Sobreposição de solda Inconel em alta

Nov 02, 2023

As bombas de alta energia que operam em condições árduas precisam ser fabricadas utilizando os melhores materiais possíveis para garantir confiabilidade a longo prazo. Para aplicações que envolvem água do mar e água produzida, o aço inoxidável super duplex é comumente especificado como o principal material de fabricação devido à sua resistência à corrosão.

Porém, o alto custo deste material pode se tornar um fator importante na hora de projetar componentes maiores e os operadores podem solicitar alternativas para serem avaliadas em seus projetos.

Ao mesmo tempo, as aplicações de bombeamento podem mudar e os equipamentos envolvidos precisam ser atualizados para atender aos novos requisitos. Para bombas antigas, isso pode criar vários desafios, pois os operadores precisam estabelecer a maneira mais econômica de fornecer as novas especificações. Pressões elevadas podem descartar o super duplex como o material mais adequado, situação que pode ser resolvida com sobreposição de solda inconel.

Caracterização de Materiais

Super duplex é um material comumente usado para criar carcaças de bombas para água do mar, água produzida e certas aplicações de petróleo e gás. Ele fornece a resistência à corrosão necessária em correlação com o fluido que a bomba deve manusear.

Este metal pertence aos materiais resistentes à corrosão que possuem alta resistência ao pite, que é calculada por uma média ponderada de elementos-chave, como cromo, molibdênio e nitrogênio, utilizando a Equação 1.

Equação 1

PREN = %Cr + 3,3 x

(%Mo + 0,5%W) + 16 x %N

Isso calcula o valor conhecido como número equivalente de resistência ao pite (PREN), que representa a capacidade do material de resistir à corrosão localizada na forma de pite. Para as aplicações citadas acima, o PREN deverá ser superior a 40.

No entanto, embora a composição química do super duplex ofereça alta resistência, uma ampla gama de resistência à corrosão e soldabilidade moderada, ele apresenta algumas limitações. A metalurgia dos aços inoxidáveis ​​duplex é mais complexa do que a dos aços ferríticos ou austeníticos, o que significa que são mais difíceis de produzir e fabricar. Isso impacta os custos de materiais.

Além disso, os aços duplex podem formar diversas fases intermetálicas indesejadas, como sigma e alfa prime, caso o material não receba o processamento correto, principalmente no tratamento térmico. Os aços super duplex são especialmente propensos à fragilização e à redução da resistência à corrosão quando a taxa de resfriamento durante a fabricação ou soldagem não é alta o suficiente. Isso pode restringir a gama de aplicações adequadas para esses materiais.

Soluções de alta pressão

Finalmente, aplicações que envolvem pressões elevadas requerem maior espessura de parede, o que é especialmente relevante para carcaças de bombas. No entanto, os materiais super duplex só são qualificados até certo ponto para esta finalidade, portanto, em situações de alta pressão, os fabricantes e aqueles envolvidos na reparação ou modernização de bombas precisam rever as suas opções.

O tema das carcaças de bombas soldadas veio à tona mais uma vez com os crescentes requisitos de pressão para as bombas. Em 2011, outro estudo obteve insights semelhantes à investigação anterior. Como pressões operacionais de até 10.000 libras por polegada quadrada (psi) (690 bar) eram exigidas em algumas aplicações, o super duplex era menos preferido do que a opção com design de caixa soldada, levando aos projetos sucessores do protótipo.

Neste nível de pressão do fluido, a carcaça da bomba precisa ser mais espessa, mas isso vai além da espessura da parede para a qual o material forjado super duplex foi qualificado. Ao mesmo tempo, os custos de preparação da usinagem da solda e da própria soldagem, incluindo a qualificação da solda, podem às vezes ser compensados ​​pelo preço de mercado mais alto do super duplex.

Desenvolvendo Alternativas

Uma alternativa possível é usar um aço carbono ou de baixa liga para o revestimento e soldar todas as superfícies molhadas pelo processo com uma camada resistente à corrosão, como o Inconel 625. A decisão de usar este processo para revestir os revestimentos com este material à base de níquel depende dos preços atuais das matérias-primas e das limitações de tamanho e peso das grandes peças super duplex.