Sobreposição de solda Inconel em alta

Bombas de alta energia que operam em condições árduas precisam ser fabricadas usando 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.

No entanto, o alto custo desse material pode se tornar um fator importante na hora de projetar componentes maiores e os operadores podem solicitar alternativas a serem avaliadas para seus projetos.

Ao mesmo tempo, as aplicações de bombeamento podem mudar e o equipamento envolvido precisa ser atualizado 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 superduplex como o material mais adequado, uma situação que pode ser resolvida pela sobreposição de solda de 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 manipular.

Este metal pertence aos materiais resistentes à corrosão que possuem alta resistência ao pitting, que é calculada por uma média ponderada de elementos-chave, como cromo, molibdênio e nitrogênio, usando 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 à corrosão por picadas (PREN), que representa a capacidade do material de resistir à corrosão localizada na forma de corrosão por picadas. Para as aplicações citadas acima, o PREN deve ser maior que 40.

No entanto, embora a composição química do superduplex 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 afeta os custos de material.

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

Soluções de alta pressão

Por fim, aplicações que envolvem pressões elevadas exigem maior espessura de parede, o que é especialmente relevante para carcaças de bombas. No entanto, os materiais superduplex são qualificados apenas até certo ponto para essa finalidade; portanto, em situações de alta pressão, os fabricantes e os envolvidos no reparo ou modernização de bombas precisam revisar 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 as 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 um design de caixa soldada, levando aos projetos sucessores do protótipo.

Nesse 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 superduplex forjado foi qualificado. Ao mesmo tempo, os custos para a preparação de usinagem da solda e a própria soldagem, incluindo a qualificação da solda, às vezes podem ser compensados ​​pelo preço de mercado mais alto do super duplex.

Desenvolvendo Alternativas

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