Superposition de soudure en Inconel en haute

Nov 02, 2023

Les pompes à haute énergie qui fonctionnent dans des conditions difficiles doivent être fabriquées en utilisant les meilleurs matériaux possibles pour garantir une fiabilité à long terme. Pour les applications impliquant l’eau de mer et l’eau produite, l’acier inoxydable super duplex est généralement spécifié comme principal matériau de fabrication en raison de sa résistance à la corrosion.

Cependant, le coût élevé de ce matériau peut devenir un facteur majeur lors de la conception de composants plus grands et les opérateurs peuvent demander que des alternatives soient évaluées pour leurs projets.

Dans le même temps, les applications de pompage peuvent évoluer et les équipements concernés doivent être mis à niveau pour répondre aux nouvelles exigences. Pour les pompes existantes, cela peut créer plusieurs défis, car les opérateurs doivent établir le moyen le plus rentable de répondre aux nouvelles spécifications. Des pressions élevées peuvent exclure le super duplex comme matériau le plus approprié, une situation qui peut être résolue par un recouvrement de soudure en inconel.

Caractérisation des matériaux

Le super duplex est un matériau couramment utilisé pour créer des corps de pompe pour l'eau de mer, l'eau produite et certaines applications pétrolières et gazières. Il offre la résistance à la corrosion requise en corrélation avec le fluide que la pompe doit manipuler.

Ce métal fait partie des matériaux résistants à la corrosion qui possèdent une résistance élevée aux piqûres, calculée par une moyenne pondérée d'éléments clés, tels que le chrome, le molybdène et l'azote, à l'aide de l'équation 1.

Équation 1

PREN = %Cr + 3,3 x

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

Ceci calcule la valeur connue sous le nom d'indice équivalent de résistance aux piqûres (PREN), qui représente la capacité du matériau à résister à la corrosion localisée sous forme de piqûres. Pour les applications mentionnées ci-dessus, le PREN doit être supérieur à 40.

Cependant, bien que la composition chimique du super duplex offre une résistance élevée, une large gamme de résistance à la corrosion et une soudabilité modérée, elle présente certaines limites. La métallurgie des aciers inoxydables duplex est plus complexe que celle des aciers ferritiques ou austénitiques, ce qui signifie qu'ils sont plus difficiles à produire et à fabriquer. Cela a un impact sur les coûts matériels.

De plus, les aciers duplex peuvent former plusieurs phases intermétalliques indésirables, comme sigma et alpha prime, si le matériau n'est pas traité correctement, notamment lors du traitement thermique. Les aciers super duplex sont particulièrement sujets à la fragilisation et à une résistance réduite à la corrosion lorsque la vitesse de refroidissement pendant la fabrication ou le soudage n'est pas suffisamment élevée. Cela peut restreindre la gamme d’applications adaptées à ces matériaux.

Solutions haute pression

Enfin, les applications impliquant des pressions élevées nécessitent une plus grande épaisseur de paroi, ce qui est particulièrement important pour les corps de pompe. Cependant, les matériaux super duplex ne sont qualifiés que dans une certaine mesure à cet effet. Ainsi, dans les situations de haute pression, les fabricants et les personnes impliquées dans la réparation ou la modernisation des pompes doivent revoir leurs options.

Le thème des corps de pompe soudés est revenu sur le devant de la scène avec les exigences croissantes en matière de pression pour les pompes. En 2011, une autre étude a permis d’acquérir des connaissances similaires à l’enquête précédente. Comme des pressions de fonctionnement allant jusqu'à 10 000 livres par pouce carré (psi) (690 bars) étaient nécessaires dans certaines applications, le super duplex était moins préféré que l'option avec une conception de boîtier soudé, ce qui a conduit aux projets successeurs du prototype.

À ce niveau de pression du fluide, le corps de la pompe doit être plus épais, mais cela dépasse l'épaisseur de paroi pour laquelle le matériau forgé super duplex est qualifié. Dans le même temps, les coûts liés à la préparation à l'usinage de la soudure et au soudage lui-même, y compris la qualification de la soudure, peuvent parfois être compensés par le prix plus élevé du marché du super duplex.

Développer des alternatives

Une alternative possible consiste à utiliser un acier au carbone ou faiblement allié pour le boîtier et à souder toutes les surfaces mouillées par le processus avec un revêtement résistant à la corrosion, tel que l'Inconel 625. La décision d'utiliser ce procédé pour revêtir les boîtiers avec ce matériau à base de nickel dépend des prix actuels des matières premières et des limites de taille et de poids des grandes pièces super duplex.