In Scelta del metallo d'apporto per la saldatura della lega 20 per i corpi delle valvole, il primo errore è dare per scontato che la sola “compatibilità chimica” sia sufficiente a risolvere la questione. La lega 20, o UNS N08020, viene utilizzata perché resiste bene all’azione dell’acido solforico, offre una buona resistenza in ambienti con acidi cloridrico, nitrico e fosforico e di solito può essere lavorata allo stato saldato senza trattamento termico post-saldatura. Sembra semplice. In pratica, però, non lo è. La scelta del materiale di apporto corretto dipende dal tipo di giunzione: se si tratta di una giunzione tra Lega 20 e Lega 20, tra Lega 20 e un’altra lega, oppure di un’area di rivestimento/riparazione in cui la diluizione altererà la composizione chimica del metallo saldato, allontanandola dal profilo di resistenza alla corrosione previsto.
Per la maggior parte delle giunture omogenee della carrozzeria, dei rinforzi del collo del cofano e delle riparazioni localizzate mediante saldatura, la risposta predefinita in Scelta del metallo d'apporto per la saldatura della lega 20 per i corpi delle valvole è ancora ER320LR per i processi di lavorazione del filo e E320LR per gli elettrodi rivestiti. Questa raccomandazione non è solo una questione di tradizione. Rolled Alloys afferma che l’ER320LR viene normalmente utilizzato per saldare il 20Cb-3/UNS N08020, mentre Lincoln Electric sottolinea che la versione LR riduce il tenore di carbonio, silicio, fosforo e zolfo per minimizzare la formazione di cricche a caldo e microfessurazioni. Questo è esattamente il motivo per cui i costruttori esperti preferiscono i metalli d’apporto della classe 320LR rispetto alla composizione chimica 320, più datata e meno controllata, quando il vincolo e la sensibilità alle fessurazioni diventano reali problemi di produzione.
La scelta del metallo d'apporto per la saldatura in lega 20 per i corpi delle valvole dipende innanzitutto dal tipo di giunto
Una corretta sequenza di selezione è semplice. Innanzitutto, occorre definire la combinazione di metallo di base. In secondo luogo, occorre decidere se il requisito di resistenza alla corrosione sia soddisfatto al meglio da un deposito con composizione corrispondente o da uno sovraleggato. In terzo luogo, verificare il grado di diluizione che il progetto del giunto comporterà. Nelle saldature con leghe identiche, il 320LR è solitamente la prima scelta poiché la sua composizione chimica è stata sviluppata in base alle condizioni di esercizio della lega 20. Nei giunti placcati o dissimili, tuttavia, la diluizione derivante dall’acciaio al carbonio o da un altro tipo di acciaio inossidabile può allontanare il deposito di saldatura dalle prestazioni anticorrosive che si pensava di aver specificato. Rolled Alloys raccomanda espressamente di ridurre al minimo la diluizione nella saldatura sul lato placcato e sottolinea addirittura che, laddove sia necessario contrastare la diluizione dell’acciaio, si possa ricorrere a un passaggio di radice con lega più ricca.
Un altro aspetto importante in Scelta del metallo d'apporto per la saldatura della lega 20 per i corpi delle valvole è la disciplina di processo. Le linee guida di fabbricazione per il 20Cb-3 raccomandano di mantenere l’apporto termico il più basso possibile, poiché aumentare l’energia dell’arco per forzare la bagnabilità o la penetrazione rappresenta una soluzione errata. Per le radici dei tubi e altri giunti a penetrazione completa, le stesse linee guida richiedono una purga fino a un livello di ossigeno inferiore a 5000 ppm e identificano il GTAW come il metodo di riparazione più appropriato. In altre parole, la scelta del materiale d’apporto non può essere separata dalla qualità della procedura di saldatura. Un materiale d’apporto corretto, se utilizzato in una passata di radice mal controllata, produce comunque una saldatura difettosa del corpo della valvola.
Tabella decisionale pratica sui riempitivi
| Scenario di saldatura del corpo valvola | Direzione di riempimento consigliata | Perché questa è solitamente la scelta giusta |
|---|---|---|
| Saldature di testa, angolari o riparazioni standard della carrozzeria da Alloy 20 ad Alloy 20 | ER320LR / E320LR | Scelta standard per la saldatura del 20Cb-3/UNS N08020; la composizione chimica della lega è studiata per ridurre la formazione di cricche a caldo e microfessurazioni, mantenendo al contempo la resistenza alla corrosione. |
| Sezioni spesse o con sezioni limitate in lega 20, in cui il controllo delle cricche è fondamentale | ER320LR, solitamente con passate di radice o di riparazione GTAW | Le linee guida di lavorazione raccomandano un basso apporto termico e la saldatura GTAW per le riparazioni; la purezza del 320LR migliora la saldabilità rispetto ai metalli d'apporto 320 convenzionali. |
| Sezioni della carrozzeria in lega 20 rivestite di acciaio o ricostruzioni con inevitabile diluizione dell'acciaio | ER320LR per gli strati di rivestimento; prendere in considerazione l’uso di un buffer/radice a più alta lega solo se la qualificazione lo giustifica | Rolled Alloys specifica l’uso di ER320LR/E320LR sul lato placcato, consentendo al contempo l’utilizzo di una radice con una lega più ricca per contrastare la diluizione dell’acciaio in casi specifici. |
| Sovrapposizione di componenti di valvole o saldatura di transizione in cui è necessario un margine più ampio per la corrosione localizzata | Si può prendere in considerazione l'ENiCrMo-3 | Il NiCrMo-3 è ampiamente utilizzato per il rivestimento con leghe di nichel ed è specificatamente indicato per lavori di rivestimento di componenti di valvole e del diametro interno delle tubazioni, grazie alla sua elevata resistenza alla corrosione puntiforme e alla corrosione sotto sollecitazione (SCC). |
| Giunzione non ben definita o uso intensivo di materiali misti | Non scegliere per abitudine; verifica che il WPS sia approvato dall'utente finale | Rolled Alloys precisa che la scelta definitiva del materiale di apporto per i giunti eterogenei deve essere approvata dall'utente finale e certificata dal produttore. |
Nella scelta del metallo d'apporto per la saldatura dell'Alloy 20 destinato ai corpi delle valvole, si dovrebbe andare oltre il 320LR
È proprio qui che molti articoli si fermano a un livello troppo superficiale. L'ENiCrMo-3 non è solitamente la mia prima scelta per una semplice saldatura tra corpi valvola in Alloy 20 e Alloy 20. Un deposito di 320LR è più vicino alla composizione metallurgica prevista per l'Alloy 20 e costituisce il punto di partenza consolidato per quel lavoro. Ma Scelta del metallo d'apporto per la saldatura della lega 20 per i corpi delle valvole cambia quando la saldatura non è più realmente omogenea. Se si sta realizzando uno strato di transizione, rivestendo un componente o qualificando un giunto in cui l’ambiente di esercizio è meno tollerante di quanto suggerisca la sola scelta della lega di base, il NiCrMo-3 diventa una valida opzione ingegneristica poiché è una lega di rivestimento consolidata per i componenti delle valvole e offre una forte resistenza alla corrosione puntiforme e alla criccatura da tensocorrosione.
Detto questo, non utilizzate l’ENiCrMo-3 come un “aggiornamento” di comodo senza verificare la logica della corrosione. In alcune situazioni di diluizione con acciaio intorno al rivestimento in lega 20, le linee guida di fabbricazione pubblicate indicano infatti di ricorrere a un materiale di base di classe C-22, anziché dare per scontato che una sola lega di nichel sia adatta a ogni interfaccia. Quindi la vera domanda in Scelta del metallo d'apporto per la saldatura della lega 20 per i corpi delle valvole Non è: “Qual è il materiale di apporto più resistente?”, bensì: “Quale composizione chimica del materiale depositato rimane più vicina ai requisiti di resistenza alla corrosione una volta considerati i cicli di diluizione, contenimento, apporto di calore e riparazione?”. È questa la domanda a cui deve rispondere una qualificazione WPS competente.
Prima di confermare gli ordini di acquisto, verificherei cinque elementi: le analisi metallurgiche (MTR) dei metalli di base, la lega di accoppiamento in ogni interfaccia di saldatura, la composizione chimica effettiva in servizio, la strategia di diluizione ammissibile e la certificazione del metallo d’apporto a livello di lotto. Rolled Alloys raccomanda specificatamente che l’utente finale riceva i fogli di analisi di fabbrica relativi ai materiali in Lega 20 e ai metalli d’apporto utilizzati nella fabbricazione. Per i produttori di valvole e gli acquirenti EPC, tale documentazione non è una semplice formalità amministrativa, ma fa parte del controllo del rischio di corrosione.
Conclusione
Per la maggior parte delle saldature di produzione, Scelta del metallo d'apporto per la saldatura della lega 20 per i corpi delle valvole dovrebbe iniziare con ER320LR/E320LR, né con un riempitivo generico da cinque centesimi né con una scelta basata sulla disponibilità. Passa a ENiCrMo-3 solo quando la funzione del giunto, il profilo di diluizione o il margine di corrosione giustificano effettivamente un deposito con lega più ricca. Se il corpo della valvola presenta interfacce dissimili, sezioni placcate o ripetute saldature di riparazione, la scelta del materiale di apporto deve basarsi su una procedura operativa di saldatura (WPS) qualificata, supportata da considerazioni relative alla corrosione, e non su abitudini di acquisto.
Se state valutando un disegno del corpo valvola, un piano di riparazione o una procedura WPS per l’impiego con la lega 20, 28Nickel può aiutarvi a esaminare il progetto del giunto, la scelta del materiale di apporto e la documentazione completa prima di definire i materiali di consumo.
Domande e risposte correlate
1. Quale delle due leghe, ER320LR o ENiCrMo-3, è più indicata per la saldatura di un corpo valvola standard in Alloy 20?
Per una giuntura normale tra Alloy 20 e Alloy 20, ER320LR è solitamente il punto di partenza migliore, poiché rappresenta la direzione di riempimento standard per il 20Cb-3/UNS N08020 e la sua composizione chimica a basso contenuto di residui è studiata per ridurre la formazione di cricche a caldo. ENiCrMo-3 è più indicato quando la saldatura funge da rivestimento, da transizione o da rinforzo del margine di corrosione, piuttosto che da semplice giunzione tra leghe corrispondenti.
2. La lega 20 richiede normalmente un trattamento termico post-saldatura dopo la saldatura del corpo valvola?
Di solito no. I dati pubblicati relativi alla lega Alloy 20 indicano che i manufatti saldati vengono normalmente utilizzati senza trattamento termico post-saldatura, e le linee guida sulla lavorazione avvertono che il trattamento termico di distensione per le leghe inossidabili o al nichel è spesso inefficace o addirittura dannoso nella pratica della saldatura.
3. Qual è l'errore più grave che si può commettere nella saldatura del corpo valvola in lega 20?
Considerare la scelta del materiale d'apporto come una semplice scelta da catalogo anziché come un problema di diluizione e corrosione. Un basso apporto termico, uno spurgo accurato e la scelta della classe di materiale d'apporto corretta sono tutti fattori che contano. Anche con il materiale d'apporto giusto, uno scarso controllo dell'ossigeno alla radice o un'eccessiva diluizione possono compromettere la resistenza alla corrosione.