Alloy 20 er jern-nikkel-krom-legeringen som ingeniører i kjemiske anlegg strekker seg etter når mediet er svovelsyre og de rustfrie kvalitetene ikke er nok. Legeringen, UNS N08020, inntar en smal, men mye brukt posisjon i korrosjonstabellen: den motstår svovelsyre over et bredt konsentrasjonsområde ved moderate temperaturer, den trekker av seg de blandede syrene som slår 316L, og den koster en brøkdel av de molybdentunge nikkellegeringene.
Produktskjemaer
Bar & Rod
Plate og ark
Coil & Strip
Rør og rør
Tilpasning: Flens, Tee, Albue, Reducer etc.
Smiing: Ring, aksel, sirkel, blokk etc.
Der Alloy 20 sitter i korrosjonsbordet
Den raskeste måten å forstå Alloy 20 på er av naboene. Under det i legeringsinnhold svikter 316L rustfritt i varm svovelsyre og i kloridmedier fordi molybdennivået, 2-3 %, er for lavt til å holde på den passive filmen.
Over den bærer de nikkelbaserte legeringene som C-276 full svovelsyreavgift ved høyere temperaturer og konsentrasjoner, men til flere ganger prisen. Legering 20 er det midterste trinnet: nikkel på 32-38 % med krom, molybden og kobber, konstruert spesielt for svovelsyretjeneste og for blandet syre og kloridmiljøer som vises rundt det i et kjemisk anlegg.
Kobberinnholdet er den uvanlige raden. Kobber er ikke et vanlig legeringstilskudd til korrosjonsbestandige stål, men i legering 20 er det elementet som forskyver korrosjonsadferden i svovelsyre: det forbedrer motstanden i det reduserende, fortynnede syreområdet der kromoksidfilmen ikke er stabil, og den arbeider med molybden for å motstå angrep av gropdannelse og creviceklorid.
Resultatet er en legering hvis svovelsyreytelse strekker seg til omtrent 50 % konsentrasjon ved temperaturer opp til ca. 80-100 grader - konvolutten der hoveddelen av syrehåndteringsrørene i gjødsel-, metallurgiske og spesialkjemiske anlegg opererer.
Kjemisk sammensetning i henhold til ASTM B729
Sammensetningsgrensene nedenfor følger ASTM B729, den sømløse rør- og rørspesifikasjonen for UNS N08020. Jern er balanseelementet.
| Element | Sammensetningsgrense, % |
| 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 til 1,0 maks |
| C | 0.07 max |
| Mn | 2.0 max |
| Si | 1.0 max |
| P | 0.045 max |
| S | 0.035 max |
| Fe | Balansere |
Tre rader betyr noe for kjøperen. Nikkel på 32,0-38,0% er matrisen og grunnen til at legeringen motstår kloridspennings-korrosjonssprekker langt bedre enn de austenittiske rustfrie kvalitetene. Molybden- og kobberradene setter sammen svovelsyreoppførselen og gropmotstanden.
Og kolumbium-pluss-tantal-raden ved minimum 8 x C er stabilisatoren: den binder sammen karbonet slik at legeringen kan sveises og brukes uten sensibiliseringen som ellers ville skapt en kromfattig korngrense i den varmepåvirkede sonen. Det niobstabiliserte designet er det som gjør Alloy 20 til et fabrikasjonsvennlig materiale - det sveises og settes i syredrift uten varmebehandling etter sveising.
Mekaniske egenskaper i henhold til ASTM B729
Legering 20 rør og rører innredet i stabilisert-glødet tilstand, og ASTM B729 krever følgende minimums mekaniske egenskaper:
| Eiendom | Minimumsverdi (ASTM B729) |
| Strekkstyrke | 551 MPa (80 ksi) |
| Flytegrense, 0,2 % offset | 241 MPa (35 ksi) |
| Forlengelse | 30% |
Typiske produksjonsverdier i stabilisert-glødet tilstand har omtrent 620 MPa strekk og 280 MPa utbytte med 40 % forlengelse. Styrken er i samme område som glødet austenittisk rustfritt, noe som betyr at legeringen produseres med samme butikkpraksis: den bøyer, ruller og maskiner som en 316-type, med en litt høyere herdehastighet.
Den mekaniske enkelheten til spesifikasjonen - én leveringsbetingelse, ingen varmebehandlingsmatrise - er en del av hvorfor Alloy 20 regnes som en arbeidshest: kjøperen bestiller stabilisert-glødet og produsenten sveiser den uten spesiell prosedyrekvalifisering utover normal legeringspraksis.
Fysiske egenskaper
| Eiendom | Verdi |
| Tetthet | 8,08 g/cm³ |
| Smelteområde | 1400 - 1443 grad (ca.) |
| Elastisitetsmodul | 200 GPa (ca.) |
| Struktur | Austenittisk, ikke-magnetisk |
| Termisk ledningsevne, 100 grader | 13,5 W/m·K (ca.) |
Svovelsyrekonvolutten, påført
Det praktiske spørsmålet på hver Alloy 20-forespørsel er "vil den holde denne syreplikten?" Svaret er en funksjon av konsentrasjon og temperatur, og tabellen nedenfor er den tekniske stenografien som anleggsdesignere faktisk bruker. Verdiene er veiledende serviceveiledning for rør og rør, ikke en erstatning for en korrosjonstest på det eksakte prosessmediet.
| Medium | Konsentrasjon / tilstand | Alloy 20-dommen |
| Svovelsyre | 0 - 50 %, opptil ~80–100 grader | God til utmerket - kjernetjenestekonvolutten |
| Svovelsyre | Over 50%, eller kokende | Raskt verre - vurder en høyere legering |
| Fosforsyre | Fosforsyre i våt prosess | Bra - standardvalg i gjødselplanter |
| Salpetersyre | Alle konsentrasjoner | Bra, ligner på 304L-familien |
| Blandede syrer | H2SO4 + HCl, HNO3 + HF beisebad | Bra - der 316L svikter |
| Kloridmedier | Saltvann, saltlake, våte klorspor | Moderate - pitting resistance above 316L, below nickel alloys |
| Etsende løsninger | Fortynn | God |
To praktiske regler fullfører bildet. For det første, i det kritiske området på omtrent 10-50 % svovelsyre, er korrosjonshastigheter sterkt følsomme for temperatur og spor oksidasjonsmidler i syren; en forstyrrelse som øker temperaturen 20 grader kan endre korrosjonshastigheten med en størrelsesorden, så spesifikasjonen bør gjøres mot den verste driftstilstanden, ikke den normale.
For det andre, for syre som må håndteres varm og konsentrert, er det økonomiske svaret ikke mer Alloy 20-vegg - det er et steg opp til en legering med høyere nikkel, og avgjørelsen bør tas på korrosjonsbordet, ikke på veggtykkelsen.
Spesifikasjoner og produktskjemaer
Alloy 20 leveres i henhold til følgende spesifikasjoner, valgt etter produktform:
- ASTM B729 / ASME SB-729 - sømløse rør og rør
- ASTM B464 / ASME SB-464 - sveiset rør
- ASTM B468 - sveiset rør for varmevekslere
- ASTM B463 / ASME SB-463 – plate, ark og stripe
- ASTM B473 - stang, stang og smid
Det sømløse røret under B729 dekker NPS-serien opp til store diametre, med tidsplaner gjennom de tunge veggklassene; det sveisede røret under B464 er produsert av stabilisert glødet stripe og er et kostnadseffektivt alternativ for store diametre hvor sømmen er røntgenfotografert og skjøten aksepteres. For varmevekslerrør styrer B468 og røret leveres i rette lengder klar til å rulle inn i rørplaten. Den stabiliserte glødede tilstanden gjelder for alle former.
Typiske bruksområder
Legering 20 rør og rører spesifisert på tvers av følgende tjenester:
- Svovelsyreoverførings- og resirkulasjonslinjer i kjemiske anlegg
- Våtprosess fosforsyrefordampere og rør i gjødselanlegg
- Varmevekslere og kondensatorer som håndterer syre- og kloridmedier
- Beisebadrør og syregjenvinningssystemer i stålverk
- Syntetisk gummi, legemidler og spesialkjemisk prosessrør
- Pumpe-, ventil- og instrumenteringskomponenter i syreservice
I hver tjeneste er legeringen det økonomiske mellomsvaret: den tetter gapet der 316L svikter, og den gjør det til en pris godt under de nikkelbaserte legeringene. Den tilbakevendende designbeslutningen er syrebelastningen - konsentrasjon, temperatur og tilstedeværelsen av klorider eller oksidasjonsmidler - og Alloy 20 vinner når plikten ligger innenfor konvolutten.
Sveising og fabrikasjon
Legering 20 er sveiset med matchende fyllstoff av samme familie - ER320 eller ER320LR per AWS A5.9 for GTAW og GMAW, og E320 eller E320LR per AWS A5.4 for SMAW - og ingen forvarming eller ettersveis varmebehandling er nødvendig. Den stabiliserte kjemien betyr at den varmepåvirkede sonen holder korrosjonsmotstanden i sveiset tilstand, noe som er den praktiske fordelen som gjør legeringen til en favoritt i butikken.
Sveisepraksisen følger austenittisk disiplin: rene fugeflater, kontrollert varmetilførsel og lav interpass-temperatur. Legeringen kaldformes lett, selv om den herder noe raskere enn 316L, og den maskinerer med standard praksis og skarpe verktøy.
Hva skal angis på bestillingen
For å holde en Alloy 20-forespørsel ren, oppgi følgende:
- Standard og form: "sømløst rør til ASTM B729, UNS N08020" eller "sveiset rør til ASTM B464"
- Størrelse: NPS + skjema for rør, OD x vegg i millimeter for rør
- Tilstand: stabilisert-glødet
- Lengde og endefinish: faste eller tilfeldige lengder, vanlig ende eller avfaset
- Sertifikat: EN 10204 3.1 med varmekjemi og strekkresultater
FAQ
Spørsmål: Hva brukes Alloy 20 til?
A: Primært svovelsyreservice - overføringslinjer, varmevekslere og prosessrør i kjemiske, gjødsel- og metallurgiske anlegg - pluss miljøer med blandet syre og klorid der 316L svikter.
Spørsmål: Hva er forskjellen mellom Alloy 20 og 316L?
A: Alloy 20 bærer omtrent tre ganger nikkel av 316L pluss 3-4 % kobber- og kolumbiumstabilisering. Resultatet er mye bedre motstand mot svovelsyre- og kloridspennings-korrosjonssprekker, til en høyere pris.
Spørsmål: Er Alloy 20 det samme som 20Cb-3?
A: Navnene brukes ofte for den samme kjemifamilien. Alloy 20, UNS N08020, er standard stabilisert karakter; 20Cb-3 er et historisk handelsnavn for det samme materialet.
Q: KanLegering 20 rørsveises?
A: Ja, med ER320/ER320LR fyllstoff, ingen forvarming og ingen varmebehandling etter sveising. Kolumbiumstabiliseringen holder den varmepåvirkede sonen korrosjonsbestandig i sveiset tilstand.
Spørsmål: Hva er maksimal driftstemperatur for Alloy 20?
A: For strukturell service, omtrent 500-600 grader med kraftig redusert styrke. For syrekorrosjonstjenester er den praktiske grensen satt av syrekonsentrasjonen og temperaturomhyllingen, ikke av metalltemperaturen alene.
Spørsmål: Hva er tettheten til Alloy 20?
A: Omtrent 8,08 g/cm³, nær de austenittiske rustfrie kvalitetene, så rørvekten er beregnet med standard rustfri faktor på 0,02466 x (OD - WT) x WT i kg per meter.
