Prekrivanje zvarov z nikljevimi zlitinami: obloga iz ogljikovega jekla za odpornost proti koroziji

Prekrivanje z varjenjem - imenovano tudi oplaščenje z varjenjem ali trdo navarjanje - je preizkušena metoda-skladna s kodo za nanašanje korozijsko-odporne plasti nikljeve zlitine na podlago iz ogljikovega jekla ali nizko-legiranega jekla. Rezultat: mehanska trdnost in nizki stroški ogljikovega jekla v kombinaciji s korozijsko odpornostjo nikljevih zlitin - pri 40–60 % nižjih stroških materiala kot konstrukcija iz trdne nikljeve zlitine. V tem članku je razloženo, kdaj je prekrivni sloj prava izbira, katere nikljeve zlitine se uporabljajo, kateri standardi veljajo in kako pravilno določiti prekrivanje.

Weld Overlay with Nickel Alloys

Varjenje z nikljevimi zlitinami je-standardna rešitev za tlačne posode, toplotne izmenjevalnike in komponente cevi, ki morajo biti odporne proti koroziji zaradi kislega plina (H₂S), kloridov, kislin in visoko{1}}temperaturne oksidacije - brez stroškov izdelave trdnih zlitin.

Prekrivanje z varjenjem je postopek nanosa ene ali več plasti korozijsko-odporne zlitine (običajno na osnovi niklja-) na površino cenejše navadne kovine (običajno ogljikovega jekla ali nizko-legiranega jekla) s postopki obločnega varjenja. Prekrivni sloj - običajno 3–6 mm debel - deluje kot pregrada med jedko procesno tekočino in strukturno osnovno kovino.

Zakaj uporabljati prekrivanje namesto trdne zlitine?

Tabela. Primerjava stroškov in učinkovitosti - trdne zlitine v primerjavi z varjeno prekrivno konstrukcijo


Parameter	Trdna nikljeva zlitina	Prevleka iz ogljikovega jekla + Ni-zlitine	Prihranki stroškov	Učinkovitost
Stroški materiala ($/kg, običajno)	$35–60	$8–12 (CS) + $15–25 (prekrivanje)	40–60 % nižje	Enakovredna odpornost proti koroziji
Čas izdelave	Daljši (težko za varjenje)	Krajši (CS enostavno varjenje)	20–30 % hitreje	Enaka življenjska doba
Skladnost s kodo oblikovanja	ASME VIII, ASME B31.3	ASME VIII, ASME B31.3	enako	enako
Tipična debelina prekrivanja	N/A (trdno)	3–6 mm (2–3 plasti)	N/A	Dodatek za korozijo vključen
Popravilo in vzdrževanje	Težavno (občutljivo-za razpoke)	Lažje (prekrivni sloj je mogoče ponovno-nanesti)	Nižji stroški življenjskega cikla	Daljša življenjska doba
Teža	Višja (gostota 8,4–8,9 g/cm³)	Nižja (gostota CS 7,85 g/cm³)	5–10 % lažji	Enako stopnjo tlaka

Vir: Koda ASME za bojlerje in tlačne posode, oddelek VIII Razdel. 1 (2023); ASME B31.3 Procesne cevi (2022); Special Metals Corporation 'Katalog varilnih izdelkov' (2023); Tehnični podatki o 'korozijsko-zlitinah' Haynes International; Analiza internih stroškov JN Alloys za 2024–2025.

Za posode z velikim-premerom, lupine toplotnega izmenjevalnika in tuljave za cevovode, pri katerih je korozija omejena na notranjo površino, zagotavlja prekrivanje z varjenjem enako korozijsko učinkovitost kot trdna zlitina ob 40–60 % nižjih stroških materiala.

Vse nikljeve zlitine niso primerne za prekrivanje zvarov. Prekrivni material mora biti varljiv, združljiv z razredčenjem ogljikovega jekla in odporen na specifično korozivno okolje. V industriji prevladujeta dve zlitini: zlitina 625 (UNS N06625) in zlitina C-276 (UNS N10276).

Izbira zlitine glede na korozijsko okolje

Tabela. Prekrivni materiali iz nikljevih zlitin - Vodnik po izbiri glede na korozijsko okolje


Zlitina (UNS)	Ključni legirni elementi	Primarna odpornost proti koroziji	Tipične aplikacije prekrivanja	Varilni postopek	ASME P-številka
Zlitina 625 (N06625)	Ni-22Cr-9Mo-3,5Nb	Oksidacija, kloridna jamičasta tvorba, H₂S, morska voda	Oprema za vrtine, podvodni priključki, tlačne posode	GTAW, GMAW, FCAW, SAW	P-Ne. 43
Zlitina C-276 (N10276)	Ni-16Cr-16Mo-4W	Redukcijske kisline, HCl, H₂SO₄, klor, kisli plin	Kemični reaktorji, pralniki, FGD sistemi, kislinski cevovodi	GTAW, GMAW, FCAW, SAW	P-Ne. 44
Alloy C-22 (N06022)	Ni-22Cr-13Mo-3W	Močne mešane kisline, hipoklorit, mokri klor	Farmacevtika, celuloza in papir, sežiganje odpadkov	GTAW, GMAW	P-Ne. 44
Zlitina 825 (N08825)	Ni-22Cr-42Fe-3Mo-1Ti	Kisli plin (H₂S), žveplova/fosforna kislina	Cevi v vrtinah, predelava plina, toplotni izmenjevalniki	GTAW, GMAW	P-Ne. 45
Alloy 600 (N06600)	Ni-16Cr-8Fe	Visokotemperaturna-oksidacija, nitriranje, jedko	Sestavni deli peči, košare za toplotno obdelavo	GTAW, GMAW	P-Ne. 43
Alloy X (N06002)	Ni-22Cr-18Fe-9Mo	Oksidacija pri 1100–1200 stopinjah, karburizacija	Zgorevalne komore, komponente plinskih turbin	GTAW, GMAW	P-Ne. 43
Zlitina 59 (N06059)	Ni-23Cr-16Mo-1Fe	Mešanice ekstremno reducirajočih kislin, HCl, H₂SO₄	Kemični proces, nadzor onesnaževanja	GTAW, GMAW	P-Ne. 44

Vir: Podatkovni listi za Special Metals Corporation 'INCONEL® Alloy 625' in 'INCONEL® Alloy 725' (2023); Haynes International 'HASTELLOY® C-276 Alloy' tehnični podatki (2023); ASME koda za kotle in tlačne posode, razdelek IX (2023) QW-422 P-številka skupine; NACE MR0175 / ISO 15156-3:2015.

Primerjava kemijske sestave

Tabela. Kemična sestava običajnih prekrivnih materialov iz zlitin niklja (masni %, tipično)


Zlitina (UNS)	Ni	Kr	Mo	Fe	W	Nb	Ti	C (največ)
Zlitina 625 (N06625)	58–63	20–23	8–10	Manjše ali enako 5	-	3.15–4.15	Manjše ali enako 0,4	0.10
Zlitina C-276 (N10276)	Ravnovesje	14.5–16.5	15–17	4–7	3–4.5	-	-	0.01
Alloy C-22 (N06022)	Ravnovesje	20–22.5	12.5–14.5	2–6	2.5–3.5	-	-	0.015
Zlitina 825 (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
Alloy X (N06002)	Ravnovesje	20.5–23	8–10	17–20	0.2–1.0	-	-	0.05–0.15
Zlitina 59 (N06059)	Ravnovesje	22–24	15–16.5	Manjše ali enako 1,5	-	-	-	0.01

Vir: ASTM B443 (zlitina 625); ASTM B575 (zlitina C-276, C-22, 59); ASTM B425 (zlitina 825); ASTM B168 (zlitina 600); ASTM B435 (zlitina X); Podatkovni listi Special Metals in Haynes International (2023).

Zlitina 625 je privzeta izbira za morsko vodo, klorid in kisli plin (H₂S). Zlitina C-276 je privzeta izbira za redukcijske kisline (HCl, H₂SO₄) in huda kemična okolja. Za mejne primere si oglejte NACE MR0175 / ISO 15156-3 in izvedite testiranje korozije.

Izbira postopka varjenja vpliva na kakovost prekrivanja, stopnjo redčenja, stopnjo nanašanja in stroške. Za kritično tlačno opremo sta najpogostejši izbiri GTAW (TIG) in GMAW (MIG). Za velike{2}}površinske obloge FCAW in SAW nudita večjo produktivnost.

GTAW and GMAW for High-Integrity Overlay

Primerjava postopka za prekrivanje iz nikljeve zlitine

Tabela. Varilni postopki za prekrivanje iz nikljeve zlitine - Primerjava glede na kakovost in produktivnost


Proces	Stopnja redčenja	Stopnja nanosa	Najboljša aplikacija	Položaj	Raven spretnosti	Stroški
GTAW (TIG)	10–25%	0,5–1,5 kg/h	Prvi sloj, koreninski prehod, tanek sloj, majhen premer	Vsi položaji	visoko	visoko
GMAW (MIG)	20–30%	2–4 kg/h	Polnilni in pokrivni sloji, srednje-debel prekrivni sloj	Ravno, vodoravno	Srednje	Srednje
FCAW (Flux{0}}Cored)	20–35%	3–6 kg/h	Veliko{0}}površinsko prekrivanje,-nekritične aplikacije	Ravno, vodoravno	Srednje	Nizka
SAW (potopljeni lok)	30–50%	5–15 kg/h	Velika plovila, težka obloga, visoka produktivnost	Samo stanovanje	Srednje	Najnižja
PAW (plazemski lok)	5–15%	1–3 kg/h	Natančno prekrivanje, avtomatizirani sistemi	Ravno, mehanizirano	visoko	visoko
Lasersko oblaganje	5–10%	1–5 kg/h	Natančno popravilo, tanek sloj, minimalno redčenje	Ravno, mehanizirano	visoko	Zelo visoko

Vir: ASME Koda za kotle in tlačne posode, oddelek IX (2023); AWS D1.6/D1.6M-22 'Konstrukcijsko varjenje - nerjaveče jeklo'; Posebne kovine 'Smernice za varjenje nikljevih zlitin' (2023); Tehnični vodnik Lincoln Electric 'izdelki za varjenje iz nikljevih zlitin' (2023).

Upravljanje redčenja je ključnega pomena za učinkovitost prekrivanja

Redčenje nastane, ko se osnovna kovina (ogljikovo jeklo) stopi in pomeša z polnilno kovino (nikljeva zlitina). Prekomerno redčenje zmanjša korozijsko odpornost prevleke z znižanjem vsebnosti kritične zlitine (Cr, Mo, Nb). Pri prekrivanju iz zlitine 625 mora biti vsebnost železa v prvi plasti pod 10 %; za C-276 pod 7 %.

Tabela. Največja dovoljena razredčitev - Omejitve vsebnosti železa glede na zlitino


Zlitina	Največja vsebnost Fe v prekrivanju (masni %)	Najmanjša Cr v prekrivanju (masni %)	Najmanjša Mo v prekrivanju (masni %)	Priporočen postopek
Zlitina 625	Manj ali enako 10 %	Večji ali enak 18 %	Večji ali enak 7 %	GTAW ali GMAW za prvi sloj; FCAW/žaga za polnjenje
Zlitina C-276	Manj ali enako 7 %	Večji ali enak 14 %	Večji ali enak 14 %	GTAW za prvi sloj; GMAW/FCAW za polnjenje
Zlitina C-22	Manj ali enako 6 %	Večji ali enak 19 %	Večji ali enak 11 %	GTAW ali GMAW za vse plasti
Zlitina 825	Manj ali enako 15 %	Večji ali enak 20 %	Večji ali enak 2,5 %	GTAW ali GMAW
Zlitina 600	Manj ali enako 10 %	Večji ali enak 14 %	N/A	GTAW ali GMAW

Vir: Varilne smernice za posebne kovine za zlitino INCONEL® 625 (2023); Haynes International 'Varjenje in izdelava zlitine HASTELLOY® C-276' (2023); ASME oddelek IX QW-404.12 'Razredčenje polnilne kovine'; AWS A5.14/A5.14M:2018 'Specifikacije za gole varilne elektrode in palice iz niklja in nikljevih zlitin.'

Uporabite GTAW (TIG) za prvi sloj, da zmanjšate redčenje in zagotovite skladnost s kemijo. Uporabite GMAW, FCAW ali SAW za naslednje plasti, da povečate produktivnost. Vedno preverite kemijo prekrivanja s PMI (pozitivna identifikacija materiala) ali laboratorijsko analizo.

Najmanjšo debelino prekrivnega sloja urejajo dovoljena korozija, globina razredčitve, zmogljivost varilnega postopka in zahteve kode. Za večino tlačnih posod in cevovodov je standard 3–6 mm (2–3 plasti). Tanjši prekrivki tvegajo preboj; debelejše prevleke povečajo stroške in lahko povzročijo težave s preostalimi napetostmi.

Smernice za načrtovanje debeline

Tabela. Oblikovanje debeline prekrivanja - Priporočene vrednosti glede na aplikacijo


Aplikacija	Resnost korozije	Najmanjša debelina (mm)	Tipični sloji	Referenca kode	Opombe
Tlačne posode (splošno)	Zmerno (brez H₂S)	3.0	2 plasti	ASME VIII Div. 1 UG-16	1,5 mm min po obdelavi
Servis kislega plina (H₂S)	Huda (NACE MR0175)	4.0–5.0	2–3 plasti	NACE MR0175 / ISO 15156	Preverite, ali je trdota manjša ali enaka 22 HRC
Toplotni izmenjevalniki morske vode	Visok Cl⁻ luknjičaste luknje	4.0	2–3 plasti	ASME VIII + uporabniške specifikacije	Uporabite zlitino 625 ali 825
Absorpcijski stolpci kislih plinov	Huda (HCl, H₂SO₄)	5.0–6.0	3 plasti	ASME VIII + uporabniške specifikacije	Uporabite zlitino C-276 ali C-22
Oprema za podvodno vrtino	Huda + HPHT	5.0–6.0	3 plasti	API 6A, API 17D	Uporabite zlitino 625, preverite pri PMI
FGD (razžveplanje dimnih plinov)	Huda (moker SO₂, HCl)	5.0	3 plasti	Uporabniška specifikacija	Uporabite zlitino C-276 ali C-22
Katalitični reformatorji	Visoko{0}}temperaturna oksidacija	4.0	2–3 plasti	API 560 / uporabniška specifikacija	Uporabite Alloy 600 ali X

Vir: Kodeks ASME za kotle in tlačne posode, oddelek VIII Razdel. 1 (2023) UG-16 'Najmanjša debelina stene'; NACE MR0175 / ISO 15156-3:2015 „Naftna industrija in industrija zemeljskega plina – materiali za uporabo v okoljih, ki vsebujejo H₂S“; API 6A (21. izdaja, 2024) 'Oprema za vrtine in drevesa'; API 17D (3. izdaja, 2021) 'Načrtovanje in delovanje podmorskih proizvodnih sistemov'.

Izračun dodatka za korozijo

Debelina prekrivanja mora vključevati: (1) dodatek proti koroziji (običajno 1,5–3,0 mm za 10–20 letno življenjsko dobo), (2) dodatek za obdelavo (0,5–1,0 mm za končno obdelavo površine) in (3) debelino območja redčenja (1,0–1,5 mm za prvi sloj).

Tabela. Razčlenitev debeline prekrivanja - Dovoljena korozija in tolerance pri izdelavi


Komponenta debeline	Običajni razpon (mm)	Namen	Nadzorna metoda	Standardna referenca
Dodatek za korozijo	1.5–3.0	Izguba materiala v načrtovani življenjski dobi	Oblikovanje procesa spec	ASME VIII UG-25
Dodatek za strojno obdelavo	0.5–1.0	Površinska obdelava, NDE priprava	Toleranca strojne obdelave	ASME B46.1
Cona redčenja	1.0–1.5	Prvi sloj, pomešan z navadno kovino	Postopek varjenja (PQR)	ASME IX QW-404
Minimalna zvočna kovina	0.5–1.0	Varnostna meja nad razredčitvijo	UT ali RT pregled	4. člen ASME V
Skupna konstrukcijska debelina	3.5–6.5	Vsota zgornjih komponent	Inženirsko oblikovanje	Specifikacija projekta

Vir: Koda ASME za bojlerje in tlačne posode, oddelek VIII Razdel. 1 UG-25 'Dodatek za korozijo'; ASME B46.1-2019 'Površinska tekstura (hrapavost površine, valovitost in plast)'; 4. člen oddelka V ASME 'Metode ultrazvočnega pregleda zvarov'; Oddelek IX ASME 'Kvalifikacije za varjenje, trdo spajkanje in taljenje'.

Zaključek:Za večino aplikacij določite najmanjšo debelino prekrivanja 3,0 mm po obdelavi. Za močno korozivna okolja (kisli plin, kisline, morska voda) določite 4,0–5,0 mm. V projektne specifikacije vedno vključite dodatek za korozijo.

Ker je prekrivna plast tanka (3–6 mm) in je odpornost proti koroziji odvisna od natančne kemije, je nadzor kakovosti bolj kritičen kot pri konstrukciji iz trdne zlitine. Vsako prekrivanje je treba preveriti s pozitivno identifikacijo materiala (PMI) in pregledati z ultrazvočnim testiranjem (UT) ali radiografskim testiranjem (RT).

Nickel Alloys PMI Verification and NDE

Inšpekcijske zahteve za prekrivanje zvara

Tabela. Testi nadzora kakovosti za prekrivanje zvarov iz nikljeve zlitine


Test	Namen	Metoda	Merila sprejemljivosti	Pogostost	Standardno
PMI (ID pozitivnega materiala)	Preverite kemijo prekrivanja	XRF ali OES	Cr, Mo, Nb znotraj specifikacije; Fe Manj ali enako meji	100% prekrivne površine	ASTM E1621
Ultrazvočno testiranje (UT)	Odkrijte pomanjkanje fuzije, poroznost	Ravni žarek ali kotni žarek	Ni indikacij > 20 % DAC	100 % površine prekrivanja	ASME V Art. 4, 5
Radiografsko testiranje (RT)	Zaznajte notranje napake	X-žarki ali žarki gama	Po ASME VIII UW-51	Promptno ali 100 %, kot je določeno	ASME V Art. 2
Tekoči penetrant (PT)	Odkrijte površinske razpoke	Vidno ali fluorescentno barvilo	Ni linearnih znakov > 1,5 mm	100% prekrivne površine	ASME V Art. 6
Test trdote	Preverite skladnost z NACE MR0175	Prenosni merilnik trdote	Manj ali enako 22 HRC (kisla storitev)	Po tabeli A.1 NACE MR0175	ASTM E10 / E18
Feritno število (če je primerno)	Ni potrebno za prekrivanje iz Ni-zlitine	Feritni meter	N/A (avstenitno)	N/A	ASTM A342
Metalografski pregled	Preverite mikrostrukturo, razredčitev	Prečni-prerez, jedkano	Brez razpok, poroznosti ali pretiranega redčenja	Kvalifikacija po postopku	ASTM E3, E407

Vir: ASTM E1621-21 'Standardni vodnik za analizo elementov s fluorescenčno spektrometrijo X-razpršitve valovnih dolžin'; Kodeks ASME za kotle in tlačne posode, razdelek V (2023), členi 2, 4, 5, 6; ASME oddelek VIII Div. 1 UW-51 'Radiografski pregled zvarov'; NACE MR0175 / ISO 15156-3:2015 Tabela A.1 „Zahteve glede trdote za ogljikova in nizkolegirana jekla“.

Pogoste okvare in njihovi vzroki

Tabela. Pogoste napake pri prekrivanju zvara - Vzroki in preprečevanje


Napaka	Videz	Temeljni vzrok	Preprečevanje	Metoda odkrivanja
Pomanjkanje fuzije	Linearna indikacija na vmesniku	Nezadosten vnos toplote, slaba tehnika	Povečajte amperažo, ustrezno hitrost vožnje	UT, RT
Poroznost	Okrogli plinski žepi v prekrivanju	Kontaminacija (olje, vlaga, oksid)	Očistite osnovno kovino, uporabite suho polnilo, ustrezen plinski ščit	RT, UT
Vroče pokanje	Medzrnske razpoke v prekrivanju	Visoka omejitev, nepravilno zaporedje kroglic	Nadzor dovoda toplote, pravilna zasnova spojev	PT, VT, metalografija
Prekomerno redčenje	Nizek Cr/Mo v prekrivanju	Visok vnos toplote, neustrezna tehnika	Zmanjšajte amperažo, uporabite GTAW za prvi sloj	PMI, kemična analiza
Vključitev volframa	Svetli delci v prekrivanju	Stik elektrode GTAW z zvarnim bazenom	Ohranite pravilno razdaljo, uporabite ustrezno elektrodo	RT, VT
Vključitev žlindre	Nepravilne temne lise	Nepravilno čiščenje vmesnega prehoda (FCAW, SAW)	Čisto med prehodi, pravilno ravnanje s fluksom	RT, UT
Podrez	Utor na konici zvara	Premočan tok, nepravilna tehnika	Zmanjšajte amperažo, ustrezen kot gorilnika	VT, PT

Vir: AWS D1.6/D1.6M-22 'Structural Welding Code-Stainless Steel'; Posebne kovine 'Smernice za varjenje nikljevih zlitin' (2023); ASME oddelek IX QW-190 'Pregled in popravilo zvarov'.

PMI preverjanje kemije prekrivanja je obvezno za vsako delo. UT ali RT pregled potrdi celovitost spoja. Za uporabo v kislem okolju se zahteva testiranje trdote po NACE MR0175. Vse rezultate pregledov je treba dokumentirati v poročilu o preskusu materiala.

Prekrivanje z varjenjem ni 'alternativna' metoda - je izrecno prepoznana in urejena s kodami načrtovanja ASME. Prekrivni sloj se lahko šteje kot dodatek proti koroziji, ne pa tudi kot debelina,-ki vzdržuje pritisk, razen če ni posebej kvalificirana in dokumentirana.

Zahteve kode za prekrivanje zvara

Tabela. Zahteve kodeksa ASME za konstrukcijo prekrivanja zvara


Koda	odstavek	Zahteva	Prekrivna obdelava	Ključne opombe
ASME VIII Div. 1	UG-16, UW-42	Najmanjša debelina, postopek varjenja	Prekrivanje=dodatka proti koroziji	Prekrivanje ni vključeno v tlačno konstrukcijo
ASME VIII Div. 1	UCL-30 do UCL-46	Platirane in varjene prekrivne posode	Prekrivanje je lahko vključeno, če je kvalificirano	Izpolnjevati mora zahteve UCL-30
ASME VIII Div. 2	Del D, člen D.11	Obložena in zvarjena prevleka	Podobno Div. 1	Oblikovanje-z-potrebno analizo za prekrivanje
ASME B31.3	Odstavek . 323.4.2	Platirane in varjene prekrivne cevi	Prekrivanje=dodatka proti koroziji	Prekrivanje se lahko uporablja za pritisk, če je kvalificiran
ASME B31.3	Odstavek . 328.5.1	Postopek prekrivanja zvara	Mora biti kvalificiran po ASME IX	PQR je potreben za vsak postopek prekrivanja
ASME IX	QW-214, QW-283	Kvalifikacija postopka prekrivanja zvara	Prekrivni PQR zahteva kemično analizo	Mora dokazati nadzor redčenja
NACE MR0175	ISO 15156-3	Kisli servisni materiali	Prekrivanje sprejemljivo za bazo CS	Trdota Manjša ali enaka 22 HRC, kvalificiran postopek

Vir: Koda ASME za kotle in tlačne posode, oddelek VIII Razdel. 1 (2023) UG-16, UW-42, UCL-30 do UCL-46; Kodeks ASME za kotle in tlačne posode, oddelek VIII, div. 2 (2023), del D, člen D.11; ASME B31.3-2022 'Procesne cevi' Odstavki 323.4.2, 328.5.1; Koda ASME za kotle in tlačne posode, oddelek IX (2023) QW-214, QW-283; NACE MR0175 / ISO 15156-3:2015.

Ko je lahko prekrivanje vključeno v debelino načrta

Kode ASME privzeto obravnavajo prekrivanje zvara kot dodatek za korozijo - ni vključeno v izračun-debeline, ki vzdržuje pritisk. Če pa je postopek prekrivanja kvalificiran za prikaz popolne metalurške vezi in specifikacija načrta to izrecno dovoljuje, se lahko pripiše debelina prekrivanja (brez dodatka za korozijo).

Tabela. Pogoji za vključitev prekrivanja v načrtovanje tlaka


Pogoj	Zahteva	Preverjanje	Referenca
Popolna metalurška vez	Brez pomanjkanja fuzije, popolna fuzija na vmesniku	UT pregled, 100% pokritost	ASME VIII UCL-30
Kvalificiran postopek prekrivanja	PQR s kemijsko analizo, mehanski testi	Kvalifikacija ASME IX QW-283	ASME IX QW-214
Odobritev projektne specifikacije	Inženir mora odobriti prekrivni kredit	Zahtevana je pisna specifikacija	ASME VIII UG-22
Dodatek za korozijo je odštet	Pripisana je le zdrava kovina nad dovoljeno korozijo	Dodatek za korozijo po UG-25	ASME VIII UG-25

Vir: Kodeks ASME za kotle in tlačne posode, oddelek VIII Div. 1 UCL-30 'Platirane in varjene-kovinske-obložene posode'; ASME oddelek IX QW-283 „Varilne spremenljivke za prevleko, odporno proti koroziji“; WRC Bilten 447 'Smernice za ocenjevanje zvarnih prekrivnih oblog v tlačni opremi' (1999).

Prekrivanje zvara je popolnoma-združljivo s kodo. Privzeto se obravnava kot dodatek proti koroziji in ni vključen v načrt tlaka. Če konstrukcijska specifikacija dovoljuje, se lahko prekrivanje pripiše debelini tlaka -, vendar to zahteva kvalificirane postopke in izrecno inženirsko dovoljenje.

Prekrivanje zvarov z nikljevimi zlitinami se najpogosteje uporablja v panogah, kjer je procesno okolje zelo jedko, vendar je zaradi velikosti opreme konstrukcija iz trdne zlitine ekonomsko neprivlačna. Naftna in plinska industrija je največji uporabnik, sledita ji kemična predelava in proizvodnja električne energije.

Nickel Alloys for Oil Gas Chemical and Power Generation

Primeri uporabe po panogah

Tabela. Aplikacije za prekrivanje zvarov glede na industrijo in storitveno okolje


Industrija	Oprema	Korozivni način	Tipičen prekrivni sloj iz zlitine	Debelina (mm)	Koda/Standard
Nafta in plin (navzgor)	Glava vodnjaka, X-drevo, dušilni ventili	H₂S, CO₂, Cl⁻, morska voda	Zlitina 625	5–6	API 6A, API 17D, NACE MR0175
Nafta in plin (srednji tok)	Cevovodi, telesa ventilov, ohišja črpalk	H₂S, CO₂, moker plin	Zlitina 625 ali 825	3–5	ASME B31.3, NACE MR0175
Nafta in plin (nizvodno)	Hidrokreking, HDS reaktorji	H₂, H₂S, visoka temp	Zlitina 625 ali 825	4–5	API 934-A, NACE RP045
Petrokemija	Reaktorske posode, izmenjevalniki toplote	Kisline, kloridi, H₂S	Zlitina C-276 ali C-22	4–6	ASME VIII, uporabniška spec
Kemični proces	Kislinski reaktorji, pralniki, cevi	HCl, H₂SO₄, H3PO₄, Cl₂	Zlitina C-276 ali C-22	5–6	ASME VIII, uporabniška spec
Proizvodnja električne energije	FGD absorberji, kanali, ventilatorji	SO₂, HCl, mokri pralnik	Zlitina C-276 ali C-22	4–6	ASTM, uporabniške specifikacije
Razsoljevanje	Cevne plošče izmenjevalnika toplote	Morska voda, visoka temp	Zlitina 625 ali 825	3–4	ASTM, uporabniške specifikacije
Marine/Offshore	Črpalke, ventili, cevovodi za morsko vodo	Morska voda, biološko obraščanje	Zlitina 625	4–5	DNV, ABS, uporabniške specifikacije
Celuloza in papir	Digestroji, pralni stroji za belilo	NaOH, ClO₂, H2SO4	Zlitina C-276 ali C-22	4–6	TAPPI, uporabniška specifikacija

Vir: API 6A (21. izdaja, 2024) 'Oprema za vrtine in drevesa'; API 17D (3. izdaja, 2021) 'Podmorski proizvodni sistemi'; API 934-A (3. izdaja, 2019) 'Materiali in izdelava 2¼Cr-1Mo in 3Cr-1Mo jeklenih težkih stenskih tlačnih posod za visoko{21}}temperaturo, visokotlačno uporabo vodika'; NACE RP045-2003 'Prekrivno varjenje za uporabo z vodikom'; ASME B31.3-2022 'Procesne cevi'; DNVGL-OS-F101 (2021) 'Sistemi podmorskih cevovodov'.

Študija primera: Prekrivanje opreme na ustju vrtine

Podvodna oprema in božična drevesca delujejo v nekaterih najbolj agresivnih korozijskih okoljih: morska voda na zunanji strani, kisli plin (H₂S) in slanica na notranji strani ter temperature do 200 stopinj. Konstrukcija iz trdne zlitine 625 bi stala 5–8× ogljikovega jekla. Zvarni sloj zlitine 625 na ogljikovem jeklu ali nizko-legiranem jeklu (npr. AISI 4130, F22) zagotavlja enako odpornost proti koroziji pri 40–50 % nižjih stroških.

Tabela. Študija primera - Podvodno vozlišče vodnjaka: prekrivni sloj iz zlitine 625 na jeklu F22


Parameter	Trdna zlitina 625	F22 + Prevleka iz zlitine 625	Prihranki	Opombe
Stroški osnovnega materiala	55 $/kg	4 USD/kg (F22)	90% nižje	F22 je nizko-legirano Cr-Mo jeklo
Stroški prekrivanja	N/A	18 $/kg (625 polnila + delo)	N/A	Postopek GTAW + GMAW
Skupni stroški izdelave	$180,000	$95,000	47 % nižje	Po specifikaciji API 6A
Čas dostave	16 tednov	10 tednov	6 tednov hitreje	F22 enostavno vari, prekrivanje je rutina
Korozijska učinkovitost	Odlično	Odlično (enakovredno)	enako	Prekrivni sloj je kvalificiran po API 6A
	API 6A, NACE MR0175	API 6A, NACE MR0175	enako	Trdota prevleke Manjša ali enaka 22 HRC

Vir: API 6A (21. izdaja, 2024) 'Oprema za vrtine in drevesa'; NACE MR0175 / ISO 15156-3:2015; Interni projektni podatki JN Alloys za podvodno središče vrtine, izdelano leta 2023; Podatkovni list za posebne kovine 'INCONEL® Alloy 625' (2023).

Za veliko, debelo{0}}stensko opremo, kjer je korozija omejena na notranjo površino, je ekonomsko boljša izbira varjena prevleka. Trdna zlitina mora biti rezervirana za majhne sestavne dele (notranji deli ventilov, armature instrumentov), kjer prekrivanje ni praktično.

Specifikacija polnilne kovine (klasifikacija AWS) določa kemijo prekrivanja in odpornost proti koroziji. Za prekrivanje iz zlitine 625 uporabite ERNiCrMo-3 ali ERNiCrMo-4; za prekrivanje C-276 uporabite ERNiCrMo-4. Razvrstitev -4 ima višjo vsebnost Mo in je prednostna za močno redukcijsko kislino.

Klasifikacije polnilnih kovin za prekrivanje iz nikljeve zlitine

Tabela. Klasifikacije dodajnih kovin AWS za prekrivanje zvarov iz nikljeve zlitine


Klasifikacija AWS	UNS	Ustrezna zlitina	Cr (%)	Mo (%)	Nb+Ta (%)	Primarna aplikacija
ERNiCr-3	N06082	Zlitina 600, 601	18–22	-	2.0–3.0	Visok{0}}temperaturna oksidacija, različni zvari
ERNiCrMo-3	N06625	Zlitina 625	20–23	8–10	3.15–4.15	Morska voda, H₂S, kloridi, splošna prevleka
ERNiCrMo-4	N10276	Zlitina C-276	14.5–16.5	15–17	-	Redukcijske kisline, močna korozija
ERNiCrMo-10	N06022	Zlitina C-22	20–22.5	12.5–14.5	-	Mešane kisline, hipoklorit
ERNiCrMo-14	N06686	Zlitina 686	19–23	15–17	-	Ekstremne kisline, morska voda
ERNiFeCr-1	N08065	Zlitina 825	19.5–23.5	2.5–3.5	-	Kisli plin, žveplova kislina
ERNiMo-7	N10665	Zlitina B-2, B-3	Manjše ali enako 1,0	26–30	-	Klorovodikova kislina, redukcijska okolja

Vir: AWS A5.14/A5.14M:2018 „Specifikacije za gole varilne elektrode in palice iz niklja in nikljevih-zlitin“; AWS A5.11/A5.11M:2017 „Specifikacije za nikljeve in-nikljeve zlitine varilne elektrode za varjenje v oklopljenem kovinskem obloku“; Posebne kovine 'Katalog izdelkov za varjenje' (2023); Tehnični podatki Haynes International 'Welding Filler Metals' (2023).

Izbira polnilne kovine glede na storitveno okolje

Tabela. Vodnik za izbiro polnilne kovine - Prekrivanje nikljeve zlitine glede na korozijsko okolje


Storitveno okolje	Korozivni način	Priporočeno polnilo	alternativa	Opombe
Morska voda, slanica	Cl⁻ luknja, razpoka	ERNiCrMo-3 (625)	ERNiCrMo-4	625 je standard za morsko vodo
Kisli plin (H₂S)	SSC, HIC, SOHIC	ERNiCrMo-3 ali ERNiFeCr-1	ERNiCrMo-4	Preverite, ali je trdota manjša ali enaka 22 HRC
Klorovodikova kislina	Splošna korozija	ERNiMo-7 (B-2/B-3)	ERNiCrMo-4	B-3 je prednosten za HCl
Žveplova kislina	Splošna korozija	ERNiCrMo-4 ali ERNiFeCr-1	ERNiCrMo-10	C-276 za < 50 % H₂SO4
Mešane kisline (HCl + H₂SO₄)	Huda korozija	ERNiCrMo-4 ali ERNiCrMo-10	ERNiCrMo-14	C-22 ali 686 za ekstremne storitve
Visoko{0}}temperaturna oksidacija	Oksidacija, karburizacija	ERNiCr-3	ERNiCrCoMo-1	Uporabite za storitve > 900 stopinj
Jedka (NaOH, KOH)	Kavstično pokanje	ERNiCr-3	ERNiCrMo-3	Alloy 600 polnilo za jedko
Razžveplanje dimnih plinov	SO₂, HCl, mokri pralnik	ERNiCrMo-4	ERNiCrMo-10	C-276 je standard za FGD

Vir: NACE MR0175 / ISO 15156-3:2015 „Naftna industrija in industrija zemeljskega plina-materiali za uporabo v okoljih, ki vsebujejo H₂S-; Posebne kovine »Vodnik za izbiro zlitin, odpornih proti koroziji« (2023); Tehnična brošura Haynes International 'Podatki o koroziji' (2023); Outokumpu »Priročnik o koroziji za nerjavna jekla in nikljeve zlitine« (2021).

ERNiCrMo-3 (polnilo iz zlitine 625) je najbolj vsestranska izbira za splošne aplikacije prekrivanja. ERNiCrMo-4 (polnilo C-276) je zaželeno za delo z močno redukcijsko kislino. PMI vedno preveri kemijo prekrivanja, da zagotovi, da dodajna kovina in postopek varjenja zagotavljata zahtevano vsebnost Cr, Mo in Fe.