높은 인코넬 용접 오버레이

열악한 조건에서 작동하는 고에너지 펌프는 장기적인 신뢰성을 보장하기 위해 가능한 최고의 재료를 사용하여 제조되어야 합니다. 해수 및 생산수와 관련된 응용 분야의 경우 내식성으로 인해 슈퍼 듀플렉스 스테인레스 스틸이 주요 제조 재료로 일반적으로 지정됩니다.

그러나 이 재료의 높은 비용은 더 큰 구성 요소를 설계할 때 주요 요인이 될 수 있으며 운영자는 프로젝트에 대한 평가를 위해 대안을 요청할 수 있습니다.

이와 동시에 펌핑 응용 분야가 변경될 수 있으며 관련 장비는 새로운 요구 사항에 맞게 업그레이드되어야 합니다. 레거시 펌프의 경우 운영자가 새로운 사양을 제공하기 위한 가장 비용 효율적인 방법을 확립해야 하므로 이로 인해 여러 가지 문제가 발생할 수 있습니다. 압력이 높아지면 슈퍼 듀플렉스가 가장 적합한 재료로 배제될 수 있으며, 이는 인코넬 용접 오버레이로 해결할 수 있는 상황입니다.

재료 특성화

슈퍼 듀플렉스는 해수, 생산된 물, 특정 석유 및 가스 응용 분야용 펌프 케이싱을 만드는 데 일반적으로 사용되는 재료입니다. 이는 펌프가 처리해야 하는 유체와 관련하여 필요한 내식성을 제공합니다.

이 금속은 크롬, 몰리브덴, 질소 등 주요 원소의 가중평균으로 식 1을 사용하여 계산한 내공식성이 높은 내식성 재료에 속합니다.

방정식 1

PREN = %Cr + 3.3 x

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

이는 공식 저항 등가수(PREN)로 알려진 값을 계산하며, 이는 공식 형태의 국부 부식에 저항하는 재료의 능력을 나타냅니다. 위에 언급된 애플리케이션의 경우 PREN은 40보다 커야 합니다.

그러나 슈퍼 듀플렉스의 화학적 조성은 높은 강도, 광범위한 내식성 및 적당한 용접성을 제공하지만 몇 가지 제한 사항이 있습니다. 듀플렉스 스테인리스강의 야금은 페라이트나 오스테나이트강보다 더 복잡합니다. 즉, 생산 및 가공이 더 어렵습니다. 이는 재료비에 영향을 미칩니다.

또한, 특히 열처리 시 재료에 올바른 처리가 이루어지지 않으면 이중 강철은 시그마 및 알파 프라임과 같은 원하지 않는 여러 금속간 상을 형성할 수 있습니다. 슈퍼 듀플렉스 강은 특히 제조 또는 용접 중 냉각 속도가 충분히 높지 않을 때 부서지기 쉽고 내식성이 감소하기 쉽습니다. 이로 인해 해당 재료에 적합한 응용 범위가 좁아질 수 있습니다.

고압 솔루션

마지막으로, 높은 압력을 수반하는 응용 분야에는 더 큰 벽 두께가 필요하며 이는 특히 펌프 케이싱과 관련이 있습니다. 그러나 슈퍼 듀플렉스 재료는 이 목적에 대해 어느 정도만 적합하므로 고압 상황에서 제조업체와 펌프 수리 또는 개조에 관련된 사람들은 옵션을 검토해야 합니다.

펌프에 대한 압력 요구 사항이 증가함에 따라 용접된 펌프 케이싱에 대한 주제가 다시 한 번 대두되었습니다. 2011년에 또 다른 연구에서는 이전 조사와 유사한 통찰력을 얻었습니다. 일부 응용 분야에서는 평방 인치당 최대 10,000파운드(690bar)의 작동 압력이 요구되었기 때문에 슈퍼 듀플렉스는 용접 케이싱 디자인 옵션보다 덜 선호되어 프로토타입의 후속 프로젝트로 이어졌습니다.

이 수준의 유체 압력에서는 펌프 케이싱이 더 두꺼워야 하지만 이는 단조 슈퍼 듀플렉스 소재의 벽 두께를 초과했습니다. 동시에 용접 자격을 포함한 용접 자체 및 용접 가공 준비 비용은 때때로 슈퍼 듀플렉스의 높은 시장 가격으로 상쇄될 수 있습니다.

대안 개발

한 가지 가능한 대안은 케이싱에 탄소강 또는 저합금강을 사용하고 인코넬 625와 같은 부식 방지 오버레이로 공정에 닿는 모든 표면을 용접하는 것입니다. 이 공정을 사용하여 이 니켈 기반 재료로 케이싱을 피복하기로 결정했습니다. 현재 원자재 가격과 대형 슈퍼 듀플렉스 부품의 크기 및 무게 제한에 따라 달라집니다.