インコネル溶接肉盛（高）

Nov 02, 2023

過酷な条件で動作する高エネルギーポンプは、長期的な信頼性を確保するために、可能な限り最高の材料を使用して製造する必要があります。 海水や随伴水を扱う用途では、その耐食性の点からスーパー二相ステンレス鋼が主な製造材料として指定されるのが一般的です。

ただし、この材料の高コストは、より大きなコンポーネントを設計する場合に大きな要因となる可能性があり、オペレータはプロジェクトに合わせて代替品の評価を要求することがあります。

同時に、ポンプの用途も変化する可能性があり、新しい要件に合わせて関連する機器をアップグレードする必要があります。 従来のポンプの場合、オペレーターは新しい仕様を実現する最もコスト効率の高い方法を確立する必要があるため、これによりいくつかの課題が生じる可能性があります。 圧力が高いと、スーパーデュプレックスが最適な材料として除外される可能性がありますが、この状況はインコネル溶接肉盛によって解決できます。

材料の特性評価

スーパーデュプレックスは、海水、生産水、および特定の石油およびガス用途のポンプ ケーシングを作成するために一般的に使用される材料です。 ポンプが扱う必要のある流体に関連して、必要な耐食性を提供します。

この金属は、式 1 を使用してクロム、モリブデン、窒素などの主要元素の加重平均によって計算される、高い耐孔食性を備えた耐食性材料に属します。

式 1

PREN = %Cr + 3.3 x

(%Mo + 0.5%W) + 16 x %N

これにより、耐孔食性等価数 (PREN) として知られる値が計算されます。これは、孔食の形での局所的な腐食に抵抗する材料の能力を表します。 上記のアプリケーションの場合、PREN は 40 より大きい必要があります。

ただし、スーパー二相の化学組成は、高い強度、幅広い耐食性、適度な溶接性を備えていますが、いくつかの制限があります。 二相ステンレス鋼の冶金はフェライト鋼やオーステナイト鋼よりも複雑であるため、製造と加工がより困難になります。 これは材料費に影響します。

さらに、二相鋼は、材料に適切な処理、特に熱処理が施されていない場合、シグマやアルファプライムなどの不要な金属間相を形成する可能性があります。 スーパー二相鋼は、製造中または溶接中の冷却速度が十分に高くないと、特に脆化して耐食性が低下する傾向があります。 これにより、これらの材料に適した用途の範囲が狭まる可能性があります。

高圧ソリューション

最後に、高圧がかかる用途ではより大きな壁厚が必要であり、これは特にポンプ ケーシングに関係します。 ただし、スーパー二相材料はこの目的に対してある程度しか認定されていないため、高圧の状況では、メーカーやポンプの修理または改造に携わる人々はオプションを検討する必要があります。

ポンプの圧力要件が増大するにつれて、溶接ポンプ ケーシングの話題が再びクローズアップされました。 2011 年に、別の研究で以前の調査と同様の洞察が得られました。 一部の用途では最大 10,000 ポンド/平方インチ (psi) (690 bar) の動作圧力が必要とされるため、スーパー デュプレックスは溶接ケーシング設計のオプションよりも好まれず、プロトタイプの後継プロジェクトにつながりました。

このレベルの流体圧力では、ポンプ ケーシングをより厚くする必要がありますが、これは鍛造スーパー 二相材料が適格である壁厚を超えていました。 同時に、溶接の機械加工準備と溶接の認定を含む溶接自体のコストが、スーパーデュプレックスのより高い市場価格によって相殺される場合があります。

代替品の開発

考えられる代替案の 1 つは、ケーシングに炭素鋼または低合金鋼を使用し、プロセスで濡れたすべての表面をインコネル 625 などの耐食性オーバーレイで溶接することです。ケーシングをこのニッケルベースの材料で被覆するためにこのプロセスを使用するという決定は、現在の原材料の価格と、大型の超二相部品のサイズと重量の制限によって異なります。