Alloy 20 er jern-nikkel-chrom-legeringen, som kemiske ingeniører griber efter, når mediet er svovlsyre, og de rustfrie kvaliteter ikke er nok. Legeringen, UNS N08020, indtager en snæver, men meget brugt position i korrosionstabellen: den modstår svovlsyre over et bredt koncentrationsområde ved moderate temperaturer, den trækker de blandede syrer af sig, der besejrer 316L, og den koster en brøkdel af de molybdæn-tunge nikkellegeringer.
Produktformularer
Bar & Rod
Plade & Ark
Coil & Strip
Rør & Rør
Montering: Flange, Tee, Albue, Reducer osv.
Smedning: Ring, aksel, cirkel, blok osv.
Hvor Alloy 20 sidder i korrosionsbordet
Den hurtigste måde at forstå Alloy 20 på er af naboerne. Under det i legeringsindhold svigter 316L rustfrit i varm svovlsyre og i chloridmedier, fordi dets molybdænniveau, 2-3 %, er for lavt til at holde den passive film.
Over det bærer de nikkelbaserede legeringer såsom C-276 den fulde svovlsyreafgift ved højere temperaturer og koncentrationer, men til flere gange prisen. Legering 20 er det midterste trin: nikkel på 32-38 % med krom, molybdæn og kobber, udviklet specifikt til svovlsyreservice og til de blandede syre- og kloridmiljøer, der opstår omkring det i et kemisk anlæg.
Kobberindholdet er den usædvanlige række. Kobber er ikke en almindelig legeringstilsætning til korrosionsbestandige stål, men i legering 20 er det grundstoffet, der ændrer korrosionsadfærden i svovlsyre: det forbedrer modstanden i det reducerende, fortyndede syreområde, hvor chromoxidfilmen ikke er stabil, og det arbejder sammen med molybdænet for at modstå angreb af grober og crevicechlorid.
Resultatet er en legering, hvis svovlsyreydelse strækker sig til ca. 50 % koncentration ved temperaturer op til omkring 80-100 grader - den kappe, hvori hovedparten af syrehåndteringsrør i gødnings-, metallurgiske og specialkemiske fabrikker opererer.
Kemisk sammensætning ifølge ASTM B729
Sammensætningsgrænserne nedenfor følger ASTM B729, den sømløse rør- og rørspecifikation for UNS N08020. Jern er balanceelementet.
| Element | Sammensætningsgrænse, % |
| 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 | Balance |
Tre rækker betyder noget for køberen. Nikkel på 32,0-38,0% er matrixen og grunden til, at legeringen modstår chloridspændingskorrosionsrevner langt bedre end de austenitiske rustfrie kvaliteter. Molybdæn- og kobberrækkerne sætter tilsammen svovlsyreadfærden og pitting-modstanden.
Og columbium-plus-tantal-rækken ved minimum 8 x C er stabilisatoren: den binder kulstoffet, så legeringen kan svejses og bruges uden den sensibilisering, der ellers ville skabe en krom-forarmet korngrænse i den varmepåvirkede zone. Det niobium-stabiliserede design er det, der gør Alloy 20 til et producentvenligt materiale - det svejses og sættes i syredrift uden en varmebehandling efter svejsningen.
Mekaniske egenskaber ifølge ASTM B729
Legering 20 rør og rører indrettet i stabiliseret-glødet tilstand, og ASTM B729 kræver følgende mindste mekaniske egenskaber:
| Ejendom | Minimumværdi (ASTM B729) |
| Trækstyrke | 551 MPa (80 ksi) |
| Flydespænding, 0,2% offset | 241 MPa (35 ksi) |
| Forlængelse | 30% |
Typiske produktionsværdier i stabiliseret-glødet tilstand løber omkring 620 MPa trækstyrke og 280 MPa udbytte med 40% forlængelse. Styrken er i samme område som udglødet austenitisk rustfri, hvilket betyder, at legeringen fremstilles med samme butikspraksis: den bøjer, ruller og bearbejder som en 316-type kvalitet med en lidt højere hærdningsgrad.
Den mekaniske enkelhed af specifikationen - én leveringsbetingelse, ingen varmebehandlingsmatrix - er en del af, hvorfor Alloy 20 betragtes som en arbejdshest: køberen bestiller stabiliseret-glødet, og fabrikanten svejser det uden særlig procedurekvalifikation ud over den normale legeringspraksis.
Fysiske egenskaber
| Ejendom | Værdi |
| Tæthed | 8,08 g/cm³ |
| Smelteområde | 1400 - 1443 grad (ca.) |
| Elasticitetsmodul | 200 GPa (ca.) |
| Struktur | Austenitisk, ikke-magnetisk |
| Termisk ledningsevne, 100 grader | 13,5 W/m·K (ca.) |
Svovlsyrekonvolutten, påført
Det praktiske spørgsmål ved hver Alloy 20-forespørgsel er "vil den holde denne syrepligt?" Svaret er en funktion af koncentration og temperatur, og tabellen nedenfor er den tekniske stenografi, som anlægsdesignere faktisk bruger. Værdier er vejledende servicevejledninger for rør og rør, ikke en erstatning for en korrosionstest på det nøjagtige procesmedium.
| Medium | Koncentration / tilstand | Legering 20 dom |
| Svovlsyre | 0 - 50 %, op til ~80-100 grader | God til fremragende - kerneservicekonvolutten |
| Svovlsyre | Over 50%, eller kogende | Hurtigt værre - overvej en højere legering |
| Fosforsyre | Fosforsyre i våd proces | Godt - standardvalg i gødningsanlæg |
| Salpetersyre | Alle koncentrationer | Godt, ligner 304L-familien |
| Blandede syrer | H2SO4 + HCl, HNO3 + HF bejdsebade | Godt - hvor 316L fejler |
| Kloridmedier | Saltvand, saltlage, våde klorspor | Moderat - pitting-modstand over 316L, under nikkellegeringer |
| Ætsende løsninger | Udvande | God |
To praktiske regler fuldender billedet. For det første, i det kritiske område på ca. 10-50 % svovlsyre, er korrosionshastigheder stærkt følsomme over for temperatur og spor oxidationsmidler i syren; en forstyrrelse, der hæver temperaturen 20 grader, kan ændre korrosionshastigheden med en størrelsesorden, så specifikationen bør foretages mod den værste driftstilstand, ikke den normale.
For det andet, for syre, der skal håndteres varm og koncentreret, er det økonomiske svar ikke mere Alloy 20 wall - det er et skridt op til en højere nikkellegering, og beslutningen bør tages på korrosionsbordet, ikke på vægtykkelsen.
Specifikationer og produktformer
Alloy 20 leveres i henhold til følgende specifikationer, udvalgt efter produktform:
- ASTM B729 / ASME SB-729 - sømløse rør og rør
- ASTM B464 / ASME SB-464 - svejset rør
- ASTM B468 - svejset rør til varmevekslere
- ASTM B463 / ASME SB-463 - plade, ark og strimmel
- ASTM B473 - stang, stang og smedegods
Det sømløse rør under B729 dækker NPS-serien op til store diametre, med tidsplaner gennem de tunge vægklasser; det svejsede rør under B464 er fremstillet af stabiliseret udglødet bånd og er en omkostningseffektiv mulighed for store diametre, hvor sømmen røntgenfotograferes og samlingen accepteres. For varmevekslerrør styrer B468, og røret leveres i lige længder klar til at rulle ind i rørpladen. Den stabiliseret-glødede tilstand gælder for alle former.
Typiske anvendelser
Legering 20 rør og rører specificeret på tværs af følgende tjenester:
- Svovlsyreoverførsels- og recirkulationslinjer i kemiske anlæg
- Fosforsyrefordampere og rørledninger i vådprocesser i gødningsanlæg
- Varmevekslere og kondensatorer, der håndterer syre- og kloridmedier
- Bejdsebadsrør og syregenvindingssystemer i stålværker
- Syntetisk gummi, farmaceutiske produkter og specialkemiske procesrør
- Pumpe-, ventil- og instrumenteringskomponenter i syreservice
I hver tjeneste er legeringen det økonomiske mellemsvar: den lukker hullet, hvor 316L fejler, og det gør det til en pris, der ligger langt under de nikkelbaserede legeringer. Den tilbagevendende designbeslutning er syrebelastningen - koncentration, temperatur og tilstedeværelsen af chlorider eller oxidationsmidler - og Alloy 20 vinder, når pligten ligger inden for dens konvolut.
Svejsning og fremstilling
Legering 20 er svejset med matchende spartelmasse af samme familie - ER320 eller ER320LR pr. AWS A5.9 for GTAW og GMAW, og E320 eller E320LR pr. AWS A5.4 for SMAW - og der kræves ingen forvarmning eller varmebehandling efter svejsning. Den stabiliserede kemi betyder, at den varmepåvirkede zone holder sin korrosionsbestandighed i svejset tilstand, hvilket er den praktiske fordel, der gør legeringen til en butiksfavorit.
Svejsemetoden følger austenitisk disciplin: rene fugeflader, kontrolleret varmetilførsel og lav interpass-temperatur. Legeringen koldformes let, selvom den hærder noget hurtigere end 316L, og den bearbejder med standardpraksis og skarpt værktøj.
Hvad skal angives på ordren
For at holde en Alloy 20-forespørgsel ren, angiv følgende:
- Standard og form: "sømløst rør til ASTM B729, UNS N08020" eller "svejset rør til ASTM B464"
- Størrelse: NPS + skema for rør, OD x væg i millimeter for rør
- Tilstand: stabiliseret-glødet
- Længde og endefinish: faste eller tilfældige længder, glat ende eller affaset
- Certifikat: EN 10204 3.1 med varmekemi og trækresultater
FAQ
Q: Hvad bruges Alloy 20 til?
A: Primært svovlsyreservice - overførselsledninger, varmevekslere og procesrør i kemiske, gødnings- og metallurgiske anlæg - plus blandede syre- og kloridmiljøer, hvor 316L svigter.
Q: Hvad er forskellen mellem Alloy 20 og 316L?
A: Alloy 20 bærer omtrent tre gange nikkel af 316L plus 3-4% kobber og columbium stabilisering. Resultatet er meget bedre modstandsdygtighed over for svovlsyre- og kloridspændingskorrosionsrevner til en højere pris.
Spørgsmål: Er Alloy 20 det samme som 20Cb-3?
A: Navnene bruges almindeligvis for den samme kemifamilie. Alloy 20, UNS N08020, er standard stabiliseret kvalitet; 20Cb-3 er et historisk handelsnavn for det samme materiale.
Q: KanAlu 20 rørblive svejset?
A: Ja, med ER320/ER320LR spartelmasse, ingen forvarmning og ingen varmebehandling efter svejsning. Columbium-stabiliseringen holder den varmepåvirkede zone korrosionsbestandig i svejset tilstand.
Q: Hvad er den maksimale driftstemperatur for Alloy 20?
A: Til strukturel service, ca. 500-600 grader med kraftigt reduceret styrke. For syrekorrosionsservice er den praktiske grænse fastsat af syrekoncentrationen og temperaturomhylningen, ikke af metaltemperaturen alene.
Q: Hvad er densiteten af Alloy 20?
A: Cirka 8,08 g/cm³, tæt på de austenitiske rustfrie kvaliteter, så rørvægten er beregnet med standard rustfri faktor på 0,02466 x (OD - WT) x WT i kg pr. meter.
