Aliajul 20 este aliajul fier-nichel-crom la care inginerii chimici îl ating atunci când mediul este acid sulfuric și gradele inoxidabile nu sunt suficiente. Aliajul, UNS N08020, ocupă o poziție îngustă, dar foarte utilizată în tabelul de coroziune: rezistă acidului sulfuric într-o gamă largă de concentrații la temperaturi moderate, ridică din umeri acizii amestecați care înfrâng 316L și costă o fracțiune din aliajele grele de nichel cu molibden.
Formulare de produs
Bar & Rod
Farfurie & Foaie
Coil & Strip
Țevi și tuburi
Montare: Flanșă, T, Cot, Reductor etc.
Forjare: inel, arbore, cerc, bloc etc.
Unde Alloy 20 se află în masa de coroziune
Cel mai rapid mod de a înțelege Alloy 20 este de către vecinii săi. Sub ea, în conținutul de aliaj, inoxidabilul 316L eșuează în acid sulfuric cald și în medii de clorură, deoarece nivelul său de molibden, 2-3%, este prea scăzut pentru a păstra filmul pasiv.
Deasupra acestuia, aliajele pe bază de nichel, cum ar fi C-276, suportă întreaga sarcină de acid sulfuric la temperaturi și concentrații mai ridicate, dar la un preț de câteva ori mai mare. Aliajul 20 este etapa de mijloc: nichel la 32-38% cu crom, molibden și cupru, proiectat special pentru serviciul cu acid sulfuric și pentru mediile de amestec de acid și clorură care apar în jurul său într-o fabrică chimică.
Conținutul de cupru este rândul neobișnuit. Cuprul nu este un aditiv obișnuit al oțelurilor rezistente la coroziune, dar în aliajul 20 este elementul care modifică comportamentul la coroziune în acid sulfuric: îmbunătățește rezistența în regiunea reducătoare, acidă diluată, unde filmul de oxid de crom nu este stabil, și lucrează cu molibdenul pentru a rezista la atacul clorurii și a clorurii.
Rezultatul este un aliaj a cărui performanță a acidului sulfuric se extinde până la o concentrație de aproximativ 50% la temperaturi de până la aproximativ 80-100 de grade - anvelopa în care funcționează cea mai mare parte a conductelor de manipulare a acidului din fabricile de îngrășăminte, metalurgice și chimice de specialitate.
Compoziția chimică conform ASTM B729
Limitele de compoziție de mai jos urmează ASTM B729, specificația pentru țevi și tuburi fără sudură pentru UNS N08020. Fierul este elementul de echilibru.
| Element | Limită de compoziție, % |
| Ni | 32.0 - 38.0 |
| Cr | 19.0 - 21.0 |
| lu | 2.0 - 3.0 |
| Cu | 3.0 - 4.0 |
| Nb + Ta | 8 x C min la 1,0 max |
| C | 0.07 max |
| Mn | 2.0 max |
| Si | 1.0 max |
| P | 0.045 max |
| S | 0.035 max |
| Fe | Echilibru |
Trei rânduri contează pentru cumpărător. Nichelul la 32,0-38,0% este matricea și motivul pentru care aliajul rezistă la fisurarea prin coroziune-corroziune cu clorură mult mai bine decât clasele de inoxidabil austenitic. Rândurile de molibden și cupru stabilesc împreună comportamentul acidului sulfuric și rezistența la pitting.
Și rândul de columbiu-plus-tantal la 8 x C minim este stabilizatorul: leagă carbonul, astfel încât aliajul să poată fi sudat și utilizat fără sensibilizarea care altfel ar crea o limită de cereale sărăcită de crom în zona afectată de căldură. Designul stabilizat cu niobiu este ceea ce face din Alloy 20 un material prietenos cu producătorul - este sudat și pus în funcțiune cu acid fără un tratament termic după sudare.
Proprietăți mecanice conform ASTM B729
Țevi și tub din aliaj 20sunt furnizate în stare stabilizată-recoace, iar ASTM B729 necesită următoarele proprietăți mecanice minime:
| Proprietate | Valoarea minimă (ASTM B729) |
| Rezistență la tracțiune | 551 MPa (80 ksi) |
| Limita de curgere, compensare de 0,2%. | 241 MPa (35 ksi) |
| Elongaţie | 30% |
Valorile tipice de producție în starea de recoacere stabilizată sunt de aproximativ 620 MPa la tracțiune și randament de 280 MPa cu 40% alungire. Rezistența este în aceeași gamă ca și inoxidabilul austenitic recoapt, ceea ce înseamnă că aliajul fabrică cu aceeași practică de magazin: se îndoaie, se rulează și se mașinează ca un grad de tip 316, cu o rată de întărire puțin mai mare.
Simplitatea mecanică a specificației - o condiție de livrare, fără matrice de tratament termic - face parte din motivul pentru care Alloy 20 este considerat un cal de bătaie: cumpărătorul comandă recoacere stabilizată, iar producătorul îl sudează fără o calificare specială de procedură dincolo de practica normală a aliajului.
Proprietăți fizice
| Proprietate | Valoare |
| Densitate | 8,08 g/cm³ |
| Interval de topire | 1400 - 1443 grad (aprox.) |
| Modulul de elasticitate | 200 GPa (aprox.) |
| Structura | Austenitic, nemagnetic |
| Conductivitate termică, 100 de grade | 13,5 W/m·K (aprox.) |
Plicul de acid sulfuric, aplicat
Întrebarea practică la fiecare întrebare despre Alloy 20 este „va ține această taxă acidă?” Răspunsul este o funcție de concentrație și temperatură, iar tabelul de mai jos este prescurtarea inginerească pe care o folosesc de fapt proiectanții de instalații. Valorile sunt orientative de service pentru țevi și tuburi, nu un substitut pentru un test de coroziune pe mediul de proces exact.
| Mediu | Concentrare / stare | Verdictul aliaj 20 |
| Acid sulfuric | 0 - 50%, până la ~80-100 de grade | Bun spre excelent - pachetul de servicii de bază |
| Acid sulfuric | Peste 50%, sau fierbinte | Rapid mai rău - luați în considerare un aliaj mai mare |
| Acid fosforic | Acid fosforic proces umed | Bun - alegere standard în plantele de îngrășăminte |
| Acid azotic | Toate concentrațiile | Bun, asemănător cu familia 304L |
| Acizi amestecați | Băi de decapare H2SO4 + HCl, HNO3 + HF | Bun - unde 316L eșuează |
| Medii clorurate | Apă sărată, saramură, urme de clor umed | Moderat - rezistență la pitting peste 316L, sub aliajele de nichel |
| Soluții caustice | Dilua | Bun |
Două reguli practice completează imaginea. În primul rând, în intervalul critic de aproximativ 10-50% acid sulfuric, ratele de coroziune sunt puternic sensibile la temperatură și la urmele de oxidanți din acid; o supărare care ridică temperatura cu 20 de grade poate modifica rata de coroziune cu un ordin de mărime, astfel încât specificația ar trebui făcută în raport cu cea mai proastă condiție de funcționare, nu cu cea normală.
În al doilea rând, pentru acidul care trebuie manevrat fierbinte și concentrat, răspunsul economic nu este mai mult perete de aliaj 20 - este un pas până la un aliaj cu nichel mai mare, iar decizia ar trebui luată pe masa de coroziune, nu pe grosimea peretelui.
Specificații și forme de produs
Aliajul 20 este furnizat conform următoarelor specificații, selectate după forma produsului:
- ASTM B729 / ASME SB-729 - țeavă și tub fără sudură
- ASTM B464 / ASME SB-464 - teava sudata
- Tub sudat ASTM B468 - pentru schimbătoare de căldură
- ASTM B463 / ASME SB-463 - placă, foaie și bandă
- ASTM B473 - bară, tijă și piese forjate
Țeava fără sudură sub B729 acoperă gama NPS până la diametre mari, cu grafice prin clasele de pereți grei; țeava sudată sub B464 este produsă din bandă recoaptă stabilizată și este o opțiune rentabilă pentru diametre mari în care cusătura este radiografiată și îmbinarea este acceptată. Pentru tubul schimbător de căldură, B468 guvernează, iar tubul este furnizat în lungimi drepte gata de rulare în foaia tubulară. Condiția de recoacere stabilizată se aplică tuturor formelor.
Aplicații tipice
Țevi și tub din aliaj 20sunt specificate în următoarele servicii:
- Linii de transfer și recirculare a acidului sulfuric în instalații chimice
- Evaporatoare și conducte de acid fosforic cu proces umed în instalațiile de îngrășăminte
- Schimbătoare de căldură și condensatoare care manipulează medii acide și clorurate
- Țevi de baie de decapare și sisteme de recuperare a acidului în oțelării
- Cauciuc sintetic, produse farmaceutice și conducte pentru procese chimice de specialitate
- Pompă, supapă și componente de instrumente în serviciul acid
În fiecare serviciu, aliajul este răspunsul de mijloc economic: închide decalajul în care 316L eșuează și o face la un preț mult sub aliajele pe bază de nichel. Decizia recurentă de proiectare este sarcina acidă - concentrație, temperatură și prezența clorurilor sau oxidanților - și Alloy 20 câștigă atunci când sarcina se află în interiorul plicului său.
Sudarea si fabricarea
Aliajul 20 este sudat cu umplutură potrivită din aceeași familie - ER320 sau ER320LR pentru AWS A5.9 pentru GTAW și GMAW și E320 sau E320LR pentru AWS A5.4 pentru SMAW - și nu este necesar nici un tratament termic de preîncălzire sau post-sudare. Chimia stabilizată înseamnă că zona afectată de căldură își păstrează rezistența la coroziune în starea de sudare, ceea ce este avantajul practic care face ca aliajul să fie preferatul magazinului.
Practica sudurii urmează disciplina austenitică: suprafețe de îmbinare curate, aport de căldură controlat și temperatură interpass scăzută. Aliajul se formează la rece, deși se întărește puțin mai repede decât 316L și se prelucrează cu practici standard și scule ascuțite.
Ce să specificați la comandă
Pentru a menține curată o întrebare despre Alloy 20, precizați următoarele:
- Standard și formă: „țeavă fără sudură conform ASTM B729, UNS N08020” sau „țeavă sudată conform ASTM B464”
- Dimensiune: NPS + program pentru teava, OD x perete in milimetri pentru tub
- Stare: stabilizat-recoace
- Lungime și finisaj final: lungimi fixe sau aleatorii, capăt simplu sau teșit
- Certificat: EN 10204 3.1 cu chimie termică și rezultate la tracțiune
FAQ
Î: Pentru ce este folosit Alloy 20?
R: În primul rând, serviciul de acid sulfuric - linii de transfer, schimbătoare de căldură și conducte de proces în fabrici chimice, de îngrășăminte și metalurgice - plus medii cu amestec de acizi și clorură în care 316L se defectează.
Î: Care este diferența dintre Alloy 20 și 316L?
R: Aliajul 20 conține aproximativ de trei ori mai mult nichelul 316L plus 3-4% cupru și stabilizare columbiu. Rezultatul este o rezistență mult mai bună la acid sulfuric și la fisurarea prin stres-coroziune clorură, la un preț mai mare.
Î: Este Alloy 20 la fel cu 20Cb-3?
R: Numele sunt utilizate în mod obișnuit pentru aceeași familie de chimie. Aliajul 20, UNS N08020, este gradul stabilizat standard; 20Cb-3 este un nume comercial istoric pentru același material.
Î: Se poateTeava din aliaj 20fi sudat?
R: Da, cu umplutură ER320/ER320LR, fără preîncălzire și fără tratament termic post-sudare. Stabilizarea cu columbiu menține zona de sudură afectată de căldură rezistentă la coroziune în starea de sudare.
Î: Care este temperatura maximă de serviciu pentru Alloy 20?
R: Pentru servicii structurale, aproximativ 500-600 de grade cu rezistență redusă brusc. Pentru serviciul de coroziune acidă, limita practică este stabilită de concentrația acidului și de nivelul de temperatură, nu numai de temperatura metalului.
Î: Care este densitatea aliajului 20?
R: Aproximativ 8,08 g/cm³, aproape de clasele de inoxidabil austenitic, astfel încât greutatea țevii este calculată cu factorul inoxidabil standard de 0,02466 x (OD - WT) x WT în kg pe metru.
