Sveiseoverlegg med nikkellegeringer: Kledning av karbonstål for korrosjonsbestandighet

Sveiseoverlegg - også kalt sveisekledning eller hardfacing - er en utprøvd, kode-kompatibel metode for å påføre et korrosjons-bestandig nikkellegeringslag på et underlag av karbonstål eller lav-legert stål. Resultatet: den mekaniske styrken og lave kostnadene til karbonstål, kombinert med korrosjonsmotstanden til nikkellegeringer - til 40–60 % lavere materialkostnad enn solid nikkellegering. Denne artikkelen forklarer når sveiseoverlegg er det riktige valget, hvilke nikkellegeringer som brukes, hvilke standarder som gjelder, og hvordan man spesifiserer overlegg riktig.

Weld Overlay with Nickel Alloys

Sveisebelegg med nikkellegeringer er industri-standardløsningen for trykkbeholdere, varmevekslere og rørkomponenter som må motstå korrosjon fra sur gass (H₂S), klorider, syrer og høy-temperaturoksidasjon - uten kostnadene ved fremstilling av solide legeringer.

Sveiseoverlegg er prosessen med å avsette ett eller flere lag av en korrosjons-bestandig legering (vanligvis nikkel-basert) på overflaten av et billigere basismetall (typisk karbonstål eller lav-legert stål) ved hjelp av buesveiseprosesser. Overleggslaget - typisk 3–6 mm tykt - fungerer som en barriere mellom den korrosive prosessvæsken og det strukturelle basismetallet.

Hvorfor bruke overlegg i stedet for solid legering?

Bord. Sammenligning av kostnader og ytelse - Solid Alloy vs Weld Overlay Construction


Parameter	Solid nikkellegering	Karbonstål + Ni-legeringsoverlegg	Kostnadsbesparelser	Ytelse
Materialkostnad ($/kg, typisk)	$35–60	$8–12 (CS) + $15–25 (overlegg)	40–60 % lavere	Tilsvarende korrosjonsbestandighet
Fremstillingstid	Lengre (vanskelig å sveise)	Kortere (CS sveiser lett)	20–30 % raskere	Samme levetid
Overholdelse av designkode	ASME VIII, ASME B31.3	ASME VIII, ASME B31.3	Samme	Samme
Typisk overleggstykkelse	N/A (solid)	3–6 mm (2–3 lag)	N/A	Korrosjonstillegg inkludert
Reparasjon og vedlikehold	Vanskelig (crack-sensitiv)	Enklere (overlegg kan-brukes på nytt)	Lavere livssykluskostnad	Lengre levetid
Vekt	Høyere (tetthet 8,4–8,9 g/cm³)	Lavere (CS-tetthet 7,85 g/cm³)	5–10 % lettere	Samme trykkklassifisering

Kilde: ASME Boiler and Pressure Vessel Code Section VIII Div. 1 (2023); ASME B31.3 Process Piping (2022); Special Metals Corporation 'Welding Products Catalog' (2023); Haynes International 'Corrosion-Resistant Alloys' tekniske data; JN Alloys intern kostnadsanalyse for 2024–2025.

For kar med stor-diameter, varmevekslerskall og rørspoler der korrosjonsangrep er begrenset til den indre overflaten, gir sveiseoverlegg samme korrosjonsytelse som solid legering til 40–60 % lavere materialkostnad.

Ikke alle nikkellegeringer er egnet for sveiseoverlegg. Overleggsmaterialet må være sveisbart, kompatibelt med karbonstålfortynning og motstandsdyktig mot det spesifikke korrosive miljøet. To legeringer dominerer industrien: Alloy 625 (UNS N06625) og Alloy C-276 (UNS N10276).

Valg av legering etter korrosjonsmiljø

Bord. Nikkellegeringsmaterialer - Valgguide etter korrosjonsmiljø


Legering (UNS)	Viktige legeringselementer	Primær korrosjonsmotstand	Typiske overleggsapplikasjoner	Sveiseprosess	ASME P-nummer
Alloy 625 (N06625)	Ni-22Cr-9Mo-3,5Nb	Oksidasjon, kloridgroper, H₂S, sjøvann	Brønnhodeutstyr, undervannskoblinger, trykkbeholdere	GTAW, GMAW, FCAW, SAW	P-Nei. 43
Legering C-276 (N10276)	Ni-16Cr-16Mo-4W	Reduserende syrer, HCl, H₂SO4, klor, sur gass	Kjemiske reaktorer, scrubbere, FGD-systemer, syrerør	GTAW, GMAW, FCAW, SAW	P-Nei. 44
Legering C-22 (N06022)	Ni-22Cr-13Mo-3W	Sterke blandede syrer, hypokloritt, vått klor	Farmasøytisk, tremasse og papir, avfallsforbrenning	GTAW, GMAW	P-Nei. 44
Alloy 825 (N08825)	Ni-22Cr-42Fe-3Mo-1Ti	Sur gass (H₂S), svovelsyre/fosforsyre	Nedihullsrør, gassbehandling, varmevekslere	GTAW, GMAW	P-Nei. 45
Alloy 600 (N06600)	Ni-16Cr-8Fe	Høy-temperaturoksidasjon, nitrering, kaustisk	Ovnskomponenter, varmebehandlingskurver	GTAW, GMAW	P-Nei. 43
Alloy X (N06002)	Ni-22Cr-18Fe-9Mo	Oksidasjon ved 1100–1200 grader, karburisering	Forbrenningskamre, gassturbinkomponenter	GTAW, GMAW	P-Nei. 43
Legering 59 (N06059)	Ni-23Cr-16Mo-1Fe	Ekstremt reduserende syrer, HCI, H2SO4-blandinger	Kjemisk prosess, forurensningskontroll	GTAW, GMAW	P-Nei. 44

Kilde: Special Metals Corporation 'INCONEL® Alloy 625' og 'INCONEL® Alloy 725' datablad (2023); Haynes International 'HASTELLOY® C-276 Alloy' tekniske data (2023); ASME kjele og trykkbeholderkode seksjon IX (2023) QW-422 P-nummergruppering; NACE MR0175 / ISO 15156-3:2015.

Sammenligning av kjemisk sammensetning

Bord. Kjemisk sammensetning av vanlige nikkellegeringsmaterialer (vekt%, typisk)


Legering (UNS)	Ni	Cr	Mo	Fe	W	NB	Ti	C (maks.)
Alloy 625 (N06625)	58–63	20–23	8–10	Mindre enn eller lik 5	-	3.15–4.15	Mindre enn eller lik 0,4	0.10
Legering C-276 (N10276)	Balansere	14.5–16.5	15–17	4–7	3–4.5	-	-	0.01
Legering C-22 (N06022)	Balansere	20–22.5	12.5–14.5	2–6	2.5–3.5	-	-	0.015
Alloy 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)	Balansere	20.5–23	8–10	17–20	0.2–1.0	-	-	0.05–0.15
Legering 59 (N06059)	Balansere	22–24	15–16.5	Mindre enn eller lik 1,5	-	-	-	0.01

Kilde: ASTM B443 (legering 625); ASTM B575 (legering C-276, C-22, 59); ASTM B425 (legering 825); ASTM B168 (legering 600); ASTM B435 (legering X); Datablader for Special Metals og Haynes International (2023).

Alloy 625 er standardvalget for sjøvann, klorid og surgass (H₂S). Alloy C-276 er standardvalget for å redusere syrer (HCl, H₂SO₄) og alvorlige kjemiske miljøer. For grensetilfeller, konsulter NACE MR0175 / ISO 15156-3 og utfør korrosjonstesting.

Valget av sveiseprosess påvirker overleggskvalitet, fortynningshastighet, avsetningshastighet og kostnad. For kritisk trykkutstyr er GTAW (TIG) og GMAW (MIG) de vanligste valgene. For kledning med store-arealer gir FCAW og SAW høyere produktivitet.

GTAW and GMAW for High-Integrity Overlay

Prosesssammenligning for nikkellegeringsoverlegg

Bord. Sveiseprosesser for nikkellegeringsoverlegg - Sammenligning etter kvalitet og produktivitet


Behandle	Fortynningshastighet	Deponeringsrate	Beste applikasjon	Posisjon	Ferdighetsnivå	Koste
GTAW (TIG)	10–25%	0,5–1,5 kg/t	Første lag, rotpassering, tynt overlegg, liten diameter	Alle stillinger	Høy	Høy
GMAW (MIG)	20–30%	2–4 kg/t	Fyll- og dekklag, middels-tykkelse overlegg	Flat, horisontal	Medium	Medium
FCAW (Flux-kjernet)	20–35%	3–6 kg/t	Stort-områdeoverlegg, ikke-kritiske applikasjoner	Flat, horisontal	Medium	Lav
SAW (nedsenket bue)	30–50%	5–15 kg/t	Store fartøyer, tung kledning, høy produktivitet	Kun flat	Medium	Laveste
PAW (Plasma Arc)	5–15%	1–3 kg/t	Presisjonsoverlegg, automatiserte systemer	Flat, mekanisert	Høy	Høy
Laserkledning	5–10%	1–5 kg/t	Presisjonsreparasjon, tynt overlegg, minimal fortynning	Flat, mekanisert	Høy	Veldig høy

Kilde: ASME Boiler and Pressure Vessel Code Section IX (2023); AWS D1.6/D1.6M-22 'Structural Welding Code-Stainless Steel'; Spesialmetaller 'Sveiseretningslinjer for nikkellegeringer' (2023); Lincoln Electric 'Nikkel Alloy Welding Products' Teknisk veiledning (2023).

Fortynningshåndtering er kritisk for overleggsytelse

Fortynning skjer når grunnmetallet (karbonstål) smelter og blandes med fyllmetallet (nikkellegering). Overdreven fortynning reduserer korrosjonsmotstanden til overlegget ved å senke det kritiske legeringsinnholdet (Cr, Mo, Nb). For Alloy 625 overlegg bør jerninnholdet holdes under 10 % i det første laget; for C-276, under 7 %.

Bord. Maksimal tillatt fortynning - Grenser for jerninnhold etter legering


Legering	Maksimal Fe i overlegg (vekt%)	Minimum Cr i overlegg (vekt%)	Minimum Mo i overlegg (vekt%)	Anbefalt prosess
Legering 625	Mindre enn eller lik 10 %	Større enn eller lik 18 %	Større enn eller lik 7 %	GTAW eller GMAW for første lag; FCAW/SAW for fylling
Legering C-276	Mindre enn eller lik 7 %	Større enn eller lik 14 %	Større enn eller lik 14 %	GTAW for første lag; GMAW/FCAW for fyll
Legering C-22	Mindre enn eller lik 6 %	Større enn eller lik 19 %	Større enn eller lik 11 %	GTAW eller GMAW for alle lag
Legering 825	Mindre enn eller lik 15 %	Større enn eller lik 20 %	Større enn eller lik 2,5 %	GTAW eller GMAW
Legering 600	Mindre enn eller lik 10 %	Større enn eller lik 14 %	N/A	GTAW eller GMAW

Kilde: Special Metals 'Welding Guidelines for INCONEL® Alloy 625' (2023); Haynes International 'Welding and Fabrication of HASTELLOY® C-276 Alloy' (2023); ASME Seksjon IX QW-404.12 'Filler Metal Dilution'; AWS A5.14/A5.14M:2018 'Spesifikasjon for blanksveiseelektroder og -stenger av nikkel og nikkellegering.'

Bruk GTAW (TIG) for det første laget for å minimere fortynningen og sikre samsvar med kjemi. Bruk GMAW, FCAW eller SAW for påfølgende lag for å øke produktiviteten. Verifiser alltid overleggskjemi ved PMI (Positive Material Identification) eller laboratorieanalyse.

Minimum overleggstykkelse er styrt av korrosjonsgodtgjørelse, fortynningsdybde, sveiseprosessevne og kodekrav. For de fleste trykkbeholdere og rør er 3–6 mm (2–3 lag) standard. Tynnere overlegg risikerer gjennombrudd; tykkere overlegg øker kostnadene og kan føre til gjenværende stressproblemer.

Retningslinjer for tykkelsesdesign

Bord. Overlay Thickness Design - Anbefalte verdier etter applikasjon


Søknad	Korrosjonsgrad	Minimum tykkelse (mm)	Typiske lag	Kodereferanse	Notater
Trykkbeholdere (generelt)	Moderat (ingen H₂S)	3.0	2 lag	ASME VIII Div. 1 UG-16	1,5 mm min etter bearbeiding
Surgasstjeneste (H₂S)	Alvorlig (NACE MR0175)	4.0–5.0	2–3 lag	NACE MR0175 / ISO 15156	Bekreft hardhet Mindre enn eller lik 22 HRC
Sjøvann varmevekslere	Høy Cl⁻-pitting	4.0	2–3 lag	ASME VIII + brukerspesifikasjon	Bruk Alloy 625 eller 825
Syregassabsorpsjonskolonner	Alvorlig (HCl, H₂SO4)	5.0–6.0	3 lag	ASME VIII + brukerspesifikasjon	Bruk Alloy C-276 eller C-22
Undervanns brønnhodeutstyr	Alvorlig + HPHT	5.0–6.0	3 lag	API 6A, API 17D	Bruk Alloy 625, verifiser av PMI
FGD (røykgassavsvovling)	Alvorlig (våt SO₂, HCl)	5.0	3 lag	Brukerspesifikasjon	Bruk Alloy C-276 eller C-22
Katalytiske reformatorer	Høy-temperaturoksidasjon	4.0	2–3 lag	API 560 / brukerspesifikasjon	Bruk Alloy 600 eller X

Kilde: ASME Boiler and Pressure Vessel Code Section VIII Div. 1 (2023) UG-16 'Minimum Wall Thickness'; NACE MR0175 / ISO 15156-3:2015 'Petroleums- og naturgassindustri-materialer for bruk i H₂S-holdige miljøer'; API 6A (21. utgave, 2024) 'Brønnhode- og treutstyr'; API 17D (3. utgave, 2021) 'Design og drift av undervannsproduksjonssystemer'.

Beregning av korrosjonsgodtgjørelse

Overleggstykkelsen må inkludere: (1) korrosjonstillegg (typisk 1,5–3,0 mm for 10–20 års levetid), (2) bearbeidingsgodtgjørelse (0,5–1,0 mm for overflatebehandling) og (3) fortynningssonetykkelse (1,0–1,5 mm for det første laget).

Bord. Overlay Tykkelse Fordeling - Korrosjonsgodtgjørelse og produksjonstoleranser


Tykkelse Komponent	Typisk rekkevidde (mm)	Hensikt	Kontrollmetode	Standard referanse
Korrosjonstillegg	1.5–3.0	Materialtap over designlevetid	Prosessdesignspesifikasjon	ASME VIII UG-25
Maskineringsgodtgjørelse	0.5–1.0	Overflatebehandling, NDE-preparering	Maskineringstoleranse	ASME B46.1
Fortynningssone	1.0–1.5	Første lag blandet med uedelt metall	Sveiseprosedyre (PQR)	ASME IX QW-404
Minimum lydmetall	0.5–1.0	Sikkerhetsmargin over fortynning	UT eller RT inspeksjon	ASME V artikkel 4
Total designtykkelse	3.5–6.5	Summen av komponentene ovenfor	Teknisk design	Prosjektspesifikasjon

Kilde: ASME Boiler and Pressure Vessel Code Section VIII Div. 1 UG-25 'Corrosion Allowance'; ASME B46.1-2019 'Overflatetekstur (overflateruhet, bølgethet og legging)'; ASME Seksjon V Artikkel 4 'Ultralydundersøkelsesmetoder for sveiser'; ASME seksjon IX 'Kvalifikasjoner for sveising, lodding og smelting'.

Konklusjon:For de fleste bruksområder, spesifiser en minimum overleggstykkelse på 3,0 mm etter maskinering. For alvorlige korrosjonsmiljøer (sur gass, syrer, sjøvann), spesifiser 4,0–5,0 mm. Inkluder alltid korrosjonstillegg i designspesifikasjonen.

Fordi overleggssjiktet er tynt (3–6 mm) og korrosjonsmotstanden avhenger av nøyaktig kjemi, er kvalitetskontroll mer kritisk enn for solid legeringskonstruksjon. Hvert overlegg må verifiseres med positiv materialidentifikasjon (PMI) og inspiseres ved ultralydtesting (UT) eller radiografisk testing (RT).

Nickel Alloys PMI Verification and NDE

Inspeksjonskrav for sveiseoverlegg

Bord. Kvalitetskontrolltester for nikkellegering sveiseoverlegg


Test	Hensikt	Metode	Akseptkriterier	Hyppighet	Standard
PMI (positivt materiale-ID)	Bekreft overleggskjemi	XRF eller OES	Cr, Mo, Nb innenfor spesifikasjonen; Fe Mindre enn eller lik grense	100 % av overleggsoverflaten	ASTM E1621
Ultralydtesting (UT)	Oppdag mangel på fusjon, porøsitet	Rett stråle eller vinkelstråle	Ingen indikasjoner > 20 % DAC	100 % av overleggsarealet	ASME V Art. 4, 5
Radiografisk testing (RT)	Oppdag interne defekter	røntgen- eller gammastråler	Per ASME VIII UW-51	Spot eller 100 % som spesifisert	ASME V Art. 2
Flytende penetrant (PT)	Oppdag overflatesprekker	Synlig eller fluorescerende fargestoff	Ingen lineære indikasjoner > 1,5 mm	100 % av overleggsoverflaten	ASME V Art. 6
Hardhetstest	Bekreft samsvar med NACE MR0175	Bærbar hardhetstester	Mindre enn eller lik 22 HRC (sur service)	I henhold til NACE MR0175 Tabell A.1	ASTM E10 / E18
Ferrittnummer (hvis aktuelt)	Ikke nødvendig for Ni-legeringsoverlegg	Ferrittmåler	N/A (austenittisk)	N/A	ASTM A342
Metallografisk undersøkelse	Verifiser mikrostruktur, fortynning	Tverrsnitt, etc	Ingen sprekker, porøsitet eller overdreven fortynning	Per prosedyre kvalifisering	ASTM E3, E407

Kilde: ASTM E1621-21 'Standard Guide for Elemental Analysis by Wavelength Dispersive X-Ray Fluorescence Spectrometry'; ASME-kjele- og trykkbeholderkode Seksjon V (2023) Artikkel 2, 4, 5, 6; ASME Seksjon VIII Div. 1 UW-51 'Radiografisk undersøkelse av sveiser'; NACE MR0175 / ISO 15156-3:2015 Tabell A.1 'Hardhetskrav for karbon- og lavlegerte stål'.

Vanlige defekter og deres årsaker

Bord. Vanlige sveiseoverleggsfeil - årsaker og forebygging


Mangel	Utseende	Rotårsak	Forebygging	Deteksjonsmetode
Mangel på fusjon	Lineær indikasjon ved grensesnitt	Utilstrekkelig varmetilførsel, dårlig teknikk	Øk strømstyrken, riktig reisehastighet	UT, RT
Porøsitet	Runde gasslommer i overlegg	Forurensning (olje, fuktighet, oksid)	Rengjør uedelt metall, bruk tørt fyllstoff, riktig gassskjold	RT, UT
Varm sprekking	Intergranulære sprekker i overlegg	Høy tilbakeholdenhet, feil perlesekvens	Kontroller varmetilførsel, riktig fugedesign	PT, VT, metallografi
Overdreven fortynning	Lav Cr/Mo i overlegg	Høy varmetilførsel, feil teknikk	Reduser strømstyrken, bruk GTAW for første lag	PMI, kjemisk analyse
Tungsten inkludering	Lyse partikler i overlegg	GTAW elektrodekontakt med sveisebasseng	Oppretthold riktig avstand, bruk riktig elektrode	RT, VT
Slagg inkludering	Uregelmessige mørke flekker	Feil rengjøring av interpass (FCAW, SAW)	Rengjør mellom passeringer, riktig flusshåndtering	RT, UT
Underskjæring	Rille ved tåen til sveisen	Overdreven strøm, feil teknikk	Reduser strømstyrken, riktig brennervinkel	VT, PT

Kilde: AWS D1.6/D1.6M-22 'Structural Welding Code-Stainless Steel'; Spesialmetaller 'Sveiseretningslinjer for nikkellegeringer' (2023); ASME Seksjon IX QW-190 'Undersøkelse og reparasjon av sveiser'.

PMI-verifisering av overleggskjemi er obligatorisk for hver jobb. UT- eller RT-inspeksjon bekrefter bindingens integritet. For sur service kreves hardhetstesting av NACE MR0175. Alle inspeksjonsresultater skal dokumenteres i materialprøverapporten.

Sveiseoverlegg er ikke en "alternativ" metode - den er eksplisitt anerkjent og styrt av ASME-designkoder. Overleggssjiktet kan regnes som korrosjonsgodtgjørelse, men ikke som trykkholdende-tykkelse med mindre det er spesifikt kvalifisert og dokumentert.

Kodekrav for sveiseoverlegg

Bord. ASME-kodekrav for sveiseoverleggskonstruksjon


Kode	Avsnitt	Behov	Overleggsbehandling	Nøkkelnotater
ASME VIII Div. 1	UG-16, UW-42	Minimum tykkelse, sveiseprosedyre	Overlegg=korrosjonstillatelse	Overlegg er ikke inkludert i trykkdesign
ASME VIII Div. 1	UCL-30 til UCL-46	Kledde og sveise overleggskar	Overlegg kan inkluderes hvis det er kvalifisert	Må oppfylle UCL-30 krav
ASME VIII Div. 2	Del D, artikkel D.11	Kledd og sveise overlegg	Ligner på Div. 1	Design-av-analyse kreves for overlegg
ASME B31.3	Para. 323.4.2	Kledde og sveise overleggsrør	Overlegg=korrosjonstillatelse	Overlegg kan brukes for trykk hvis det er kvalifisert
ASME B31.3	Para. 328.5.1	Prosedyre for sveiseoverlegg	Må være kvalifisert i henhold til ASME IX	PQR kreves for hver overleggsprosess
ASME IX	QW-214, QW-283	Kvalifisering for sveiseoverleggsprosedyre	Overlay PQR krever kjemisk analyse	Må demonstrere fortynningskontroll
NACE MR0175	ISO 15156-3	Sure servicemateriell	Overlegg akseptabelt for CS-base	Hardhet Mindre enn eller lik 22 HRC, kvalifisert prosedyre

Kilde: ASME Boiler and Pressure Vessel Code Section VIII Div. 1 (2023) UG-16, UW-42, UCL-30 to UCL-46; ASME Boiler and Pressure Vessel Code Section VIII Div. 2 (2023) Part D Artikkel D.11; ASME B31.3-2022 'Prosessrør' avsnitt 323.4.2, 328.5.1; ASME kjele og trykkbeholderkode seksjon IX (2023) QW-214, QW-283; NACE MR0175 / ISO 15156-3:2015.

Når overlegg kan inkluderes i designtykkelse

Som standard behandler ASME-koder sveiseoverlegg som korrosjonsgodtgjørelse - det er ikke inkludert i beregningen av trykk{1}}tykkelse. Imidlertid, hvis overleggsprosedyren er kvalifisert til å demonstrere full metallurgisk binding og designspesifikasjonen uttrykkelig tillater det, kan overleggstykkelsen (minus korrosjonsgodtgjørelse) krediteres.

Bord. Vilkår for å inkludere overlegg i trykkdesign


Betingelse	Behov	Bekreftelse	Referanse
Full metallurgisk binding	Ingen mangel på fusjon, fullstendig fusjon ved grensesnitt	UT-undersøkelse, 100 % dekning	ASME VIII UCL-30
Kvalifisert overleggsprosedyre	PQR med kjemisk analyse, mekaniske tester	ASME IX QW-283 kvalifisering	ASME IX QW-214
Godkjenning av designspesifikasjoner	Teknikeren må godkjenne overleggskreditt	Skriftlig spesifikasjon kreves	ASME VIII UG-22
Korrosjonstillegg er trukket fra	Kun lydmetall over korrosjonsgodtgjørelse krediteres	Korrosjonstillegg per UG-25	ASME VIII UG-25

Kilde: ASME Boiler and Pressure Vessel Code Section VIII Div. 1 UCL-30 'Clad and Weld-Metal- Lined Vessels'; ASME Seksjon IX QW-283 'Sveisevariabler for korrosjonsbestandig overlegg'; WRC Bulletin 447 'Retningslinjer for vurdering av sveisebelegg i trykkutstyr' (1999).

Sveiseoverlegg er fullstendig kode-kompatibelt. Som standard blir det behandlet som korrosjonsgodtgjørelse og ikke inkludert i trykkdesign. Hvis designspesifikasjonen tillater det, kan overlegg krediteres mot trykktykkelse -, men dette krever kvalifiserte prosedyrer og eksplisitt teknisk godkjenning.

Sveiseoverlegg med nikkellegeringer er mest brukt i industrier der prosessmiljøet er svært korrosivt, men utstyrsstørrelsen gjør solid legeringskonstruksjon økonomisk uattraktiv. Olje- og gassindustrien er den største brukeren, etterfulgt av kjemisk prosessering og kraftproduksjon.

Nickel Alloys for Oil Gas Chemical and Power Generation

Brukseksempler etter industri

Bord. Sveiseoverleggsapplikasjoner etter industri og servicemiljø


Industri	Utstyr	Korrosjonsmodus	Typisk legeringsoverlegg	Tykkelse (mm)	Kode/Standard
Olje og gass (oppstrøms)	Brønnhode, X-tre, strupeventiler	H₂S, CO₂, Cl⁻, sjøvann	Legering 625	5–6	API 6A, API 17D, NACE MR0175
Olje og gass (midtstrøm)	Rørledning, ventilhus, pumpehus	H₂S, CO₂, våtgass	Legering 625 eller 825	3–5	ASME B31.3, NACE MR0175
Olje og gass (nedstrøms)	Hydrocracker, HDS-reaktorer	H₂, H₂S, høy temp	Legering 625 eller 825	4–5	API 934-A, NACE RP045
Petrokjemisk	Reaktorkar, varmevekslere	Syrer, klorider, H2S	Legering C-276 eller C-22	4–6	ASME VIII, brukerspesifikasjon
Kjemisk prosess	Syreaktorer, scrubbere, rør	HCl, H2S04, H3P04, Cl2	Legering C-276 eller C-22	5–6	ASME VIII, brukerspesifikasjon
Kraftproduksjon	FGD absorbere, kanaler, vifter	SO2, HCl, våtskrubber	Legering C-276 eller C-22	4–6	ASTM, brukerspesifikasjon
Avsalting	Varmevekslerrørplater	Sjøvann, høy temp	Legering 625 eller 825	3–4	ASTM, brukerspesifikasjon
Marine/Offshore	Pumper, ventiler, sjøvannsrør	Sjøvann, biobegroing	Legering 625	4–5	DNV, ABS, brukerspesifikasjon
Masse og papir	Røytetanker, blekevaskere	NaOH, ClO2, H2S04	Legering C-276 eller C-22	4–6	TAPPI, brukerspesifikasjon

Kilde: API 6A (21. utgave, 2024) 'Brønnhode- og treutstyr'; API 17D (3. utgave, 2021) 'Subsea Production Systems'; API 934-A (3. utgave, 2019) 'Materials and Fabrication of 2¼Cr-1Mo and 3Cr-1Mo Steel Heavy Wall Pressure Vessels for High-Temperature, High-Pressure Hydrogen Service'; NACE RP045-2003 'Overleggsveising for hydrogentjeneste'; ASME B31.3-2022 'Prosessrør'; DNVGL-OS-F101 (2021) 'Ubåtrørledningssystemer'.

Kasusstudie: Overlegg for brønnhodeutstyr

Undersjøisk brønnhodeutstyr og juletrær opererer i noen av de mest aggressive korrosjonsmiljøene: sjøvann på utsiden, sur gass (H₂S) og saltlake på innsiden, og temperaturer opp til 200 grader. Solid Alloy 625-konstruksjon vil koste 5–8× karbonstål. Sveiseoverlegg av Alloy 625 på karbonstål eller lav-legert stål (f.eks. AISI 4130, F22) gir samme korrosjonsmotstand til 40–50 % lavere kostnad.

Bord. Kasusstudie - Subsea Wellhead Hub: Alloy 625 Overlay på F22 Steel


Parameter	Solid legering 625	F22 + Alloy 625 Overlay	Besparelser	Notater
Grunnmaterialekostnad	$55/kg	$4/kg (F22)	90 % lavere	F22 er lavt-legert Cr-Mo-stål
Overleggskostnad	N/A	18 USD/kg (625 fyllstoff + arbeidskraft)	N/A	GTAW + GMAW-prosess
Totale produksjonskostnader	$180,000	$95,000	47 % lavere	Per API 6A-spesifikasjon
Leveringstid	16 uker	10 uker	6 uker raskere	F22 sveiser enkelt, overlegg er rutine
Korrosjonsytelse	Glimrende	Utmerket (tilsvarende)	Samme	Overlegg kvalifisert i henhold til API 6A
Kodeoverholdelse	API 6A, NACE MR0175	API 6A, NACE MR0175	Samme	Overleggshardhet Mindre enn eller lik 22 HRC

Kilde: API 6A (21. utgave, 2024) 'Brønnhode- og treutstyr'; NACE MR0175 / ISO 15156-3:2015; JN Alloys interne prosjektdata for undervannsbrønnhodenavet produsert 2023; Datablad for spesialmetaller 'INCONEL® Alloy 625' (2023).

For stort utstyr med tykke-vegger der korrosjonsangrep er begrenset til den indre overflaten, er sveiseoverlegg det økonomisk overlegne valget. Solid legering bør reserveres for små komponenter (ventilinteriør, instrumentbeslag) der overlegg er upraktisk.

Fyllmetallspesifikasjonen (AWS-klassifisering) bestemmer overleggskjemien og korrosjonsbestandigheten. For Alloy 625-overlegg, bruk ERNiCrMo-3 eller ERNiCrMo-4; for C-276 overlegg, bruk ERNiCrMo-4. -4-klassifiseringen har høyere Mo-innhold og er foretrukket for alvorlig reduserende syretjeneste.

Fyllmetallklassifiseringer for nikkellegeringsoverlegg

Bord. AWS fyllmetallklassifiseringer for sveiseoverlegg av nikkellegering


AWS-klassifisering	UNS	Matchende legering	Cr (%)	mnd (%)	Nb+Ta (%)	Primær applikasjon
ERNiCr-3	N06082	Legering 600, 601	18–22	-	2.0–3.0	Høy-oksidasjon, ulik sveising
ERNiCrMo-3	N06625	Legering 625	20–23	8–10	3.15–4.15	Sjøvann, H₂S, klorider, generelt overlegg
ERNiCrMo-4	N10276	Legering C-276	14.5–16.5	15–17	-	Reduserende syrer, sterk korrosjon
ERNiCrMo-10	N06022	Legering C-22	20–22.5	12.5–14.5	-	Blandede syrer, hypokloritt
ERNiCrMo-14	N06686	Legering 686	19–23	15–17	-	Ekstreme syrer, sjøvann
ERNiFeCr-1	N08065	Legering 825	19.5–23.5	2.5–3.5	-	Sur gass, svovelsyre
ERNiMo-7	N10665	Legering B-2, B-3	Mindre enn eller lik 1,0	26–30	-	Saltsyre, reduserende miljøer

Kilde: AWS A5.14/A5.14M:2018 'Specification for Nickel and Nickel-Alloy Bare Welding Electrodes and Rods'; AWS A5.11/A5.11M:2017 'Spesifikasjon for nikkel og nikkel-legeringselektroder for skjermet metallbuesveising'; Special Metals 'Welding Products Catalog' (2023); Haynes International 'Welding Filler Metals' tekniske data (2023).

Utvalg av fyllmetall etter servicemiljø

Bord. Veiledning for valg av fyllmetall - Nikkellegeringsoverlegg av korrosjonsmiljø


Servicemiljø	Korrosjonsmodus	Anbefalt fyllstoff	Alternativ	Notater
Sjøvann, saltlake	Cl⁻ gropdannelse, sprekk	ERNiCrMo-3 (625)	ERNiCrMo-4	625 er standard for sjøvann
Sur gass (H₂S)	SSC, HIC, SOHIC	ERNiCrMo-3 eller ERNiFeCr-1	ERNiCrMo-4	Bekreft hardhet Mindre enn eller lik 22 HRC
Saltsyre	Generell korrosjon	ERNiMo-7 (B-2/B-3)	ERNiCrMo-4	B-3 er foretrukket for HCl
Svovelsyre	Generell korrosjon	ERNiCrMo-4 eller ERNiFeCr-1	ERNiCrMo-10	C-276 for < 50 % H2S04
Blandede syrer (HCl + H₂SO4)	Alvorlig korrosjon	ERNiCrMo-4 eller ERNiCrMo-10	ERNiCrMo-14	C-22 eller 686 for ekstrem service
Høy-temperaturoksidasjon	Oksidasjon, karburering	ERNiCr-3	ERNiCrCoMo-1	Bruk for > 900 graders service
Kaustisk (NaOH, KOH)	Etsende sprekker	ERNiCr-3	ERNiCrMo-3	Alloy 600 filler for kaustisk
Avsvovling av røykgass	SO2, HCl, våtskrubber	ERNiCrMo-4	ERNiCrMo-10	C-276 er standard for FGD

Kilde: NACE MR0175 / ISO 15156-3:2015 'Petroleum and Natural Gas Industries-Materials for Use in H₂S-Containing Environments'; Spesialmetaller 'korrosjonsbestandige legeringer utvalgsveiledning' (2023); Haynes International 'Corrosion Data' teknisk brosjyre (2023); Outokumpu 'Korrosjonshåndbok for rustfritt stål og nikkellegeringer' (2021).

ERNiCrMo-3 (Alloy 625 filler) er det mest allsidige valget for generelle overleggsapplikasjoner. ERNiCrMo-4 (C-276 fyllstoff) er foretrukket for alvorlig reduserende syrebruk. Verifiser alltid overleggskjemien med PMI for å sikre at tilsatsmetallet og sveiseprosedyren leverer det nødvendige Cr-, Mo- og Fe-innholdet.