Lega 20 / US N08020 / W.Nr. 2.4660: Bar, Foglio, Piatto, Tubi, Tubo, Raccordi, Flange

Introduzione alla lega 20

Lega 20, noto anche come UNS N08020 o W.NR. 2.4660, è una lega austenitica di nichel-ferro-cromo con aggiunte di rame e molibdeno, Progettato per eccezionale corrosione resistenza, in particolare contro l'acido solforico. Spesso indicato come falegname 20 o lega innoy 20, È stabilizzato con niobio per resistere alla corrosione intergranulare, renderlo un materiale versatile per ambienti chimici difficili. Disponibile in varie forme: Bar, foglio, piatto, tubi, tubo, raccordi, e flange: lesse 20 è ampiamente utilizzato in settori come l'elaborazione chimica, petrolchimico, farmaceutico, e lavorazione degli alimenti. La sua capacità di resistere alla cornice, crevice, e cracking di corrosione da stress cloruro (SCC) lo rende ideale per applicazioni come scambiatori di calore, Tank di miscelazione, e sistemi di tubazioni.

Il contenuto di nichel della lega (32-38%) lo posiziona sul confine tra acciaio inossidabile e lega di nichel, Offrire un'alternativa economica alle leghe ad alto contenuto di nichel come Inconel 625 mentre sovraperformi acciai inossidabili standard in mezzi corrosivi. Le sue proprietà meccaniche e la fabbricazione consentono di formarsi in componenti complessi, come flange e accessori, con eccellente saldabilità. Questo articolo fornisce un'analisi dettagliata della composizione chimica della lega degli anni '20, Proprietà meccaniche, resistenza alla corrosione, processo di produzione, applicazioni, e tolleranze dimensionali nelle sue varie forme, con confronti con Inconel 625, Incoloy 901, ASTM A671 CC60, e API 5L PSL2 BNS. Le tabelle riassumono i parametri chiave per il riferimento ingegneristico, Garantire una comprensione completa delle capacità di questa SuperAlloy.

Composizione chimica e analisi del materiale

La composizione chimica della lega degli anni '20 è adattata alla resistenza alla corrosione e alla stabilità. Contiene nichel (32.0-38.0%), cromo (19.0-21.0%), molibdeno (2.0-3.0%), rame (3.0-4.0%), ferro (bilancia, ~ 29,85% min), carbonio (≤0,07%), manganese (≤2,0%), silicio (≤1,0%), fosforo (≤0.045%), zolfo (≤0.035%), e Niobium Plus Tantalum (8xc a 1.0%). L'alto contenuto di nichel migliora la resistenza alla riduzione degli acidi, Mentre il cromo fornisce resistenza all'ossidazione attraverso uno strato di ossido passivo. Il molibdeno e il rame migliorano la resistenza alla corrosione della cornice e della fessura, in particolare negli ambienti di acido solforico. Niobium stabilizza la lega contro la sensibilizzazione, prevenire la corrosione intergranulare durante la saldatura.

Rispetto a Inconel 625 (58% Min Nickel, 8-10% molibdeno), Lega 20 ha nichel inferiore e molibdeno ma rame più alto, rendendolo più resistente all'acido solforico ma meno adatto alla corrosione ad alta temperatura estrema. Incoloy 901 (40-45% resistenza alle alte temperature, 11-14% cromo) manca di rame, Ridurre la sua efficacia in ambienti acidi. ASTM A671 CC60 (0.04-0.27% carbonio, 0.85-1.20% manganese) e API 5L PSL2 BNS (≤0,12% di carbonio, ≤1,20% di manganese) sono acciai in carbonio con lega minima, Faccio affidamento sui rivestimenti per la protezione della corrosione. La struttura austenitica della lega degli anni '20 garantisce la duttilità e la tenacità, e il suo basso contenuto di carbonio riduce al minimo le precipitazioni in carburo, renderlo adatto a componenti saldati come tubi e raccordi nelle piante chimiche. I bilanciano la composizione costi e prestazioni, Offrire una resistenza di corrosione superiore per applicazioni specifiche con acido rispetto agli acciai inossidabili standard.

Proprietà meccaniche

Lega 20 Mostra robuste proprietà meccaniche, Adatto a applicazioni industriali esigenti. Nella condizione ricotto, Ha una resistenza a trazione minima di 551 MPa (80 KSI), Forza di snervamento di 241 MPa (35 KSI), e allungamento di 30%, con una riduzione dell'area di 50% per i bar. La durezza è in genere 160-200 Brinell. Queste proprietà sono coerenti tra le forme come le barre, lenzuola, piatti, tubi, tubi, raccordi, e flange, Come specificato in ASTM B473 (barre), B463 (fogli/piatti), e B366 (raccordi). La lega mantiene resistenza e duttilità a temperature elevate fino a 1000 ° F (538° C), per limitazioni ASME, rendendolo adatto per scambiatori di calore e tubazioni di elaborazione.

Rispetto a Inconel 625 (di tensione 827 MPa, dare la precedenza 414 MPa), Lega 20 ha una resistenza inferiore ma una migliore fabbricazione in ambienti acidi. Incoloy 901 (Tensile ~ 1150 MPa) offre una resistenza più alta ma è soggetta alla corrosione nell'acido solforico. ASTM A671 CC60 (di tensione 415-550 MPa, dare la precedenza 220 MPa) e API 5L PSL2 BNS (di tensione 415-760 MPa, dare la precedenza 245 MPa) sono più deboli e progettati per diverse applicazioni (condutture a bassa temperatura e di servizio., rispettivamente). Lega 20 subisce una trazione, impatto, e test di durezza per garantire l'affidabilità. Le sue proprietà meccaniche ne supportano l'uso in componenti strutturali come flange e raccordi, dove sono richieste resistenza moderata e alta corrosione, Garantire la durata in ambienti chimici e marini.

Caratteristiche di resistenza alla corrosione

Lega 20 è progettato per un'eccezionale resistenza alla corrosione, in particolare negli ambienti di acido solforico, con buone prestazioni in fosforico, nitrico, e media contenenti cloruro. Il suo numero equivalente alla resistenza alla manutenzione (LEGNA) è approssimativamente 34, indicando una forte resistenza alla corrosione e alla corrosione della fessura. La lega è praticamente immune al cloruro di corrosione dello stress, renderlo adatto alle applicazioni di elaborazione marina e chimica. Il rame migliora la resistenza all'acido solforico, Mentre il molibdeno protegge dalla vaiolatura nei cloruri. La stabilizzazione del niobio impedisce la corrosione intergranulare nei componenti saldati come tubi e raccordi. I tassi di corrosione nell'acido solforico caldo sono bassi (0.1-0.5 mm/anno), Sebbene la cautela sia necessaria in ambienti ad alto cloruro in cui la vaiolatura può aumentare.

Rispetto a Inconel 625 (Wood ~ 52), Lega 20 è meno resistente ai corrosivi estremi ma eccelle nell'acido solforico. Incoloy 901, con molibdeno inferiore, è meno efficace contro la vaiolatura. ASTM A671 CC60 e API 5L PSL2 BNS, entrambi acciai per carbonio, richiedono rivestimenti come epossidico o polietilene per resistere alla corrosione, A differenza della resistenza intrinseca in lega degli anni '20. Le prestazioni della lega nei carri armati, Navi da reattore, e l'attrezzatura di trasformazione alimentare ne evidenzia l'affidabilità. I rivestimenti esterni possono migliorare ulteriormente la longevità in ambienti aggressivi, Ma le sue proprietà intrinseche lo rendono una scelta preferita per applicazioni come la desolfurizzazione del gas di combustione e l'elaborazione farmaceutica, dove la resistenza alla corrosione è fondamentale.

Produzione e lavorazione

Lega 20 viene prodotto utilizzando fusione a induzione del vuoto o forni elettrici ad arco elettrico, seguito da un lavoro caldo o freddo per produrre barre, lenzuola, piatti, tubi, tubi, raccordi, e flange. Il lavoro a caldo viene eseguito a 2100-2250 ° F (1149-1232° C) per evitare il mandato del lavoro, con ricottura a 1700-1850 ° F (927-1010° C) per ripristinare la duttilità. Il lavoro a freddo migliora la forza per bar e fogli, seguito da sollecitazioni da stress o ricottura della soluzione per migliorare la resistenza alla corrosione. La saldatura utilizza tecniche come GTAW, GMAW, o schiacciare con metalli di riempimento abbinati (per esempio., ER320LR), Garantire precipitazioni in carburo minime. La lavorazione richiede configurazioni rigide e strumenti in carburo a causa dell'elevata resistenza al taglio della lega.

Rispetto a Inconel 625, che richiede trattamenti termici simili ma più precisi, Lega 20 è più facile da fabbricare a causa del minor contenuto di nichel. L'indurimento delle precipitazioni di Incoloy 901 complica l'elaborazione, Mentre ASTM A671 CC60 e API 5L PSL2 BNS utilizzano una saldatura in acciaio al carbonio più semplice (per esempio., EFW, LSAW). Le forme in lega 20 sono prodotte secondo gli standard ASTM: B473 (barre), B463 (fogli/piatti), B729/B464 (tubi senza soluzione di continuità/saldati), B468 (tubi), e B366 (raccordi). Controlli non distruttivi (ultrasonico, radiografico) Garantisce la qualità, in particolare per tubi e raccordi saldati. La fabbricazione della lega supporta componenti complessi come i gomiti, tees, e flange, rendendolo versatile per i sistemi chimici e petrolchimici in cui sono essenziali formazione e saldatura precise.

applicazioni

Lega 20 è ampiamente utilizzato nei settori a causa della sua resistenza alla corrosione e versatilità in varie forme. Le barre sono utilizzate per i dispositivi di fissaggio, steli delle valvole, e alberi della pompa nella lavorazione chimica. Fogli e piastre fungono da rivestimento per serbatoi di stoccaggio e navi da reattore nelle industrie farmaceutiche e alimentari. I tubi e i tubi sono fondamentali negli scambiatori di calore, tubazioni di processo, e attrezzatura per decapaggio, Gestione degli acidi solforici e fosforici. Raccordi (per esempio., Processo di produzione di tubi senza saldatura, tees, riduttori) e le flange collegano i sistemi di tubazioni in applicazioni petrolchimiche e marine. Usi specifici includono tappi a bolle, Tank di miscelazione, e attrezzatura per la desolforazione del gas di combustione, Dove la resistenza ai composti di zolfo è vitale.

Rispetto a Inconel 625, Utilizzato in ambienti marini aerospaziali e gravi, Lega 20 bersaglio applicazioni ad acido a basso costo. Incoloy 901 è limitato a aerospace ad alta temperatura, Mancanza di resistenza acida. ASTM A671 CC60 è per condutture a bassa temperatura, e API 5L PSL2 BNS per linee di gas acido, Nessuno dei due offre resistenza alla corrosione in lega degli anni '20. L'uso della lega nella produzione di gomma sintetica, produzione di tintura, e l'attrezzatura farmaceutica ne evidenzia l'adattabilità. La sua capacità di essere fabbricata in raccordi e flange complessi garantisce prestazioni affidabili in ambienti difficili, Ridurre i costi di manutenzione e migliorare la longevità del sistema nelle piante chimiche e di trasformazione degli alimenti.

Tolleranze dimensionali

Tolleranze dimensionali per la lega 20 I prodotti sono specificati dagli standard ASTM per garantire la precisione. Barre (ASTM B473) gamma da 5 mm a 500 mm di diametro, con tolleranze di ± 0,1 mm per piccoli diametri e ± 1% per quelle più grandi. Fogli e piatti (ASTM B463) avere spessori di 0.5-10 mm (produttori di tubi in acciaio standard nazionali nel mio paese) e 3-200 mm (a caldo), con tolleranze di ± 0,1 mm per fogli sottili e ± 1,5 mm per piastre spesse. Tubi/tubi senza soluzione di continuità (B729) e tubi/tubi saldati (B464/B468) gamma da 0.5-8 pollici di diametro, con tolleranze OD di ± 0,5% e spessore della parete ± 10%. Raccordi (B366) e le flange seguono ASME B16.9/B16.5, con tolleranze di ± 1 mm per piccoli raccordi e ± 3 mm per grandi flange.

Rispetto a Inconel 625 (ASTM B446: ± 0,25 mm per le barre), Lega 20 ha tolleranze simili ma è più facile da macchina. Incoloy 901 Richiede controlli più stretti per la precisione aerospaziale. ASTM A671 CC60 (± 0,5% di) e API 5L PSL2 BNS (± 0,75% di) hanno tolleranze più lievi dovute a dimensioni di pipeline maggiori. Le tolleranze dei 20 anni garantiscono la compatibilità in sistemi complessi, con finiture finali (per esempio., smussato, filettato) Incontrare gli standard ASME per la saldatura e l'assemblea. Queste specifiche garantiscono un'installazione affidabile in applicazioni come tubazioni chimiche e apparecchiature farmaceutiche, minimizzare i problemi operativi.

Specifiche tecniche e tabella dei parametri

La tabella seguente riassume i parametri chiave per la lega 20 attraverso le sue varie forme, Fornire un riferimento agli ingegneri.

Questa tabella fornisce una panoramica concisa delle specifiche della lega degli anni '20, aiutare nelle decisioni di progettazione e approvvigionamento.

Confronto con altre leghe

Lega 20 viene confrontato con Inconel 625, Incoloy 901, ASTM A671 CC60, e API 5L PSL2 BNS per le sue prestazioni. Inconel 625 (di tensione 827 MPa, Wood ~ 52) offre una resistenza di corrosione superiore in ambienti ad alta temperatura e cloruro ma è più costoso. Incoloy 901 (Tensile ~ 1150 MPa) eccelle in resistenza ad alta temperatura ma manca di resistenza all'acido. ASTM A671 CC60 (di tensione 415-550 MPa) è per condutture a bassa temperatura, richiedere rivestimenti per la corrosione. API 5L PSL2 BNS (di tensione 415-760 MPa) è ottimizzato per il servizio aspro ma non per la resistenza all'acido generale. Equilibrio di resistenza alla corrosione in lega 20, forza, e il costo lo rende ideale per applicazioni pesanti con acido solforico, sovraperformare gli acciai di carbonio e competere con leghe ad alto contenuto di nichel in ambienti specifici.

Sfide e limiti

Lega 20 affronta sfide in ambienti ad alto cloruro, dove può verificarsi corrosione da corrosione, richiedere un'attenta progettazione e monitoraggio. Il suo limite di temperatura di 1000 ° F (538° C) limita l'uso in applicazioni ad alto calore rispetto a Inconel 625 (fino a 1800 ° F.). La lavorazione è difficile a causa del mandato di lavoro, richiedere strumenti affilati e basse velocità di taglio. Rispetto agli acciai di carbonio come ASTM A671 CC60 o API 5L BNS, Lega 20 è più costoso, limitare il suo uso alle applicazioni in cui la resistenza alla corrosione è fondamentale. La saldatura richiede superfici pulite per evitare la contaminazione, e costi elevati rispetto agli acciai inossidabile possono essere una barriera. Queste sfide sono mitigate attraverso tecniche di fabbricazione adeguate, rivestimenti, e progettazione specifica dell'applicazione, Garantire l'affidabilità nei sistemi chimici e marini.

Tendenze e innovazioni future

Il futuro della lega 20 implica progressi nella produzione e nelle applicazioni. La produzione additiva viene esplorata per raccordi e flange personalizzati, Ridurre i rifiuti e consentire progetti complessi. Tecniche di saldatura migliorate, Come la saldatura laser, Migliora l'integrità articolare per tubi e tubi. I rivestimenti basati su nanotecnologie stanno migliorando la resistenza alla corrosione in ambienti ad alto cloruro, estendendo la vita di servizio. L'uso della lega nelle industrie sostenibili, come la trasformazione chimica verde e la produzione alimentare, sta crescendo a causa della sua non tossicità e durata. Rispetto all'attenzione di Inconel 625 sull'aerospaziale, Lega 20 bersaglio innovazioni chimiche e farmaceutiche. I materiali ASTM A671 e API 5L stanno vedendo i progressi del rivestimento, Ma la resistenza intrinseca in lega 20 lo posiziona per applicazioni di alto valore. Il monitoraggio digitale per la corrosione e lo stress migliorerà ulteriormente la sua affidabilità, Garantire una continua rilevanza in ambienti corrosivi.

Conclusione

Lega 20 (US N08020, W.Nr. 2.4660) è una versatile lega di ferro-ferro-cromo con eccellente resistenza alla corrosione, in particolare negli ambienti di acido solforico. Disponibile in bar, lenzuola, piatti, tubi, tubi, raccordi, e flange, serve chimica, farmaceutico, e industrie di trasformazione alimentare. Le sue proprietà meccaniche (551 Tensile MPA, 241 Resa MPA) e componenti complessi di supporto di fabbricazione, mentre la sua resistenza alla corrosione (Wood ~ 34) Supera gli acciai di carbonio come ASTM A671 CC60 e API 5L PSL2 BNS. Rispetto a Inconel 625 e Incoloy 901, Offre una resistenza all'acido economica. La tabella fornita riassume i dati chiave, aiutando gli ingegneri. Le innovazioni future nella produzione e nei rivestimenti miglioreranno la sua utilità, Garantire la lega 20 rimane un materiale critico per ambienti difficili.

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