Legierung 20 / UNS N08020 / W.Nr. 2.4660: Bar, Blatt, Teller, Schläuche, Rohr, Armaturen, Flanschen

Einführung in Alloy 20

Legierung 20, auch als UNS N08020 oder W.NR bezeichnet. 2.4660, ist eine nickel-Eisen-Chrom-Austenit-Legierung mit Ergänzungen von Kupfer und Molybdän, für außergewöhnliche gestaltet Korrosion Widerstand, besonders gegen Schwefelsäure. Oft als Zimmermann bezeichnet 20 oder Incoloy -Legierung 20, Es ist mit Niob stabilisiert, um der intergranulären Korrosion zu widerstehen, Machen Sie es zu einem vielseitigen Material für harte chemische Umgebungen. In verschiedenen Formen erhältlich - BAR, Blatt, Teller, Schläuche, Rohr, Beschläge, und Flansche - ALOY 20 wird in Branchen wie der chemischen Verarbeitung häufig eingesetzt, Petrochemie, pharmazeutisch, und Lebensmittelverarbeitung. Seine Fähigkeit, sich zu widersetzen, Spaltkorrosion, und Chlorid-Stress-Korrosionsrisse (SCC) macht es ideal für Anwendungen wie Wärmetauscher, Mischtanks, und Rohrleitungssysteme.

Der Nickelinhalt der Legierungen (32-38%) Legt es auf die Grenze zwischen Edelstahl und Nickellegierung, Bieten Sie eine kostengünstige Alternative zu hohen Nickel-Legierungen wie Inconel an 625 Während der Outperformance von Standard -Edelstählen in korrosiven Medien übertrifft. Seine mechanischen Eigenschaften und seine Fabrik können es zu komplexen Komponenten gebildet werden, wie Flansche und Ausstattung, mit ausgezeichneter Schweißbarkeit. Dieser Artikel enthält eine detaillierte Analyse der chemischen Zusammensetzung von Legierungen 20 von Legierungen 20, mechanische Eigenschaften, Korrosionsbeständigkeit, Herstellungsprozess, Anwendungen, und dimensionale Toleranzen in verschiedenen Formen, mit Vergleiche mit Inconel 625, Incoloy 901, ASTM A671 CC60, und API 5L PSL2 BNS. Tabellen fassen die wichtigsten Parameter für die technische Referenz zusammen, Gewährleistung eines umfassenden Verständnisses der Fähigkeiten dieses Superalloys.

Chemische Zusammensetzung und Materialanalyse

Die chemische Zusammensetzung von Legierungen 20 ist auf Korrosionsbeständigkeit und Stabilität zugeschnitten. Es enthält Nickel (32.0-38.0%), Chrom (19.0-21.0%), Molybdän (2.0-3.0%), Kupfer (3.0-4.0%), Eisen (Gleichgewicht, ~ 29,85% min), Carbon (≤ 0,07%), Mangan (≤ 2,0%), Silizium (≤1,0 %), Phosphor (≤0.045%), Schwefel (≤0.035%), und Niob plus Tantalum (8xc zu 1.0%). Der hohe Nickelgehalt verbessert die Resistenz gegen die Reduzierung von Säuren, Während Chrom Oxidationsresistenz durch eine passive Oxidschicht liefert. Molybdän und Kupfer verbessern die Loch- und Spaltkorrosionsresistenz, insbesondere in Schwefelsäureumgebungen. Niobium stabilisiert die Legierung gegen Sensibilisierung, Verhinderung der intergranulären Korrosion während des Schweißens.

Im Vergleich zu Inconel 625 (58% Min Nickel, 8-10% Molybdän), Legierung 20 hat einen niedrigeren Nickel und Molybdän, aber höher Kupfer, Es ist resistenter gegen Schwefelsäure, ist jedoch weniger für extreme Hochtemperaturkorrosion geeignet. Incoloy 901 (40-45% Nickel, 11-14% Chrom) Fehlen Kupfer, Reduzierung seiner Wirksamkeit in sauren Umgebungen. ASTM A671 CC60 (0.04-0.27% Carbon, 0.85-1.20% Mangan) und API 5L PSL2 BNS (≤ 0,12% Kohlenstoff, ≤ 1,20% Mangan) sind Kohlenstoffstähle mit minimaler Legierung, Auf Beschichtungen zum Korrosionsschutz stützen. Austenitische Struktur der Alloy 20 sorgt für Duktilität und Zähigkeit, und sein niedriger Kohlenstoffgehalt minimiert den Kohlensäurebausfall, Damit es für geschweißte Komponenten wie Rohre und Ausstattung in Chemiepflanzen geeignet ist. Die Kompositionsabrechnungskosten und die Leistung, Bieten überlegener Korrosionsresistenz für spezifische säurebeständige Anwendungen im Vergleich zu Standard-Edelstählen.

Mechanische Eigenschaften

Legierung 20 zeigt robuste mechanische Eigenschaften, geeignet für anspruchsvolle industrielle Anwendungen. Im geglühten Zustand, es hat eine minimale Zugfestigkeit von 551 MPa (80 KSI), Ertragsstärke von 241 MPa (35 KSI), und Dehnung von 30%, mit einer Reduzierung des Bereichs von 50% für Bars. Härte ist normalerweise 160-200 Brinell. Diese Eigenschaften sind über Formulare hinweg wie Balken konsistent, Blätter, Teller, Schläuche, Rohre, Beschläge, und Flansche, wie in ASTM B473 angegeben (Riegel), B463 (Blätter/Teller), und B366 (Beschläge). Die Legierung behält Festigkeit und Duktilität bei erhöhten Temperaturen von bis zu 1000 ° F bei (538° C), per ASME -Einschränkungen, Damit es für Wärmetauscher und Prozessrohrleitungen geeignet ist.

Im Vergleich zu Inconel 625 (Zug- 827 MPa, Ausbeute 414 MPa), Legierung 20 hat eine geringere Festigkeit, aber bessere Fabrik in sauren Umgebungen. Incoloy 901 (Zug ~ 1150 MPa) Bietet eine höhere Festigkeit, ist aber anfällig für Korrosion in Schwefelsäure. ASTM A671 CC60 (Zug- 415-550 MPa, Ausbeute 220 MPa) und API 5L PSL2 BNS (Zug- 415-760 MPa, Ausbeute 245 MPa) sind schwächer und für verschiedene Anwendungen ausgelegt (Pipelines mit niedriger Temperatur und saurer Service, bzw.). Legierung 20 unterbietet Zug, Einschlag, und Härteprüfung, um Zuverlässigkeit zu gewährleisten. Seine mechanischen Eigenschaften unterstützen ihre Verwendung in strukturellen Komponenten wie Flanschen und Ausstattung, Wo mäßige Festigkeit und hohe Korrosionsbeständigkeit erforderlich sind, Gewährleistung der Haltbarkeit in chemischen und marinen Umgebungen.

Korrosionsresistenzeigenschaften

Legierung 20 wird für einen außergewöhnlichen Korrosionsbeständigkeit entwickelt, insbesondere in Schwefelsäureumgebungen, mit guter Leistung in Phosphorik, Salpeter-, und Chlorid-haltige Medien. Seine Lochfraßfestigkeit entspricht äquivalente Zahl (HOLZ) ist circa 34, Dies zeigt eine starke Resistenz gegen Lochfraß und Spaltkorrosion. Die Legierung ist praktisch immun gegen Chlorid-Stress-Korrosionsrisse, Damit es für marine und chemische Verarbeitungsanwendungen geeignet ist. Kupfer verbessert die Resistenz gegen Schwefelsäure, während Molybdän vor Lochfraß in Chloriden schützt. Die Niob -Stabilisierung verhindert intergranuläre Korrosion in geschweißten Komponenten wie Rohren und Ausstattung. Korrosionsraten in heißer Schwefelsäure sind niedrig (0.1-0.5 mm/Jahr), In Umgebungen mit hoher Chlorid, in denen Lochfraß zunehmen können.

Im Vergleich zu Inconel 625 (Holz ~ 52), Legierung 20 ist weniger resistent gegen extreme Korrosive, zeichnet sich jedoch in Schwefelsäure aus. Incoloy 901, mit niedrigerem Molybdän, ist weniger effektiv gegen Lochfraß. ASTM A671 CC60 und API 5L PSL2 BNS, Beide Kohlenstoffstähle, Erforderne Beschichtungen wie Epoxid oder Polyethylen, um Korrosion zu widerstehen, Im Gegensatz zu Alloy 20ern inhärenten Widerstand. Die Leistung der Legierungen in Pickling Tanks, Reaktorgefäße, und Lebensmittelverarbeitungsgeräte unterstreichen die Zuverlässigkeit. Externe Beschichtungen können die Langlebigkeit in aggressiven Umgebungen weiter verbessern, Aber seine intrinsischen Eigenschaften machen es zu einer bevorzugten Wahl für Anwendungen wie die Desulfurisierung von Rauchgas und die pharmazeutische Verarbeitung, Wo Korrosionsbeständigkeit kritisch ist.

Herstellung und Verarbeitung

Legierung 20 wird unter Verwendung von Vakuuminduktionsschmelzen oder elektrischen Lichtbogenöfen hergestellt, gefolgt von heißer oder kalter Arbeiten, um Bars zu produzieren, Blätter, Teller, Schläuche, Rohre, Beschläge, und Flansche. Die heiße Arbeit wird bei 2100-2250 ° F durchgeführt (1149-1232° C) Arbeitenverhärtung zu vermeiden, mit Tempern bei 1700-1850 ° F (927-1010° C) Duktilität wiederherstellen. Kaltarbeit verstärkt die Stärke für Bars und Blätter, gefolgt von Stresslinderung oder Lösung Glühen, um die Korrosionsbeständigkeit zu verbessern. Schweißen verwendet Techniken wie GTAW, GMAW, oder mit passenden Füllstoffmetallen einschmieren (z.B., ER320LR), Sicherstellung von minimalem Carbidniederschlag. Die Bearbeitung erfordert aufgrund der hohen Scherfestigkeit der Legierung starre Setups und Carbid -Werkzeuge.

Im Vergleich zu Inconel 625, Dies erfordert ähnliche, aber präzisere Wärmebehandlungen, Legierung 20 ist aufgrund des niedrigeren Nickelgehalts leichter zu fördern. Die Abhärtung von Incoloy 901 kompliziert die Verarbeitung, Während ASTM A671 CC60 und API 5L PSL2 BNS einfacheres Kohlenstoffstahlschweißen verwenden (z.B., EFW, LSAW). Die Formulare von Legloy 20 werden nach ASTM -Standards hergestellt: B473 (Riegel), B463 (Blätter/Teller), B729/B464 (nahtlose/geschweißte Rohre), B468 (Röhren), und B366 (Beschläge). Zerstörungsfreie Prüfung (Ultraschall-, radiologisch) sichert die Qualität, besonders für geschweißte Rohre und Ausstattung. Die Herstellung der Legierungen unterstützt komplexe Komponenten wie Ellbogen, T-Shirt, und Flansche, Es ist vielseitig für chemische und petrochemische Systeme, bei denen präzise Bildung und Schweißen unerlässlich sind.

Anwendungen

Legierung 20 wird aufgrund seiner Korrosionsbeständigkeit und der Vielseitigkeit in verschiedenen Formen in allen Branchen weit verbreitet. Bars werden für Befestigungselemente verwendet, Ventilschäfte, und Pumpenwellen in der chemischen Verarbeitung. Blätter und Platten dienen als Verkleidung für Lagertanks und Reaktorschiffe in der Pharma- und Lebensmittelindustrie. Schläuche und Rohre sind bei Wärmetauschern von entscheidender Bedeutung, Prozessrohr, und Wickling -Ausrüstung, Umgang mit Schwefel und Phosphorsäuren. Armaturen (z.B., Ellenbogen, T-Shirt, einheitliche interne) und Flansche verbinden Rohrleitungssysteme in petrochemischen und marinen Anwendungen. Spezifische Verwendungen umfassen Bubble Caps, Mischtanks, und Ausrüstung für die Entschwefelung von Rauchgas, wo die Resistenz gegen Schwefelverbindungen von entscheidender Bedeutung ist.

Im Vergleich zu Inconel 625, in der Luft- und Raumfahrt und schweren Meeresumgebungen verwendet, Legierung 20 Ziel. Incoloy 901 ist beschränkt auf Hochtemperaturen-Luft- und Raumfahrt, mangelnder Säureresistenz. ASTM A671 CC60 ist für Pipelines mit niedriger Temperatur, und API 5L PSL2 BNS für Sauergasleitungen, Weder bieten den Korrosionsbeständigkeit von Legierungen 20er an. Die Verwendung der Legierungen bei der Herstellung synthetischer Gummi, Farbstoffproduktion, und pharmazeutische Geräte unterstreichen die Anpassungsfähigkeit. Seine Fähigkeit, in komplexe Ausstattung und Flansche hergestellt zu werden, sorgt für eine zuverlässige Leistung in harten Umgebungen, Reduzierung der Wartungskosten und Verbesserung der Langlebigkeit der Systeme in chemischen und Lebensmittelverarbeitungsanlagen.

Maßtoleranzen

Dimensionstoleranzen für Legierung 20 Produkte werden nach ASTM -Standards angegeben, um Präzision zu gewährleisten. Riegel (ASTM B473) reichen von 5 Q345B 500 mm Durchmesser, mit Toleranzen von ± 0,1 mm für kleine Durchmesser und ± 1% für größere. Blätter und Teller (ASTM B463) Dicke haben 0.5-10 mm (kaltgewalzt) und 3-200 mm (Heißrollte), mit Toleranzen von ± 0,1 mm für dünne Blätter und ± 1,5 mm für dicke Platten. Nahtlose Rohre/Röhrchen (B729) und geschweißte Rohre/Röhrchen (B464/B468) reichen von 0.5-8 Zoll im Durchmesser, mit OD -Toleranzen von ± 0,5% und Wandstärke ± 10%. Armaturen (B366) und Flansche folgen ASME B16.9/B16.5, mit Toleranzen von ± 1 mm für kleine Armaturen und ± 3 mm für große Flansche.

Im Vergleich zu Inconel 625 (ASTM B446: ± 0,25 mm für Balken), Legierung 20 hat ähnliche Toleranzen, ist aber leichter zu maschine. Incoloy 901 Erfordert engere Kontrollen für die Luft- und Raumfahrtpräzision. ASTM A671 CC60 (± 0,5% von) und API 5L PSL2 BNS (± 0,75% von) haben lockerere Toleranzen aufgrund größerer Pipelinegrößen. Toleranzen von Legierungen 20 sorgen für die Kompatibilität in komplexen Systemen, mit Ende (z.B., abgeschrägt, eingefädelt) Besprechung der ASME -Standards für Schweißen und Montage. Diese Spezifikationen garantieren eine zuverlässige Installation in Anwendungen wie chemische Rohrleitungen und pharmazeutische Geräte, Minimierung der betrieblichen Probleme.

Technische Spezifikationen und Parametertabelle

Die folgende Tabelle fasst die Schlüsselparameter für Legierung zusammen 20 über seine verschiedenen Formen hinweg, Bereitstellung einer Referenz für Ingenieure.

Diese Tabelle bietet einen kurzen Überblick über die Spezifikationen von Alloy 20 von Alloy 20, Unterstützung bei Design- und Beschaffungsentscheidungen.

Vergleich mit anderen Legierungen

Legierung 20 wird mit Inconel verglichen 625, Incoloy 901, ASTM A671 CC60, und API 5L PSL2 BNS für seine Leistung. Inconel 625 (Zug- 827 MPa, Holz ~ 52) Bietet eine überlegene Korrosionsresistenz in Hochtemperatur- und Chloridumgebungen, ist jedoch teurer, ist aber teurer. Incoloy 901 (Zug ~ 1150 MPa) Excels in der Hochtemperaturstärke, aber es fehlt die Säureresistenz. ASTM A671 CC60 (Zug- 415-550 MPa) ist für Pipelines mit niedrigen Temperaturen, Korrosionsbeschichtungen benötigen. API 5L PSL2 BNS (Zug- 415-760 MPa) ist für den sauren Dienst optimiert, aber nicht für allgemeine Säurebeständigkeit. Alloy 20 -Balance des Korrosionswiderstandes, Stärke, und Kosten machen es ideal für schwefelsäurebeständige Anwendungen, Outperformance von Kohlenstoffstählen und konkurrieren mit hohen Nickellegierungen in bestimmten Umgebungen.

Herausforderungen und Einschränkungen

Legierung 20 steht vor Herausforderungen in Hochchloridumgebungen, Wo Korrosion von Lochfraß auftreten kann, sorgfältiges Design und Überwachung erfordert. Seine Temperaturgrenze von 1000 ° F (538° C) Beschränken Sie den Einsatz in Hochhitze-Anwendungen im Vergleich zu Inconel 625 (bis zu 1800 ° F.). Die Bearbeitung ist aufgrund der Arbeitserhaltung schwierig, erfordert scharfe Werkzeuge und niedrige Schnittgeschwindigkeiten. Im Vergleich zu Kohlenstoffstählen wie ASTM A671 CC60 oder API 5L BNS, Legierung 20 ist teurer, Einschränkung seiner Verwendung auf Anwendungen, bei denen der Korrosionsbeständigkeit kritisch ist. Schweißen erfordert saubere Oberflächen, um Kontaminationen zu vermeiden, und hohe Kosten im Vergleich zu Edelstählen können eine Barriere sein. Diese Herausforderungen werden durch geeignete Herstellungstechniken gemindert, Beschichtungen, und anwendungsspezifisches Design, Gewährleistung der Zuverlässigkeit in chemischen und marinen Systemen.

Zukünftige Trends und Innovationen

Die Zukunft der Legierung 20 beinhaltet Fortschritte bei der Herstellung und Anwendungen. Die additive Fertigung wird für benutzerdefinierte Armaturen und Flansche untersucht, Verringerung von Abfällen und Ermöglichung komplexer Konstruktionen. Verbesserte Schweißtechniken, wie Laserschweißen, Verbessern Sie die Gelenkintegrität für Rohre und Schläuche. Beschichtungen auf Nanotechnologie-Basis verbessern die Korrosionsresistenz in Hochchloridumgebungen, Lebensdauer verlängern. Die Verwendung der Legierungen in nachhaltigen Industrien, wie grüne chemische Verarbeitung und Lebensmittelproduktion, wächst aufgrund seiner Nichttoxizität und Haltbarkeit. Im Vergleich zu Inconel 625s Fokus auf die Luft- und Raumfahrt, Legierung 20 Ziele chemische und pharmazeutische Innovationen. ASTM A671- und API 5L -Material, Aber Legierung der 20er Jahre inhärente Resistenz positioniert es für hochwertige Anwendungen. Die digitale Überwachung auf Korrosion und Stress wird die Zuverlässigkeit weiter verbessern, Sicherstellung weiterer Relevanz in korrosiven Umgebungen.

Der Vergleich zwischen den Kriechversuchsdaten und den Simulationsergebnissen bei drei verschiedenen Temperaturen ist in dargestellt

Legierung 20 (UNS N08020, W.Nr. 2.4660) ist eine vielseitige Nickel-Eisen-Chrom-Legierung mit ausgezeichneter Korrosionsbeständigkeit, insbesondere in Schwefelsäureumgebungen. In Bars erhältlich, Blätter, Teller, Schläuche, Rohre, Beschläge, und Flansche, Es dient chemisch, pharmazeutisch, und Lebensmittelindustrie. Seine mechanischen Eigenschaften (551 MPA -Zug, 241 MPA -Ertrag) und Fabricability unterstützen komplexe Komponenten, während sein Korrosionsbeständigkeit (Holz ~ 34) übertreffen Kohlenstoffstähle wie ASTM A671 CC60 und API 5L PSL2 BNS. Im Vergleich zu Inconel 625 und Incoloy 901, Es bietet kostengünstige Säurebeständigkeit. Die bereitgestellte Tabelle fasst Schlüsseldaten zusammen, Bei der Unterstützung von Ingenieuren. Zukünftige Innovationen in der Fertigung und Beschichtungen werden seinen Nutzen verbessern, Legierung sicherstellen 20 bleibt ein kritisches Material für harte Umgebungen.

[](Ein standardisierter Ansatz zur Finite-Elemente-Analyse von Gehäuse-Rohr-Verbindungen zur Bestimmung der relativen Dichtleistung als Funktion der Konstruktionsgeometrie://www.textronsteelalloys.com/alloy-20-round-bar-uns-n08020-2-4660/)[](Ein standardisierter Ansatz zur Finite-Elemente-Analyse von Gehäuse-Rohr-Verbindungen zur Bestimmung der relativen Dichtleistung als Funktion der Konstruktionsgeometrie://megamex.com/alloy-20/)