Alloy 20 je slitina železa, niklu a chrómu, po které sahají inženýři v chemických závodech, když je médiem kyselina sírová a nerezové třídy nestačí. Slitina UNS N08020 zaujímá v tabulce koroze úzkou, ale hojně používanou pozici: odolává kyselině sírové v širokém koncentračním rozsahu při mírných teplotách, odstraňuje směsné kyseliny, které porážejí 316L, a stojí zlomek slitin molybdenu a niklu.
Formuláře produktu
Bar & Rod
Talíř a plech
Coil & Strip
Pipe & Tube
Upevnění: příruba, T, koleno, redukce atd.
Kování: kroužek, hřídel, kruh, blok atd.
Kde Alloy 20 sedí v tabulce koroze
Nejrychlejší způsob, jak pochopit Alloy 20, je u jejích sousedů. Pod ním v obsahu slitiny nerez 316L selhává v teplé kyselině sírové a v chloridovém médiu, protože jeho hladina molybdenu, 2-3 %, je příliš nízká na to, aby udržela pasivní film.
Kromě toho slitiny na bázi niklu, jako je C-276, nesou plné zatížení kyseliny sírové při vyšších teplotách a koncentracích, ale za několikanásobně vyšší cenu. Alloy 20 je střední krok: nikl v množství 32-38 % s chromem, molybdenem a mědí, navržený speciálně pro použití s kyselinou sírovou a pro prostředí se směsí kyselin a chloridů, které se kolem něj objevují v chemické továrně.
Obsah mědi je neobvyklý řádek. Měď není běžnou legovací přísadou do korozivzdorných ocelí, ale ve slitině Alloy 20 je to prvek, který posouvá korozní chování v kyselině sírové: zlepšuje odolnost v redukující oblasti se zředěnou kyselinou, kde film oxidu chromitého není stabilní, a spolupracuje s molybdenem, aby odolal důlkovému a štěrbinovému napadení médií obsahujících chloridy.
Výsledkem je slitina, jejíž vlastnosti kyseliny sírové dosahují zhruba 50% koncentrace při teplotách do asi 80-100 stupňů - obal, ve kterém pracuje většina potrubí manipulujících s kyselinami v hnojivech, metalurgických a speciálních chemických závodech.
Chemické složení podle ASTM B729
Níže uvedené limity složení se řídí ASTM B729, specifikací bezešvých trubek a trubek pro UNS N08020. Železo je prvek rovnováhy.
| Živel | Limit složení, % |
| Ni | 32.0 - 38.0 |
| Cr | 19.0 - 21.0 |
| Mo | 2.0 - 3.0 |
| Cu | 3.0 - 4.0 |
| Nb + Ta | 8 x C min až 1,0 max |
| C | 0.07 max |
| Mn | 2.0 max |
| Si | 1.0 max |
| P | 0.045 max |
| S | 0.035 max |
| Fe | Váhy |
Pro kupujícího jsou důležité tři řady. Nikl s obsahem 32,0-38,0 % je matricí a důvodem, proč slitina odolává chloridovému koroznímu praskání mnohem lépe než austenitické nerezové třídy. Řady molybdenu a mědi společně určují chování kyseliny sírové a odolnost proti důlkové korozi.
A řada kolumbium-plus-tantal s minimem 8 x C je stabilizátor: váže uhlík, takže slitinu lze svařovat a používat bez senzibilizace, která by jinak vytvořila hranici zrn ochuzenou o chrom v tepelně ovlivněné zóně. Niobem stabilizovaný design je to, co dělá Alloy 20 materiálem vhodným pro zpracovatele – svařuje se a uvádí do kyselého provozu bez tepelného zpracování po svařování.
Mechanické vlastnosti podle ASTM B729
Trubka a trubka ze slitiny 20jsou dodávány ve stabilizovaném žíhaném stavu a ASTM B729 vyžaduje následující minimální mechanické vlastnosti:
| Vlastnictví | Minimální hodnota (ASTM B729) |
| Pevnost v tahu | 551 MPa (80 ksi) |
| Mez kluzu, offset 0,2 %. | 241 MPa (35 ksi) |
| Prodloužení | 30% |
Typické výrobní hodnoty ve stabilizovaném žíhaném stavu se pohybují kolem 620 MPa v tahu a 280 MPa výtěžku při 40% prodloužení. Pevnost je ve stejném rozsahu jako u žíhané austenitické nerezové oceli, což znamená, že slitina se vyrábí stejnou dílenskou praxí: ohýbá se, válcová a obrábí jako třída typu 316, s mírně vyšší rychlostí mechanického zpevnění.
Mechanická jednoduchost specifikace – jedna dodací podmínka, žádná matrice tepelného zpracování – je součástí toho, proč je slitina Alloy 20 považována za dříče: kupující objedná stabilizovanou a žíhanou a výrobce ji svaří bez speciální kvalifikace postupu nad rámec běžné praxe slitiny.
Fyzikální vlastnosti
| Vlastnictví | Hodnota |
| Hustota | 8,08 g/cm³ |
| Rozsah tání | 1400 - 1443 stupeň (přibližně) |
| Modul pružnosti | 200 GPa (přibližně) |
| Struktura | Austenitické, nemagnetické |
| Tepelná vodivost, 100 stupňů | 13,5 W/m·K (přibližně) |
Obálka s kyselinou sírovou, aplikována
Praktickou otázkou při každém dotazu na Alloy 20 je "vydrží tuto kyselou povinnost?" Odpověď je funkcí koncentrace a teploty a níže uvedená tabulka je inženýrská zkratka, kterou konstruktéři rostlin skutečně používají. Hodnoty jsou orientačními servisními pokyny pro potrubí a trubky, nenahrazují korozní test na přesném procesním médiu.
| Střední | Koncentrace / stav | Verdikt Alloy 20 |
| Kyselina sírová | 0 - 50 %, až ~80-100 stupňů | Dobré až vynikající - základní obálka služeb |
| Kyselina sírová | Nad 50 %, nebo varu | Rychle horší - zvažte vyšší slitinu |
| Kyselina fosforečná | Kyselina fosforečná mokrým procesem | Dobrá - standardní volba v hnojivech |
| Kyselina dusičná | Všechny koncentrace | Dobrý, podobný rodině 304L |
| Směsné kyseliny | H2SO4 + HCl, HNO3 + HF mořicí lázně | Dobrý - kde 316L selže |
| Chloridová média | Slaná voda, solanka, stopy mokrého chlóru | Střední - odolnost proti důlkové korozi nad 316L, pod slitiny niklu |
| Žíravé roztoky | Zřeďte | Dobrý |
Obrázek doplňují dvě praktická pravidla. Za prvé, v kritickém rozsahu zhruba 10-50% kyseliny sírové jsou rychlosti koroze silně citlivé na teplotu a na stopová oxidační činidla v kyselině; porucha, která zvýší teplotu o 20 stupňů, může řádově změnit rychlost koroze, takže specifikace by měla být provedena s ohledem na nejhorší provozní podmínky, nikoli na normální.
Zadruhé, pro kyselinu, se kterou je nutné zacházet za horka a koncentrovanou, není ekonomickou odpovědí více stěny ze slitiny 20 – je to krok směrem ke slitině s vyšším obsahem niklu a rozhodnutí by mělo být učiněno na korozní tabulce, nikoli na tloušťce stěny.
Specifikace a formy produktu
Alloy 20 se dodává podle následujících specifikací vybraných podle formy produktu:
- ASTM B729 / ASME SB-729 - bezešvé trubky a trubky
- ASTM B464 / ASME SB-464 - svařovaná trubka
- Svařovaná trubka ASTM B468 - pro výměníky tepla
- ASTM B463 / ASME SB-463 – deska, list a pás
- Tyč, tyč a výkovky ASTM B473 -
Bezešvá trubka pod B729 pokrývá řadu NPS až po velké průměry, s harmonogramy přes třídy těžkých stěn; svařovaná trubka pod B464 je vyrobena ze stabilizovaného žíhaného pásu a je cenově výhodnou možností pro velké průměry, kde je šev rentgenován a spoj je akceptován. Pro trubku výměníku se řídí B468 a trubka se dodává v rovných délkách připravená k zavinutí do trubkovnice. Stav stabilizovaný-žíhaný platí pro všechny formy.
Typické aplikace
Trubka a trubka ze slitiny 20jsou specifikovány v následujících službách:
- Převodní a recirkulační linky kyseliny sírové v chemických provozech
- Mokrý proces odpařování kyseliny fosforečné a potrubí v závodech na výrobu hnojiv
- Tepelné výměníky a kondenzátory manipulující s kyselými a chloridovými médii
- Potrubí mořících lázní a systémy regenerace kyselin v ocelárnách
- Syntetický kaučuk, farmaceutika a potrubí speciálních chemických procesů
- Komponenty čerpadel, ventilů a přístrojů v kyselém provozu
V každé službě je slitina ekonomickou střední odpovědí: uzavírá mezeru tam, kde 316L selhává, a to za cenu výrazně nižší než u slitin na bázi niklu. Opakujícím se konstrukčním rozhodnutím je kyselé zatížení – koncentrace, teplota a přítomnost chloridů nebo oxidačních činidel – a Alloy 20 vítězí, když výkon sedí uvnitř svého obalu.
Svařování a výroba
Alloy 20 je svařena s odpovídajícím plnivem stejné rodiny - ER320 nebo ER320LR pro AWS A5.9 pro GTAW a GMAW a E320 nebo E320LR pro AWS A5.4 pro SMAW - a není vyžadováno žádné předehřívání ani tepelné zpracování po svařování. Stabilizovaná chemie znamená, že tepelně ovlivněná zóna si zachovává odolnost vůči korozi ve svařeném stavu, což je praktická výhoda, díky které je slitina oblíbenou v obchodě.
Nácvik svařování se řídí austenitickou disciplínou: čisté povrchy spojů, řízený tepelný příkon a nízká interpass teplota. Slitina se snadno tvaruje za studena, i když tvrdne o něco rychleji než 316L a obrábí se standardními postupy a ostrými nástroji.
Co uvést na objednávce
Chcete-li udržet dotaz Alloy 20 čistý, uveďte následující:
- Standard a forma: "bezešvá trubka podle ASTM B729, UNS N08020" nebo "svařovaná trubka podle ASTM B464"
- Velikost: NPS + plán pro trubku, OD x stěna v milimetrech pro trubku
- Stav: stabilizovaný-žíhaný
- Délka a zakončení: pevné nebo náhodné délky, hladký konec nebo zkosený
- Certifikát: EN 10204 3.1 s tepelnou chemií a výsledky v tahu
FAQ
Otázka: K čemu se Alloy 20 používá?
Odpověď: Primárně servis kyseliny sírové – přepravní potrubí, výměníky tepla a procesní potrubí v chemických závodech, závodech na výrobu hnojiv a metalurgických závodech – plus prostředí se směsnými kyselinami a chloridy, kde 316L selhává.
Otázka: Jaký je rozdíl mezi Alloy 20 a 316L?
A: Alloy 20 nese zhruba trojnásobek niklu než 316L plus 3-4 % mědi a stabilizace kolumbium. Výsledkem je mnohem lepší odolnost vůči kyselině sírové a chloridovému koroznímu praskání pod napětím za vyšší cenu.
Otázka: Je Alloy 20 stejná jako 20Cb-3?
A: Názvy se běžně používají pro stejnou chemickou rodinu. Slitina 20, UNS N08020, je standardní stabilizovaná třída; 20Cb-3 je historický obchodní název pro stejný materiál.
Q: MůžeTrubka ze slitiny 20být svařen?
Odpověď: Ano, s výplní ER320/ER320LR, bez předehřívání a bez tepelného zpracování po svařování. Stabilizace kolumbiem udržuje tepelně ovlivněnou oblast svaru proti korozi ve stavu po svařování.
Otázka: Jaká je maximální provozní teplota pro Alloy 20?
Odpověď: Pro strukturální služby, zhruba 500-600 stupňů s výrazně sníženou pevností. Pro kyselou korozi je praktický limit stanoven koncentrací kyseliny a teplotní obálkou, nikoli samotnou teplotou kovu.
Otázka: Jaká je hustota slitiny Alloy 20?
Odpověď: Přibližně 8,08 g/cm³, blízko austenitických nerezových tříd, takže hmotnost trubky je vypočítána se standardním nerezovým faktorem 0,02466 x (OD - WT) x WT v kg na metr.
