Tvrdo navarivanje (hardfacing) je postupak zavarivanja koji se primarno koristi za nanošenje materijala otpornog na habanje na dijelove izložene visokim razinama abrazije, udara, erozije ili drugim oblicima mehaničkog trošenja. Tvrdo navarivanje produljuje vijek trajanja komponenti zavarivanjem sloja tvrde i otporne legure, često obogaćene visokim udjelom karbida ili drugih tvrdih čestica, na površinu jeftinijeg čelika ili legure. Postupak nanošenja može uključivati ručno elektrolučno zavarivanje (SMAW), MIG/MAG zavarivanje (GMAW), zavarivanje punjenom žicom (FCAW), zavarivanje pod praškom (SAW), plazma navarivanje (PTA) ili lasersko navarivanje. Svi postupci imaju za cilj poboljšati otpornost na trošenje bez znatnog narušavanja strukturne čvrstoće osnovnog materijala. Kontrola miješanja sa osnovnim materijalom, geometrije navara i unosa topline osigurava ujednačenu tvrdoću i smanjuje opasnost od defekata poput pucanja.
Navarivanje (cladding) je širi pojam od tvrdog navarivanja te označava nanošenje drugačijeg metala ili legure na osnovni materijal s ciljem zaštite od korozije, visokih temperatura ili trošenja. Iako se i navarivanje često provodi zavarivanjem, može obuhvaćati i druge specijalizirane tehnike. Navarivanje se učestalo primjenjuje u kemijskoj i naftnoj industriji, kod proizvodnje energije te u offshore uvjetima.
Razlika između ova dva postupka prvenstveno se ogleda u svrsi i odabiru materijala. Tvrdo navarivanje (hardfacing) uglavnom cilja otpornosti na trošenje putem vrlo tvrdog navara, tipično od 55 do 67 HRC tvrdoće, koji može sadržavati kromove karbide, volframove karbide ili legure s visokim udjelom mangana. Navarivanju (cladding) je cilj otpornost prema koroziji ili stabilnost na visokim temperaturama iako zaštita od trošenja može biti sekundarni cilj. Odabir između tvrdog navarivanja ili navarivanja ovisi o prevladavajućem mehanizmu trošenja materijala: ako je korozija glavni problem, prednost ima navarivanje; ako je glavni problem mehaničko trošenje, primjerenije je tvrdo navarivanje. Oba postupka temelje se na konceptu nanošenja sloja materijala radi poboljšanja performansi u radnim uvjetima te zahtijevaju pozornost prema parametrima zavarivanja, zoni utjecaja topline, kontroli miješanja i odgovarajućim postupcima predgrijavanja i naknadne toplinske obrade kada je to potrebno.
Industrijske komponente pod utjecajem su raznih vidova neželjenog trošenja koji utječu na dugovječnost i radne performanse opreme. Odabir materijala za tvrdo navarivanje i navarivanje zahtijeva usklađivanje kemijskog sastava i mehaničkih svojstava navarenog sloja s glavnim čimbenicima trošenja u određenoj primjeni. VORAX analizira trošenje u vašoj radnoj srediti i pruža ciljane stručne prijedloge kako bi osigurali optimalnu učinkovitost opreme.
Troškovi povezani s trošenjem iznose do 5% BDP-a određene zemlje, ovisno o stupnju industrijalizacije, praksama u pojedinim sektorima i mjerama prevencije. U stvarnim radnim uvjetima, abrazija, erozija i korozija često djeluju istodobno, ubrzavajući degradaciju materijala. Korozivni uvjeti oslabljuju zaštitne slojeve, čineći površine osjetljivijima na abrazivna ili erozivna oštećenja. VORAX se bavi ovim složenim učincima pomoću preciznim odabirom materijala, višefunkcionalnim navarivanjima i stručnog savjetovanja, čime omogućujemo smanjenje zastoja i troškova održavanja. Naše iskustvo i napredna tehnologija pružaju prilagođena rješenja za povećanje pouzdanosti opreme i produktivnosti.
Abrazija nastaje kada tvrde čestice silom uklanjaju površinski materijal. Razlika u tvrdoći između abrazivnih čestica i materijala uvelike utječe na intenzitet trošenja. Industrije poput rudarstva, građevinarstva, cementne industrije i poljoprivrede svakodnevno se suočavaju s abrazivnim trošenjem zbog neprestanog kontakta površina sa pijeskom, rudom ili drugim abrazivnim materijalima. Abrazija može činiti velik dio ukupnih troškova održavanja, često od 20% do 50% u industrijama podložnima snažnom trošenju.
VORAX nudi materijale za tvrdo navarivanje obogaćene karbidima kako bi se povećala tvrdoća površine i produljila trajnost komponenata. Slojevi navareni krom karbidima postupcima navarivanja praškom punjenom žicom dokazano pružaju izvrsnu tvrdoću i mikrostrukturnu stabilnost u abrazivnim uvjetima. Slojevi na bazi volfram karbida, iako skuplji, izvrsno se ponašaju u ekstremnim uvjetima u kojima sustavi na bazi krom karbida pokazuju nedovoljnu trajnost. Višekarbidne i nano-strukturirane karbidne formulacije dodatno poboljšavaju žilavost, preraspodjeljuju naprezanja i značajno produljuju radni vijek komponenata u uvjetima intenzivne abrazije.
Erozija nastaje uslijed ponavljanog udara česticama nošenih strujom fluida (tekućine ili plina/zraka). Ključni čimbenici erozivnog trošenja su brzina čestica, kut udara te razlika u tvrdoći materijala. Troškovi povezani s erozijom kreću se u rasponu od 5% do 15% ukupnih troškova održavanja u industrijama izloženima erozivnom utjecaju poput termoelektrane na ugljen i plinskih turbina, cementnih postrojenja, kemijske industrije te u rukovanju i obradi mineralnih sirovina.
VORAX nudi materijale otporne na eroziju, optimizirane za žilavost i trajnost u zahtjevnim radnim uvjetima. Navareni slojevi na bazi volfram karbida, primijenjeni plazma prijenosnim lukom (PTA) ili laserskim navarivanjem, pokazuju iznimnu otpornost na erozivno trošenje uzrokovano udarima čestica velikih brzina. Visoka tvrdoća i žilavost navarenih slojeva omogućuju zadržavanje performansi u suhim i mokrim erozivnim uvjetima, što ih čini osobito učinkovitima u rudarstvu i proizvodnji energije. Ispitivanja u industriji potvrđuju da slojevi s volfram karbidom imaju znatno dulju trajnost i manje troškove održavanja u usporedbi s tradicionalnim čelicima i ljevovima.
Korozivno trošenje kombinira kemijske ili elektrokemijske reakcije s mehaničkom degradacijom. Kiseline, soli i industrijske kemikalije mogu oslabiti zaštitne slojeve, ubrzavajući trošenje. Samo korozija može činiti otprilike 25% do 40% troškova održavanja u industrijama koje rade u agresivnim uvjetima.
VORAX nudi rješenja otporna na koroziju za zaštitu opreme, strojeva, cjevovoda i procesnih posuda, produljujući im vijek trajanja i sprječavajući zastoje. Legure na bazi nikla obogaćene kromom i molibdenom široko su prihvaćene zbog stvaranja stabilnih pasivnih filmova, što je potvrđeno ASTM G48 ispitivanjima. Ovi TIG, plazma ili laserskim postupkom navareni slojevi pokazuju iznimnu učinkovitost u smanjivanju održavanja i sprječavanju korozijskih oštećenja u zahtjevnim radnim okruženjima.
Udarna trošenja nastaju kada su površine izložene ponovljenim ili iznenadnim opterećenjima uzrokujući lokaliziranu plastičnu deformaciju, mikroprskotine ili lom. U industrijama poput rudarstva, drobljenja i kod teške mehanizacije česti udari čine 10% do 25% ukupnih troškova održavanja.
Navareni slojevi od visokomanganskog austenitnog čelika (npr. Hadfield čelik) mogu izdržati ponavljajuće udare zahvaljujući plastičnoj deformaciji umjesto loma. Legure ojačane karbidima, koje sadrže krom ili titan karbide, pružaju ravnotežu između žilavosti i lokalizirane tvrdoće, čime produžuju vijek trajanja pri snažnim udarnim opterećenjima. Ovi se slojevi obično nanose postupkom navarivanja praškom punjenom žicom ili elektrodama osiguravajući čvrstu metaluršku vezu i poboljšanu trajnost komponenata.
Svaka tehnika navarivanja nudi prednosti u pogledu brzine navarivanja, toplinskog unosa, kontrole miješanja s osnovnim materijalom te kvalitete navara. VORAX materijali se koriste za razne tehnike navarivanja kako bi osigurali prilagođena rješenja za zaštitu od trošenja u rudarskoj, cementnoj, građevinskoj, naftnoj i elektroenergetskoj industriji.
Pune žice za tvrdo navarivanje oslanjaju se na vanjske zaštitne plinove (npr. smjese Ar/CO₂) kako bi se zaštitio zavar. Ovakav pristup omogućuje preciznu kontrolu dodatnog materijala radi postizanja ciljanih svojstava, poput otpornosti na abraziju ili koroziju, što ih čini prikladnima za širok raspon navarivanja opreme u preradi minerala i cementnim pogonima. VORAX obično preporučuje pune žice za primjene koje zahtijevaju jednoličnu debljinu navara i ujednačenu mikrostrukturu.
Praškom punjene žice (FCAW) sadrže sredstva za taljenje, legirne elemente i spojeve za stvaranje troske, često omogućujući veću brzinu navarivanja od punih žica. Ova metoda je široko prihvaćena u rudarskoj, cementnoj i mineralnoj industriji (npr. zubi korpi, lopate bagera) koje su izložene abrazivnim trošenjima mineralnim sirovinama. VORAX praškom punjene žice legirane kromovim karbidima mogu značajno produljiti intervale servisiranja uz visoku brzinu navarivanja.
Samozaštitne praškom punjene žice razvijene su kako bi omogućile tvrdo navarivanje u okruženjima gdje je vanjska zaštita plinom nepraktična, poput bagera u površinskim kopovima ili vanjskih cjevovoda u termoelektranama. Korišteni spojevi u prašku stvaraju zaštitni plinski omotač, smanjujući potrebu za dodatnom opremom i pojednostavljujući navarivanje. Ispitivanja su utvrdila da nove generacije praškom punjenih samozaštitnih žica postižu visoke brzine navarivanja i izvrsna mehanička svojstva u zahtjevnim radnim uvjetima.
TIG navarivanje ili punim nazivom elektrolučno navarivanje netaljivom volframovom elektrodom pod zaštitom inertnog plina omogućuje vrhunsku kontrolu nad unosom topline i geometrijom navarenih slojeva koristeći netaljivu volfram elektrodu. Industrije koje se suočavaju s visokim temperaturama ili korozivnim okruženjima, poput termoelektrana ili ljevaonica, često biraju TIG navarivanje za precizna tvrda navarivanja. VORAX koristi TIG postupak navarivanja za nanošenje slojeva na bazi volfram karbida, kobalta i nikla koji pružaju otpornost na abraziju i eroziju, uz minimalno miješanje s osnovnim materijalom i uz izvrsnu kvalitetu navara.
Plazma navarivanje (PTA) koristi plazma luk za taljenje praha ili žice na podlogu uz minimalno miješanje s osnovnim materijalom. Precizno kontrolirano plazma navarivanje osigurava ravnomjernu raspodjelu karbida što rezultira dugim vijekom trajanja opreme izložene snažnom trošenju. PTA navareni slojevi na bazi VORAX volfram karbida ostvaruju izvrsne rezultate u rudarstvu i termoelektranama odnosno u sredinama koje zahtijevaju visoku otpornost na snažnu abraziju i udarce.
Lasersko navarivanje koristi visokoenergetski laserski snop za taljenje praha uz iznimno nisku razinu miješanja s osnovnim materijalom. Ove su metode posebno korisne za precizne popravke i održavanje uskih dimenzijskih tolerancija. VORAX prahovi za lasersko navarivanje omogućuju formiranje finozrnate mikrostrukture, čime se značajno poboljšava otpornost na abraziju i eroziju.
Elektrolučno zavarivanje taljivom elektrodom pod zaštitom praška ili EPP zavarivanje koristi prašak koji štiti električni luk, čime se postiže minimalno prskanje i iznimno visok depozit navarenog materijala. VORAX materijali za EPP navarivanja osiguravaju učinkovita rješenja za navarivanje debelih zaštitnih slojeva na velikim površinama ili promjerima smanjujući zastoje i troškove održavanja. Pored rudnika, termoelektrane i cementna industrija često koriste EPP navarivanja za nanošenje zaštitnih slojeva na velike industrijske komponente.