Suðuyfirlag með nikkelblendi: Klæðning úr kolefnisstáli fyrir tæringarþol - Þekking

Suðuyfirlag - einnig kallað suðuklæðning eða harðklæðning - er sannreynd, -samhæfð aðferð til að bera tæringarþolið- nikkelblendilag á undirlag úr kolefnisstáli eða lágt-blendi. Niðurstaðan: vélrænni styrkur og lítill kostnaður kolefnisstáls, ásamt tæringarþol nikkelblendis - á 40–60% lægri efniskostnaði en solid nikkelblendi. Þessi grein útskýrir hvenær suðu yfirlag er rétti kosturinn, hvaða nikkel málmblöndur eru notaðar, hvaða staðlar gilda og hvernig á að tilgreina yfirborð rétt.

Weld Overlay with Nickel Alloys

Suðuyfirlag með nikkelblendi er iðnaður-staðlað lausn fyrir þrýstihylki, varmaskipta og leiðsluíhluti sem verða að standast tæringu frá súrt gas (H₂S), klóríð, sýrur og há-hitaoxun - án kostnaðar við framleiðslu á föstu álfelgur.

Suðuyfirlag er ferlið við að setja eitt eða fleiri lög af tæringarþolnu-blendi (venjulega nikkel-miðað) á yfirborð ódýrari grunnmálms (venjulega kolefnisstál eða lágt-blendi) með því að nota bogsuðuferli. Yfirlagslagið - venjulega 3–6 mm þykkt - virkar sem hindrun á milli ætandi vinnsluvökvans og grunnmálmsins.

Af hverju að nota yfirborð í stað solid álfelgur?

Tafla. Samanburður á kostnaði og afköstum - Solid Alloy vs Weld Overlay Construction


Parameter	Solid nikkelblendi	Kolefnisstál + Ni-álfelgur	Kostnaðarsparnaður	Frammistaða
Efniskostnaður ($/kg, dæmigerður)	$35–60	$8–12 (CS) + $15–25 (yfirlag)	40–60% lægri	Jafngild tæringarþol
Framleiðslutími	Lengri (erfitt að suða)	Styttri (CS suðu auðveldlega)	20–30% hraðar	Sami endingartími
Samræmi við hönnunarkóða	ASME VIII, ASME B31.3	ASME VIII, ASME B31.3	Sama	Sama
Dæmigert yfirborðsþykkt	N/A (fast)	3–6 mm (2–3 lög)	N/A	Tæringarhlunnindi innifalinn
Viðgerðir og viðhald	Erfitt (sprunga-viðkvæm)	Auðveldara (hægt að nota yfirlag aftur-)	Lægri líftímakostnaður	Lengri endingartími
Þyngd	Hærri (þéttleiki 8,4–8,9 g/cm³)	Lægri (CS þéttleiki 7,85 g/cm³)	5–10% léttari	Sama þrýstingseinkunn

Heimild: ASME ketils og þrýstihylkiskóði kafla VIII Div. 1 (2023); ASME B31.3 Process Piping (2022); Special Metals Corporation 'Welding Products Catalogue' (2023); Tæknigögn Haynes International 'Tæringar-þolnar málmblöndur; Innri kostnaðargreining JN málmblöndur 2024–2025.

Fyrir stór-ílát í þvermál, varmaskiptaskeljar og leiðslur þar sem tæringarárás er takmörkuð við innra yfirborð, skilar suðuyfirlag sömu tæringarafköstum og fast álfelgur með 40–60% lægri efniskostnaði.

Ekki eru allar nikkelblendir hentugar fyrir suðuyfirlag. Yfirlagsefnið verður að vera suðuhæft, samhæft við kolefnisstálþynningu og ónæmt fyrir tilteknu ætandi umhverfi. Tvær málmblöndur eru ráðandi í iðnaðinum: Alloy 625 (UNS N06625) og Alloy C-276 (UNS N10276).

Val á álfelgur eftir tæringarumhverfi

Tafla. Nikkelblendi yfirborðsefni - Valleiðbeiningar eftir tæringarumhverfi


Alloy (UNS)	Helstu málmblöndur	Aðal tæringarþol	Dæmigert yfirlagsforrit	Weld Process	ASME P-númer
Alloy 625 (N06625)	Ni-22Cr-9Mo-3,5Nb	Oxun, klóríðhola, H₂S, sjór	Brunnhausabúnaður, neðansjávartengi, þrýstihylki	GTAW, GMAW, FCAW, SAW	P-Nei. 43
Alloy C-276 (N10276)	Ni-16Cr-16Mo-4W	Afoxandi sýrur, HCl, H₂SO4, klór, súrt gas	Efnakljúfar, hreinsiefni, FGD kerfi, sýrulögn	GTAW, GMAW, FCAW, SAW	P-Nei. 44
Alloy C-22 (N06022)	Ni-22Cr-13Mo-3W	Alvarlegar blandaðar sýrur, hýpóklórít, blautt klór	Lyfjafræði, kvoða og pappír, sorpbrennsla	GTAW, GMAW	P-Nei. 44
Alloy 825 (N08825)	Ni-22Cr-42Fe-3Mo-1Ti	Súrt gas (H₂S), brennisteins/fosfórsýra	Niðurholurör, gasvinnsla, varmaskipti	GTAW, GMAW	P-Nei. 45
Alloy 600 (N06600)	Ni-16Cr-8Fe	Há-oxun, nítrun, ætandi	Ofnaíhlutir, hitameðferðarkörfur	GTAW, GMAW	P-Nei. 43
Alloy X (N06002)	Ni-22Cr-18Fe-9Mo	Oxun við 1100–1200 gráður, uppkolun	Brunahólf, íhlutir í gastúrbínu	GTAW, GMAW	P-Nei. 43
Alloy 59 (N06059)	Ni-23Cr-16Mo-1Fe	Mjög afoxandi sýrur, HCI, H₂SO4 blöndur	Efnaferli, mengunarvarnir	GTAW, GMAW	P-Nei. 44

Heimild: Special Metals Corporation 'INCONEL® Alloy 625' og 'INCONEL® Alloy 725' gagnablöð (2023); Haynes International 'HASTELLOY® C-276 Alloy' tæknigögn (2023); ASME ketils og þrýstihylkiskóði Hluti IX (2023) QW-422 P-númeraflokkun; NACE MR0175 / ISO 15156-3:2015.

Samanburður á efnasamsetningu

Tafla. Efnasamsetning venjulegs nikkelblendiefnis (þyngd%, dæmigerð)


Alloy (UNS)	Ni	Kr	Mo	Fe	W	Nb	Ti	C (hámark)
Alloy 625 (N06625)	58–63	20–23	8–10	Minna en eða jafnt og 5	-	3.15–4.15	Minna en eða jafnt og 0,4	0.10
Alloy C-276 (N10276)	Jafnvægi	14.5–16.5	15–17	4–7	3–4.5	-	-	0.01
Alloy C-22 (N06022)	Jafnvægi	20–22.5	12.5–14.5	2–6	2.5–3.5	-	-	0.015
Alloy 825 (N08825)	38–46	19.5–23.5	2.5–3.5	22 mín	-	-	0.6–1.2	0.05
Alloy 600 (N06600)	72 mín	14–17	-	6–10	-	-	-	0.15
Alloy X (N06002)	Jafnvægi	20.5–23	8–10	17–20	0.2–1.0	-	-	0.05–0.15
Alloy 59 (N06059)	Jafnvægi	22–24	15–16.5	Minna en eða jafnt og 1,5	-	-	-	0.01

Heimild: ASTM B443 (álfelgur 625); ASTM B575 (álfelgur C-276, C-22, 59); ASTM B425 (álfelgur 825); ASTM B168 (álfelgur 600); ASTM B435 (álfelgur X); Special Metals og Haynes International gagnablöð (2023).

Alloy 625 er sjálfgefið val fyrir sjó, klóríð og súrgas (H₂S) þjónustu. Alloy C-276 er sjálfgefið val til að draga úr sýrum (HCl, H₂SO₄) og alvarlegu efnaumhverfi. Fyrir landamæratilvik, ráðfærðu þig við NACE MR0175 / ISO 15156-3 og gerðu tæringarprófanir.

Val á suðuferli hefur áhrif á yfirborðsgæði, þynningarhraða, útfellingarhraða og kostnað. Fyrir mikilvægan þrýstibúnað eru GTAW (TIG) og GMAW (MIG) algengustu valin. Fyrir klæðningu á stórum -svæðum bjóða FCAW og SAW meiri framleiðni.

GTAW and GMAW for High-Integrity Overlay

Ferlissamanburður fyrir nikkelblendi

Tafla. Suðuferli fyrir nikkelblendi - Samanburður eftir gæðum og framleiðni


Ferli	Þynningarhraði	Innborgunarhlutfall	Besta forritið	Staða	Færnistig	Kostnaður
GTAW (TIG)	10–25%	0,5–1,5 kg/klst	Fyrsta lag, rótargangur, þunnt yfirlag, lítið þvermál	Allar stöður	Hátt	Hátt
GMAW (MIG)	20–30%	2–4 kg/klst	Fyllingar- og lokunarlög, meðal-þykk yfirlög	Flatt, lárétt	Miðlungs	Miðlungs
FCAW (flæði-kjarna)	20–35%	3–6 kg/klst	Stórt-svæði, ó-mikilvæg forrit	Flatt, lárétt	Miðlungs	Lágt
SAW (Sakbogi)	30–50%	5–15 kg/klst	Stór skip, þung klæðning, mikil framleiðni	Aðeins íbúð	Miðlungs	Lægst
PAW (Plasma Arc)	5–15%	1–3 kg/klst	Nákvæm yfirlag, sjálfvirk kerfi	Flatt, vélvætt	Hátt	Hátt
Laser klæðning	5–10%	1–5 kg/klst	Nákvæm viðgerð, þunn yfirborð, lágmarks þynning	Flatt, vélvætt	Hátt	Mjög hár

Heimild: ASME ketils- og þrýstihylkiskóði hluti IX (2023); AWS D1.6/D1.6M-22 'Structural Welding Code-Ryðfrítt stál'; Sérstakir málmar 'Suðuleiðbeiningar fyrir nikkelblendi' (2023); Lincoln Electric 'Nikkel Alloy Welding Products' Tæknileiðbeiningar (2023).

Þynningarstjórnun er mikilvæg fyrir afköst yfirborðs

Þynning á sér stað þegar grunnmálmur (kolefnisstál) bráðnar og blandast fyllimálmnum (nikkelblendi). Of mikil þynning dregur úr tæringarþol yfirborðsins með því að lækka mikilvæga málmblönduna (Cr, Mo, Nb). Fyrir Alloy 625 yfirborð ætti að halda járninnihaldinu undir 10% í fyrsta lagi; fyrir C-276, undir 7%.

Tafla. Hámarks leyfileg þynning - járninnihaldsmörk eftir málmblöndu


Álblöndu	Hámarks Fe í yfirlagi (wt%)	Lágmarks Cr í yfirlagi (wt%)	Lágmark Mo í yfirlagi (wt%)	Mælt ferli
Blöndun 625	Minna en eða jafnt og 10%	Meira en eða jafnt og 18%	Meira en eða jafnt og 7%	GTAW eða GMAW fyrir fyrsta lag; FCAW/SAW fyrir fyllingu
Blöndun C-276	Minna en eða jafnt og 7%	Stærri en eða jafnt og 14%	Stærri en eða jafnt og 14%	GTAW fyrir fyrsta lag; GMAW/FCAW fyrir fyllingu
Blöndun C-22	Minna en eða jafnt og 6%	Stærri en eða jafnt og 19%	Stærri en eða jafnt og 11%	GTAW eða GMAW fyrir öll lög
álfelgur 825	Minna en eða jafnt og 15%	Stærri en eða jafnt og 20%	Meira en eða jafnt og 2,5%	GTAW eða GMAW
álfelgur 600	Minna en eða jafnt og 10%	Stærri en eða jafnt og 14%	N/A	GTAW eða GMAW

Heimild: Special Metals 'Welding Guidelines for INCONEL® Alloy 625' (2023); Haynes International 'Welding and Fabrication of HASTELLOY® C-276 Alloy' (2023); ASME Hluti IX QW-404.12 'Filler Metal Dilution'; AWS A5.14/A5.14M:2018 'Tilskrift fyrir nikkel og nikkel-blendi ber suðu rafskaut og stangir.'

Notaðu GTAW (TIG) fyrir fyrsta lagið til að lágmarka þynningu og tryggja samræmi við efnafræði. Notaðu GMAW, FCAW eða SAW fyrir síðari lög til að auka framleiðni. Staðfestu alltaf yfirborðsefnafræði með PMI (Positive Material Identification) eða rannsóknarstofugreiningu.

Lágmarks yfirborðsþykkt er stjórnað af tæringarheimildum, þynningardýpt, suðuferlisgetu og kröfum um kóða. Fyrir flestar þrýstihylki og lagnir eru 3–6 mm (2–3 lög) staðalbúnaður. Þynnri yfirlög hætta á bylting; þykkari yfirlög auka kostnað og geta leitt til streituvandamála.

Leiðbeiningar um þykkt hönnun

Tafla. Yfirlagsþykktarhönnun - Ráðlögð gildi eftir umsókn


Umsókn	Alvarleiki tæringar	Lágmarksþykkt (mm)	Dæmigert lög	Tilvísun kóða	Skýringar
Þrýstihylki (almennt)	Miðlungs (engin H₂S)	3.0	2 lög	ASME VIII Div. 1 UG-16	1,5 mm mín eftir vinnslu
Súrgasþjónusta (H₂S)	Alvarlegt (NACE MR0175)	4.0–5.0	2-3 lög	NACE MR0175 / ISO 15156	Staðfestu hörku Minna en eða jafnt og 22 HRC
Sjóvarmaskiptar	Hár Cl⁻ hola	4.0	2-3 lög	ASME VIII + notendaforskrift	Notaðu Alloy 625 eða 825
Frásogssúlur fyrir sýrugas	Alvarlegt (HCl, H₂SO₄)	5.0–6.0	3 lög	ASME VIII + notendaforskrift	Notaðu Alloy C-276 eða C-22
Brunnhausabúnaður neðansjávar	Alvarlegt + HPHT	5.0–6.0	3 lög	API 6A, API 17D	Notaðu Alloy 625, staðfestu með PMI
FGD (desulfurization útblásturslofts)	Alvarlegt (blautt SO₂, HCl)	5.0	3 lög	Notendaforskrift	Notaðu Alloy C-276 eða C-22
Hvatandi umbótasinnar	Oxun við háan-hita	4.0	2-3 lög	API 560 / notandaforskrift	Notaðu Alloy 600 eða X

Heimild: ASME Boiler and Pressure Vessel Code Section VIII Div. 1 (2023) UG-16 'Lágmarks veggþykkt'; NACE MR0175 / ISO 15156-3:2015 'Úrolíu- og jarðgasiðnaður-efni til notkunar í umhverfi sem inniheldur H₂S'; API 6A (21. útgáfa, 2024) 'Bunnhaus og trjábúnaður'; API 17D (3. útgáfa, 2021) „Hönnun og rekstur neðansjávarframleiðslukerfa“.

Útreikningur á tæringarstyrk

Yfirlagsþykktin verður að innihalda: (1) tæringarheimild (venjulega 1,5–3,0 mm fyrir 10–20 ára endingartíma), (2) vinnsluheimild (0,5–1,0 mm fyrir yfirborðsfrágang) og (3) þykkt þynningarsvæðis (1,0–1,5 mm fyrir fyrsta lag).

Tafla. Yfirborðsþykkt sundurliðun - tæringarheimildir og framleiðsluvikmörk


Þykktarhluti	Dæmigert svið (mm)	Tilgangur	Eftirlitsaðferð	Staðlað tilvísun
Tæringarhlunnindi	1.5–3.0	Efnistap yfir hönnunarlíf	Sérstakur ferlihönnunar	ASME VIII UG-25
Vinnsluhlunnindi	0.5–1.0	Yfirborðsfrágangur, NDE undirbúningur	Vinnsluþol	ASME B46.1
Þynningarsvæði	1.0–1.5	Fyrsta lagið blandað með grunnmálmi	Suðuaðferð (PQR)	ASME IX QW-404
Lágmarks hljóð málmur	0.5–1.0	Öryggismörk yfir þynningu	UT eða RT skoðun	ASME V 4. gr
Heildarhönnunarþykkt	3.5–6.5	Summa ofangreindra hluta	Verkfræðihönnun	Verklýsing

Heimild: ASME ketils- og þrýstihylkiskóði Hluti VIII Div. 1 UG-25 'Tæringarheimild'; ASME B46.1-2019 'Yfirborðsáferð (yfirborðsgrófleiki, bylgjaður og lagning)'; ASME V. kafli 4. grein „Úthljóðprófunaraðferðir fyrir suðu“; ASME Hluti IX 'Suðu-, lóða- og bræðsluskilyrði'.

Niðurstaða:Fyrir flest forrit skal tilgreina lágmarksþykkt á yfirborði sem er 3,0 mm eftir vinnslu. Fyrir alvarlegt tæringarumhverfi (súrt gas, sýrur, sjór), tilgreinið 4,0–5,0 mm. Taktu alltaf með tæringarheimildir í hönnunarforskriftinni.

Vegna þess að yfirborðslagið er þunnt (3–6 mm) og tæringarþolið fer eftir nákvæmri efnafræði, er gæðaeftirlitið mikilvægara en fyrir smíði á föstu álfelgur. Sérhver yfirborð verður að vera staðfest með jákvæðu efnisgreiningu (PMI) og skoðuð með ómskoðun (UT) eða röntgenrannsóknum (RT).

Nickel Alloys PMI Verification and NDE

Skoðunarkröfur fyrir suðuyfirlag

Tafla. Gæðaeftirlitspróf fyrir nikkelblendisuðu yfirlag


Próf	Tilgangur	Aðferð	Samþykkisviðmið	Tíðni	Standard
PMI (Positive Material ID)	Staðfestu yfirborðsefnafræði	XRF eða OES	Cr, Mo, Nb innan skilgreiningar; Fe Minna en eða jafn hámarki	100% af yfirborði yfirborðs	ASTM E1621
Ultrasonic Testing (UT)	Greina skort á samruna, porosity	Beinn geisli eða horngeisli	Engar vísbendingar > 20% DAC	100% af yfirborðsflatarmáli	ASME V Art. 4, 5
Röntgenpróf (RT)	Finndu innri galla	Röntgen- eða gammageisli	Samkvæmt ASME VIII UW-51	Blettur eða 100% eins og tilgreint er	ASME V Art. 2
Fljótandi penetrant (PT)	Finndu yfirborðssprungur	Sýnilegt eða flúrljómandi litarefni	Engar línulegar vísbendingar > 1,5 mm	100% af yfirborði yfirborðs	ASME V Art. 6
Hörkupróf	Staðfestu samræmi við NACE MR0175	Færanlegur hörkuprófari	Minna en eða jafnt og 22 HRC (súr þjónusta)	Samkvæmt NACE MR0175 töflu A.1	ASTM E10 / E18
Ferrítnúmer (ef við á)	Ekki krafist fyrir Ni-blendi yfirlögn	Ferrítmælir	N/A (austenitic)	N/A	ASTM A342
Málmfræðipróf	Staðfestu örbyggingu, þynningu	Þversnið, o.s.frv	Engar sprungur, porosity eða óhófleg þynning	Hæfni samkvæmt aðferð	ASTM E3, E407

Heimild: ASTM E1621-21 'Standard Guide for Elemental Analysis by Wavelength Dispersive X-Ray Fluorescence Spectrometry'; ASME ketils- og þrýstihylkiskóði hluti V (2023) 2., 4., 5., 6. gr. ASME Section VIII Div. 1 UW-51 'Radiographic Examination of Welds'; NACE MR0175 / ISO 15156-3:2015 Tafla A.1 'Hörkukröfur fyrir kolefni og lágblendi stál'.

Algengar gallar og orsakir þeirra

Tafla. Algengar suðugalla - orsakir og forvarnir


Galli	Útlit	Rót orsök	Forvarnir	Uppgötvunaraðferð
Skortur á samruna	Línuleg vísbending við tengi	Ófullnægjandi hitainntak, léleg tækni	Auka straummagn, réttan ferðahraða	UT, RT
Porosity	Kringlóttir gasvasar í yfirlagi	Mengun (olía, raki, oxíð)	Hreinsaðu grunnmálm, notaðu þurrt fylliefni, viðeigandi gashlíf	RT, UT
Heitt sprunga	Millikornóttar sprungur í yfirborði	Mikið aðhald, óviðeigandi perluröð	Stjórna hitainntak, rétta samskeyti hönnun	PT, VT, málmfræði
Of mikil þynning	Lágt Cr/Mo í yfirlagi	Mikið hitainntak, óviðeigandi tækni	Minnkaðu straumstyrk, notaðu GTAW fyrir fyrsta lag	PMI, efnagreining
Volfram innifalið	Bjartar agnir í yfirborði	GTAW rafskautssnerting við suðulaug	Haltu réttri fjarlægð, notaðu rétt rafskaut	RT, VT
Slaggjafi	Óreglulegir dökkir blettir	Óviðeigandi þrif á millivegum (FCAW, SAW)	Hreinsið á milli passa, rétta meðhöndlun flæðis	RT, UT
Undirskurður	Gróp við tá suðu	Of mikill straumur, óviðeigandi tækni	Minnkaðu straummagn, rétta kyndilhorn	VT, PT

Heimild: AWS D1.6/D1.6M-22 'Structural Welding Code-Stainless Steel'; Sérstakir málmar 'Suðuleiðbeiningar fyrir nikkelblendi' (2023); ASME Hluti IX QW-190 'Athugun og viðgerðir á suðu'.

PMI sannprófun á yfirborðsefnafræði er skylda fyrir hvert starf. UT eða RT skoðun staðfestir heilleika skuldabréfa. Fyrir súr þjónustu er hörkuprófun krafist samkvæmt NACE MR0175. Allar niðurstöður skoðunar verða að vera skjalfestar í efnisprófunarskýrslunni.

Suðuyfirlag er ekki „val“ aðferð - hún er beinlínis viðurkennd og stjórnað af ASME hönnunarkóðum. Yfirlagslagið má telja sem tæringarheimild en ekki sem þrýstihaldandi þykkt- nema það sé sérstaklega hæft og skjalfest.

Kóðakröfur fyrir Weld Overlay

Tafla. Kröfur ASME kóða fyrir smíði suðu yfirlags


Kóði	Málsgrein	Krafa	Yfirborðsmeðferð	Helstu athugasemdir
ASME VIII Div. 1	UG-16, UW-42	Lágmarksþykkt, suðuaðferð	Yfirlag=tæringarheimild	Yfirlag er ekki innifalið í þrýstihönnun
ASME VIII Div. 1	UCL-30 til UCL-46	Klædd og suðu yfirlög	Yfirlag getur verið innifalið ef það er hæft	Verður að uppfylla UCL-30 kröfur
ASME VIII Div. 2	D-hluti, grein D.11	Klædd og suðu yfirlag	Svipað og Div. 1	Hönnun-eftir-greiningu krafist fyrir yfirborð
ASME B31.3	Para. 323.4.2	Klædd og soðin yfirlögn	Yfirlag=tæringarheimild	Hægt er að nota yfirlag fyrir þrýsting ef það er hæft
ASME B31.3	Para. 328.5.1	Suðuyfirlagsaðferð	Verður að vera hæfur samkvæmt ASME IX	PQR krafist fyrir hvert yfirborðsferli
ASME IX	QW-214, QW-283	Hæfni fyrir suðu yfirlagsferli	Yfirlag PQR krefst efnagreiningar	Verður að sýna fram á þynningarstjórnun
NACE MR0175	ISO 15156-3	Súrt þjónustuefni	Yfirlag ásættanlegt fyrir CS grunn	Harka Minna en eða jafnt og 22 HRC, hæf aðferð

Heimild: ASME ketils og þrýstihylkiskóði Hluti VIII Div. 1 (2023) UG-16, UW-42, UCL-30 til UCL-46; ASME ketils og þrýstihylkiskóði Hluti VIII Div. 2 (2023) D-hluti Grein D.11; ASME B31.3-2022 'Process Piping' málsgreinar 323.4.2, 328.5.1; ASME ketils og þrýstihylkiskóði hluti IX (2023) QW-214, QW-283; NACE MR0175 / ISO 15156-3:2015.

Þegar yfirlag getur verið innifalið í hönnunarþykkt

Sjálfgefið er að ASME kóðar meðhöndla suðuyfirlag sem tæringarheimild - hún er ekki innifalin í útreikningi á þykkt þrýstings-. Hins vegar, ef yfirlagsaðferðin er hæf til að sýna fram á fulla málmvinnslutengingu og hönnunarforskriftin leyfir það beinlínis, má gefa yfirlagsþykkt (að frádregnum tæringarheimildum) við.

Tafla. Skilyrði fyrir að hafa yfirlag í þrýstihönnun


Ástand	Krafa	Staðfesting	Tilvísun
Full málmvinnslutenging	Enginn skortur á samruna, algjör samruni við tengi	UT próf, 100% umfjöllun	ASME VIII UCL-30
Hæfð yfirlagsaðferð	PQR með efnagreiningu, vélrænni prófunum	ASME IX QW-283 hæfi	ASME IX QW-214
Samþykki hönnunarforskrifta	Verkfræðingur verður að samþykkja yfirlagsinneign	Skrifleg forskrift krafist	ASME VIII UG-22
Tæringarbætur dregnar frá	Aðeins hljóðmálmur yfir tæringarheimildir færður inn	Tæringarhlunnindi á UG-25	ASME VIII UG-25

Heimild: ASME ketils og þrýstihylkiskóði Section VIII Div. 1 UCL-30 'Clad and Weld-Metal-lined Vessels'; ASME Hluti IX QW-283 'Suðubreytur fyrir tæringarþolið yfirborð'; WRC Bulletin 447 'Leiðbeiningar um mat á suðu yfirlagsklæðningu í þrýstibúnaði' (1999).

Suðuyfirlag er að fullu-kóðasamhæft. Sjálfgefið er að það sé meðhöndlað sem tæringarhlunnindi og er ekki innifalið í þrýstihönnun. Ef hönnunarforskriftin leyfir, getur yfirlag verið færð í átt að þrýstingsþykkt - en það krefst hæfra verklagsreglna og skýrs verkfræðilegs samþykkis.

Suðuyfirlag með nikkelblendi er oftast notað í iðnaði þar sem vinnsluumhverfið er mjög ætandi en búnaðarstærðin gerir solid álbyggingu efnahagslega óaðlaðandi. Olíu- og gasiðnaðurinn er stærsti notandinn, þar á eftir kemur efnavinnsla og orkuvinnsla.

Nickel Alloys for Oil Gas Chemical and Power Generation

Umsóknardæmi eftir iðnaði

Tafla. Weld Overlay Umsóknir eftir iðnaði og þjónustuumhverfi


Iðnaður	Búnaður	Tæringarstilling	Dæmigert álfelgur	Þykkt (mm)	Kóði/Staðall
Olía og gas (uppstreymis)	Brunnhaus, X-tré, köfnunarlokar	H₂S, CO₂, Cl⁻, sjór	Blöndun 625	5–6	API 6A, API 17D, NACE MR0175
Olía og gas (miðstraumur)	Leiðslur, ventilhús, dæluhús	H₂S, CO₂, blautt gas	Alloy 625 eða 825	3–5	ASME B31.3, NACE MR0175
Olía og gas (niðurstraums)	Hydrocracker, HDS reactors	H₂, H₂S, hár hiti	Alloy 625 eða 825	4–5	API 934-A, NACE RP045
Petrochemical	Reactor ílát, varmaskiptar	Sýrur, klóríð, H₂S	Alloy C-276 eða C-22	4–6	ASME VIII, notendaforskrift
Efnafræðilegt ferli	Sýru kjarnaofnar, hreinsiefni, leiðslur	HCl, H2SO4, H3PO4, Cl2	Alloy C-276 eða C-22	5–6	ASME VIII, notendaforskrift
Orkuframleiðsla	FGD gleypir, rásir, viftur	SO₂, HCl, blauthreinsiefni	Alloy C-276 eða C-22	4–6	ASTM, notendaforskrift
Afsöltun	Varmaskiptar rörplötur	Sjór, hár hiti	Alloy 625 eða 825	3–4	ASTM, notendaforskrift
Marine/Offshore	Dælur, lokar, sjólagnir	Sjór, lífrænt efni	Blöndun 625	4–5	DNV, ABS, notendaforskrift
Kvoða og pappír	Meltingarvélar, bleikþvottavélar	NaOH, ClO2, H2SO4	Alloy C-276 eða C-22	4–6	TAPPI, notendaforskrift

Heimild: API 6A (21. útgáfa, 2024) 'Wellhead and Tree Equipment'; API 17D (3rd Ed., 2021) 'Subsea Production Systems'; API 934-A (3. útgáfa, 2019) 'Efni og framleiðsla 2¼Cr-1Mo og 3Cr-1Mo stálþunga veggþrýstihylkja fyrir há-hita, háþrýstivetnisþjónustu'; NACE RP045-2003 „Yfirlagssuðu fyrir vetnisþjónustu“; ASME B31.3-2022 'Process Piping'; DNVGL-OS-F101 (2021) 'Kafbátaleiðslakerfi'.

Tilviksrannsókn: Yfirborð brunnhausabúnaðar

Brunnhausabúnaður neðansjávar og jólatré starfa í sumum árásargjarnasta tæringarumhverfinu: sjó að utan, súrt gas (H₂S) og saltvatn að innan og hitastig allt að 200 gráður. Solid Alloy 625 smíði myndi kosta 5–8× kolefnisstál. Suðuyfirlag úr Alloy 625 á kolefnisstáli eða lágu-blendi stáli (td AISI 4130, F22) gefur sömu tæringarþol með 40–50% lægri kostnaði.

Tafla. Dæmirannsókn - Subsea Wellhead Hub: Alloy 625 yfirborð á F22 stáli


Parameter	Solid Alloy 625	F22 + Alloy 625 yfirborð	Sparnaður	Skýringar
Grunnefniskostnaður	$55/kg	$4/kg (F22)	90% lægri	F22 er lágt-blendi Cr-Mo stál
Yfirlagskostnaður	N/A	$18/kg (625 fylliefni + vinnuafli)	N/A	GTAW + GMAW ferli
Heildar tilbúinn kostnaður	$180,000	$95,000	47% lægri	Samkvæmt API 6A forskrift
Afhendingartími	16 vikur	10 vikur	6 vikum hraðar	F22 suðu auðveldlega, yfirborð er venja
Tæringarárangur	Frábært	Frábært (samsvarandi)	Sama	Yfirlag hæft samkvæmt API 6A
Samræmi við kóða	API 6A, NACE MR0175	API 6A, NACE MR0175	Sama	Yfirlagshörku Minna en eða jafnt og 22 HRC

Heimild: API 6A (21. útgáfa, 2024) 'Wellhead and Tree Equipment'; NACE MR0175 / ISO 15156-3:2015; JN Alloys innri verkefnisgögn fyrir neðansjávarbrunnhöfuðstöð framleidd 2023; Special Metals 'INCONEL® Alloy 625' gagnablað (2023).

Fyrir stóran, þykkan-veggðan búnað þar sem tæringarárás er takmörkuð við innra yfirborðið, er suðuyfirlag efnahagslega betri kosturinn. Solid álfelgur ætti að vera frátekið fyrir litla íhluti (ventilinnri hluti, tækjafestingar) þar sem yfirborð er óhagkvæmt.

Fyllimálmforskriftin (AWS flokkun) ákvarðar yfirborðsefnafræði og tæringarþol. Fyrir Alloy 625 yfirborð, notaðu ERNiCrMo-3 eða ERNiCrMo-4; fyrir C-276 yfirborð, notaðu ERNiCrMo-4. -4 flokkunin hefur hærra Mo innihald og er valinn fyrir alvarlega minnkandi sýruþjónustu.

Fyllingarmálmflokkanir fyrir nikkelblendi

Tafla. AWS Filler Metal Classifications fyrir nikkelblendisuðu yfirlag


AWS flokkun	SÞ	Samsvörun ál	Cr (%)	mán (%)	Nb+Ta (%)	Aðalumsókn
ERNiCr-3	N06082	Blöndun 600, 601	18–22	-	2.0–3.0	Há-oxun, ólíkar suðu
ERNiCrMo-3	N06625	Blöndun 625	20–23	8–10	3.15–4.15	Sjór, H₂S, klóríð, almenn yfirborð
ERNiCrMo-4	N10276	Blöndun C-276	14.5–16.5	15–17	-	Minnkandi sýrur, mikil tæring
ERNiCrMo-10	N06022	Blöndun C-22	20–22.5	12.5–14.5	-	Blandaðar sýrur, hýpóklórít
ERNiCrMo-14	N06686	Blöndun 686	19–23	15–17	-	Mjög miklar sýrur, sjór
ERNiFeCr-1	N08065	álfelgur 825	19.5–23.5	2.5–3.5	-	Súrt gas, brennisteinssýra
ERNiMo-7	N10665	Blöndun B-2, B-3	Minna en eða jafnt og 1,0	26–30	-	Saltsýra, draga úr umhverfi

Heimild: AWS A5.14/A5.14M:2018 'Specification for Nickel and Nickel-Aloy Bare Welding electrodes and Rods'; AWS A5.11/A5.11M:2017 'Forskrift fyrir nikkel og nikkel-álsuðurafskaut fyrir hlífðarmálmbogasuðu'; Special Metals 'Welding Products Catalogue' (2023); Haynes International 'Welding Filler Metals' tæknigögn (2023).

Fyllingarmálmval eftir þjónustuumhverfi

Tafla. Fyllingarmálmvalsleiðbeiningar - Nikkelblendi yfirlag eftir tæringarumhverfi


Þjónustuumhverfi	Tæringarstilling	Mælt með fylliefni	Valkostur	Skýringar
Sjór, saltvatn	Cl⁻ hola, sprunga	ERNiCrMo-3 (625)	ERNiCrMo-4	625 er staðall fyrir sjó
Súrt gas (H₂S)	SSC, HIC, SOHIC	ERNiCrMo-3 eða ERNiFeCr-1	ERNiCrMo-4	Staðfestu hörku Minna en eða jafnt og 22 HRC
Saltsýra	Almenn tæring	ERNiMo-7 (B-2/B-3)	ERNiCrMo-4	B-3 er ákjósanlegt fyrir HCl
Brennisteinssýra	Almenn tæring	ERNiCrMo-4 eða ERNiFeCr-1	ERNiCrMo-10	C-276 fyrir < 50% H2SO4
Blandaðar sýrur (HCl + H₂SO4)	Mikil tæring	ERNiCrMo-4 eða ERNiCrMo-10	ERNiCrMo-14	C-22 eða 686 fyrir mikla þjónustu
Oxun við háan-hita	Oxun, uppkolun	ERNiCr-3	ERNiCrCoMo-1	Notaðu fyrir > 900 gráðu þjónustu
ætandi (NaOH, KOH)	Ætandi sprunga	ERNiCr-3	ERNiCrMo-3	Alloy 600 fylliefni fyrir ætandi
Brennisteinshreinsun útblásturslofts	SO₂, HCl, blauthreinsiefni	ERNiCrMo-4	ERNiCrMo-10	C-276 er staðall fyrir FGD

Heimild: NACE MR0175 / ISO 15156-3:2015 'Petroleum and Natural Gas Industries-Materials for Use in H₂S-Containing Environments'; Sérstakir málmar 'Tæringarþolnar málmblöndur valleiðbeiningar' (2023); Haynes International 'Corrosion Data' tæknibæklingur (2023); Outokumpu 'Tæringarhandbók fyrir ryðfrítt stál og nikkelblendi' (2021).

ERNiCrMo-3 (Alloy 625 fylliefni) er fjölhæfasti kosturinn fyrir almenna yfirborðsnotkun. ERNiCrMo-4 (C-276 fylliefni) er ákjósanlegt fyrir alvarlega minnkandi sýruþjónustu. Staðfestu alltaf yfirborðsefnafræði með PMI til að tryggja að fyllimálmur og suðuaðferð skili nauðsynlegu Cr, Mo og Fe innihaldi.