hợp kim 20 / Mỹ N08020 / W.Nr. 2.4660: Quán ba, Tờ giấy, Đĩa, Ống, Ống, Phụ kiện, Bích

Giới thiệu về Hợp kim 20

hợp kim 20, còn được gọi là UNS N08020 hoặc W.NR. 2.4660, là hợp kim austenitic niken-crom, được thiết kế cho đặc biệt sự ăn mòn điện trở, đặc biệt chống lại axit sunfuric. Thường được gọi là thợ mộc 20 hoặc hợp kim incoloy 20, Nó được ổn định với niobi để chống ăn mòn giữa các hạt, làm cho nó trở thành một vật liệu đa năng cho môi trường hóa học khắc nghiệt. Có sẵn trong các hình thức khác nhau - xe, tờ giấy, đĩa, ống, ống, phụ kiện, Và mặt bích 20 được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp như xử lý hóa học, hóa dầu, dược phẩm, và chế biến thực phẩm. Khả năng chống lại rỗ của nó, đường nứt ăn mòn, và vết nứt gây căng thẳng clorua (SCC) làm cho nó trở nên lý tưởng cho các ứng dụng như trao đổi nhiệt, Trộn bể, và hệ thống đường ống.

Hàm lượng niken hợp kim (32-38%) đặt nó trên ranh giới giữa thép không gỉ và hợp kim niken, Cung cấp một sự thay thế hiệu quả về chi phí cho các hợp kim cao cấp như Inconel 625 trong khi vượt trội hơn các thép không gỉ tiêu chuẩn trong phương tiện ăn mòn. Tính chất cơ học và khả năng sử dụng của nó cho phép nó được hình thành thành các thành phần phức tạp, chẳng hạn như mặt bích và phụ kiện, với khả năng hàn tuyệt vời. Bài viết này cung cấp một phân tích chi tiết về thành phần hóa học hợp kim 20, tính chất cơ học, chống ăn mòn, quá trình sản xuất, ứng dụng, và dung sai kích thước trên các hình thức khác nhau của nó, với sự so sánh với Inconel 625, Incoloy 901, ASTM A671 CC60, và API 5L PSL2 BNS. Các bảng tóm tắt các tham số chính để tham khảo kỹ thuật, đảm bảo sự hiểu biết toàn diện về khả năng siêu hợp này.

Thành phần hóa học và phân tích vật liệu

Thành phần hóa học hợp kim 20 được thiết kế cho khả năng chống ăn mòn và ổn định. Nó chứa niken (32.0-38.0%), crom (19.0-21.0%), molypden (2.0-3.0%), đồng (3.0-4.0%), sắt (THĂNG BẰNG, ~ 29,85% phút), Carbon (≤0,07%), mangan (≤2,0%), silicon (1,0%), phốt pho (≤0,045%), lưu huỳnh (≤0.035%), và Niobium cộng với tantalum (8XC đến 1.0%). Hàm lượng niken cao giúp tăng khả năng chống giảm axit, Trong khi crom cung cấp khả năng chống oxy hóa thông qua lớp oxit thụ động. Molypden và đồng cải thiện khả năng chống ăn mòn rỗ và kẽ hở, đặc biệt trong môi trường axit sunfuric. Niobi ổn định hợp kim chống lại sự nhạy cảm, ngăn chặn sự ăn mòn giữa các hạt trong quá trình hàn.

So với Inconel 625 (58% Niken tối thiểu, 8-10% molypden), hợp kim 20 có niken và molybden thấp hơn nhưng đồng cao hơn, làm cho nó chống lại axit sunfuric hơn nhưng ít phù hợp hơn cho sự ăn mòn ở nhiệt độ cao. Incoloy 901 (40-45% Niken, 11-14% crom) thiếu đồng, giảm hiệu quả của nó trong môi trường axit. ASTM A671 CC60 (0.04-0.27% Carbon, 0.85-1.20% mangan) và API 5L PSL2 BNS (≤0,12% carbon, ≤1,20% mangan) là thép carbon với hợp kim tối thiểu, dựa vào lớp phủ để bảo vệ ăn mòn. Cấu trúc hợp kim 20, và hàm lượng carbon thấp của nó giảm thiểu kết tủa cacbua, Làm cho nó phù hợp cho các thành phần hàn như đường ống và phụ kiện trong các nhà máy hóa học. Các thành phần cân bằng chi phí và hiệu suất, Cung cấp khả năng chống ăn mòn vượt trội cho các ứng dụng nặng axit cụ thể so với thép không gỉ tiêu chuẩn.

Tính chất cơ học

hợp kim 20 Triển lãm tính chất cơ học mạnh mẽ, Thích hợp cho các ứng dụng công nghiệp yêu cầu. Trong điều kiện ủ, nó có độ bền kéo tối thiểu của 551 MPa (80 KSI), năng suất sức mạnh của 241 MPa (35 KSI), và độ giãn dài của 30%, với việc giảm diện tích 50% cho thanh. Độ cứng thường là 160-200 Brinell. Các thuộc tính này nhất quán trên các hình thức như thanh, tờ, tấm, ống, ống, phụ kiện, và mặt bích, như được chỉ định trong ASTM B473 (thanh), B463 (tấm/tấm), và B366 (phụ kiện). Hợp kim giữ lại sức mạnh và độ dẻo ở nhiệt độ cao lên tới 1000 ° F (538° C), mỗi giới hạn ASME, làm cho nó phù hợp cho bộ trao đổi nhiệt và đường ống xử lý.

So với Inconel 625 (kéo 827 MPa, năng suất 414 MPa), hợp kim 20 có sức mạnh thấp hơn nhưng khả năng phục vụ tốt hơn trong môi trường axit. Incoloy 901 (độ bền kéo ~ 1150 MPa) cung cấp sức mạnh cao hơn nhưng dễ bị ăn mòn axit sunfuric. ASTM A671 CC60 (kéo 415-550 MPa, năng suất 220 MPa) và API 5L PSL2 BNS (kéo 415-760 MPa, năng suất 245 MPa) yếu hơn và được thiết kế cho các ứng dụng khác nhau (Các đường ống dịch vụ chua nhiệt độ thấp, tương ứng). hợp kim 20 trải qua độ bền kéo, va chạm, và kiểm tra độ cứng để đảm bảo độ tin cậy. Tính chất cơ học của nó hỗ trợ việc sử dụng nó trong các thành phần cấu trúc như mặt bích và phụ kiện, nơi cần có sức mạnh vừa phải và khả năng chống ăn mòn cao, Đảm bảo độ bền trong môi trường hóa học và biển.

Đặc điểm kháng ăn mòn

hợp kim 20 được thiết kế cho khả năng chống ăn mòn đặc biệt, đặc biệt trong môi trường axit sunfuric, với hiệu suất tốt trong photphoric, nitric, và phương tiện chứa clorua. Số điện trở rỗ của nó (GỖ) xấp xỉ 34, cho thấy khả năng chống rỗ và ăn mòn mạnh mẽ. Hợp kim hầu như miễn nhiễm với vết nứt gây căng thẳng clorua, làm cho nó phù hợp cho các ứng dụng xử lý hóa học và biển. Đồng tăng cường khả năng kháng axit sunfuric, Trong khi molypden bảo vệ chống rỗ trong clorua. Ổn định NiobiT ngăn chặn sự ăn mòn giữa các hạt trong các thành phần hàn như đường ống và phụ kiện. Tốc độ ăn mòn trong axit sunfuric nóng là thấp (0.1-0.5 mm/năm), mặc dù cần thận trọng trong môi trường clory cao, nơi rỗ có thể tăng.

So với Inconel 625 (Gỗ ~ 52), hợp kim 20 ít kháng thuốc ăn mòn nhưng xuất sắc trong axit sunfuric. Incoloy 901, với molypden thấp hơn, ít hiệu quả hơn chống lại rỗ. ASTM A671 CC60 và API 5L PSL2 BNS, Cả hai thép carbon, Yêu cầu các lớp phủ như epoxy hoặc polyetylen để chống ăn mòn, Không giống như hợp kim 20 kháng vốn. Hiệu suất của hợp kim trong bể ngâm, Tàu phản ứng, và thiết bị chế biến thực phẩm làm nổi bật độ tin cậy của nó. Lớp phủ bên ngoài có thể tăng cường hơn nữa tuổi thọ trong môi trường hung hăng, Nhưng các thuộc tính nội tại của nó làm cho nó trở thành một lựa chọn ưa thích cho các ứng dụng như khử khí thải và xử lý dược phẩm, Trường hợp kháng ăn mòn là quan trọng.

Sản xuất và chế biến

hợp kim 20 được sản xuất bằng cách sử dụng các lò nung điện cảm ứng chân không, tiếp theo là làm việc nóng hoặc lạnh để sản xuất thanh, tờ, tấm, ống, ống, phụ kiện, và mặt bích. Làm việc nóng được thực hiện ở 2100-2250 ° F (1149-1232° C) để tránh làm việc cứng, với ủ ở 1700-1850 ° F (927-1010° C) Để khôi phục độ dẻo. Làm việc lạnh giúp tăng cường sức mạnh cho các thanh và tấm, tiếp theo là giảm căng thẳng hoặc ủ giải pháp để cải thiện khả năng chống ăn mòn. Hàn sử dụng các kỹ thuật như GTAW, GMAW, hoặc SMAW với kim loại phụ phù hợp (ví dụ., ER320LR), Đảm bảo kết tủa cacbua tối thiểu. Gia công đòi hỏi các thiết lập cứng và dụng cụ cacbua do cường độ cắt cao của hợp kim.

So với Inconel 625, đòi hỏi các phương pháp điều trị nhiệt tương tự nhưng chính xác hơn, hợp kim 20 dễ chế tạo hơn do hàm lượng niken thấp hơn. INCOLOY 901 Lượng mưa cứng làm phức tạp việc xử lý, Trong khi ASTM A671 CC60 và API 5L PSL2 BNS sử dụng hàn thép carbon đơn giản hơn (ví dụ., EFW, LSAW). Hợp kim 20 hình thức được sản xuất theo tiêu chuẩn ASTM: B473 (thanh), B463 (tấm/tấm), B729/B464 (Đường ống liền mạch/hàn), B468 (ống), và B366 (phụ kiện). Kiểm tra không phá hủy (siêu âm, X quang) Đảm bảo chất lượng, đặc biệt đối với các đường ống hàn và phụ kiện. Khả năng sử dụng của hợp kim hỗ trợ các thành phần phức tạp như khuỷu tay, lắp đường ống, và mặt bích, Làm cho nó linh hoạt cho các hệ thống hóa học và hóa dầu trong đó hình thành và hàn chính xác là rất cần thiết.

Ứng dụng

hợp kim 20 được sử dụng rộng rãi trên các ngành công nghiệp do khả năng chống ăn mòn và tính linh hoạt của nó ở các hình thức khác nhau. Thanh được sử dụng cho ốc vít, van thân, và trục bơm trong chế biến hóa học. Tấm và tấm đóng vai trò là tấm ốp cho bể chứa và tàu lò phản ứng trong ngành công nghiệp dược phẩm và thực phẩm. Ống và đường ống rất quan trọng trong các bộ trao đổi nhiệt, quá trình đường ống, và thiết bị ngâm, xử lý axit sunfuric và photphoric. Phụ kiện (ví dụ., khuỷu tay, lắp đường ống, lắp đường ống) và mặt bích kết nối các hệ thống đường ống trong các ứng dụng hóa dầu và biển. Sử dụng cụ thể bao gồm mũ bong bóng, Trộn bể, và thiết bị khử lưu huỳnh khí thải, Trường hợp khả năng kháng các hợp chất lưu huỳnh là quan trọng.

So với Inconel 625, được sử dụng trong môi trường hàng không vũ trụ và biển nghiêm trọng, hợp kim 20 nhắm mục tiêu các ứng dụng nặng axit với chi phí thấp hơn. Incoloy 901 được giới hạn trong không gian vũ trụ nhiệt độ cao, Thiếu kháng axit. ASTM A671 CC60 dành cho các đường ống nhiệt độ thấp, và API 5L PSL2 BNS cho các dòng khí chua, Không cung cấp khả năng chống ăn mòn của hợp kim 20. Việc sử dụng hợp kim trong sản xuất cao su tổng hợp, Sản xuất thuốc nhuộm, và thiết bị dược phẩm làm nổi bật khả năng thích ứng của nó. Khả năng của nó được chế tạo thành các phụ kiện và mặt bích phức tạp đảm bảo hiệu suất đáng tin cậy trong môi trường khắc nghiệt, Giảm chi phí bảo trì và tăng cường tuổi thọ của hệ thống trong các nhà máy chế biến hóa học và thực phẩm.

Dung sai kích thước

Dung sai kích thước cho hợp kim 20 Sản phẩm được chỉ định theo tiêu chuẩn ASTM để đảm bảo độ chính xác. Bars (ASTM B473) phạm vi từ 5 mm đến 500 mm đường kính, với dung sai ± 0,1 mm đối với đường kính nhỏ và ± 1% đối với các đường kính lớn hơn. Tấm và tấm (ASTM B463) có độ dày của 0.5-10 mm (cán nguội) và 3-200 mm (Nóng lăn), với dung sai ± 0,1 mm đối với các tấm mỏng và ± 1,5 mm đối với các tấm dày. Ống/ống liền mạch (B729) và ống/ống hàn (B464/B468) phạm vi từ 0.5-8 đường kính inch, với dung sai OD là ± 0,5% và độ dày thành ± 10%. Phụ kiện (B366) và mặt bích theo sau ASME B16.9/B16.5, với dung sai ± 1 mm đối với các phụ kiện nhỏ và ± 3 mm đối với mặt bích lớn.

So với Inconel 625 (ASTM B446: ± 0,25 mm cho các thanh), hợp kim 20 có dung sai tương tự nhưng dễ dàng hơn với máy. Incoloy 901 Yêu cầu kiểm soát chặt chẽ hơn cho độ chính xác hàng không vũ trụ. ASTM A671 CC60 (± 0,5% của) và API 5L PSL2 BNS (± 0,75% của) có dung sai lỏng hơn do kích thước đường ống lớn hơn. Dung sai hợp kim 20 đảm bảo khả năng tương thích trong các hệ thống phức tạp, với kết thúc kết thúc (ví dụ., Beveled, ren) đáp ứng các tiêu chuẩn ASME để hàn và lắp ráp. Những thông số kỹ thuật này đảm bảo cài đặt đáng tin cậy trong các ứng dụng như đường ống hóa học và thiết bị dược phẩm, Giảm thiểu các vấn đề hoạt động.

Thông số kỹ thuật và bảng tham số

Bảng sau đây tóm tắt các tham số chính cho hợp kim 20 trên các hình thức khác nhau của nó, cung cấp một tài liệu tham khảo cho các kỹ sư.

Bảng này cung cấp một cái nhìn tổng quan ngắn gọn về thông số kỹ thuật của hợp kim 20, hỗ trợ các quyết định thiết kế và mua sắm.

So sánh với các hợp kim khác

hợp kim 20 được so sánh với Inconel 625, Incoloy 901, ASTM A671 CC60, và API 5L PSL2 BNS cho hiệu suất của nó. Inconel 625 (kéo 827 MPa, Gỗ ~ 52) cung cấp khả năng chống ăn mòn vượt trội trong môi trường nhiệt độ cao và clorua nhưng tốn kém hơn. Incoloy 901 (độ bền kéo ~ 1150 MPa) vượt trội về sức mạnh nhiệt độ cao nhưng thiếu khả năng chống axit. ASTM A671 CC60 (kéo 415-550 MPa) là cho các đường ống nhiệt độ thấp, Yêu cầu lớp phủ để ăn mòn. API 5L PSL2 BNS (kéo 415-760 MPa) được tối ưu hóa cho dịch vụ chua nhưng không được kháng axit nói chung. Hợp kim 20 cân bằng chống ăn mòn, sức mạnh, và chi phí làm cho nó lý tưởng cho các ứng dụng nặng axit sunfuric, vượt trội so với thép carbon và cạnh tranh với hợp kim cao trong môi trường cụ thể.

Những thách thức và hạn chế

hợp kim 20 đối mặt với những thách thức trong môi trường clorua cao, nơi ăn mòn rỗ có thể xảy ra, Yêu cầu thiết kế và giám sát cẩn thận. Giới hạn nhiệt độ của nó là 1000 ° F (538° C) Hạn chế việc sử dụng trong các ứng dụng nhiệt cao so với Inconel 625 (lên đến 1800 ° f). Gia công rất khó do làm việc làm việc, đòi hỏi các công cụ sắc nét và tốc độ cắt thấp. So với thép carbon như ASTM A671 CC60 hoặc API 5L BNS, hợp kim 20 đắt hơn, Giới hạn việc sử dụng nó đối với các ứng dụng trong đó khả năng chống ăn mòn là rất quan trọng. Hàn yêu cầu bề mặt sạch để tránh ô nhiễm, và chi phí cao so với thép không gỉ có thể là một rào cản. Những thách thức này được giảm thiểu thông qua các kỹ thuật chế tạo thích hợp, lớp phủ, và thiết kế cụ thể ứng dụng, Đảm bảo độ tin cậy trong hệ thống hóa học và biển.

Xu hướng và đổi mới trong tương lai

Tương lai của hợp kim 20 liên quan đến những tiến bộ trong sản xuất và ứng dụng. Sản xuất phụ gia đang được khám phá cho các phụ kiện và mặt bích tùy chỉnh, giảm chất thải và cho phép các thiết kế phức tạp. Cải thiện kỹ thuật hàn, Giống như hàn laser, Tăng cường tính toàn vẹn chung cho đường ống và ống. Lớp phủ dựa trên công nghệ nano đang cải thiện khả năng chống ăn mòn trong môi trường clorua cao, kéo dài cuộc sống dịch vụ. Việc sử dụng hợp kim trong các ngành công nghiệp bền vững, chẳng hạn như chế biến hóa học xanh và sản xuất thực phẩm, đang phát triển do không tính chất và độ bền của nó. So với Inconel 625 tập trung vào không gian vũ trụ, hợp kim 20 mục tiêu đổi mới hóa học và dược phẩm. Vật liệu ASTM A671 và API 5L đang chứng kiến các tiến bộ của lớp phủ, Nhưng hợp kim 20 điện trở vốn có của nó cho các ứng dụng có giá trị cao. Giám sát kỹ thuật số để ăn mòn và căng thẳng sẽ tăng cường hơn nữa độ tin cậy của nó, Đảm bảo sự liên quan liên tục trong môi trường ăn mòn.

Phần kết luận

hợp kim 20 (Mỹ N08020, W.Nr. 2.4660) là hợp kim niken-crompium đa năng với khả năng chống ăn mòn tuyệt vời, đặc biệt trong môi trường axit sunfuric. Có sẵn trong các quán bar, tờ, tấm, ống, ống, phụ kiện, và mặt bích, Nó phục vụ hóa chất, dược phẩm, và các ngành chế biến thực phẩm. Tính chất cơ học của nó (551 MPA kéo, 241 Năng suất MPA) và các thành phần phức tạp hỗ trợ khả thi, Trong khi khả năng chống ăn mòn của nó (Gỗ ~ 34) vượt trội so với thép carbon như ASTM A671 CC60 và API 5L PSL2 BNS. So với Inconel 625 và Incoloy 901, Nó cung cấp khả năng kháng axit hiệu quả về chi phí. Bảng được cung cấp tóm tắt dữ liệu chính, Các kỹ sư hỗ trợ. Những đổi mới trong tương lai trong sản xuất và lớp phủ sẽ tăng cường tiện ích của nó, Đảm bảo hợp kim 20 vẫn là một vật liệu quan trọng cho môi trường khắc nghiệt.

[](https://www.textronsteelalloys.com/alloy-20-lound-bar-uns-n08020-2-4660/)[](https://megamex.com/alloy-20/)