Alliage 20 / US N08020 / W.Nr. 2.4660: Bar, Feuille, assiette, Tube, Tuyau, Raccords, Brides

Introduction à l'alliage 20

Alliage 20, également connu sous le nom de UNS N08020 ou W.NR. 2.4660, est un alliage austénitique nickel-fer-chrome avec des ajouts de cuivre et de molybdène, conçu pour exceptionnel corrosion la résistance, en particulier contre l'acide sulfurique. Souvent appelé menuisier 20 ou alliage Incoloy 20, Il est stabilisé avec du niobium pour résister à la corrosion intergranulaire, En faire un matériau polyvalent pour des environnements chimiques durs. Disponible sous diverses formes - BAR, feuille, assiette, tube, tuyau, Tuyau ASTM A106, et bride - alliage 20 est largement utilisé dans les industries telles que le traitement chimique, pétrochimie, pharmaceutique, et transformation des aliments. Sa capacité à résister aux piqûres, corrosion caverneuse, et la fissuration de la corrosion du chlorure (CSC) Le rend idéal pour des applications comme les échangeurs de chaleur, réservoirs de mélange, et systèmes de tuyauterie.

Le contenu en nickel de l'alliage (32-38%) Le place sur la frontière entre l'acier inoxydable et l'alliage de nickel, Offrir une alternative rentable aux alliages rickels élevés comme Inconel 625 tout en surpassant les aciers inoxydables standard dans les médias corrosifs. Ses propriétés mécaniques et sa fabrication permettent de se former en composants complexes, comme les brides et les raccords, Avec une excellente soudabilité. Cet article fournit une analyse détaillée de la composition chimique de l'alliage 20, Propriétés mécaniques, L'ajout de fibre de carbone améliore considérablement sa résistance à l'usure et à l'abrasion, processus de manufacture, applications, et les tolérances dimensionnelles à travers ses différentes formes, avec des comparaisons avec un inconvénient 625, Incoloy 901, ASTM A671 CC60, et API 5L PSL2 BNS. Les tableaux résument les paramètres clés pour la référence d'ingénierie, Assurer une compréhension complète des capacités de ce superalliage.

Composition chimique et analyse des matériaux

La composition chimique de l'alliage 20 est adaptée à la résistance et à la stabilité de la corrosion. Il contient du nickel (32.0-38.0%), chrome (19.0-21.0%), molybdène (2.0-3.0%), cuivre (3.0-4.0%), fer (équilibre, ~ 29,85% min), carbone (≤0,07%), manganèse (≤ 2,0%), silicium (≤1,0%), phosphore (≤0.045%), soufre (≤0.035%), et niobium plus tantalum (8xc à 1.0%). La teneur élevée en nickel améliore la résistance à la réduction des acides, tandis que le chrome fournit une résistance à l'oxydation à travers une couche d'oxyde passive. Le molybdène et le cuivre améliorent les piqûres et la résistance à la corrosion des crevasses, en particulier dans les environnements d'acide sulfurique. Le niobium stabilise l'alliage contre la sensibilisation, Prévenir la corrosion intergranulaire pendant le soudage.

Par rapport à Inconel 625 (58% min nickel, 8-10% molybdène), Alliage 20 a du nickel et du molybdène inférieur mais du cuivre plus élevé, le rendant plus résistant à l'acide sulfurique mais moins adapté à une corrosion extrême à haute température. Incoloy 901 (40-45% nickel, 11-14% chrome) manque de cuivre, Réduire son efficacité dans les environnements acides. ASTM A671 CC60 (0.04-0.27% carbone, 0.85-1.20% manganèse) et API 5L PSL2 BNS (≤0,12% de carbone, ≤ 1,20% de manganèse) sont des aciers en carbone avec un alliage minimal, S'appuyer sur des revêtements pour la protection contre la corrosion. La structure austénitique de l'alliage 20 assure la ductilité et la ténacité, et sa faible teneur en carbone minimise les précipitations en carbure, Le rendre adapté aux composants soudés comme les tuyaux et les raccords dans les plantes chimiques. La composition équilibre le coût et les performances, Offrir une résistance à la corrosion supérieure à des applications spécifiques à l'acide par rapport aux aciers inoxydables standard.

Propriétés mécaniques

Alliage 20 présente des propriétés mécaniques robustes, Convient pour les applications industrielles exigeantes. Dans l'état recuit, il a une résistance à la traction minimale de 551 MPa (80 ksi), Force d'élasticité 241 MPa (35 ksi), et allongement de 30%, avec une réduction de la superficie de 50% pour les bars. La dureté est généralement 160-200 Brinell. Ces propriétés sont cohérentes à travers des formes comme les barres, feuilles, assiettes, tube, pipes, Tuyau ASTM A106, et brides, comme spécifié dans ASTM B473 (barres), B463 (Feuilles / plaques), et b366 (Tuyau ASTM A106). L'alliage conserve la résistance et la ductilité à des températures élevées jusqu'à 1000 ° F (538° C), par limitations ASME, Le rendre adapté aux échangeurs de chaleur et à la tuyauterie de processus.

Par rapport à Inconel 625 (élastique 827 MPa, rendement 414 MPa), Alliage 20 a une résistance plus faible mais une meilleure fabrication dans les environnements acides. Incoloy 901 (traction ~ 1150 MPa) offre une résistance plus élevée mais est sujet à la corrosion dans l'acide sulfurique. ASTM A671 CC60 (élastique 415-550 MPa, rendement 220 MPa) et API 5L PSL2 BNS (élastique 415-760 MPa, rendement 245 MPa) sont plus faibles et conçus pour différentes applications (pipelines de service à basse température et aigres, respectivement). Alliage 20 subit une traction, impact, et les tests de dureté pour assurer la fiabilité. Ses propriétés mécaniques soutiennent son utilisation dans des composants structurels comme les brides et les raccords, où une résistance modérée et une forte résistance à la corrosion sont nécessaires, Assurer la durabilité dans les environnements chimiques et marins.

Caractéristiques de la résistance à la corrosion

Alliage 20 est conçu pour une résistance à la corrosion exceptionnelle, en particulier dans les environnements d'acide sulfurique, avec de bonnes performances en phosphorique, nitrique, et les médias contenant du chlorure. Son nombre équivalent de résistance aux piqûres (BOIS) est d’environ 34, indiquant une forte résistance aux piqûres et à la corrosion des crevasses. L'alliage est pratiquement à l'abri de la fissuration de la corrosion du stress au chlorure, Le rendre adapté aux applications de traitement maritime et chimique. Le cuivre améliore la résistance à l'acide sulfurique, tandis que le molybdène protège contre les piqûres dans les chlorures. La stabilisation du niobium empêche la corrosion intergranulaire dans les composants soudés comme les tuyaux et les raccords. Les taux de corrosion dans l'acide sulfurique chaud sont faibles (0.1-0.5 mm / an), bien que la prudence soit nécessaire dans les environnements à chlorure élevé où les piqûres peuvent augmenter.

Par rapport à Inconel 625 (Bois ~ 52), Alliage 20 est moins résistant aux corrosifs extrêmes mais excelle dans l'acide sulfurique. Incoloy 901, avec un molybdène inférieur, est moins efficace des piqûres. ASTM A671 CC60 et API 5L PSL2 BNS, Les deux aciers en carbone, nécessitent des revêtements comme l'époxy ou le polyéthylène pour résister à la corrosion, Contrairement à la résistance inhérente à l'alliage 20. Les performances de l'alliage dans les réservoirs de décapage, navires de réacteur, et l'équipement de transformation des aliments met en évidence sa fiabilité. Les revêtements externes peuvent encore améliorer la longévité dans les environnements agressifs, Mais ses propriétés intrinsèques en font un choix préféré pour des applications telles que la désulfurisation des gaz et le traitement pharmaceutique, où la résistance à la corrosion est critique.

Fabrication et traitement

Alliage 20 est fabriqué à l'aide de la fusion à induction sous vide ou des fours à arc électrique, suivi par un travail chaud ou froid pour produire des barres, feuilles, assiettes, tube, pipes, Tuyau ASTM A106, et brides. Le travail chaud est effectué à 2100-2250 ° F (1149-1232° C) Pour éviter le travail du travail, avec recuit à 1700-1850 ° F (927-1010° C) Pour restaurer la ductilité. Le travail au froid améliore la force pour les bars et les draps, suivi par le soulagement du stress ou le recuit des solutions pour améliorer la résistance à la corrosion. Le soudage utilise des techniques comme GTAW, GMAW, ou Smaw avec des métaux de remplissage assortis (par exemple., ER320LR), assurer un minimum de précipitations en carbure. L'usinage nécessite des configurations rigides et des outils en carbure en raison de la force de cisaillement élevée de l'alliage.

Par rapport à Inconel 625, qui nécessite des traitements thermiques similaires mais plus précis, Alliage 20 est plus facile à fabriquer en raison du contenu en nickel inférieur. Le durcissement des précipitations d'Incoloy 901 complique le traitement, tandis que ASTM A671 CC60 et API 5L PSL2 BNS utilisent un soudage en acier en carbone plus simple (par exemple., EFW, LSAW). Les formulaires de l'alliage 20 sont produits selon les normes ASTM: B473 (barres), B463 (Feuilles / plaques), B729 / B464 (tuyaux sans couture / soudés), B468 (tubes), et b366 (Tuyau ASTM A106). Contrôle non destructif (ultrasonique, radiographique) assure la qualité, en particulier pour les tuyaux et les raccords soudés. La fabrication de l'alliage prend en charge des composants complexes comme les coudes, fonderie, et brides, le rendre polyvalent pour les systèmes chimiques et pétrochimiques où la formation et le soudage précis sont essentiels.

Applications

Alliage 20 est largement utilisé entre les industries en raison de sa résistance à la corrosion et de sa polyvalence sous diverses formes. Les barres sont utilisées pour les attaches, tiges de soupape, et les arbres de pompe dans le traitement chimique. Les feuilles et les assiettes servent de revêtement pour les réservoirs de stockage et les navires de réacteur dans les industries pharmaceutiques et alimentaires. Les tubes et les tuyaux sont essentiels dans les échangeurs de chaleur, Pipoting de processus, et équipement de décapage, manipulation des acides sulfuriques et phosphoriques. Raccords (par exemple., coudes, fonderie, réducteurs) et les brides connectent les systèmes de tuyauterie dans des applications pétrochimiques et marines. Les utilisations spécifiques incluent des bouchons de bulles, réservoirs de mélange, et l'équipement pour la désulfusion de la combustion, où la résistance aux composés soufre est vitale.

Par rapport à Inconel 625, utilisé dans les environnements marins aérospatiaux et sévères, Alliage 20 cible les applications lourdes à l'acide à moindre coût. Incoloy 901 est limité à l'aérospatiale à haute température, manquant de résistance aux acides. ASTM A671 CC60 est pour les pipelines à basse température, et API 5L PSL2 BNS pour les lignes de gaz aigre, ni offrant une résistance à la corrosion de l'alliage 20. L'utilisation de l'alliage dans la fabrication de caoutchouc synthétique, production de colorant, et l'équipement pharmaceutique met en évidence son adaptabilité. Sa capacité à être fabriquée en raccords et brides complexes assure des performances fiables dans des environnements difficiles, Réduire les coûts de maintenance et améliorer la longévité du système dans les usines de transformation chimique et alimentaire.

Tolérances dimensionnelles

Tolérances dimensionnelles pour l'alliage 20 Les produits sont spécifiés par les normes ASTM pour assurer la précision. Bars (ASTM B473) gamme de 5 millimètre à 500 mm de diamètre, avec des tolérances de ± 0,1 mm pour les petits diamètres et ± 1% pour les plus grandes. Feuilles et assiettes (ASTM B463) avoir des épaisseurs de 0.5-10 mm (Les tuyaux en acier sans soudure sont divisés en deux catégories) et 3-200 mm (tourné), avec des tolérances de ± 0,1 mm pour les feuilles minces et ± 1,5 mm pour les plaques épaisses. Pipes / tubes sans couture (B729) et tuyaux / tubes soudés (B464 / B468) gamme de 0.5-8 pouces de diamètre, avec des tolérances OD de ± 0,5% et une épaisseur de paroi ± 10%. Raccords (B366) et les brides suivent ASME B16.9/B16.5, avec des tolérances de ± 1 mm pour les petits raccords et ± 3 mm pour les grandes brides.

Par rapport à Inconel 625 (ASTM B446: ± 0,25 mm pour les barres), Alliage 20 a des tolérances similaires mais est plus facile à machine. Incoloy 901 nécessite des commandes plus strictes pour la précision aérospatiale. ASTM A671 CC60 (± 0,5% de) et API 5L PSL2 BNS (± 0,75% de) ont des tolérances plus lâches en raison de plus grandes tailles de pipeline. Les tolérances de l'alliage 20 assurent la compatibilité des systèmes complexes, avec finitions finales (par exemple., biseauté, fileté) Réponse des normes ASME pour le soudage et l'assemblage. Ces spécifications garantissent une installation fiable dans des applications comme la tuyauterie chimique et l'équipement pharmaceutique, Minimiser les problèmes opérationnels.

Tableau technique des spécifications et des paramètres

Le tableau suivant résume les paramètres clés de l'alliage 20 à travers ses différentes formes, Fournir une référence aux ingénieurs.

Ce tableau fournit un aperçu concis des spécifications de l'alliage 20, Aider dans des décisions de conception et d'approvisionnement.

Comparaison avec d'autres alliages

Alliage 20 est comparé à Inconel 625, Incoloy 901, ASTM A671 CC60, et API 5L PSL2 BNS pour ses performances. Inconel 625 (élastique 827 MPa, Bois ~ 52) offre une résistance à la corrosion supérieure dans les environnements à haute température et au chlorure, mais est plus coûteux. Incoloy 901 (traction ~ 1150 MPa) excelle dans une résistance à haute température mais manque de résistance à l'acide. ASTM A671 CC60 (élastique 415-550 MPa) est pour les pipelines à basse température, nécessitant des revêtements pour la corrosion. API 5L PSL2 BNS (élastique 415-760 MPa) est optimisé pour le service aigre mais pas pour la résistance générale à l'acide. L'équilibre de la résistance à la corrosion de l'alliage 20, Force, et le coût le rend idéal pour les applications lourdes de l'acide sulfurique, surpasser les aciers au carbone et rivaliser avec des alliages à haut nickel dans des environnements spécifiques.

Défis et limites

Alliage 20 fait face à des défis dans des environnements à chlorure élevé, où la corrosion des piqûres peut se produire, nécessitant une conception et une surveillance minutieuses. Sa limite de température de 1000 ° F (538° C) restreint l'utilisation dans des applications de chauffage élevé par rapport à Inconel 625 (jusqu'à 1800 ° F). L'usinage est difficile en raison de la durée du travail, nécessitant des outils nets et des vitesses de coupe basse. Comparé aux aciers en carbone comme ASTM A671 CC60 ou API 5L BNS, Alliage 20 est plus cher, Limiter son utilisation aux applications où la résistance à la corrosion est critique. Le soudage nécessite des surfaces propres pour éviter la contamination, et les coûts élevés par rapport aux aciers inoxydables peuvent être une barrière. Ces défis sont atténués par des techniques de fabrication appropriées, revêtements, et conception spécifique à l'application, Assurer la fiabilité des systèmes chimiques et marins.

Tendances et innovations futures

L'avenir de l'alliage 20 implique des progrès dans la fabrication et les applications. La fabrication additive est explorée pour des raccords et des brides personnalisés, réduire les déchets et permettre des conceptions complexes. Techniques de soudage améliorées, comme le soudage au laser, Améliorer l'intégrité des articulations pour les tuyaux et les tubes. Les revêtements basés sur la nanotechnologie améliorent la résistance à la corrosion dans des environnements à chlorure élevé, Extension de la durée de vie. L'utilisation de l'alliage dans les industries durables, comme la transformation des produits chimiques verts et la production alimentaire, se développe en raison de sa non-toxicité et de sa durabilité. Par rapport à la concentration de Inconel 625 sur l'aérospatiale, Alliage 20 cible les innovations chimiques et pharmaceutiques. Les matériaux ASTM A671 et API 5L voient les progrès du revêtement, Mais la résistance inhérente de l'alliage 20 le positionne pour des applications de grande valeur. La surveillance numérique de la corrosion et du stress améliorera encore sa fiabilité, Assurer la pertinence continue dans les environnements corrosifs.

Conclusion

Alliage 20 (US N08020, W.Nr. 2.4660) est un alliage polyvalent nickel-fer-chrome avec une excellente résistance à la corrosion, en particulier dans les environnements d'acide sulfurique. Disponible en bars, feuilles, assiettes, tube, pipes, Tuyau ASTM A106, et brides, Il sert des produits chimiques, pharmaceutique, et les industries de la transformation des aliments. Ses propriétés mécaniques (551 Tensile MPA, 241 Rendement MPA) et les composants complexes de soutien à la fabrication, tandis que sa résistance à la corrosion (Bois ~ 34) surpasse les aciers en carbone comme ASTM A671 CC60 et API 5L PSL2 BNS. Par rapport à Inconel 625 et Incoloy 901, il offre une résistance à l'acide rentable. Le tableau fourni résume les données clés, aidants d'aide. Les innovations futures dans la fabrication et les revêtements amélioreront son utilité, Assurer l'alliage 20 reste un matériau critique pour les environnements durs.

[](Une approche normalisée de l'analyse par éléments finis des connexions boîtier-tube pour établir les performances d'étanchéité relatives en fonction de la géométrie de conception://www.textronsteelalloys.com/alloy-20-lound-bar-uns-n08020-2-4660/)[](Une approche normalisée de l'analyse par éléments finis des connexions boîtier-tube pour établir les performances d'étanchéité relatives en fonction de la géométrie de conception://megamex.com/alloy-20/)