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545Rivista Italiana della Saldatura • 4 • Luglio / Agosto 2017

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Produttività in placcatura con procedimento ESW per lega di nichel tipo UNS N08825 su apparecchiature in pressione

Torchiana Paolo,Esab Saldatura S.p.A., Milano.

La placcatura con materiali d’apporto più nobili rispetto al materiale base viene eseguita sugli apparecchi in pressione per aumentare la loro vita in esercizio in ambienti corrosivi e ridurne il costo totale (qualora fabbricati completamente con leghe pregiate). Poiché le leghe a base nichel sono più costose delle austenitiche, il loro impatto sul costo complessivo del componente è più considerevole. Diventa quindi essenziale ottimizzare al meglio il processo di placcatura al fine di migliorarne la produttività e ridurne l’impatto sul costo totale del manufatto.

IIW Thesaurus Keywords:strip electrodes; electroslag surfacing; cladding; Inconel; nickel alloys; oil industry; gas industry; chemical engineering.

(*) Memoria presentata alle Giornate Nazionali di Saldatura, GNS9, sessione tecnico-commerciale, 30-31 Maggio 2017, Porto Antico di Genova, Centro Congressi, Genova.

PS

1. Introduzione

Il deposito di uno strato di plac-catura anticorrosione con leghe a base nichel influisce sul costo di fabbricazione di un’apparecchia-tura in pressione in maniera molto più considerevole di quanto non avvenga per le leghe austenitiche. Pertanto è molto importante che questo processo venga eseguito nel miglior modo possibile al fine di migliorarne l’efficienza e limitarne il costo.Da questo punto di vista, i mate-riali d’apporto, le procedure e gli

impianti da utilizzarsi devono es-sere valutati attentamente dal fab-bricante. Innanzitutto, vale la pena ricordare che ci sono alcuni metodi per applicare il rivestimento resi-stente alla corrosione all’interno del recipiente di pressione: salda-tura, colaminazione e rivestimento per esplosione. Tra questi, il proce-dimento più comunemente utiliz-zato per svariate applicazioni è la placcatura tramite saldatura, per il quale i fattori più importanti che in-fluenzano il costo finale sono:• il processo di placcatura usato

(elettroscoria o arco sommerso);• lo spessore totale del deposito;• la produttività (m2/h);• la sovrapposizione tra le pas-

sate;• la diluizione col materiale di

base.Oltre a quanto sopra, anche la velocità di placcatura ed il tasso di riparazione dello strato placca-to applicato devono essere presi in considerazione dal fabbricante per ottenere il livello desiderato di qualità e di produttività e, di conse-guenza, per ridurre il costo di pro-duzione complessivo.Tutti i fattori precedentemente men-zionati possono essere affrontati non solo attraverso l’attenta scelta dei materiali di consumo (nastro e, soprattutto, flusso), ma anche tra-mite procedure di saldatura ed im-pianti ben studiati (prima di tutto, il generatore) che svolgono un ruolo importante nel controllo dei fattori citati.



Nel complesso, il pacchet-to totale (combinazione nastro/flusso+procedura+attrezzatura) deve essere valutato attentamente per assicurare un buon controllo sui costi di produzione. Lo spes-sore del deposito è uno dei prin-cipali fattori che influenza il costo complessivo del rivestimento anti-

corrosivo: più sottile equivale a più economico. Pertanto, nel presente documento, l’attenzione ricade su questo aspetto specifico. A secon-da dell’applicazione, del progettista e dell’esperienza del produttore, un placcato in lega 825 può essere eseguito in 1 o 2 strati (entrambi i casi saranno considerati in seguito).

2. Placcatura in ESW ad alta velocità con 2 passate

2.1 Requisiti del deposito

L’obbiettivo principale del cliente è stato garantire l’analisi chimica del-la lega 825 (UNS N08825) in su-perficie ed a -3 mm utilizzando un flusso neutro riducendo il più pos-sibile lo spessore del deposito (pur garantendo la richiesta contrattuale del deposito minimo).I seguenti controlli non distruttivi sono stati eseguiti:• ultrasuoni dopo PWHT;• liquidi penetranti sul primo

strato e sul secondo strato allo stato come saldato e sul se-condo strato dopo PWHT.

Le seguenti prove meccaniche sono richieste dopo trattamento termico:• 4 pieghe laterali ricavate tra-

sversalmente alla direzione di placcatura.

• 4 pieghe laterali ricavate longi-tudinalmente alla direzione di placcatura.

• Prove di durezza sulla zona ter-micamente alterata (< 248 Hv10, tipico requisito per gli apparec-chi operanti in condizione di sour service).

2.2 Qualifica del procedimento di placcatura in elettroscoria

Al fine di soddisfare le richieste contrattuali di cui sopra, la seguen-te combinazione di materiali d’ap-porto è stata selezionata:• OK Flux 10.11: flusso agglo-

merato neutro studiato per la

Project summary

Project 825, ESW 2 layers strip cladding

Test number 4312: strip dimensions 60x0,5 mm4460: strip dimensions 90x0,5 mm

Process ESW

Equipment Cladding head: ESW 90; power sources: 2 x LAF1601 (parallel connection)

Consumables1. OK Band NiFeCr1 (825 strip), dimensions 60x0,5 mm2. OK Band NiFeCr1 (825 strip), dimensions 90x0,5 mm3. OK Flux 10.11

Base material P355NL1, thk 50 mm

PWHT conditions

Heating rate: 55 °C/hour (free up to 300 °C)Holding temperature/time: 610 ± 15 °C/14 hours Cooling rate: 55 °C/hour (free under 300 °C)

Test Layer Strip width (mm)

Current(A)

Voltage(V)

Speed(cm/min)

Heat input (kJ/mm)

Overlay thickness(mm)

4312 1st 60 1250 24 30 6,0 3,0÷4,0

4312 1st & 2nd 60 1250 24 30 6,0 6,0÷7,0

4460 1st 90 1800 24 30 8,6 3,0÷4,0

4460 1st & 2nd 90 1800 24 30 8,6 6,0÷7,0

Note: Stick-out 25 mm – Flux Height 20 mm.

Tabella 1 - Condizioni del test di placcatura (2 strati).

Tabella 2 - Parametri di placcatura per nastro 60x0,5 e 90x0,5 mm e spessore del deposito.

Figura 1 - Settaggio della torcia di placcatura con deviatori magnetici.



placcatura con ESW a passata singola e multipla con nastri ad alto contenuto di nichel.- EN ISO 14174: ES A FB

2B 56 44 DC. - Indice di basicità: nom. 5,4

(secondo Boniszewski).- Densità: nom. 1,0 kg/dm3.- Granulometria: 0,2-1,0 mm.

• OK Band NiFeCr1: nastro per

placcatura ad alto contenuto di cromo e nichel, adatto ad otte-nere un deposito equivalente ad UNS N08825 (comunemen-te chiamato Lega/Alloy 825).- EN ISO 18274: B Ni 8065

(NiFe30Cr21Mo3). - SFA/AWS A5.14:

EQNiFeCr-1.

La placcatura è stata eseguita su una piastra in acciaio al C-Mn dal-lo spessore di 50 mm (si veda la Tabella 1 per ulteriori dettagli). An-che per la placcatura con leghe di nichel, oltre ai classici parametri di saldatura, bisogna determinare con cura lo stick-out, l’altezza del flusso e la posizione dei deviatori

C Si P S Ni Cr Mo Mn Ti Cu Al Fe

Strip 0,014 0,28 0,013 0,005 43 22,5 2,98 0,56 0,97 2,17 0,16 27,6

Overlay(60x0,5 mm) 0,018 0,89 0,013 0,003 42 21,9 2,92 0,54 0,13 2,15 0,04 29,6

Overlay(90x0,5 mm) 0,025 0,91 0,014 0,006 42 21,6 2,90 0,55 0,12 2,14 0,04 30,3

RequirementAWS/SFA 5.14:

EQNiFeCr-1< 0,05 < 0,50 < 0,03 < 0,03 38-46 19,5-23,5 2,3-3,5 < 1,0 0,6-1,2 1,5-3,0 < 0,20 > 22

NDT summary

Test n. Test method Test standard Test location Weld overlay condition Result

4312 PT ASME IX/ASME VIII D2 1st layer As welded Acceptable

4312 PT ASME IX/ASME VIII D2 2nd layer As welded Acceptable

4312 PT ASME IX/ASME VIII D2 2nd layer PWHT Acceptable

4312 UT ASME SA 578 2nd layer PWHT Acceptable

4460 PT ASME IX/ASME VIII D2 1st layer As welded Acceptable

4460 PT ASME IX/ASME VIII D2 2nd layer As welded Acceptable

4460 PT ASME IX/ASME VIII D2 2nd layer PWHT Acceptable

4460 UT ASME SA 578 2nd layer PWHT Acceptable

Tabella 3 - Analisi chimica (%) del nastro, del deposito e requisiti.

Tabella 4 - Riepilogo dei controlli non distruttivi eseguiti e relativo esito.

Figura 2 - Spessore del primo strato. Figura 3 - Spessore totale dei 2 strati.



magnetici poiché anch’essi gioca-no un ruolo importante per l’otteni-mento di un ottimo risultato, soprat-tutto quando si utilizza un nastro 90x0,5 mm (si veda Figura 1).A seguito di alcuni test preliminari atti a determinare la combinazione migliore per garantire un processo stabile ed un deposito di placcatura con il minor sovrametallo possibi-le, la soluzione migliore è risultata essere quella riportata in Tabella 2.Come mostrato nelle macrografie illustrate nelle Figure 2 e 3, la linea di fusione non ha un andamento regolare; ne consegue che lo spes-sore del deposito sarà incluso in un range (ultima colonna a destra della Tabella 2). L’analisi chimica è stata rilevata in pelle ed a 3 mm sotto la superficie finale; la stessa è risultata essere conforme ai re-quisiti del UNS N08825 (si veda Tabella 3). Le uniche eccezioni sono risultate essere il Ti ed il Si,

comunque comunemente accettate dai clienti in quanto conseguenze dello stesso processo di placcatu-ra. Nelle Tabelle 4, 5 e 6 sono ripor-

Hardness test: EN ISO 6506-1

Test number Location Single values (HV10) Average

60 mm, PWHT 1st layer 169 175 169 171

60 mm, PWHT 2nd layer 180 180 177 179

60 mm, PWHT HAZ 174 180 176 177

60 mm, PWHT BM 163 163 169 165

90 mm, PWHT 1st layer 156 160 156 157

90 mm, PWHT 2nd layer 160 159 161 160

90 mm, PWHT HAZ 191 186 189 189

90 mm, PWHT BM 164 158 161 161

Bend test: test standard ASME IX, ed. 2015 (tested in PWHT conditions)

Test n. Type Thickness (mm)

Former diame-

ter (mm)

Distance rollers (mm)

Bend Angle

(°)Results

60 mm, PWHT SBT 10 40 63,2 180 Acceptable

60 mm, PWHT SBL 10 40 63,2 180 Acceptable

90 mm, PWHT SBT 10 40 63,2 180 Acceptable

90 mm, PWHT SBL 10 40 63,2 180 Acceptable

Note: SBT: Side Bend Transverse, SBL: Side Bend Longitudinal.

Tabella 5 - Riepilogo delle prove di piega laterale eseguite e relativo esito.

Tabella 6 - Misura delle durezze.

ESW 2 strati alta velocità

ESW 2 strati alta velocità

Larghezza nastro (mm) 60 90

Numero di strati 2 2

Velocità di placcatura (cm/min) 30 30

Velocità del nastro (cm/min) 160 150

Spessore deposito (mm) 6.5 6.5

Produttività (m2/h) 0,54 0,81

Produttività (kg/h) 23 33

Overlap/m2 (numero) 31 20

Materiale in eccesso per overlap (kg/m2) 4 3

Consumo di nastro (kg/m2) 57 55

Consumo di flusso (kg/m2) 34 33

Nota: overlap di 5 mm.

Tabella 7 - Analisi produttività e consumi.

tati, rispettivamente, i risultati delle prove non distruttive, delle pieghe laterali e del rilevamento della du-rezza in ZTA (a solo scopo didatti-co, le durezze sono state misurate anche sul placcato e sul materiale base). Nessuna delle prove ese-guite ha evidenziato anomalie o ri-sultati non conformi. Quanto sopra dimostra che la soluzione ottimale per rispettare tutti i requisiti tecni-ci è stata identificata. Analizziamo ora tale soluzione valutandone la produttività (vedi Tabella 7): dalla tabella stessa si evince che essa aumenta del 50% ed il costo dei consumabili diminuisce del 3,5% passando all’utilizzo del nastro da 90x05 mm rispetto al 60x0,5 mm.

3. Placcatura in ESW con 1 passata

3.1 Restrizioni sullo spessore del deposito

Come menzionato, il requisito tipi-co per lo strato anticorrosione è di ottenere l’analisi chimica dell’alloy 825 (UNS N08825) in superficie e 3 mm sottopelle. Di conseguenza, la difficoltà principale durante la qualifica è di garantire l’analisi chi-



mica richiesta riducendo al minimo il deposito del placcato. A quanto sopra, si deve anche aggiungere che la linea di fusione e la super-ficie di placcatura hanno un profilo irregolare (che può portare a varia-zioni anche di 0,5-0,7 mm, si veda la Figura 4).Un ulteriore aspetto da considerare al fine di determinare lo spessore minimo garantito del deposito è la diluizione che si verifica per la di-somogeneità tra materiale base e lega nobile per il deposito. L’analisi chimica eseguita tramite spettrometria a raggi X con energia dispersiva (EDX) dimostra che la diffusione degli elementi di lega dal placcato nel materiale base e del ferro dal materiale base al placcato è di circa 0,4-0,5 mm dalla linea di fusione. Tale fenomeno è influenzato dal tipo di materiale base e dalla lega nobile utilizzata per la placcatura, e in mi-sura minore dai parametri di salda-tura (vedi Figure 5 e 6).Entrambi i fattori (profilo irregolare della linea di fusione e diffusione) definiscono lo spessore del depo-sito come omogeneo, in base al quale quindi l’analisi chimica del placcato può ritenersi garantita. Ne consegue quindi che conside-rando una linea di fusione irregola-re (sino a 0,7 mm) ed il fenomeno della diffusione (circa 0,5 mm) la distanza minima dalla linea di fu-sione debba essere di 1,5 mm (in-clude un ulteriore margine di sicu-rezza), sopra la quale il deposito ha un’analisi chimica omogenea per il progetto qui considerato (materiale base in acciaio al carbonio e depo-sito in alloy 825).

3.2 Ottenere il deposito in singola passata (con velocità normale)

In base a quanto precedentemente trattato, il cliente ha optato per un deposito minimo del placcato di 5,0 mm, di cui 3 mm dalla superfi-cie avente l’analisi chimica del 825 (AWS/SFA 5.14).

Figura 4 - Profilo della placcatura e della linea di fusione.

Figura 5 - Analisi EDX con placcatura a 24 cm/min.

Figura 6 - Analisi EDX con placcatura a 30 cm/min.



Anche per questa applicazione era imposto l’impiego di un flusso neutro.Partendo ancora una volta da que-sto requisito, sono stati eseguiti dei test preliminari al fine di determina-re i parametri di saldatura ottimali con l’obbiettivo di aver un deposito minimo di 5,0-5,5 mm (vedi Figure 7 e 8).Le condizioni del test sono riporta-te nella Tabella 8.I principali parametri di placcatura e l’analisi chimica ottenuta a 3 mm sottopelle sono riportati rispettiva-mente nelle Tabelle 9 e 10.Nelle Tabelle 11÷13 sono riportati i controlli non distruttivi, le pieghe laterali, le prove di durezza ed i ri-spettivi esiti.Quanto sopra evidenzia come il processo di placcatura ESW con nastro 90x0,5 mm garantisca un deposito in lega 825 che soddisfi i requisiti di spessore minimo, di analisi chimica in pelle ed a -3 mm dalla stessa, ed anche tutti gli altri requisiti.Nella Tabella 14 si riporta l’analisi della produttività e del consumo di materiale d’apporto, confrontan-do la soluzione monostrato ed a 2 strati. Come appena evidenziato, passando dalla soluzione bistrato alla monostrato, pur riducendo la

Project summary

Project 825, ESW 1 layer strip cladding

Test number

4966: Strip dimensions 90x0,5 mm, subjected to PWHT 655 °C /8 h 4967: Strip dimensions 90x0,5 mm, subjected to PWHT 655 °C /28 h

Process ESW

Consumable 1. OK Band NiFeCr1 (825 strip), dimensions 90x0,5 mm2. OK Flux 10.11

Base material SA 387 P22/10CrMo9-10, thk 50 mm

PWHT conditions

1. (Test n. 4966)- Heating rate: 55 °C/hour (free up to 300 °C)- Holding temperature/time: 655 ± 10 °C/8 hours- Cooling rate: 55 °C/hour (free under 300 °C)


Testing scope

1. 100% PT Examination, acc. to ASME IX 2. 100% UT Examination, acc. to ASME SA-578 3. Transverse Hardness survey (WM+HAZ+BM), HV10, ISO

6507-14. 4x Side bend transverse, ASME IX/AWS B4.0-2007 5. Chemical analysis located at 3 mm subsurfaceNote: All tests performed in PWHT conditions

Tabella 8 - Condizioni del test di placcatura (monostrato).

Test n. Current(A)

Voltage (V)

Speed (cm/min)

Heat input (kJ/mm)

Overlay thickness

(mm)

4966, 4967 1800 25 17 15,9 5,0÷5,5

Nota: stick-out 25 mm.

Tabella 9 - Parametri di placcatura per nastro 90x0,5 mm e spessore del deposito.

Figura 7 - Distacco scoria ottimale con nastro OK Band NiFeCr1 (90x0,5 mm) con OK Fkux 10.11. Figura 8 - Placcatura in 825 monostrato.



NDT Summary

Test n. Test method Test standard Test location Treatment condition Result

4966 PT ASME IX 100% overlay surface area PWHT Acceptable

4966 UT ASME SA 578 100% overlay surface area PWHT Acceptable

4967 PT ASME IX 100% overlay surface area PWHT Acceptable

4967 UT ASME SA 578 100% overlay surface area PWHT Acceptable

Bend test: test standard ASME IX, ed. 2015/AWS B4.0-2007 (tested in PWHT conditions)

Test n. Type Thickness (mm)

Former diameter (mm)

Distance rol-lers (mm)

Bend Angle (°) Results Comment

4966 4 x SBT 10 40 63,2 180 Acceptable None

4967 4x SBT 10 40 63,2 180 Acceptable None

Note: SBT: Side Bend Transverse

Hardness test: ISO 6506-1

Test number Location Single values (Hv10) Average

4966 WM 165 162 164 164

4966 HAZ 227 222 226 225

4966 BM 161 160 159 160

4967 WM 260 277 275 271

4967 HAZ 232 232 229 231

4967 BM 171 169 175 172


Test n. C Si P S Ni Cr Mo Mn Ti Cu Al Fe

Strip 0,014 0,28 0,013 0,005 43 22,5 2,98 0,56 0,97 2,17 0,16 27,6

4966, 4967 0,027 0,94 0,014 0,009 40 21,1 2,87 0,5 0,1 2,06 0,03 32,7


EQNiFeCr-1< 0,05 < 0,50 < 0,03 < 0,03 38-46 19,5-23,5 2,3-3,5 < 1,0 0,6-1,2 1,5-3,0 < 0,20 > 22

velocità di placcatura, la produttivi-tà (m2/h) aumenta del 14% con un risparmio del 22%/21% sui mate-riali d’apporto (nastro/flusso). Entrambi i fattori, quindi, contribui-scono al contenimento dei costi:

Tabella 11 - Riepilogo dei controlli non distruttivi eseguiti e relativo esito .



• l’incremento della produttivi-tà perché riduce i costi della mano d’opera;

• il minor quantitativo dei materia-li d’apporto riduce il costo al m2 del placcato, e di conseguenza dell’intero componente.

3.3 Ottenere il deposito in singola passata (con alta velocità)

Nonostante quanto appena trattato, si è identificato un ulteriore possi-bile incremento della produttività a fronte di una nuova richiesta da parte di un cliente: sempre mante-nendo fissi i requisiti dello spesso-re minimo del placcato di 5,0 mm e dell’impiego di un flusso neutro.Ulteriori test sono stati eseguiti come da Tabella 15.I parametri ottimali sono riportati nella Tabella 16.Il controllo visivo e con liquidi pe-netranti hanno evidenziato un de-posito uniforme, un’ottima zona di transizione tra le passate e nessun difetto superficiale (Figure 9 e 10).L’analisi chimica del deposito in



825 ottenuta è riportata nella Ta-bella 17. Come dimostrato dalle Tabelle 18, 19 e 20, tutti i requisiti delle specifiche tecniche sono sta-ti soddisfatti. Lo stesso approc-cio è stato utilizzato per il nastro


Tabella 15 - Condizioni del test di placcatura (ottimizzazione monostrato con nastro 60x0,5 mm),

2 strati ESW alta velocità 2 strati ESW alta velocità Monostrato ESW

Larghezza nastro (mm) 60 90 90

# strati 2 2 1

Velocità placcatura (cm/min) 30 30 17

Velocità nastro (cm/min) 160 150 150

Spessore deposito (mm) 6,5 6,5 5,0

Produttività (m2/h) 0,54 0,81 0,92

Produttività (kg/h) 23 33 33

# overlaps/m2 31 20 10

Materiale perso per overlaps (kg/m2) 4 3 2

Consumo di nastro (kg/m2) 57 55 43

Consumo di flusso (kg/m2) 34 33 26

Nota: overlap pari a 5 mm

Project summary

Test 825, ESW 1 layer high productivity solution, overlay thickness 5,0-5,5 mm

Test number 5570: Strip dimensions 60x0,5 mm, subjected to PWHT 620 °C/3,5 h 5571: Strip dimensions 60x0,5 mm, subjected to PWHT 620 °C/5x3,5 h

Process ESW

Equipment Cladding head: ESW 90; power sources: 2 x LAF1601 (parallel connection)

Consumables 1. OK Band NiFeCr1 (825 strip), dimensions 60x0,5 mm2. OK Flux 10.11

Base material P355NL1 (SA516 Gr. 60), thk 50 mm

PWHT conditions

1. (Test n. 5570) Thermal cycle:- Heating rate: 55 °C/hour (free up to 300 °C)- Holding temperature/time: 620 ± 10 °C/3,5 hours- Cooling rate: 55 °C/hour (free under 300 °C)

2. (Test n. 5571) Thermal cycle (cycle repeated 5 times, providing total holding time 17,5 h @ 620 °C)- Heating rate: 55 °C/hour (free up to 300 °C)- Holding temperature/time: 620 ± 10 °C/3,5 hours- Cooling rate: 55 °C/hour (free under 300 °C)

Testing scope

1. Optimization of process meeting requirements in overlay 5,0-5,5 mm2. 100% PT Examination, acc. to ASME IX, in PWHT conditions3. 100% UT Examination, acc. to ASME SA-578, in PWHT conditions4. Transverse Hardness survey (WM+HAZ+BM), Hv10, ISO 6507-1:20065. 4x Side bend transverse, ASTM E190-92: 2008, in PWHT conditions6. Chemical analysis located at 3 mm from the top of the surface

Test n. Current (A)

Voltage (V)

Speed (cm/min)

Heat input

(kJ/mm)

Overlay thickness (mm)

5570/5571 1660 25 27 9,2 5,0÷5,5

Note: stick-out 25 mm

Tabella 16 - Parametri di placcatura per nastro 60x0,5 mm in monostrato e spessore del deposito.



90x0,5 mm (come da Tabella 21).Nella Tabella 22 si riportano i para-metri di saldatura e le analisi chimi-che del nastro utilizzato e del de-posito ottenuto con passata singola (Tabella 23). Come per il saggio eseguito con nastro 60x0,5 mm, i controlli non distruttivi e le prove meccaniche hanno dato un riscontro positivo. Di seguito si valutano i benefici portati alla produttività dall’ottimiz-

Analysis scope C Si P S Ni Cr Mo Mn Ti Cu Al Fe

Strip 0,014 0,28 0,013 0,005 43 22,5 2,98 0,56 0,97 2,17 0,16 27,6

6234 (Top surface) 0,026 0,90 0,015 0,004 39,6 20,9 2,83 0,53 0,10 1,87 0,04 33,4

6234-1 (3 mm surface) 0,021 0,89 0,015 0,003 39,5 20,8 2,85 0,51 0,13 1,86 0,05 32,6

AWS/SFA 5.14: EQNiFeCr-1 < 0,05 < 0,50 < 0,03 < 0,03 38-46 19,5-23,5 2,3-3,5 < 1,0 0,6-1,2 1,5-3,0 < 0,20 > 22

Hardness test: ISO 6507-1:2006

Location Single values (Hv10) Average

PWHT 620 °C/3,5 h WM 147 155 149 150

PWHT 620 °C/3,5 h HAZ 201 217 215 211

PWHT 620 °C/3,5 h BM 160 162 163 162

PWHT 5x620 °C/3,5 h WM 151 156 152 153

PWHT 5x620 °C/3,5 h HAZ 208 210 208 209

PWHT 5x620 °C/3,5 h BM 158 150 153 154

Figura 9 - Superficie del placcato. Figura 10 - Dettaglio della sovrapposizione.


Bend test: test standard ASTM E190-92: 2008 (tested in PWHT conditions)

Type Thickness(mm)

Former diameter (mm)

Distance rol-lers (mm)

Bend angle (°) Results

PWHT 620 °C/3,5 h SBT 10 40 63,2 180 Acceptable

PWHT 5x620 °C/3,5 h SBT 10 40 63,2 180 Acceptable

Note: SBT: Side Bend Transverse.

Tabella 18 - Riepilogo dei controlli non distruttivi eseguiti e relativo esito.

NDT summary

Test method Test standard Test location Result

PWHT 620 °C/3,5 h PT ASME IX 100% overlay surface area Acceptable

PWHT 620 °C/3,5 h UT ASME SA 578 100% overlay surface area Acceptable

PWHT 5x620 °C/3,5 h PT ASME IX 100% overlay surface area Acceptable

PWHT 5x620 °C/3,5 h UT ASME SA 578 100% overlay surface area Acceptable





zazione del processo di placcatu-ra e dei parametri elettrici utilizzati (Tabella 24). Come si evince dalla precedente tabella, l’ottimizzazio-ne dei parametri ha portato ad un aumento della velocità di placcatu-ra da 17 a 26 cm/min con un con-seguente aumento della produtti-vità del 52% (dati riferiti al nastro 90x0,5 mm).

4. Conclusioni

Sicuramente il processo ad elet-troscoria è in grado di garantire un alto tasso di deposito anche utiliz-zando un flusso neutro, nettamente superiore alla placcatura a nastro ad arco sommerso (SAW). In base a quanto qui trattato, il processo ESW può essere adottato sia con il nastro 60x0,5 mm sia con il na-stro 90x0,5 mm senza alcuna gros-sa difficoltà in combinazione con nastri a base nichel (alloy 825 in

questo studio); questo dicasi sia per la soluzione monostrato sia per la soluzione bi-strato. In base al

know-how acquisito, e stabilendo a priori i dettami del caso specifico, è possibile soddisfare anche requisiti particolari quali, per esempio, il con-tenuto di nichel > 40% sul deposito.Il passare dall’impiego del nastro 60x0,5 mm al nastro 90x0,5 mm comporta un aumento in termini di produttività del 50% ed un rispar-mio del 3,5% sul costo dei consu-

Project summary

Project 825, ESW 1 layer high productivity solution, overlay thickness 5,0-5,5 mm.

Test number 6234: Strip dimensions 90x0,5 mm, subjected to PWHT 620 °C/8 h 6235: Strip dimensions 90x0,5 mm, subjected to PWHT 620 °C/28 h

Process ESW

Consumable 1. OK Band NiFeCr1 (825 strip), dimensions 90x0,5 mm2. OK Flux 10.11

Base material SA 387 P22/10CrMo9-10, thk 50 mm

PWHT conditions


2. (Test n. 6235)- Heating rate: 55° C/hour (free up to 300 °C)- Holding temperature/time: 655 ± 10 °C/28 hours- Cooling rate: 55 °C/hour (free under 300 °C)

Testing scope

1. Optimization of process meeting requirements in overlay 5,0-5,5 mm 2. 100% PT Examination, acc. to ASME IX, in PWHT conditions 3. 100% UT Examination, acc. to ASME SA-578, in PWHT conditions 4. Transverse Hardness survey (WM+HAZ+BM), Hv10, ISO 6507-1:20065. 4x Side bend transverse, ASTM E190-92: 2008, in PWHT conditions6. Chemical analysis located at top and 3 mm below the surface

Tabella 21 - Condizioni del test di placcatura (ottimizzazione monostrato con nastro 90x0,5 mm).

Test n. Current (A)

Voltage (V)

Speed (cm/min)

Heat input (kJ/mm)

Overlay thickness (mm)

6234/6235 2300 25 26 13,3 5,0÷5,5

Tabella 22 - Parametri di placcatura per nastro 90x0,5 mm in monostrato e spessore del deposito.

Figura 11 - Produttività dei processi a confronto.



Analysis scope C Si P S Ni Cr Mo Mn Ti Cu Al Fe

Strip 0,014 0,28 0,013 0,005 43 22,5 2,98 0,56 0,97 2,17 0,16 27,6

5570/5571 (Top surface) 0,029 0,78 0,013 0,002 38,2 20,1 2,6 0,62 0,08 1,91 0,02 36,2

5570-1 (3 mm surface) 0,029 0,79 0,014 0,002 38,2 20,1 2,66 0,64 0,12 1,88 0,04 35,9


EQNiFeCr-1< 0,05 < 0,50 < 0,03 < 0,03 38-46 19,5-23,5 2,3-3,5 < 1,0 0,6-1,2 1,5-3,0 < 0,20 > 22

High speed ESW

2 layers

High speed ESW

2 layers

ESWsingle layer

High speedESW

single layer

High speedESW

single layer

Larghezza nastro (mm) 60 90 90 60 90

# strati 2 2 1 1 1

Velocità placcatura (cm/min) 30 30 17 27 26

Velocità nastro (cm/min) 160 150 150 250 230

Spessore deposito (mm) 6,5 6,5 5,0 5,0 5,0

Produttività (m2/h) 0,54 0,81 0,92 0,97 1,40

Produttività (kg/h) 23 33 33 37 51

# overlaps/m2 31 20 10 16 10

Materiale perso per overlaps (kg/m2) 4 3 2 3 2

Consumo di nastro (kg/m2) 57 55 43 44 43

Consumo di flusso (kg/m2) 34 33 26 26 26

Nota: overlap pari a 5 mm.


mabili (grazie al minor numero di sovrapposizioni).Nel caso di placcature, soprattutto monostrato, ad elettroscoria con nastri a base nichel ove sia richie-sto un deposito il più sottile pos-sibile, si deve prestare attenzione all’irregolarità della linea di fusione ed al fenomeno della diffusione; si raccomanda, quindi, di aggiungere almeno 1,5 mm allo spessore del deposito di cui deve esserne garan-tita l’analisi chimica (generalmente


sono richiesti 3 mm). La soluzione monostrato, rispetto alla bistrato, offre considerevoli benefici:• sia per quanto riguarda il mi-

nor impiego di consumabili in kg/m2 per il ridotto spessore del deposito;

• sia per quanto riguarda i ridotti costi di produzione grazie al ri-sparmio sulle ore di mano d’o-pera.

L’ottimizzazione dei parametri di placcatura (per il nastro 90x0,5 mm)

ha permesso di incrementare la ve-locità sino a 26 cm/min, pur rispet-tando il deposito minimo di 5,0 mm, con un aumento del 52% della pro-duttività rispetto alla velocità comu-nemente impiegata per un nastro da 90x0,5 mm a base nichel.

Riferimenti bibliograficiIl presente articolo riporta solo ri-sultati di test condotti presso i labo-ratori di Esab.

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