Lapisan Las dengan Paduan Nikel: Pelapis Baja Karbon untuk Ketahanan Korosi

Hamparan las - juga disebut kelongsong las atau permukaan keras - adalah metode-yang telah terbukti dan sesuai kode untuk menerapkan lapisan paduan nikel tahan korosi pada baja karbon atau substrat baja paduan rendah. Hasilnya: kekuatan mekanik dan biaya rendah dari baja karbon, dikombinasikan dengan ketahanan korosi paduan nikel - dengan biaya material 40–60% lebih rendah dibandingkan konstruksi paduan nikel padat. Artikel ini menjelaskan kapan pelapisan las merupakan pilihan yang tepat, paduan nikel mana yang digunakan, standar apa yang berlaku, dan cara menentukan pelapisan dengan benar.

Weld Overlay with Nickel Alloys

Lapisan las dengan paduan nikel adalah-solusi standar industri untuk bejana bertekanan, penukar panas, dan komponen perpipaan yang harus tahan terhadap korosi dari gas asam (H₂S), klorida, asam, dan-oksidasi suhu tinggi - tanpa biaya fabrikasi paduan padat.

Lapisan las adalah proses pengendapan satu atau lebih lapisan paduan-tahan korosi (biasanya berbahan dasar nikel-) ke permukaan logam dasar yang lebih murah (biasanya baja karbon atau baja-paduan rendah) menggunakan proses pengelasan busur. Lapisan overlay - biasanya setebal 3–6 mm - bertindak sebagai penghalang antara fluida proses korosif dan logam dasar struktural.

Mengapa Menggunakan Overlay Daripada Paduan Padat?

Meja. Perbandingan Biaya dan Kinerja - Konstruksi Paduan Padat vs. Lapisan Las


Parameter	Paduan Nikel Padat	Baja Karbon + Ni-Hamparan Paduan	Penghematan Biaya	Pertunjukan
Biaya Bahan ($/kg, tipikal)	$35–60	$8–12 (CS) + $15–25 (hamparan)	40–60% lebih rendah	Ketahanan korosi yang setara
Waktu Fabrikasi	Lebih panjang (sulit dilas)	Lebih pendek (CS dapat mengelas dengan mudah)	20–30% lebih cepat	Kehidupan pelayanan yang sama
Kepatuhan Kode Desain	ASME VIII, ASME B31.3	ASME VIII, ASME B31.3	Sama	Sama
Ketebalan Hamparan Khas	T/A (padat)	3–6 mm (2–3 lapisan)	N/A	Tunjangan korosi sudah termasuk
Perbaikan dan Pemeliharaan	Sulit (retak-sensitif)	Lebih mudah (hamparan dapat-diterapkan kembali)	Biaya siklus hidup yang lebih rendah	Masa pakai lebih lama
Berat	Lebih tinggi (kepadatan 8,4–8,9 g/cm³)	Lebih rendah (kepadatan CS 7,85 g/cm³)	5–10% lebih ringan	Peringkat tekanan yang sama

Sumber: Kode Boiler dan Bejana Tekan ASME Bagian VIII Div. 1 (2023); Perpipaan Proses ASME B31.3 (2022); 'Katalog Produk Pengelasan' Perusahaan Logam Khusus (2023); Data Teknis 'Paduan Tahan Korosi' Haynes International; Analisis biaya internal JN Alloys untuk tahun 2024–2025.

Untuk bejana berdiameter-besar, cangkang penukar panas, dan kumparan pipa dengan serangan korosi terbatas pada permukaan bagian dalam, lapisan las memberikan kinerja korosi yang sama seperti paduan padat dengan biaya material 40–60% lebih rendah.

Tidak semua paduan nikel cocok untuk pelapisan las. Bahan pelapis harus dapat dilas, kompatibel dengan pengenceran baja karbon, dan tahan terhadap lingkungan korosif tertentu. Dua paduan mendominasi industri: Paduan 625 (UNS N06625) dan Paduan C-276 (UNS N10276).

Pemilihan Paduan berdasarkan Lingkungan Korosi

Meja. Bahan Hamparan Paduan Nikel - Panduan Pemilihan berdasarkan Lingkungan Korosi


Paduan (UNS)	Elemen Paduan Kunci	Ketahanan Korosi Primer	Aplikasi Overlay Khas	Proses Pengelasan	ASME P-Nomor
Paduan 625 (N06625)	Ni-22Cr-9Mo-3.5Nb	Oksidasi, lubang klorida, H₂S, air laut	Peralatan kepala sumur, konektor bawah laut, bejana tekan	GTAW, GMAW, FCAW, SAW	P-Tidak. 43
Paduan C-276 (N10276)	Ni-16Cr-16Mo-4W	Asam pereduksi, HCl, H₂SO₄, klorin, gas asam	Reaktor kimia, scrubber, sistem FGD, pipa asam	GTAW, GMAW, FCAW, SAW	P-Tidak. 44
Paduan C-22 (N06022)	Ni-22Cr-13Mo-3W	Campuran asam berat, hipoklorit, klorin basah	Farmasi, pulp & kertas, pembakaran limbah	GTAW, GMAW	P-Tidak. 44
Paduan 825 (N08825)	Ni-22Cr-42Fe-3Mo-1Ti	Gas asam (H₂S), asam sulfat/fosfat	Tabung downhole, pengolahan gas, penukar panas	GTAW, GMAW	P-Tidak. 45
Paduan 600 (N06600)	Ni-16Cr-8Fe	Oksidasi-suhu tinggi, nitridasi, kaustik	Komponen tungku, keranjang perlakuan panas	GTAW, GMAW	P-Tidak. 43
Paduan X (N06002)	Ni-22Cr-18Fe-9Mo	Oksidasi pada 1100–1200 derajat, karburisasi	Ruang bakar, komponen turbin gas	GTAW, GMAW	P-Tidak. 43
Paduan 59 (N06059)	Ni-23Cr-16Mo-1Fe	Campuran asam pereduksi ekstrim, HCI, H₂SO₄	Proses kimia, pengendalian polusi	GTAW, GMAW	P-Tidak. 44

Sumber: Lembar Data 'INCONEL® Alloy 625' dan 'INCONEL® Alloy 725' dari Special Metals Corporation (2023); Data Teknis Haynes International 'HASTELLOY® C-276 Alloy' (2023); Kode Boiler dan Bejana Tekan ASME Bagian IX (2023) Pengelompokan Nomor P QW-422; NACE MR0175 / ISO 15156-3:2015.

Perbandingan Komposisi Kimia

Meja. Komposisi Kimia Bahan Lapisan Paduan Nikel Umum (% Berat, Khas)


Paduan (UNS)	Tidak	Kr	Mo	Fe	W	Catatan	Ti	C (maks)
Paduan 625 (N06625)	58–63	20–23	8–10	Kurang dari atau sama dengan 5	-	3.15–4.15	Kurang dari atau sama dengan 0,4	0.10
Paduan C-276 (N10276)	Keseimbangan	14.5–16.5	15–17	4–7	3–4.5	-	-	0.01
Paduan C-22 (N06022)	Keseimbangan	20–22.5	12.5–14.5	2–6	2.5–3.5	-	-	0.015
Paduan 825 (N08825)	38–46	19.5–23.5	2.5–3.5	22 menit	-	-	0.6–1.2	0.05
Paduan 600 (N06600)	72 menit	14–17	-	6–10	-	-	-	0.15
Paduan X (N06002)	Keseimbangan	20.5–23	8–10	17–20	0.2–1.0	-	-	0.05–0.15
Paduan 59 (N06059)	Keseimbangan	22–24	15–16.5	Kurang dari atau sama dengan 1,5	-	-	-	0.01

Sumber: ASTM B443 (Paduan 625); ASTM B575 (Paduan C-276, C-22, 59); ASTM B425 (Paduan 825); ASTM B168 (Paduan 600); ASTM B435 (Paduan X); Lembar data Special Metals dan Haynes International (2023).

Paduan 625 adalah pilihan default untuk layanan air laut, klorida, dan gas asam (H₂S). Paduan C-276 adalah pilihan default untuk mereduksi asam (HCl, H₂SO₄) dan lingkungan kimia yang parah. Untuk kasus batas, konsultasikan dengan NACE MR0175 / ISO 15156-3 dan lakukan pengujian korosi.

Pilihan proses pengelasan mempengaruhi kualitas overlay, laju pengenceran, laju pengendapan, dan biaya. Untuk peralatan tekanan kritis, GTAW (TIG) dan GMAW (MIG) adalah pilihan yang paling umum. Untuk pelapisan-area yang luas, FCAW dan SAW menawarkan produktivitas yang lebih tinggi.

GTAW and GMAW for High-Integrity Overlay

Perbandingan Proses untuk Lapisan Paduan Nikel

Meja. Proses Pengelasan untuk Lapisan Paduan Nikel - Perbandingan Berdasarkan Kualitas dan Produktivitas


Proses	Tingkat Pengenceran	Tingkat Deposisi	Aplikasi Terbaik	Posisi	Tingkat Keterampilan	Biaya
GTAW (TIG)	10–25%	0,5–1,5 kg/jam	Lapisan pertama, root pass, lapisan tipis, diameter kecil	Semua posisi	Tinggi	Tinggi
GMAW (MIG)	20–30%	2–4kg/jam	Lapisan isian dan penutup,-hamparan dengan ketebalan sedang	Datar, horisontal	Sedang	Sedang
FCAW (Fluks-Beri Inti)	20–35%	3–6kg/jam	Hamparan-area yang luas, aplikasi yang tidak-penting	Datar, horisontal	Sedang	Rendah
SAW (Busur Terendam)	30–50%	5–15kg/jam	Kapal besar, lapisan tebal, produktivitas tinggi	Hanya datar	Sedang	Terendah
PAW (Busur Plasma)	5–15%	1–3kg/jam	Hamparan presisi, sistem otomatis	Datar, mekanis	Tinggi	Tinggi
Pelapisan Laser	5–10%	1–5kg/jam	Perbaikan presisi, lapisan tipis, pengenceran minimal	Datar, mekanis	Tinggi	Sangat Tinggi

Sumber: ASME Boiler dan Pressure Vessel Code Bagian IX (2023); AWS D1.6/D1.6M-22 'Kode Pengelasan Struktural-Baja Tahan Karat'; 'Pedoman Pengelasan Logam Khusus untuk Paduan Nikel' (2023); Panduan Teknis 'Produk Pengelasan Paduan Nikel' Lincoln Electric (2023).

Manajemen Pengenceran Sangat Penting untuk Kinerja Overlay

Pengenceran terjadi ketika logam dasar (baja karbon) meleleh dan bercampur dengan logam pengisi (paduan nikel). Pengenceran yang berlebihan mengurangi ketahanan korosi pada lapisan atas dengan menurunkan kandungan paduan kritis (Cr, Mo, Nb). Untuk overlay Alloy 625, kandungan besi harus dijaga di bawah 10% pada lapisan pertama; untuk C-276, di bawah 7%.

Meja. Pengenceran Maksimum yang Diijinkan - Batas Kandungan Besi berdasarkan Paduan


Paduan	Fe Maksimum dalam Hamparan (%)	Cr Minimum dalam Hamparan (% berat)	Mo Minimum dalam Hamparan (% berat)	Proses yang Direkomendasikan
Paduan 625	Kurang dari atau sama dengan 10%	Lebih besar dari atau sama dengan 18%	Lebih besar dari atau sama dengan 7%	GTAW atau GMAW untuk lapisan pertama; FCAW/SAW untuk pengisian
Paduan C-276	Kurang dari atau sama dengan 7%	Lebih besar dari atau sama dengan 14%	Lebih besar dari atau sama dengan 14%	GTAW untuk lapisan pertama; GMAW/FCAW untuk diisi
Paduan C-22	Kurang dari atau sama dengan 6%	Lebih besar dari atau sama dengan 19%	Lebih besar dari atau sama dengan 11%	GTAW atau GMAW untuk semua lapisan
Paduan 825	Kurang dari atau sama dengan 15%	Lebih besar dari atau sama dengan 20%	Lebih besar dari atau sama dengan 2,5%	GTAW atau GMAW
Paduan 600	Kurang dari atau sama dengan 10%	Lebih besar dari atau sama dengan 14%	N/A	GTAW atau GMAW

Sumber: 'Pedoman Pengelasan Logam Khusus untuk INCONEL® Alloy 625' (2023); Haynes International 'Pengelasan dan Fabrikasi HASTELLOY® C-276 Alloy' (2023); ASME Bagian IX QW-404.12 'Pengenceran Logam Pengisi'; AWS A5.14/A5.14M:2018 'Spesifikasi untuk Elektroda dan Batang Las Telanjang Nikel dan Paduan Nikel.'

Gunakan GTAW (TIG) untuk lapisan pertama untuk meminimalkan pengenceran dan memastikan kepatuhan kimia. Gunakan GMAW, FCAW, atau SAW untuk lapisan berikutnya guna meningkatkan produktivitas. Selalu verifikasi bahan kimia pelapis dengan PMI (Identifikasi Bahan Positif) atau analisis laboratorium.

Ketebalan lapisan minimum ditentukan oleh batas korosi, kedalaman pengenceran, kemampuan proses pengelasan, dan persyaratan kode. Untuk sebagian besar bejana tekan dan perpipaan, standarnya adalah 3–6 mm (2–3 lapisan). Terobosan risiko lapisan tipis; lapisan luar yang lebih tebal meningkatkan biaya dan dapat menimbulkan masalah tegangan sisa.

Pedoman Desain Ketebalan

Meja. Desain Ketebalan Hamparan - Nilai yang Direkomendasikan berdasarkan Aplikasi


Aplikasi	Tingkat Keparahan Korosi	Ketebalan Minimum (mm)	Lapisan Khas	Referensi Kode	Catatan
Bejana tekan (umum)	Sedang (tanpa H₂S)	3.0	2 lapisan	Divisi ASME VIII. 1 UG-16	1,5 mm menit setelah pemesinan
Layanan gas asam (H₂S)	Parah (NACE MR0175)	4.0–5.0	2–3 lapisan	NACE MR0175 / ISO 15156	Verifikasi kekerasan Kurang dari atau sama dengan 22 HRC
Penukar panas air laut	Lubang Cl⁻ tinggi	4.0	2–3 lapisan	ASME VIII + spesifikasi pengguna	Gunakan Paduan 625 atau 825
Kolom serapan gas asam	Parah (HCl, H₂SO₄)	5.0–6.0	3 lapisan	ASME VIII + spesifikasi pengguna	Gunakan Paduan C-276 atau C-22
Peralatan kepala sumur bawah laut	Parah + HPHT	5.0–6.0	3 lapisan	API 6A, API 17D	Gunakan Alloy 625, verifikasi oleh PMI
FGD (desulfurisasi gas buang)	Parah (SO₂ basah, HCl)	5.0	3 lapisan	Spesifikasi pengguna	Gunakan Paduan C-276 atau C-22
Reformator katalitik	Oksidasi-suhu tinggi	4.0	2–3 lapisan	API 560/spesifikasi pengguna	Gunakan Paduan 600 atau X

Sumber: Kode Boiler dan Bejana Tekan ASME Bagian VIII Div. 1 (2023) UG-16 'Ketebalan Dinding Minimum'; NACE MR0175 / ISO 15156-3:2015 'Bahan Industri Minyak dan Gas Alam untuk Digunakan di Lingkungan yang Mengandung H₂S'; API 6A (Edisi ke-21, 2024) 'Peralatan Kepala Sumur dan Pohon'; API 17D (Edisi ke-3rd, 2021) 'Desain dan Pengoperasian Sistem Produksi Bawah Laut'.

Perhitungan Tunjangan Korosi

Ketebalan pelapisan harus mencakup: (1) kelonggaran korosi (biasanya 1,5–3,0 mm untuk masa pakai 10–20 tahun), (2) kelonggaran pemesinan (0,5–1,0 mm untuk penyelesaian permukaan), dan (3) ketebalan zona pengenceran (1,0–1,5 mm untuk lapisan pertama).

Meja. Perincian Ketebalan Hamparan - Tunjangan Korosi dan Toleransi Pabrikan


Komponen Ketebalan	Kisaran Khas (mm)	Tujuan	Metode Pengendalian	Referensi Standar
Tunjangan korosi	1.5–3.0	Kerugian material selama umur desain	Spesifikasi desain proses	ASME VIII UG-25
Tunjangan pemesinan	0.5–1.0	Penyelesaian permukaan, persiapan NDE	Toleransi pemesinan	ASME B46.1
Zona pengenceran	1.0–1.5	Lapisan pertama dicampur dengan logam dasar	Prosedur pengelasan (PQR)	ASME IX QW-404
Suara metal minimal	0.5–1.0	Margin keamanan di atas pengenceran	Pemeriksaan UT atau RT	ASME V Pasal 4
Ketebalan desain total	3.5–6.5	Jumlah komponen di atas	Desain teknik	Spesifikasi proyek

Sumber: Kode Boiler dan Bejana Tekan ASME Bagian VIII Div. 1 UG-25 'Tunjangan Korosi'; ASME B46.1-2019 'Tekstur Permukaan (Kekasaran Permukaan, Gelombang, dan Lay)'; ASME Bagian V Pasal 4 'Metode Pemeriksaan Ultrasonik untuk Lasan'; ASME Bagian IX 'Kualifikasi Pengelasan, Pematrian, dan Sekering'.

Kesimpulan:Untuk sebagian besar aplikasi, tentukan ketebalan overlay minimum 3,0 mm setelah pemesinan. Untuk lingkungan dengan korosi parah (gas asam, asam, air laut), tentukan 4,0–5,0 mm. Selalu sertakan tunjangan korosi dalam spesifikasi desain.

Karena lapisan pelapisnya tipis (3–6 mm) dan ketahanan terhadap korosi bergantung pada bahan kimia yang presisi, pengendalian kualitas lebih penting dibandingkan konstruksi paduan padat. Setiap pelapisan harus diverifikasi dengan Positive Material Identification (PMI) dan diperiksa dengan uji ultrasonik (UT) atau uji radiografi (RT).

Nickel Alloys PMI Verification and NDE

Persyaratan Inspeksi untuk Lapisan Las

Meja. Uji Kendali Mutu untuk Lapisan Las Paduan Nikel


Tes	Tujuan	Metode	Kriteria Penerimaan	Frekuensi	Standar
PMI (ID Materi Positif)	Verifikasi kimia overlay	XRF atau OES	Cr, Mo, Nb sesuai spesifikasi; Fe Kurang dari atau sama dengan batas	100% permukaan overlay	ASTM E1621
Pengujian Ultrasonik (UT)	Mendeteksi kurangnya fusi, porositas	Balok lurus atau balok sudut	Tidak ada indikasi > 20% DAC	100% area hamparan	ASME V Seni. 4, 5
Pengujian Radiografi (RT)	Mendeteksi cacat internal	Sinar-X atau sinar gamma	Sesuai ASME VIII UW-51	Spot atau 100% seperti yang ditentukan	ASME V Seni. 2
Penetran Cair (PT)	Mendeteksi retakan permukaan	Pewarna tampak atau berpendar	Tidak ada indikasi linier > 1,5 mm	100% permukaan overlay	ASME V Seni. 6
Uji Kekerasan	Verifikasi kepatuhan dengan NACE MR0175	Penguji kekerasan portabel	Kurang dari atau sama dengan 22 HRC (layanan asam)	Per NACE MR0175 Tabel A.1	ASTM E10 / E18
Nomor Ferit (jika ada)	Tidak diperlukan untuk hamparan-paduan Ni	meteran ferit	T/A (austenitik)	N/A	ASTM A342
Pemeriksaan Metalografi	Verifikasi struktur mikro, pengenceran	Penampang-, dll	Tidak ada retak, porositas, atau pengenceran berlebihan	Kualifikasi per prosedur	ASTM E3, E407

Sumber: ASTM E1621-21 'Panduan Standar untuk Analisis Unsur dengan Dispersi Panjang Gelombang X-Spektrometri Fluoresensi Sinar'; Kode ASME Boiler dan Pressure Vessel Bagian V (2023) Pasal 2, 4, 5, 6; ASME Bagian VIII Div. 1 UW-51 'Pemeriksaan Radiografi Lasan'; NACE MR0175 / ISO 15156-3:2015 Tabel A.1 'Persyaratan Kekerasan untuk Baja Karbon dan Baja Paduan Rendah'.

Cacat Umum dan Penyebabnya

Meja. Cacat Lapisan Las yang Umum - Penyebab dan Pencegahan


Cacat	Penampilan	Akar Penyebab	Pencegahan	Metode Deteksi
Kurangnya fusi	Indikasi linier pada antarmuka	Masukan panas tidak mencukupi, teknik buruk	Tingkatkan arus listrik, kecepatan perjalanan yang tepat	UT, RT
Porositas	Kantong gas bundar di overlay	Kontaminasi (minyak, kelembaban, oksida)	Bersihkan logam dasar, gunakan pengisi kering, pelindung gas yang tepat	RT, UT
Retak panas	Retakan intergranular pada overlay	Pengekangan tinggi, urutan manik yang tidak tepat	Kontrol masukan panas, desain sambungan yang tepat	PT, VT, metalografi
Pengenceran yang berlebihan	Cr/Mo rendah dalam hamparan	Masukan panas tinggi, teknik yang tidak tepat	Kurangi arus listrik, gunakan GTAW untuk lapisan pertama	PMI, analisis kimia
Inklusi tungsten	Partikel terang di overlay	Kontak elektroda GTAW dengan kolam las	Pertahankan kebuntuan yang tepat, gunakan elektroda yang tepat	RT, VT
Inklusi terak	Bintik hitam tidak teratur	Pembersihan interpass yang tidak tepat (FCAW, SAW)	Bersihkan sela-sela lintasan, penanganan fluks yang tepat	RT, UT
Melemahkan	Alur di ujung las	Arus berlebihan, teknik yang tidak tepat	Kurangi arus listrik, sudut obor yang tepat	VT, PT

Sumber: AWS D1.6/D1.6M-22 'Kode Pengelasan Struktural-Baja Tahan Karat'; 'Pedoman Pengelasan Logam Khusus untuk Paduan Nikel' (2023); ASME Bagian IX QW-190 'Pemeriksaan dan Perbaikan Lasan'.

Verifikasi PMI untuk kimia overlay adalah wajib untuk setiap pekerjaan. Inspeksi UT atau RT memastikan integritas ikatan. Untuk layanan asam, diperlukan pengujian kekerasan dengan NACE MR0175. Semua hasil inspeksi harus didokumentasikan dalam laporan pengujian material.

Hamparan las bukanlah metode 'alternatif' - metode ini secara eksplisit dikenali dan diatur oleh kode desain ASME. Lapisan pelapis dapat dihitung sebagai kelonggaran korosi namun bukan sebagai ketebalan penahan-tekanan kecuali jika memenuhi syarat dan didokumentasikan secara khusus.

Persyaratan Kode untuk Lapisan Las

Meja. Persyaratan Kode ASME untuk Konstruksi Lapisan Las


Kode	Ayat	Persyaratan	Perawatan Hamparan	Catatan Penting
Divisi ASME VIII. 1	UG-16, UW-42	Ketebalan minimum, prosedur pengelasan	Tunjangan korosi=overlay	Overlay tidak termasuk dalam desain tekanan
Divisi ASME VIII. 1	UCL-30 hingga UCL-46	Bejana pelapis yang dilapisi dan dilas	Overlay dapat disertakan jika memenuhi syarat	Harus memenuhi persyaratan UCL-30
Divisi ASME VIII. 2	Bagian D, Pasal D.11	Lapisan luar yang dilapisi dan dilas	Mirip dengan Div. 1	Desain-oleh-analisis diperlukan untuk hamparan
ASME B31.3	Para. 323.4.2	Perpipaan berlapis dan dilas	Tunjangan korosi=overlay	Overlay dapat digunakan untuk tekanan jika memenuhi syarat
ASME B31.3	Para. 328.5.1	Prosedur pelapisan las	Harus memenuhi syarat per ASME IX	PQR diperlukan untuk setiap proses overlay
ASME IX	QW-214, QW-283	Kualifikasi prosedur pelapisan las	Overlay PQR memerlukan analisis kimia	Harus menunjukkan kontrol pengenceran
NACE MR0175	ISO 15156-3	Bahan layanan asam	Hamparan dapat diterima untuk basis CS	Kekerasan Kurang dari atau sama dengan 22 HRC, prosedur yang memenuhi syarat

Sumber: Kode Boiler dan Bejana Tekan ASME Bagian VIII Div. 1 (2023) UG-16, UW-42, UCL-30 hingga UCL-46; Kode Boiler dan Bejana Tekan ASME Bagian VIII Div. 2 (2023) Bagian D Pasal D.11; ASME B31.3-2022 'Proses Perpipaan' Paragraf 323.4.2, 328.5.1; Kode Boiler dan Bejana Tekan ASME Bagian IX (2023) QW-214, QW-283; NACE MR0175 / ISO 15156-3:2015.

Kapan Overlay Dapat Dimasukkan dalam Ketebalan Desain

Secara default, kode ASME memperlakukan lapisan las sebagai batas korosi - tidak termasuk dalam perhitungan ketebalan penahan tekanan-. Namun, jika prosedur pelapisan memenuhi syarat untuk menunjukkan ikatan metalurgi penuh dan spesifikasi desain secara eksplisit mengizinkannya, ketebalan pelapisan (dikurangi tunjangan korosi) dapat dikreditkan.

Meja. Kondisi untuk Memasukkan Overlay dalam Desain Tekanan


Kondisi	Persyaratan	Verifikasi	Referensi
Ikatan metalurgi penuh	Tidak ada kekurangan fusi, fusi lengkap pada antarmuka	Ujian UT, cakupan 100%.	ASME VIII UCL-30
Prosedur overlay yang memenuhi syarat	PQR dengan analisis kimia, uji mekanis	Kualifikasi ASME IX QW-283	ASME IX QW-214
Persetujuan spesifikasi desain	Insinyur harus menyetujui kredit overlay	Spesifikasi tertulis diperlukan	ASME VIII UG-22
Tunjangan korosi dikurangi	Hanya logam yang sehat di atas batas korosi yang dikreditkan	Tunjangan korosi per UG-25	ASME VIII UG-25

Sumber: Kode Boiler dan Bejana Tekan ASME Bagian VIII Div. 1 UCL-30 'Berlapis dan Dilas-Logam-Bejana Berlapis'; ASME Bagian IX QW-283 'Variabel Pengelasan untuk Lapisan Tahan Korosi'; Buletin WRC 447 'Pedoman Penilaian Lapisan Lapisan Las pada Peralatan Bertekanan' (1999).

Hamparan las sepenuhnya-sesuai dengan kode. Secara default, ini diperlakukan sebagai tunjangan korosi dan tidak termasuk dalam desain tekanan. Jika spesifikasi desain mengizinkan, pelapisan ulang dapat dianggap sebagai ketebalan tekanan - namun hal ini memerlukan prosedur yang memenuhi syarat dan persetujuan teknik yang eksplisit.

Lapisan las dengan paduan nikel paling sering digunakan dalam industri yang lingkungan prosesnya sangat korosif namun ukuran peralatan membuat konstruksi paduan padat tidak menarik secara ekonomi. Industri minyak & gas merupakan pengguna terbesar, diikuti oleh pengolahan bahan kimia dan pembangkit listrik.

Nickel Alloys for Oil Gas Chemical and Power Generation

Contoh Penerapan menurut Industri

Meja. Aplikasi Lapisan Las berdasarkan Lingkungan Industri dan Layanan


Industri	Peralatan	Modus Korosi	Hamparan Paduan Khas	Ketebalan (mm)	Kode/Standar
Minyak & Gas (Hulu)	Kepala sumur, pohon-X, katup tersedak	H₂S, CO₂, Cl⁻, air laut	Paduan 625	5–6	API 6A, API 17D, NACE MR0175
Minyak & Gas (Arus Tengah)	Pipa, badan katup, selubung pompa	H₂S, CO₂, gas basah	Paduan 625 atau 825	3–5	ASME B31.3, NACE MR0175
Minyak & Gas (Hilir)	Hydrocracker, reaktor HDS	H₂, H₂S, suhu tinggi	Paduan 625 atau 825	4–5	API 934-A, NACE RP045
Petrokimia	Bejana reaktor, penukar panas	Asam, klorida, H₂S	Paduan C-276 atau C-22	4–6	ASME VIII, spesifikasi pengguna
Proses Kimia	Reaktor asam, scrubber, perpipaan	HCl, H₂SO₄, H₃PO₄, Cl₂	Paduan C-276 atau C-22	5–6	ASME VIII, spesifikasi pengguna
Pembangkit Listrik	Peredam FGD, saluran, kipas angin	SO₂, HCl, scrubber basah	Paduan C-276 atau C-22	4–6	ASTM, spesifikasi pengguna
Desalinasi	Lembaran tabung penukar panas	Air laut, suhu tinggi	Paduan 625 atau 825	3–4	ASTM, spesifikasi pengguna
Kelautan/Lepas Pantai	Pompa, katup, pipa air laut	Air laut, biofouling	Paduan 625	4–5	DNV, ABS, spesifikasi pengguna
Pulp & Kertas	Digester, mesin cuci pemutih	NaOH, ClO₂, H₂SO₄	Paduan C-276 atau C-22	4–6	TAPPI, spesifikasi pengguna

Sumber: API 6A (Edisi ke-21, 2024) 'Peralatan Kepala Sumur dan Pohon'; API 17D (Edisi ke-3rd, 2021) 'Sistem Produksi Bawah Laut'; API 934-A (Edisi ke-3rd, 2019) 'Bahan dan Fabrikasi Bejana Tekanan Dinding Berat Baja 2¼Cr-1Mo dan 3Cr-1Mo untuk Layanan Hidrogen Bertekanan Tinggi-Suhu Tinggi'; NACE RP045-2003 'Pengelasan Overlay untuk Layanan Hidrogen'; ASME B31.3-2022 'Proses Perpipaan'; DNVGL-OS-F101 (2021) 'Sistem Pipa Bawah Laut'.

Studi Kasus: Hamparan Peralatan Kepala Sumur

Peralatan kepala sumur bawah laut dan pohon Natal beroperasi di beberapa lingkungan korosi yang paling agresif: air laut di bagian luar, gas asam (H₂S) dan air garam di bagian dalam, dan suhu hingga 200 derajat. Konstruksi Solid Alloy 625 akan memakan biaya 5–8× baja karbon. Lapisan las Paduan 625 pada baja karbon atau baja paduan rendah (misalnya, AISI 4130, F22) memberikan ketahanan terhadap korosi yang sama dengan biaya 40–50% lebih rendah.

Meja. Studi Kasus - Hub Kepala Sumur Bawah Laut: Lapisan Campuran 625 pada Baja F22


Parameter	Paduan Padat 625	F22 + Paduan 625 Hamparan	Tabungan	Catatan
Biaya Bahan Dasar	$55/kg	$4/kg (F22)	90% lebih rendah	F22 adalah baja-paduan Cr-Mo rendah
Biaya Pelapisan	N/A	$18/kg (625 pengisi + tenaga kerja)	N/A	Proses GTAW + GMAW
Total Biaya Pembuatan	$180,000	$95,000	47% lebih rendah	Sesuai spesifikasi API 6A
Waktu Pengiriman	16 minggu	10 minggu	6 minggu lebih cepat	F22 mengelas dengan mudah, pelapisannya rutin
Kinerja Korosi	Bagus sekali	Luar biasa (setara)	Sama	Overlay memenuhi syarat per API 6A
Kepatuhan Kode	API 6A, NACE MR0175	API 6A, NACE MR0175	Sama	Kekerasan overlay Kurang dari atau sama dengan 22 HRC

Sumber: API 6A (Edisi ke-21, 2024) 'Peralatan Kepala Sumur dan Pohon'; NACE MR0175 / ISO 15156-3:2015; JN Alloys data proyek internal untuk hub kepala sumur bawah laut yang dibuat pada tahun 2023; Lembar Data Logam Khusus 'INCONEL® Alloy 625' (2023).

Untuk peralatan berukuran besar-berdinding tebal dan serangan korosi terbatas pada permukaan bagian dalam, pelapisan las adalah pilihan yang lebih ekonomis. Paduan padat harus disediakan untuk komponen kecil (bagian dalam katup, perlengkapan instrumen) di mana pelapisan tidak praktis.

Spesifikasi logam pengisi (klasifikasi AWS) menentukan sifat kimia lapisan atas dan ketahanan terhadap korosi. Untuk overlay Alloy 625, gunakan ERNiCrMo-3 atau ERNiCrMo-4; untuk overlay C-276, gunakan ERNiCrMo-4. Klasifikasi -4 mempunyai kandungan Mo lebih tinggi dan lebih disukai untuk layanan asam pereduksi berat.

Klasifikasi Logam Pengisi untuk Lapisan Paduan Nikel

Meja. Klasifikasi Logam Pengisi AWS untuk Lapisan Las Paduan Nikel


Klasifikasi AWS	UNS	Paduan yang Cocok	Kr (%)	bulan (%)	Nb+Ta (%)	Aplikasi Utama
ERNiCr-3	N06082	Paduan 600, 601	18–22	-	2.0–3.0	Oksidasi-suhu tinggi, pengelasan berbeda
ERNiCrMo-3	N06625	Paduan 625	20–23	8–10	3.15–4.15	Air laut, H₂S, klorida, lapisan umum
ERNiCrMo-4	N10276	Paduan C-276	14.5–16.5	15–17	-	Mengurangi asam, korosi parah
ERNiCrMo-10	N06022	Paduan C-22	20–22.5	12.5–14.5	-	Campuran asam, hipoklorit
ERNiCrMo-14	N06686	Paduan 686	19–23	15–17	-	Asam ekstrim, air laut
ERNiFeCr-1	N08065	Paduan 825	19.5–23.5	2.5–3.5	-	Gas asam, asam sulfat
ERNiMo-7	N10665	Paduan B-2, B-3	Kurang dari atau sama dengan 1,0	26–30	-	Asam klorida, mengurangi lingkungan

Sumber: AWS A5.14/A5.14M:2018 'Spesifikasi Nikel dan Nikel-Elektroda dan Batang Las Paduan Telanjang'; AWS A5.11/A5.11M:2017 'Spesifikasi Nikel dan Nikel-Elektroda Pengelasan Paduan untuk Pengelasan Busur Logam Terlindung'; 'Katalog Produk Pengelasan' Logam Khusus (2023); Data Teknis 'Logam Pengisi Pengelasan' Haynes International (2023).

Pemilihan Logam Pengisi berdasarkan Lingkungan Layanan

Meja. Panduan Pemilihan Logam Pengisi - Lapisan Paduan Nikel berdasarkan Lingkungan Korosi


Lingkungan Layanan	Modus Korosi	Pengisi yang Direkomendasikan	Alternatif	Catatan
Air laut, air garam	Lubang Cl⁻, celah	ERNiCrMo-3 (625)	ERNiCrMo-4	625 adalah standar untuk air laut
Gas asam (H₂S)	SSC, HIC, SOHIC	ERNiCrMo-3 atau ERNiFeCr-1	ERNiCrMo-4	Verifikasi kekerasan Kurang dari atau sama dengan 22 HRC
Asam klorida	Korosi umum	ERNiMo-7 (B-2/B-3)	ERNiCrMo-4	B-3 lebih disukai untuk HCl
Asam sulfat	Korosi umum	ERNiCrMo-4 atau ERNiFeCr-1	ERNiCrMo-10	C-276 untuk <50% H₂SO₄
Campuran asam (HCl + H₂SO₄)	Korosi parah	ERNiCrMo-4 atau ERNiCrMo-10	ERNiCrMo-14	C-22 atau 686 untuk layanan ekstrim
Oksidasi-suhu tinggi	Oksidasi, karburisasi	ERNiCr-3	ERNiCrCoMo-1	Gunakan untuk layanan> 900 derajat
Kaustik (NaOH, KOH)	Retakan kaustik	ERNiCr-3	ERNiCrMo-3	Pengisi paduan 600 untuk kaustik
Desulfurisasi gas buang	SO₂, HCl, scrubber basah	ERNiCrMo-4	ERNiCrMo-10	C-276 merupakan standar untuk FGD

Sumber: NACE MR0175 / ISO 15156-3:2015 'Industri Minyak dan Gas Alam-Bahan untuk Digunakan di H₂S-Lingkungan yang Mengandung H₂S'; 'Panduan Pemilihan Paduan Tahan Korosi' Logam Khusus (2023); Brosur Teknis 'Data Korosi' Haynes International (2023); Outokumpu 'Buku Panduan Korosi untuk Baja Tahan Karat dan Paduan Nikel' (2021).

ERNiCrMo-3 (pengisi Paduan 625) adalah pilihan paling serbaguna untuk aplikasi pelapis umum. ERNiCrMo-4 (pengisi C-276) lebih disukai untuk layanan asam pereduksi parah. Selalu verifikasi bahan kimia pelapis oleh PMI untuk memastikan logam pengisi dan prosedur pengelasan menghasilkan kandungan Cr, Mo, dan Fe yang diperlukan.