Alloy 20 je zliatina železa, niklu a chrómu, po ktorej inžinieri chemických závodov siahajú, keď je médiom kyselina sírová a nerezové triedy nestačia. Zliatina UNS N08020 zaujíma úzku, ale silne používanú pozíciu v tabuľke korózie: odoláva kyseline sírovej v širokom rozsahu koncentrácií pri miernych teplotách, odstraňuje zmiešané kyseliny, ktoré porážajú 316L, a stojí zlomok molybdénových zliatin niklu.
Formuláre produktov
Bar & Rod
Tanier a list
Cievka a páska
Pipe & Tube
Montáž: príruba, T, koleno, redukcia atď.
Kovanie: krúžok, hriadeľ, kruh, blok atď.
Kde Alloy 20 sedí v tabuľke korózie
Najrýchlejší spôsob, ako porozumieť Alloy 20, sú jej susedia. Pod týmto obsahom zliatiny nehrdzavejúca oceľ 316L zlyháva v teplej kyseline sírovej a v chloridovom médiu, pretože jej hladina molybdénu, 2-3%, je príliš nízka na to, aby udržal pasívny film.
Okrem toho zliatiny na báze niklu, ako napríklad C-276, majú plné využitie kyseliny sírovej pri vyšších teplotách a koncentráciách, ale za niekoľkonásobne vyššiu cenu. Zliatina 20 je stredný krok: nikel v koncentrácii 32-38% s chrómom, molybdénom a meďou, navrhnutý špeciálne pre použitie s kyselinou sírovou a pre prostredia zmiešaných kyselín a chloridov, ktoré sa okolo neho vyskytujú v chemickom závode.
Obsah medi je nezvyčajný rad. Meď nie je bežným legujúcim prídavkom do nehrdzavejúcich ocelí, ale v zliatine 20 je to prvok, ktorý posúva korózne správanie v kyseline sírovej: zlepšuje odolnosť v redukujúcej oblasti so zriedenou kyselinou, kde film oxidu chrómu nie je stabilný, a spolupracuje s molybdénom, aby odolal jamkovému a štrbinovému napadnutiu médií s obsahom chloridov.
Výsledkom je zliatina, ktorej účinnosť kyseliny sírovej sa rozširuje na približne 50% koncentráciu pri teplotách do 80-100 stupňov - obal, v ktorom pracuje väčšina potrubí na manipuláciu s kyselinami v závodoch na výrobu hnojív, hutníctva a špeciálnych chemických závodov.
Chemické zloženie podľa ASTM B729
Nižšie uvedené limity zloženia sa riadia ASTM B729, špecifikáciou bezšvíkových rúr a rúr pre UNS N08020. Železo je prvok rovnováhy.
| Prvok | Limit zloženia, % |
| 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 | Zostatok |
Pre kupujúceho sú dôležité tri riadky. Obsah niklu 32,0 – 38,0 % je matricou a dôvodom, prečo zliatina odoláva chloridovému koróznemu praskaniu oveľa lepšie ako austenitické nehrdzavejúce triedy. Molybdénové a medené rady spolu určujú správanie kyseliny sírovej a odolnosť proti jamkovej korózii.
A rad kolumbium-plus-tantal s minimálnou teplotou 8 x C je stabilizátor: viaže uhlík, takže zliatinu možno zvárať a používať bez senzibilizácie, ktorá by inak vytvorila hranicu zŕn ochudobnených o chróm v tepelne ovplyvnenej zóne. Dizajn stabilizovaný nióbom je to, čo robí Alloy 20 materiálom vhodným pre výrobcov – zvára sa a dáva do prevádzky kyselinou bez tepelného spracovania po zváraní.
Mechanické vlastnosti podľa ASTM B729
Rúrka a rúrka zo zliatiny 20sú dodávané v stabilizovanom žíhanom stave a ASTM B729 vyžaduje nasledujúce minimálne mechanické vlastnosti:
| Nehnuteľnosť | Minimálna hodnota (ASTM B729) |
| Pevnosť v ťahu | 551 MPa (80 ksi) |
| Medza klzu, ofset 0,2 %. | 241 MPa (35 ksi) |
| Predĺženie | 30% |
Typické výrobné hodnoty v stabilizovanom žíhanom stave sú okolo 620 MPa v ťahu a 280 MPa výťažok so 40 % predĺžením. Pevnosť je v rovnakom rozsahu ako žíhaná austenitická nehrdzavejúca oceľ, čo znamená, že zliatina sa vyrába rovnakým dielenským postupom: ohýba sa, valcuje a obrába ako trieda typu 316, s mierne vyššou mierou vytvrdzovania.
Mechanická jednoduchosť špecifikácie – jedna podmienka dodávky, žiadna matrica tepelného spracovania – je súčasťou toho, prečo sa Alloy 20 považuje za pracanta: kupujúci si objedná stabilizovanú-žíhanú a výrobca ju zvarí bez špeciálnej kvalifikácie postupu nad rámec bežnej praxe pri výrobe zliatin.
Fyzikálne vlastnosti
| Nehnuteľnosť | Hodnota |
| Hustota | 8,08 g/cm³ |
| Rozsah topenia | 1400 - 1443 stupeň (približne) |
| Modul pružnosti | 200 GPa (približne) |
| Štruktúra | Austenitické, nemagnetické |
| Tepelná vodivosť, 100 stupňov | 13,5 W/m·K (približne) |
Použitý obal s kyselinou sírovou
Praktickou otázkou pri každom dotaze na zliatinu 20 je „vydrží túto kyselinu?“ Odpoveď je funkciou koncentrácie a teploty a nižšie uvedená tabuľka je inžiniersky skrat, ktorý dizajnéri rastlín skutočne používajú. Hodnoty sú orientačné servisné pokyny pre rúry a rúrky, nenahrádzajú test korózie na presnom procesnom médiu.
| Stredná | Koncentrácia / stav | Verdikt Alloy 20 |
| Kyselina sírová | 0 - 50 %, až do ~80 – 100 stupňov | Dobré až vynikajúce – základná obálka služieb |
| Kyselina sírová | Nad 50%, alebo varu | Rýchlo horšie - zvážte vyššiu zliatinu |
| Kyselina fosforečná | Kyselina fosforečná mokrým procesom | Dobrá - štandardná voľba v hnojivách |
| Kyselina dusičná | Všetky koncentrácie | Dobré, podobne ako rodina 304L |
| Zmiešané kyseliny | H2SO4 + HCl, HNO3 + HF moriace kúpele | Dobré - kde 316L zlyhá |
| Chloridové médiá | Slaná voda, soľanka, stopy mokrého chlóru | Stredná - odolnosť proti jamkovej korózii nad 316L, pod zliatiny niklu |
| Leptavé roztoky | Zrieďte | Dobre |
Obrázok dopĺňajú dve praktické pravidlá. Po prvé, v kritickom rozsahu približne 10-50 % kyseliny sírovej sú rýchlosti korózie silne citlivé na teplotu a na stopové množstvo oxidačných činidiel v kyseline; porucha, ktorá zvýši teplotu o 20 stupňov, môže rádovo zmeniť rýchlosť korózie, takže špecifikácia by mala byť vykonaná s ohľadom na najhoršie prevádzkové podmienky, nie normálne.
Po druhé, pre kyselinu, s ktorou sa musí zaobchádzať za horúca a koncentrovanú, nie je ekonomická odpoveď viac steny zo zliatiny 20 – je to krok smerom k zliatine s vyšším obsahom niklu a rozhodnutie by sa malo urobiť na koróznom stole, nie na hrúbke steny.
Špecifikácie a formy produktov
Alloy 20 sa dodáva podľa nasledujúcich špecifikácií vybraných podľa formy produktu:
- ASTM B729 / ASME SB-729 - bezšvíkové rúry a rúrky
- ASTM B464 / ASME SB-464 - zvárané potrubie
- ASTM B468 - zváraná rúrka pre výmenníky tepla
- ASTM B463 / ASME SB-463 - platňa, list a pás
- ASTM B473 - tyč, tyč a výkovky
Bezšvíkové rúry pod B729 pokrývajú rozsah NPS až po veľké priemery, s harmonogramom cez triedy ťažkých stien; zváraná rúra pod B464 je vyrobená zo stabilizovaného žíhaného pásu a je cenovo výhodnou možnosťou pre veľké priemery, kde je šev röntgenovo vyfotografovaný a spoj je akceptovaný. Pre rúrku výmenníka tepla sa riadi B468 a rúrka sa dodáva v rovných dĺžkach pripravená na valcovanie do rúrkovnice. Stav stabilizovaný-žíhaný platí pre všetky formy.
Typické aplikácie
Rúrka a rúrka zo zliatiny 20sú špecifikované v nasledujúcich službách:
- Linky na prenos a recirkuláciu kyseliny sírovej v chemických závodoch
- Mokrý proces odparovania kyseliny fosforečnej a potrubia v závodoch na výrobu hnojív
- Výmenníky tepla a kondenzátory manipulujúce s kyslými a chloridovými médiami
- Potrubie moriaceho kúpeľa a systémy regenerácie kyselín v oceliarňach
- Syntetický kaučuk, liečivá a potrubia pre špeciálne chemické procesy
- Komponenty čerpadiel, ventilov a prístrojov v prevádzke s kyselinami
V každej službe je zliatina ekonomickou strednou odpoveďou: uzatvára medzeru tam, kde 316L zlyháva, a to za cenu výrazne nižšiu ako pri zliatinách na báze niklu. Opakujúcim sa návrhovým rozhodnutím je kyselinová prevádzka – koncentrácia, teplota a prítomnosť chloridov alebo oxidačných činidiel – a zliatina 20 vyhráva, keď sa prevádzka nachádza vo svojom obale.
Zváranie a výroba
Zliatina 20 je zvarená so zodpovedajúcim plnivom rovnakej skupiny - ER320 alebo ER320LR pre AWS A5.9 pre GTAW a GMAW a E320 alebo E320LR pre AWS A5.4 pre SMAW - a nevyžaduje sa žiadne predhrievanie ani tepelné spracovanie po zváraní. Stabilizovaná chémia znamená, že tepelne ovplyvnená zóna si zachováva svoju odolnosť proti korózii v stave po zváraní, čo je praktická výhoda, vďaka ktorej je zliatina obľúbenou v obchode.
Prax zvaru sa riadi austenitickou disciplínou: čisté povrchy spojov, kontrolovaný tepelný príkon a nízka interpass teplota. Zliatina sa ľahko tvaruje za studena, hoci vytvrdzuje o niečo rýchlejšie ako 316L a obrába sa štandardnými postupmi a ostrými nástrojmi.
Čo uviesť v objednávke
Ak chcete udržať dopyt Alloy 20 čistý, uveďte nasledovné:
- Štandard a forma: "bezšvíkové potrubie podľa ASTM B729, UNS N08020" alebo "zvárané potrubie podľa ASTM B464"
- Veľkosť: NPS + plán pre rúrku, OD x stena v milimetroch pre rúrku
- Stav: stabilizovaný-žíhaný
- Dĺžka a ukončenie: pevné alebo náhodné dĺžky, hladké alebo skosené
- Certifikát: EN 10204 3.1 s tepelnou chémiou a výsledkami v ťahu
FAQ
Otázka: Na čo sa Alloy 20 používa?
Odpoveď: Predovšetkým servis kyseliny sírovej – prepravné potrubia, výmenníky tepla a procesné potrubia v chemických závodoch, závodoch na výrobu hnojív a metalurgii – plus prostredia so zmesou kyselín a chloridov, kde 316L zlyhá.
Otázka: Aký je rozdiel medzi Alloy 20 a 316L?
Odpoveď: Zliatina 20 nesie zhruba trojnásobok niklu ako 316L plus 3-4% medi a stabilizácie kolumbium. Výsledkom je oveľa lepšia odolnosť voči kyseline sírovej a chloridovému koróznemu praskaniu pod napätím za vyššiu cenu.
Otázka: Je Alloy 20 rovnaká ako 20Cb-3?
Odpoveď: Názvy sa bežne používajú pre rovnakú chemickú rodinu. Zliatina 20, UNS N08020, je štandardná stabilizovaná trieda; 20Cb-3 je historický obchodný názov pre rovnaký materiál.
Otázka: MôžeRúrka zo zliatiny 20byť zváraný?
Odpoveď: Áno, s výplňou ER320/ER320LR, bez predhrievania a bez tepelného spracovania po zváraní. Stabilizácia kolumbium udržuje tepelne ovplyvnenú zvarovú zónu proti korózii v stave po zváraní.
Otázka: Aká je maximálna prevádzková teplota pre Alloy 20?
Odpoveď: Pre štrukturálne služby, zhruba 500-600 stupňov s výrazne zníženou pevnosťou. Pre koróziu kyselinou je praktický limit stanovený koncentráciou kyseliny a teplotnou obálkou, nie samotnou teplotou kovu.
Otázka: Aká je hustota zliatiny 20?
Odpoveď: Približne 8,08 g/cm³, v blízkosti austenitickej nehrdzavejúcej ocele, takže hmotnosť potrubia sa počíta so štandardným koeficientom nehrdzavejúcej ocele 0,02466 x (OD - WT) x WT v kg na meter.
