Sovrapposizione di saldatura Inconel in alto

Le pompe ad alta energia che funzionano in condizioni difficili devono essere prodotte utilizzando i migliori materiali possibili per garantire affidabilità a lungo termine. Per le applicazioni che coinvolgono acqua di mare e acqua prodotta, l'acciaio inossidabile super duplex è comunemente indicato come materiale di produzione principale per la sua resistenza alla corrosione.

Tuttavia, il costo elevato di questo materiale può diventare un fattore importante quando si progettano componenti più grandi e gli operatori possono richiedere la valutazione di alternative per i loro progetti.

Allo stesso tempo, le applicazioni di pompaggio possono cambiare e le apparecchiature coinvolte devono essere aggiornate per soddisfare i nuovi requisiti. Per le pompe legacy, ciò può creare diverse sfide poiché gli operatori devono stabilire il modo più conveniente per fornire le nuove specifiche. Pressioni elevate possono escludere che il superduplex sia il materiale più adatto, una situazione che può essere risolta con il rivestimento di saldatura inconel.

Caratterizzazione dei materiali

Il super duplex è un materiale comunemente utilizzato per creare involucri di pompe per acqua di mare, acqua prodotta e alcune applicazioni di petrolio e gas. Fornisce la resistenza alla corrosione richiesta in relazione al fluido che la pompa deve gestire.

Questo metallo appartiene ai materiali resistenti alla corrosione che possiedono un'elevata resistenza alla vaiolatura, che viene calcolata mediante una media ponderata di elementi chiave, come cromo, molibdeno e azoto, utilizzando l'Equazione 1.

Equazione 1

PREN = %Cr + 3,3x

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

In questo modo si calcola il valore noto come numero equivalente di resistenza alla vaiolatura (PREN), che rappresenta la capacità del materiale di resistere alla corrosione localizzata sotto forma di vaiolatura. Per le applicazioni sopra menzionate il PREN dovrebbe essere maggiore di 40.

Tuttavia, sebbene la composizione chimica del super duplex offra elevata robustezza, un’ampia gamma di resistenze alla corrosione e saldabilità moderata, presenta alcune limitazioni. La metallurgia degli acciai inossidabili duplex è più complessa rispetto a quella degli acciai ferritici o austenitici, il che significa che sono più difficili da produrre e fabbricare. Ciò incide sui costi dei materiali.

Inoltre, gli acciai duplex possono formare diverse fasi intermetalliche indesiderate, come sigma e alpha prime, se il materiale non viene sottoposto alla lavorazione corretta, soprattutto nel trattamento termico. Gli acciai super duplex sono particolarmente soggetti a infragilimento e ridotta resistenza alla corrosione quando la velocità di raffreddamento durante la produzione o la saldatura non è sufficientemente elevata. Ciò può restringere la gamma di applicazioni adatte a questi materiali.

Soluzioni ad alta pressione

Infine, le applicazioni che implicano pressioni elevate richiedono uno spessore di parete maggiore, il che è particolarmente rilevante per i corpi delle pompe. Tuttavia, i materiali super duplex sono qualificati solo fino a un certo punto per questo scopo, quindi in situazioni di alta pressione, i produttori e coloro che sono coinvolti nella riparazione o nell’aggiornamento delle pompe devono rivedere le loro opzioni.

Il tema dei corpi saldati delle pompe è tornato alla ribalta con i crescenti requisiti di pressione delle pompe. Nel 2011, un altro studio ha ottenuto informazioni simili sull’indagine precedente. Poiché in alcune applicazioni erano richieste pressioni di esercizio fino a 10.000 libbre per pollice quadrato (psi) (690 bar), il super duplex era meno preferito dell'opzione con un design dell'involucro saldato, portando ai progetti successivi del prototipo.

A questo livello di pressione del fluido, il corpo della pompa deve essere più spesso, ma questo va oltre lo spessore della parete per il quale è stato qualificato il materiale super duplex forgiato. Allo stesso tempo, i costi per la preparazione meccanica della saldatura e la saldatura stessa, compresa la qualificazione della saldatura, possono talvolta essere compensati dal prezzo di mercato più elevato del super duplex.

Sviluppo di alternative

Una possibile alternativa è quella di utilizzare un acciaio al carbonio o a bassa lega per l'involucro e saldare tutte le superfici bagnate dal processo con un rivestimento resistente alla corrosione, come Inconel 625. La decisione di utilizzare questo processo per rivestire gli involucri con questo materiale a base di nichel dipende dai prezzi attuali delle materie prime e dai limiti di dimensioni e peso dei pezzi super duplex di grandi dimensioni.