Alloy 20 — це залізо-нікель-хромовий сплав, до якого тягнуться інженери хімічних заводів, коли середовищем є сірчана кислота, а марок нержавіючої сталі недостатньо. Сплав UNS N08020 займає вузьку, але часто використовувану позицію в корозійній таблиці: він протистоїть сірчаній кислоті в широкому діапазоні концентрацій при помірних температурах, не дає змішаних кислот, які перешкоджають 316L, і коштує лише частку нікелевих сплавів із вмістом молібдену.
Форми продукту
Бар і штанга
Тарілка та лист
Котушка та стрічка
Труби та труби
Фітинг: фланець, трійник, коліно, редуктор тощо.
Кування: кільце, вал, коло, блок тощо.
Де знаходиться сплав 20 у таблиці корозії
Найшвидший спосіб зрозуміти сплав 20 – це його сусіди. Нижче за вмістом сплаву нержавіюча сталь 316L виходить з ладу в теплій сірчаній кислоті та в хлоридному середовищі, оскільки рівень молібдену в ній, 2-3%, є занадто низьким, щоб утримувати пасивну плівку.
Крім того, сплави на основі нікелю, такі як C-276, несуть повну кількість сірчаної кислоти при вищих температурах і концентраціях, але в кілька разів дорожче. Сплав 20 є середньою ланкою: 32-38% нікелю з хромом, молібденом і міддю, розроблений спеціально для роботи з сірчаною кислотою та для змішаних кислотних і хлоридних середовищ, які виникають навколо нього на хімічному заводі.
Вміст міді - незвичайний ряд. Мідь не є поширеною легуючою добавкою до корозійно-стійких сталей, але в сплаві 20 це елемент, який змінює корозійну поведінку в сірчаній кислоті: вона покращує стійкість у відновній, розбавленій кислотній області, де плівка оксиду хрому нестабільна, і вона працює з молібденом, щоб протистояти точковій і тріщинній атаці хлоридовмісних середовищ.
Результатом є сплав, продуктивність сірчаної кислоти якого досягає приблизно 50% концентрації при температурах приблизно до 80-100 градусів - оболонка, в якій працює основна частина трубопроводів для обробки кислоти на підприємствах з виробництва добрив, металургійних і спеціальних хімічних заводах.
Хімічний склад відповідно до ASTM B729
Наведені нижче межі складу відповідають ASTM B729, специфікації безшовних труб для UNS N08020. Залізо є елементом балансу.
| елемент | Межа складу, % |
| Ni | 32.0 - 38.0 |
| кр | 19.0 - 21.0 |
| пн | 2.0 - 3.0 |
| Cu | 3.0 - 4.0 |
| Nb + Ta | 8 x C min до 1,0 max |
| C | 0.07 max |
| Мн | 2.0 max |
| Si | 1.0 max |
| P | 0.045 max |
| S | 0.035 max |
| Fe | Баланс |
Для покупця важливі три ряди. Нікель у 32,0-38,0% є матрицею і причиною того, що сплав протистоїть хлоридному корозійному розтріскуванню під напругою набагато краще, ніж аустенітні нержавіючі сорти. Ряди молібдену та міді разом визначають поведінку сірчаної кислоти та стійкість до точкової корекції.
А ряд колумбій плюс тантал при мінімумі 8 x C є стабілізатором: він зв’язує вуглець, щоб сплав можна було зварювати та використовувати без сенсибілізації, яка інакше створила б межі зерен, збіднені хромом, у зоні термічного впливу. Конструкція, стабілізована ніобієм, робить сплав 20 зручним для виробника матеріалом: його зварюють і вводять у кислотне середовище без термічної обробки після зварювання.
Механічні властивості відповідно до ASTM B729
Труба зі сплаву 20постачаються в стані стабілізованого відпалу, і ASTM B729 вимагає таких мінімальних механічних властивостей:
| Власність | Мінімальне значення (ASTM B729) |
| Міцність на розрив | 551 МПа (80 ksi) |
| Межа текучості, зсув 0,2%. | 241 МПа (35 ksi) |
| Подовження | 30% |
Типові показники продуктивності в умовах стабілізованого відпалу становлять близько 620 МПа при розтягуванні та 280 МПа при розтягуванні 40%. Міцність знаходиться в тому ж діапазоні, що й у відпаленої аустенітної нержавіючої сталі, що означає, що сплав виготовляється за тією самою виробничою практикою: він згинається, прокатується та обробляється, як марка типу 316, з дещо вищим коефіцієнтом зміцнення.
Механічна простота специфікації - одна умова доставки, відсутність термообробки матриці - є частиною того, чому сплав 20 вважається робочою конячкою: покупець замовляє стабілізовано-відпалений, а виробник зварює його без спеціальної кваліфікації процедури поза звичайною практикою виробництва сплавів.
Фізичні властивості
| Власність | Значення |
| Щільність | 8,08 г/см³ |
| Діапазон плавлення | 1400 - 1443 градусів (приблизно) |
| Модуль пружності | 200 ГПа (прибл.) |
| Структура | Аустенітний, немагнітний |
| Теплопровідність, 100 град | 13,5 Вт/м·К (прибл.) |
Конверт із сірчаної кислоти, нанесений
Практичне запитання на кожен запит щодо сплаву 20: «чи витримає він цей кислотний обов’язок?» Відповідь є функцією концентрації та температури, а таблиця нижче є інженерним скороченням, яке фактично використовують проектувальники рослин. Значення є орієнтовними вказівками щодо експлуатації труб і трубок, а не заміною випробування на корозію на точному технологічному середовищі.
| Середній | Концентрація / стан | Сплав 20 вердикт |
| Сірчана кислота | 0 - 50%, до ~80-100 градусів | Від хорошого до відмінного – основний пакет послуг |
| Сірчана кислота | Вище 50%, або кип'ятіння | Швидко погіршується - розгляньте більш високий сплав |
| Фосфорна кислота | Фосфорна кислота за мокрим способом | Хороший - стандартний вибір на заводах з удобрення |
| Азотна кислота | Всі концентрації | Хороший, схожий на сімейство 304L |
| Змішані кислоти | H2SO4 + HCl, HNO3 + HF травильні ванни | Добре - де 316L підводить |
| Хлоридні середовища | Солона вода, розсіл, вологі сліди хлору | Помірний - стійкість до точкової корекції вище 316L, нижче нікелевих сплавів |
| Їдкі розчини | Розбавити | добре |
Два практичних правила доповнюють картину. По-перше, у критичному діапазоні приблизно 10-50% сірчаної кислоти швидкість корозії сильно залежить від температури та слідів окислювачів у кислоті; Порушення, яке підвищує температуру на 20 градусів, може змінити швидкість корозії на порядок, тому специфікацію слід робити щодо найгіршого випадку експлуатації, а не нормального.
По-друге, для кислоти, з якою потрібно працювати гарячою та концентрованою, економічною відповіддю є не більша стінка зі сплаву 20 – це крок до сплаву з більшим вмістом нікелю, і рішення слід приймати на основі таблиці корозії, а не на основі товщини стінки.
Технічні умови та форми виробів
Сплав 20 поставляється відповідно до наступних специфікацій, вибраних за формою продукту:
- ASTM B729 / ASME SB-729 – безшовні труби
- ASTM B464 / ASME SB-464 - зварні труби
- ASTM B468 - зварна труба для теплообмінників
- ASTM B463 / ASME SB-463 – плита, лист і стрічка
- ASTM B473 - пруток, пруток і поковки
Безшовні труби під B729 охоплюють діапазон NPS до великих діаметрів, з графіками через важкі класи стін; зварна труба B464 виготовляється зі стабілізовано-відпаленої смуги і є економічно ефективним варіантом для великих діаметрів, де шов рентгенографується та з’єднання приймається. Для теплообмінної трубки регулюється B468, і трубка постачається прямими відрізками, готовими для згортання в трубну решетку. Стан стабілізації-відпалу застосовується до всіх форм.
Типові застосування
Труба зі сплаву 20вказуються в таких службах:
- Лінії перекачування та рециркуляції сірчаної кислоти на хімічних підприємствах
- Мокротехнологічні випарники фосфорної кислоти та трубопроводи на заводах з виробництва добрив
- Теплообмінники та конденсатори, що працюють з кислотними та хлоридними середовищами
- Трубопроводи травильних ванн і системи відновлення кислоти на сталеливарних заводах
- Синтетичний каучук, фармацевтичні препарати та спеціальні хімічні технологічні трубопроводи
- Компоненти насоса, клапана та контрольно-вимірювальних приладів у кислотній експлуатації
У кожній службі сплав є економічною проміжною відповіддю: він усуває проміжок, де 316L виходить з ладу, і робить це за ціною, значно нижчою за сплави на основі нікелю. Постійним проектним рішенням є кислотний навантаження - концентрація, температура та присутність хлоридів або окислювачів - і Alloy 20 виграє, коли навантаження знаходиться всередині його оболонки.
Зварювання та виготовлення
Сплав 20 зварюється з відповідним наповнювачем того ж сімейства - ER320 або ER320LR за AWS A5.9 для GTAW і GMAW, і E320 або E320LR за AWS A5.4 для SMAW - і не вимагає попереднього нагрівання або термообробки після зварювання. Стабілізований хімічний склад означає, що зона термічного впливу зберігає свою корозійну стійкість у стані зварювання, що є практичною перевагою, яка робить сплав улюбленим у магазині.
Практика зварювання дотримується аустенітної дисципліни: чисті поверхні з’єднань, контрольоване підведення тепла та низька температура між проходами. Сплав легко формується холодним способом, хоча він твердне дещо швидше, ніж 316L, і його обробляють за стандартними методами та гострими інструментами.
Що вказати в замовленні
Щоб запит на сплав 20 був чистим, зазначте наступне:
- Стандарт і форма: «безшовна труба за ASTM B729, UNS N08020» або «зварна труба за ASTM B464»
- Розмір: NPS + графік для труби, OD x стінка в міліметрах для труби
- Стан: стабілізований-відпалений
- Довжина та кінцева обробка: фіксована або випадкова довжина, звичайний кінець або скошений
- Сертифікат: EN 10204 3.1 з результатами термохімії та розтягування
FAQ
З: Для чого використовується сплав 20?
A: В першу чергу обслуговування сірчаної кислоти - транспортні лінії, теплообмінники та технологічні трубопроводи на хімічних заводах, заводах з виробництва добрив і металургійних заводах - плюс змішані кислотні та хлоридні середовища, де 316L не працює.
З: Яка різниця між сплавом 20 і 316L?
A: Сплав 20 містить приблизно в три рази більше нікелю, ніж 316L, плюс 3-4% стабілізатора міді та колумбію. Результатом є набагато краща стійкість до корозійного розтріскування під дією сірчаної кислоти та хлориду за вищої ціни.
Q: Чи сплав 20 такий самий, як 20Cb-3?
A: Назви зазвичай використовуються для однієї хімічної групи. Сплав 20, UNS N08020, є стандартним стабілізованим сплавом; 20Cb-3 — історична торгова назва того самого матеріалу.
З: МожнаТруба зі сплаву 20бути звареним?
A: Так, з наповнювачем ER320/ER320LR, без попереднього нагріву та термічної обробки після зварювання. Колумбієва стабілізація зберігає зону термічного впливу зварного шва стійкою до корозії в стані після зварювання.
З: Яка максимальна робоча температура для сплаву 20?
A: Для конструкційної служби приблизно 500-600 градусів із різко зниженою міцністю. Для кислотної корозії практична межа встановлюється концентрацією кислоти та температурним контуром, а не лише температурою металу.
З: Яка щільність сплаву 20?
A: Приблизно 8,08 г/см³, близько до аустенітної нержавіючої сталі, тому вага труби розраховується за стандартним коефіцієнтом нержавіючої сталі 0,02466 x (OD - WT) x WT у кг на метр.
