–12 USD (CS) + 15–25 USD (perdanga)	40–60% mažesnis	Lygiavertis atsparumas korozijai
Gamybos laikas	Ilgesnis (sunku suvirinti)	Trumpesnis (CS lengvai suvirinamas)	20-30% greičiau	Tas pats tarnavimo laikas
Projektavimo kodekso laikymasis	ASME VIII, ASME B31.3	ASME VIII, ASME B31.3	Tas pats	Tas pats
Tipiškas perdangos storis	N/A (vientisas)	3–6 mm (2–3 sluoksniai)	N/A	Korozijos pašalpa įtraukta
Remontas ir priežiūra	Sunkus (jautri{0}}įtrūkimai)	Lengviau (perdangą galima uždėti iš naujo{0}})	Mažesnė gyvavimo ciklo kaina	Ilgesnis tarnavimo laikas
Svoris	Didesnis (tankis 8,4–8,9 g/cm³)	Žemesnis (CS tankis 7,85 g/cm³)	5-10% lengvesni	Tas pats slėgio įvertinimas

Šaltinis: ASME katilų ir slėginių indų kodo VIII skyrius. 1 (2023); ASME B31.3 Process Piping (2022); Specialiųjų metalų korporacijos „Suvirinimo gaminių katalogas“ (2023 m.); „Haynes International“ korozijai{5}}atsparių lydinių techniniai duomenys; „JN Alloys“ vidinių kaštų analizė 2024–2025 m.

Didelio-skersmens induose, šilumokaičių korpusuose ir vamzdynų ritėse, kur korozija veikia tik vidinį paviršių, suvirinimo siūlės dangos atsparumas korozijai yra toks pat kaip ir kieto lydinio su 40–60 % mažesnėmis medžiagų sąnaudomis.

Ne visi nikelio lydiniai tinka suvirinimo perdangai. Perdangos medžiaga turi būti suvirinama, suderinama su anglinio plieno skiedimu ir atspari specifinei korozijai aplinkai. Pramonėje dominuoja du lydiniai: lydinys 625 (UNS N06625) ir lydinys C-276 (UNS N10276).

Lydinio pasirinkimas pagal korozijos aplinką

Lentelė. Nikelio lydinio perdangos medžiagos - Korozijos aplinkos pasirinkimo vadovas


Lydinys (UNS)	Pagrindiniai legiravimo elementai	Pirminis atsparumas korozijai	Įprastos perdangos programos	Suvirinimo procesas	ASME P-Numeris
625 lydinys (N06625)	Ni-22Cr-9Mo-3,5Nb	Oksidacija, chloridas, H₂S, jūros vanduo	Šulinio galvučių įranga, povandeninės jungtys, slėginiai indai	GTAW, GMAW, FCAW, SAW	P-Ne. 43
Lydinys C-276 (N10276)	Ni-16Cr-16Mo-4W	Redukuojančios rūgštys, HCl, H₂SO₄, chloras, rūgščiosios dujos	Cheminiai reaktoriai, skruberiai, FGD sistemos, rūgščių vamzdynai	GTAW, GMAW, FCAW, SAW	P-Ne. 44
Lydinys C-22 (N06022)	Ni-22Cr-13Mo-3W	Stiprios mišrios rūgštys, hipochloritas, šlapias chloras	Farmacijos, celiuliozės ir popieriaus, atliekų deginimas	GTAW, GMAW	P-Ne. 44
825 lydinys (N08825)	Ni-22Cr-42Fe-3Mo-1Ti	Rūgščiosios dujos (H₂S), sieros/fosforo rūgštis	Dujiniai vamzdžiai, dujų apdorojimas, šilumokaičiai	GTAW, GMAW	P-Ne. 45
Alloy 600 (N06600)	Ni-16Cr-8Fe	Aukštos{0}}temperatūrinės oksidacijos, azotavimo, kaustinės medžiagos	Krosnių komponentai, terminio apdorojimo krepšeliai	GTAW, GMAW	P-Ne. 43
Lydinys X (N06002)	Ni-22Cr-18Fe-9Mo	Oksidacija 1100–1200 laipsnių temperatūroje, karburizacija	Degimo kameros, dujų turbinų komponentai	GTAW, GMAW	P-Ne. 43
59 lydinys (N06059)	Ni-23Cr-16Mo-1Fe	Ekstremaliai redukuojančios rūgštys, HCl, H₂SO₄ mišiniai	Cheminis procesas, taršos kontrolė	GTAW, GMAW	P-Ne. 44

Šaltinis: Specialiųjų metalų korporacijos „INCONEL® Alloy 625“ ir „INCONEL® Alloy 725“ duomenų lapai (2023 m.); Haynes International „HASTELLOY® C-276 Alloy“ techniniai duomenys (2023 m.); ASME katilų ir slėginių indų kodo IX skyrius (2023 m.) QW-422 P-numerio grupavimas; NACE MR0175 / ISO 15156-3:2015.

Cheminės sudėties palyginimas

Lentelė. Įprastų nikelio lydinių dengiančių medžiagų cheminė sudėtis (svoris %, tipinė)


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

Šaltinis: ASTM B443 (625 lydinys); ASTM B575 (lydinys C-276, C-22, 59); ASTM B425 (825 lydinys); ASTM B168 (600 lydinys); ASTM B435 (lydinys X); Special Metals ir Haynes International duomenų lapai (2023).

625 lydinys yra numatytasis jūros vandens, chlorido ir rūgščių dujų (H₂S) paslaugos pasirinkimas. Lydinys C-276 yra numatytasis pasirinkimas redukuojant rūgštis (HCl, H2SO4) ir sunkią cheminę aplinką. Ribiniais atvejais žiūrėkite NACE MR0175 / ISO 15156-3 ir atlikite korozijos bandymus.

Suvirinimo proceso pasirinkimas turi įtakos perdangos kokybei, praskiedimo greičiui, nusodinimo greičiui ir kainai. Kritinės slėgio įrangos atveju dažniausiai pasirenkami GTAW (TIG) ir GMAW (MIG). Didelio- ploto apkalimo atveju FCAW ir SAW užtikrina didesnį našumą.

GTAW and GMAW for High-Integrity Overlay

Nikelio lydinio perdangos proceso palyginimas

Lentelė. Nikelio lydinio perdangos suvirinimo procesai - Kokybės ir našumo palyginimas


Procesas	Skiedimo greitis	Nusėdimo norma	Geriausia programa	Padėtis	Įgūdžių lygis	Kaina
GTAW (TIG)	10–25%	0,5–1,5 kg/val	Pirmas sluoksnis, šaknies praėjimas, plona perdanga, mažas skersmuo	Visos pozicijos	Aukštas	Aukštas
GMAW (MIG)	20–30%	2–4 kg/val	Užpildymo ir dangtelio sluoksniai, vidutinio{0}}storio perdanga	Plokščias, horizontalus	Vidutinis	Vidutinis
FCAW (Flux{0}}Šerdies)	20–35%	3–6 kg/val	Didelis-sritis, ne-kritinės programos	Plokščias, horizontalus	Vidutinis	Žemas
Pjūklas (panardintas lankas)	30–50%	5–15 kg/val	Dideli laivai, sunki danga, didelis našumas	Tik butas	Vidutinis	Žemiausias
PAW (plazmos lankas)	5–15%	1–3 kg/val	Tiksli perdanga, automatizuotos sistemos	Butas, mechanizuotas	Aukštas	Aukštas
Lazerinis dengimas	5–10%	1–5 kg/val	Tikslus remontas, plona perdanga, minimalus skiedimas	Butas, mechanizuotas	Aukštas	Labai Aukštas

Šaltinis: ASME katilų ir slėginių indų kodo IX skyrius (2023); AWS D1.6/D1.6M-22 „Struktūrinis suvirinimas – nerūdijantis plienas“; Specialiųjų metalų „Nikelio lydinių suvirinimo gairės“ (2023 m.); Lincoln Electric nikelio lydinio suvirinimo gaminių techninis vadovas (2023).

Skiedimo valdymas yra labai svarbus perdangos našumui

Skiedimas įvyksta, kai netaurieji metalai (anglies plienas) išsilydo ir susimaišo su užpildu (nikelio lydiniu). Per didelis praskiedimas sumažina perdangos atsparumą korozijai, sumažindamas kritinį lydinio kiekį (Cr, Mo, Nb). 625 lydinio perdangoje geležies kiekis pirmame sluoksnyje turi būti mažesnis nei 10 %; C-276 – mažiau nei 7 %.

Lentelė. Didžiausias leistinas skiedimas - Geležies kiekio ribos pagal lydinį


Lydinys	Didžiausias Fe perdangoje (masės %)	Minimalus Cr perdangoje (masės %)	Minimalus Mo perdangoje (masės %)	Rekomenduojamas procesas
625 lydinys	Mažiau nei arba lygus 10 proc.	Didesnis arba lygus 18 %	Didesnis arba lygus 7 %	GTAW arba GMAW pirmam sluoksniui; FCAW/SAW užpildymui
Lydinys C-276	Mažiau arba lygus 7 %	Didesnis arba lygus 14 proc.	Didesnis arba lygus 14 proc.	GTAW pirmam sluoksniui; GMAW/FCAW užpildymui
Lydinys C-22	Mažiau arba lygus 6 %	Didesnis arba lygus 19 %	Didesnis arba lygus 11 proc.	GTAW arba GMAW visiems sluoksniams
825 lydinys	Mažiau arba lygus 15 proc.	Didesnis arba lygus 20 proc.	Didesnis arba lygus 2,5 %	GTAW arba GMAW
600 lydinys	Mažiau nei arba lygus 10 proc.	Didesnis arba lygus 14 proc.	N/A	GTAW arba GMAW

Šaltinis: Specialiųjų metalų „Suvirinimo gairės INCONEL® lydiniui 625“ (2023); Haynes International „HASTELLOY® C-276 lydinio suvirinimas ir gamyba“ (2023 m.); ASME IX skyrius QW-404.12 „Užpildo metalo skiedimas“; AWS A5.14/A5.14M:2018 „Nikelio ir nikelio lydinio pliko suvirinimo elektrodų ir strypų specifikacijos“.

Pirmajam sluoksniui naudokite GTAW (TIG), kad sumažintumėte skiedimą ir užtikrintumėte atitiktį cheminėms medžiagoms. Norėdami padidinti produktyvumą, vėlesniems sluoksniams naudokite GMAW, FCAW arba SAW. Visada patikrinkite perdangos chemiją PMI (teigiamas medžiagos identifikavimas) arba laboratorine analize.

Minimalus perdangos storis priklauso nuo korozijos, skiedimo gylio, suvirinimo proceso galimybių ir kodo reikalavimų. Daugumos slėginių indų ir vamzdynų standartas yra 3–6 mm (2–3 sluoksniai). Plonesnės perdangos rizikuoja persilaužti; storesnės perdangos padidina išlaidas ir gali sukelti likutinio įtempio problemų.

Storio projektavimo gairės

Lentelė. Perdangos storio dizainas - Rekomenduojamos vertės pagal taikymą


Taikymas	Korozijos sunkumas	Minimalus storis (mm)	Tipiški sluoksniai	Kodo nuoroda	Pastabos
Slėginiai indai (bendrai)	Vidutinis (be H₂S)	3.0	2 sluoksniai	ASME VIII Div{0}} UG-16	1,5 mm min po apdirbimo
Rūgščių dujų paslauga (H₂S)	Sunkus (NACE MR0175)	4.0–5.0	2-3 sluoksniai	NACE MR0175 / ISO 15156	Patikrinkite kietumą Mažiau arba lygus 22 HRC
Jūros vandens šilumokaičiai	Didelė Cl⁻ duobė	4.0	2-3 sluoksniai	ASME VIII + vartotojo spec	Naudokite 625 arba 825 lydinį
Rūgščių dujų absorbcijos kolonėlės	Sunkus (HCl, H2SO4)	5.0–6.0	3 sluoksniai	ASME VIII + vartotojo spec	Naudokite lydinį C-276 arba C-22
Povandeninio šulinio galvutės įranga	Sunkus + HPHT	5.0–6.0	3 sluoksniai	API 6A, API 17D	Naudokite 625 lydinį, patikrinkite PMI
FGD (išmetamųjų dujų desulfuravimas)	Sunkus (šlapias SO₂, HCl)	5.0	3 sluoksniai	Vartotojo specifikacija	Naudokite lydinį C-276 arba C-22
Kataliziniai reformatoriai	Aukštos{0}}temperatūros oksidacija	4.0	2-3 sluoksniai	API 560 / vartotojo specifikacija	Naudokite Alloy 600 arba X

Šaltinis: ASME katilų ir slėginių indų kodo VIII skyrius. 1 (2023) UG-16 „Mažiausias sienelės storis“; NACE MR0175 / ISO 15156{7}}3:2015 „Naftos ir gamtinių dujų pramonė – medžiagos, naudojamos aplinkoje, kurioje yra H₂S“; API 6A (21-asis leidimas, 2024 m.) „Šulinių ir medžių įranga“; API 17D (3 leidimas, 2021 m.) „Povandeninių gamybos sistemų projektavimas ir veikimas“.

Korozijos pašalpos apskaičiavimas

Perdangos storis turi apimti: (1) atsparumą korozijai (paprastai 1,5–3,0 mm, kai eksploatavimo laikas yra 10–20 metų), (2) apdirbimo ribą (0,5–1,0 mm paviršiaus apdailai) ir (3) skiedimo zonos storį (1,0–1,5 mm pirmam sluoksniui).

Lentelė. Perdangos storio suskirstymas - Korozijos pašalpa ir gamybos tolerancijos


Storio komponentas	Tipinis diapazonas (mm)	Tikslas	Kontrolės metodas	Standartinė nuoroda
Korozijos pašalpa	1.5–3.0	Medžiagų praradimas per projektavimo laiką	Proceso projektavimo spec	ASME VIII UG-25
Apdirbimo pašalpa	0.5–1.0	Paviršiaus apdaila, NDE paruošimas	Apdirbimo tolerancija	ASME B46.1
Skiedimo zona	1.0–1.5	Pirmasis sluoksnis sumaišytas su netauriuoju metalu	Suvirinimo procedūra (PQR)	ASME IX QW-404
Minimalus garso metalas	0.5–1.0	Saugumo riba, viršijanti praskiedimą	UT arba RT patikrinimas	ASME V 4 straipsnis
Bendras projektinis storis	3.5–6.5	Aukščiau nurodytų komponentų suma	Inžinerinis projektavimas	Projekto specifikacija

Šaltinis: ASME katilų ir slėginių indų kodas, VIII skyrius. 1 UG-25 „Korosijos pašalpa“; ASME B46.1-2019 „Paviršiaus tekstūra (paviršiaus šiurkštumas, banguotumas ir klojimas)“; ASME V skyrius 4 straipsnis „Suvirintų siūlių ultragarsinio tyrimo metodai“; ASME IX skyrius „Suvirinimo, litavimo litavimo ir lydinio suvirinimo kvalifikacijos“.

Išvada:Daugeliui pritaikymų po apdirbimo nurodykite minimalų 3,0 mm perdangos storį. Esant stipriai korozijai (rūgščioms dujoms, rūgštims, jūros vandeniui), nurodykite 4,0–5,0 mm. Į projekto specifikaciją visada įtraukite korozijos pašalpą.

Kadangi perdangos sluoksnis yra plonas (3–6 mm), o atsparumas korozijai priklauso nuo tikslios chemijos, kokybės kontrolė yra svarbesnė nei kieto lydinio konstrukcijai. Kiekviena perdanga turi būti patikrinta naudojant teigiamą medžiagos identifikavimą (PMI) ir patikrinta ultragarsu (UT) arba radiografiniu tyrimu (RT).

Nickel Alloys PMI Verification and NDE

Suvirinimo perdangos tikrinimo reikalavimai

Lentelė. Nikelio lydinio suvirinimo perdangos kokybės kontrolės testai


Testas	Tikslas	Metodas	Priėmimo kriterijai	Dažnis	Standartinis
PMI (teigiamos medžiagos ID)	Patikrinkite perdangos chemiją	XRF arba OES	Cr, Mo, Nb pagal specifikaciją; Fe Mažiau nei riba arba lygi jai	100% perdangos paviršiaus	ASTM E1621
Ultragarsinis testavimas (UT)	Aptikti susiliejimo trūkumą, poringumą	Tiesi sija arba kampinė sija	Jokių indikacijų > 20% DAC	100% perdangos ploto	ASME V str.. 4, 5
Radiografinis tyrimas (RT)	Aptikti vidinius defektus	rentgeno ar gama spindulių	Pagal ASME VIII UW-51	Vieta arba 100 %, kaip nurodyta	ASME V menas. 2
Skystas prasiskverbimo medžiaga (PT)	Aptikti paviršiaus įtrūkimus	Matomas arba fluorescencinis dažiklis	Nėra linijinių nuorodų > 1,5 mm	100% perdangos paviršiaus	ASME V menas. 6
Kietumo testas	Patikrinkite atitiktį NACE MR0175	Nešiojamas kietumo matuoklis	Mažiau nei arba lygus 22 HRC (sour service)	Pagal NACE MR0175 A.1 lentelę	ASTM E10 / E18
Ferito numeris (jei taikoma)	Ni{0}}lydinio perdangai nebūtina	Ferito matuoklis	N/A (austenitinis)	N/A	ASTM A342
Metalografinė ekspertizė	Patikrinkite mikrostruktūrą, skiedimą	Skerspjūvis-ir kt	Nėra įtrūkimų, poringumo ar per didelio praskiedimo	Pagal procedūros kvalifikaciją	ASTM E3, E407

Šaltinis: ASTM E1621-21 „Standartinis elementų analizės pagal bangos ilgio dispersinę rentgeno spindulių fluorescencinę spektrometriją vadovas“; ASME katilų ir slėginių indų kodekso V skirsnis (2023) 2, 4, 5, 6 straipsniai; ASME VIII skyrius. 1 UW-51 „Suvirinimo siūlių radiografinis tyrimas“; NACE MR0175 / ISO 15156-3:2015 A.1 lentelė „Anglinio ir mažai legiruoto plieno kietumo reikalavimai“.

Dažni defektai ir jų priežastys

Lentelė. Dažni suvirinimo perdangos defektai - Priežastys ir prevencija


Defektas	Išvaizda	Pagrindinė priežastis	Prevencija	Aptikimo metodas
Susiliejimo trūkumas	Linijinė indikacija sąsajoje	Nepakankamas šilumos tiekimas, prasta technika	Padidinkite srovės stiprumą, tinkamą važiavimo greitį	UT, RT
Poringumas	Apvalios dujinės kišenės perdangoje	Užteršimas (alyva, drėgmė, oksidas)	Išvalykite netauriuosius metalus, naudokite sausą užpildą, tinkamą dujų skydą	RT, UT
Karštas įtrūkimas	Tarpkristaliniai įtrūkimai perdangoje	Didelis suvaržymas, netinkama karoliukų seka	Kontroliuokite šilumos tiekimą, tinkamą jungties dizainą	PT, VT, metalografija
Per didelis praskiedimas	Žemas Cr/Mo perdangoje	Didelis šilumos tiekimas, netinkama technika	Sumažinkite srovės stiprumą, pirmam sluoksniui naudokite GTAW	PMI, cheminė analizė
Volframo įtraukimas	Ryškios dalelės perdangoje	GTAW elektrodo kontaktas su suvirinimo baseinu	Palaikykite tinkamą atotrūkį, naudokite tinkamą elektrodą	RT, VT
Šlako įtraukimas	Netaisyklingos tamsios dėmės	Netinkamas tarpinis valymas (FCAW, SAW)	Valymas tarp praėjimų, tinkamas srauto tvarkymas	RT, UT
Sumažintas	Griovelis suvirinimo siūlės gale	Per didelė srovė, netinkama technika	Sumažinkite srovės stiprumą, tinkamą degiklio kampą	VT, PT

Šaltinis: AWS D1.6/D1.6M-22 „Struktūrinio suvirinimo kodas – nerūdijantis plienas“; Specialiųjų metalų „Nikelio lydinių suvirinimo gairės“ (2023 m.); ASME IX skyrius QW-190 „Suvirinimo siūlių tyrimas ir taisymas“.

Perdangos chemijos PMI patikra yra privaloma atliekant kiekvieną darbą. UT arba RT patikrinimas patvirtina jungties vientisumą. Rūgščių paslaugų atveju kietumo bandymas reikalaujamas pagal NACE MR0175. Visi patikrinimo rezultatai turi būti dokumentuojami medžiagos bandymo ataskaitoje.

Suvirinimo perdanga nėra „alternatyvus“ metodas - jis yra aiškiai atpažįstamas ir reglamentuojamas ASME projektavimo kodų. Perdangos sluoksnis gali būti skaičiuojamas kaip atsparus korozijai, bet ne kaip slėgį{2}}išlaikantis storis, nebent tai būtų konkrečiai nurodyta ir dokumentuota.

Suvirinimo perdangos kodo reikalavimai

Lentelė. ASME kodo reikalavimai suvirinimo perdangos konstrukcijai


Kodas	Pastraipa	Reikalavimas	Perdangos gydymas	Pagrindinės pastabos
ASME VIII Div{0}}	UG-16, UW-42	Minimalus storis, suvirinimo procedūra	Perdangos=korozijos pašalpa	Perdanga neįtraukta į slėgio konstrukciją
ASME VIII Div{0}}	UCL-30 į UCL-46	Plakiruoti ir suvirinti dengiamieji indai	Perdanga gali būti įtraukta, jei yra kvalifikuota	Turi atitikti UCL-30 reikalavimus
ASME VIII Div{0}}	D dalis, D.11 straipsnis	Plakuota ir suvirinta perdanga	Panašus į Div. 1	Perdangai reikalingas dizainas-pagal-analizę
ASME B31.3	Para. 323.4.2	Plakuoti ir suvirinti perdangos vamzdžiai	Perdangos=korozijos pašalpa	Perdanga gali būti naudojama slėgiui, jei yra kvalifikuota
ASME B31.3	Para. 328.5.1	Suvirinimo perdengimo procedūra	Turi būti kvalifikuotas pagal ASME IX	PQR reikalingas kiekvienam perdangos procesui
ASME IX	QW-214, QW-283	Suvirinimo perdangos procedūros kvalifikacija	Perdangos PQR reikalauja cheminės analizės	Turi parodyti skiedimo kontrolę
NACE MR0175	ISO 15156-3	Rūgščios aptarnavimo medžiagos	Perdanga priimtina CS pagrindui	Kietumas Mažesnis arba lygus 22 HRC, kvalifikuota procedūra

Šaltinis: ASME katilų ir slėginių indų kodo VIII skirsnis. 1 (2023) UG-16, UW-42, UCL-30–UCL-46; ASME katilų ir slėginių indų kodekso VIII skirsnis. 2 (2023) D dalis D.11 straipsnis; ASME B31.3-2022 „Proceso vamzdynas“ 323.4.2, 328.5.1 punktai; ASME katilo ir slėginio indo kodo IX skyrius (2023) QW-214, QW-283; NACE MR0175 / ISO 15156-3:2015.

Kai perdanga gali būti įtraukta į dizaino storį

Pagal numatytuosius nustatymus ASME kodai suvirinimo perdangą traktuoja kaip korozijos ribą - ji neįtraukiama į slėgio-išlaikymo storio skaičiavimą. Tačiau, jei perdengimo procedūra yra tinkama įrodyti visišką metalurginį sukibimą ir konstrukcijos specifikacijos tai aiškiai leidžia, perdangos storis (atėmus korozijos normą) gali būti įskaitytas.

Lentelė. Perdangos įtraukimo į slėgio projektavimą sąlygos


Būklė	Reikalavimas	Patikrinimas	Nuoroda
Pilnas metalurginis sujungimas	Netrūksta sintezės, visiškas susiliejimas sąsajoje	UT tyrimas, 100% aprėptis	ASME VIII UCL-30
Kvalifikuota perdengimo procedūra	PQR su chemine analize, mechaniniais bandymais	ASME IX QW-283 kvalifikacija	ASME IX QW-214
Projektavimo specifikacijos patvirtinimas	Inžinierius turi patvirtinti perdangos kreditą	Reikalinga rašytinė specifikacija	ASME VIII UG-22
Korozijos pašalpa atimta	Įskaitytas tik tvirtas metalas, viršijantis korozijos normą	Korozijos pašalpa vienam UG-25	ASME VIII UG-25

Šaltinis: ASME katilų ir slėginių indų kodo VIII skyrius. 1 UCL-30 „Apdengti ir suvirinti-metaliniai-indai“; ASME IX skyrius QW-283 „Suvirinimo kintamieji korozijai atsparioms perdangoms“; WRC biuletenis 447 „Suvirinimo perdangos slėginėje įrangoje įvertinimo gairės“ (1999).

Suvirinimo perdanga visiškai atitinka{0}}kodą. Pagal numatytuosius nustatymus jis traktuojamas kaip korozijos pašalpa ir neįtrauktas į slėgio konstrukciją. Jei leidžia konstrukcijos specifikacijos, perdanga gali būti įtraukta į slėgio storį -, tačiau tam reikia kvalifikuotų procedūrų ir aiškaus inžinerinio patvirtinimo.

Suvirinimo perdanga su nikelio lydiniais dažniausiai naudojama pramonės šakose, kur proceso aplinka yra labai korozinė, tačiau dėl įrangos dydžio kieto lydinio konstrukcija ekonomiškai nepatraukli. Naftos ir dujų pramonė yra didžiausia naudotoja, po jos eina cheminis perdirbimas ir energijos gamyba.

Nickel Alloys for Oil Gas Chemical and Power Generation

Pramonės taikymo pavyzdžiai

Lentelė. Suvirinimo perdangos taikymas pagal pramonės ir paslaugų aplinką


Pramonė	Įranga	Korozijos režimas	Įprasta lydinio perdanga	Storis (mm)	Kodas / Standartas
Nafta ir dujos (prieš srovę)	Šulinio galvutė, X{0}}medis, droselio vožtuvai	H2S, CO₂, Cl⁻, jūros vanduo	625 lydinys	5–6	API 6A, API 17D, NACE MR0175
Nafta ir dujos (vidutinė srovė)	Vamzdynas, vožtuvų korpusai, siurblių korpusai	H₂S, CO₂, šlapios dujos	625 arba 825 lydinys	3–5	ASME B31.3, NACE MR0175
Nafta ir dujos (pasroviui)	Hidrokrekeris, HDS reaktoriai	H₂, H2S, aukšta temp	625 arba 825 lydinys	4–5	API 934-A, NACE RP045
Naftos chemija	Reaktorių indai, šilumokaičiai	Rūgštys, chloridai, H₂S	Lydinys C-276 arba C-22	4–6	ASME VIII, vartotojo spec
Cheminis procesas	Rūgščių reaktoriai, skruberiai, vamzdynai	HCl, H2SO4, H3PO4, Cl2	Lydinys C-276 arba C-22	5–6	ASME VIII, vartotojo spec
Energijos gamyba	FGD absorberiai, ortakiai, ventiliatoriai	SO₂, HCl, šlapias šveitiklis	Lydinys C-276 arba C-22	4–6	ASTM, vartotojo spec
Gėlinimas	Šilumokaičio vamzdžių lakštai	Jūros vanduo, aukšta temperatūra	625 arba 825 lydinys	3–4	ASTM, vartotojo spec
Jūrų / atviroje jūroje	Siurbliai, vožtuvai, jūros vandens vamzdynai	Jūros vanduo, biologinis užterštumas	625 lydinys	4–5	DNV, ABS, vartotojo spec
Plaušiena ir popierius	Virškintuvai, balinimo poveržlės	NaOH, ClO₂, H₂SO₂	Lydinys C-276 arba C-22	4–6	TAPPI, vartotojo spec

Šaltinis: API 6A (21st Edit., 2024) „Wellhead and Tree Equipment“; API 17D (3-asis leidimas, 2021 m.) „Povandeninės gamybos sistemos“; API 935 NACE RP045-2003 „Perdangos suvirinimas vandenilio tarnybai“; ASME B31.3-2022 „Proceso vamzdynas“; DNVGL-OS-F101 (2021) „Povandeninių vamzdynų sistemos“.

Atvejo analizė: gręžinio galvutės įrangos perdanga

Povandeninių šulinių įranga ir Kalėdų eglutės veikia kai kuriose agresyviausiose korozijos aplinkose: jūros vanduo išorėje, rūgščiosios dujos (H₂S) ir sūrymas viduje, o temperatūra iki 200 laipsnių. Solid Alloy 625 konstrukcija kainuotų 5–8 × anglinio plieno. Suvirinimo 625 lydinio perdanga ant anglinio plieno arba mažai legiruoto plieno (pvz., AISI 4130, F22) užtikrina tokį patį atsparumą korozijai už 40–50 % mažesnę kainą.

Lentelė. Atvejo tyrimas - Povandeninis šulinio galvutės stebulė: 625 lydinio perdanga ant F22 plieno


Parametras	Kieto lydinio 625	F22 + 625 lydinio perdanga	Taupymas	Pastabos
Bazinės medžiagos kaina	55 USD/kg	4 USD/kg (F22)	90% mažesnis	F22 yra mažai -legiruoto Cr-Mo plieno
Perdangos kaina	N/A	18 USD/kg (625 užpildas + darbas)	N/A	GTAW + GMAW procesas
Bendra pagaminta kaina	$180,000	$95,000	47% mažesnis	Pagal API 6A specifikaciją
Pristatymo laikas	16 savaičių	10 savaičių	6 savaitėmis greičiau	F22 suvirina lengvai, perdanga yra įprasta
Korozijos efektyvumas	Puikiai	Puikus (lygiavertis)	Tas pats	Perdanga kvalifikuota pagal API 6A
Kodo laikymasis	API 6A, NACE MR0175	API 6A, NACE MR0175	Tas pats	Perdangos kietumas Mažesnis arba lygus 22 HRC

Šaltinis: API 6A (21st Edit., 2024) „Wellhead and Tree Equipment“; NACE MR0175 / ISO 15156-3:2015; „JN Alloys“ vidiniai povandeninio šulinio galvutės stebulės projekto duomenys, pagaminti 2023 m.; Specialiųjų metalų „INCONEL® Alloy 625“ duomenų lapas (2023).

Didelėms, storoms{0}}sienelėms įrangai, kurioje korozija veikia tik vidinį paviršių, suvirinimo perdanga yra ekonomiškai pranašesnis pasirinkimas. Kietasis lydinys turėtų būti skirtas mažiems komponentams (vožtuvų vidinėms detalėms, prietaisų jungiamosioms detalėms), kur perdanga yra nepraktiška.

Užpildo metalo specifikacija (AWS klasifikacija) nustato perdangos chemiją ir atsparumą korozijai. 625 lydinio perdangai naudokite ERNiCrMo-3 arba ERNiCrMo-4; C-276 perdangai naudokite ERNiCrMo-4. -4 klasifikacija turi didesnį Mo kiekį ir yra tinkama naudoti stipriai redukuojant rūgštį.

Nikelio lydinio perdangos užpildo metalo klasifikacijos

Lentelė. Nikelio lydinio suvirinimo perdangos AWS užpildo metalo klasifikacijos


AWS klasifikacija	UNS	Atitinkamas lydinys	Cr (%)	mėn. (%)	Nb+Ta (%)	Pirminis taikymas
ERNiCr-3	N06082	600, 601 lydinys	18–22	-	2.0–3.0	Aukštos{0}}temperatūros oksidacija, skirtingos suvirinimo siūlės
ERNiCrMo-3	N06625	625 lydinys	20–23	8–10	3.15–4.15	Jūros vanduo, H₂S, chloridai, bendra danga
ERNiCrMo-4	N10276	Lydinys C-276	14.5–16.5	15–17	-	Redukuojančios rūgštys, stipri korozija
ERNiCrMo-10	N06022	Lydinys C-22	20–22.5	12.5–14.5	-	Mišrios rūgštys, hipochloritas
ERNiCrMo-14	N06686	686 lydinys	19–23	15–17	-	Ekstremalios rūgštys, jūros vanduo
ERNiFeCr-1	N08065	825 lydinys	19.5–23.5	2.5–3.5	-	Rūgščios dujos, sieros rūgštis
ERNiMo-7	N10665	Lydinys B-2, B-3	Mažiau arba lygus 1,0	26–30	-	Druskos rūgštis, redukuojanti aplinka

Šaltinis: AWS A5.14/A5.14M:2018 „Nikelio ir nikelio -lydinio pliko suvirinimo elektrodų ir strypų specifikacijos“; AWS A5.11/A5.11M:2017 „Nikelio ir nikelio{7}}lydinio suvirinimo elektrodai, skirti ekranuoto metalo lankiniam suvirinimui“; Specialiųjų metalų „Suvirinimo gaminių katalogas“ (2023); Haynes International „Suvirinimo užpildų metalų“ techniniai duomenys (2023).

Užpildo metalo pasirinkimas pagal paslaugų aplinką

Lentelė. Užpildo metalo pasirinkimo vadovas - Nikelio lydinio perdanga pagal korozijos aplinką


Paslaugų aplinka	Korozijos režimas	Rekomenduojamas užpildas	Alternatyva	Pastabos
Jūros vanduo, sūrymas	Cl⁻ duobė, plyšys	ERNiCrMo-3 (625)	ERNiCrMo-4	625 yra standartas jūros vandeniui
Rūgščiosios dujos (H₂S)	SSC, HIC, SOHIC	ERNiCrMo-3 arba ERNiFeCr-1	ERNiCrMo-4	Patikrinkite kietumą Mažiau arba lygus 22 HRC
Druskos rūgštis	Bendra korozija	ERNiMo-7 (B-2 / B-3)	ERNiCrMo-4	B-3 tinka HCl
Sieros rūgštis	Bendra korozija	ERNiCrMo-4 arba ERNiFeCr-1	ERNiCrMo-10	C-276 < 50 % H2SO4
Mišrios rūgštys (HCl + H₂SO4)	Stipri korozija	ERNiCrMo-4 arba ERNiCrMo-10	ERNiCrMo-14	C-22 arba 686 ekstremaliam aptarnavimui
Aukštos{0}}temperatūros oksidacija	Oksidacija, karbonizacija	ERNiCr-3	ERNiCrCoMo-1	Naudokite > 900 laipsnių aptarnavimui
Kaustinė (NaOH, KOH)	Kaustinis įtrūkimas	ERNiCr-3	ERNiCrMo-3	600 lydinio užpildas kaustikai
Išmetamųjų dujų desulfuravimas	SO₂, HCl, šlapias šveitiklis	ERNiCrMo-4	ERNiCrMo-10	C-276 yra standartinis FGD

Šaltinis: NACE MR0175 / ISO 15156-3:2015 „Naftos ir gamtinių dujų pramonė-Medžiagos, naudojamos H₂S-Aplinkoje, kurioje yra H₂S“; Specialiųjų metalų „Korozijai atsparių lydinių pasirinkimo vadovas“ (2023 m.); Haynes International „Korozijos duomenų“ techninė brošiūra (2023); Outokumpu „Nerūdijančio plieno ir nikelio lydinių korozijos vadovas“ (2021).

ERNiCrMo-3 (625 lydinio užpildas) yra universaliausias pasirinkimas bendroms perdangoms. ERNiCrMo-4 (C-276 užpildas) yra tinkamas naudoti stipriai redukuojant rūgštį. Visada patikrinkite perdangos chemiją PMI, kad įsitikintumėte, jog užpildo metalas ir suvirinimo procedūra užtikrina reikiamą Cr, Mo ir Fe kiekį.