Rura ze stopu 20 (UNS N08020): stop do zastosowań z kwasem siarkowym – przewodnik ASTM B729

Alloy 20 to stop żelaza, niklu i chromu, po który sięgają inżynierowie zakładów chemicznych, gdy medium jest kwas siarkowy, a gatunki nierdzewne nie są wystarczające. Stop UNS N08020 zajmuje wąską, ale często używaną pozycję w tabeli korozji: jest odporny na działanie kwasu siarkowego w szerokim zakresie stężeń w umiarkowanych temperaturach, odrzuca mieszane kwasy, które pokonują 316L, a jego koszt stanowi ułamek ceny stopów niklu zawierających molibden.

Formularze produktów

Bar i drążek

Płyta i arkusz

Cewka i pasek

Rura i rurka

Montaż: kołnierz, trójnik, kolanko, reduktor itp.

Kucie: pierścień, wał, okrąg, blok itp.

Gdzie Alloy 20 znajduje się w tabeli korozji

Najszybszym sposobem na zrozumienie Alloy 20 jest poznanie jego sąsiadów. Poniżej tej zawartości stopu stal nierdzewna 316L nie radzi sobie z ciepłym kwasem siarkowym i chlorkiem, ponieważ zawartość molibdenu, 2-3%, jest zbyt niska, aby utrzymać warstwę pasywną.

Powyżej stopy na bazie niklu, takie jak C-276, wytrzymują pełne działanie kwasu siarkowego w wyższych temperaturach i stężeniach, ale za kilkakrotnie wyższą cenę. Stop 20 to środkowy stopień: nikiel w stężeniu 32–38% z chromem, molibdenem i miedzią, opracowany specjalnie do obsługi kwasu siarkowego oraz do środowisk mieszanych kwasów i chlorków, które występują wokół niego w zakładach chemicznych.

Zawartość miedzi to niezwykły rząd. Miedź nie jest powszechnym dodatkiem stopowym do stali odpornych na korozję, ale w stopie 20 jest pierwiastkiem, który zmienia zachowanie korozyjne w kwasie siarkowym: poprawia odporność w redukującym, rozcieńczonym kwasie, gdzie warstwa tlenku chromu nie jest stabilna, i współpracuje z molibdenem, aby przeciwstawić się wżerom i szczelinom mediów zawierających chlorki.

Rezultatem jest stop, którego działanie kwasu siarkowego sięga około 50% stężenia w temperaturach do około 80-100 stopni – oto powłoka, w której pracuje większość rurociągów transportujących kwas w zakładach nawozowych, metalurgicznych i specjalistycznych zakładach chemicznych.

Skład chemiczny zgodnie z ASTM B729

Poniższe limity składu są zgodne z ASTM B729, specyfikacją rur i rurek bez szwu dla UNS N08020. Żelazo jest elementem równoważącym.

Dla kupującego liczą się trzy rzędy. Nikiel w stężeniu 32,0-38,0% jest osnową i powodem, dla którego stop jest odporny na pękanie korozyjne naprężeniowe chlorkowe znacznie lepiej niż austenityczne gatunki stali nierdzewnej. Rzędy molibdenu i miedzi wspólnie decydują o zachowaniu kwasu siarkowego i odporności na wżery.

Natomiast rząd kolumb plus tantal przy minimum 8 x C jest stabilizatorem: wiąże węgiel, dzięki czemu stop może być spawany i używany bez uczulania, które w przeciwnym razie utworzyłoby granicę ziaren zubożoną w chrom w strefie wpływu ciepła. Konstrukcja stabilizowana niobem sprawia, że ​​Alloy 20 jest materiałem przyjaznym dla wytwórców – jest spawany i poddawany działaniu kwasu bez obróbki cieplnej po spawaniu.

Właściwości mechaniczne zgodnie z ASTM B729

Rura i rurka ze stopu 20są dostarczane w stanie ustabilizowanym i wyżarzonym, a norma ASTM B729 wymaga następujących minimalnych właściwości mechanicznych:

Typowe wartości produkcyjne w stanie stabilizowanym i wyżarzonym wynoszą około 620 MPa przy rozciąganiu i 280 MPa plastyczności przy wydłużeniu 40%. Wytrzymałość mieści się w tym samym zakresie co wyżarzana austenityczna stal nierdzewna, co oznacza, że ​​stop jest wytwarzany w oparciu o tę samą praktykę warsztatową: wygina się, walcuje i obrabia jak gatunek typu 316, z nieco większą szybkością utwardzania.

Mechaniczna prostota specyfikacji – jeden warunek dostawy, brak matrycy do obróbki cieplnej – jest jednym z powodów, dla których Alloy 20 jest uważany za konia pociągowego: kupujący zamawia wyżarzanie stabilizowane, a wytwórca spawa go bez specjalnych kwalifikacji w zakresie procedur wykraczających poza normalną praktykę stopową.

Właściwości fizyczne

Zastosowano otoczkę kwasu siarkowego

Praktycznym pytaniem w przypadku każdego zapytania dotyczącego Alloy 20 jest: „czy wytrzyma tę opłatę kwasową?” Odpowiedź jest funkcją stężenia i temperatury, a poniższa tabela to skrót inżynieryjny, którego faktycznie używają projektanci instalacji. Wartości stanowią orientacyjne wytyczne serwisowe dla rur i nie zastępują testu korozyjnego na konkretnym medium procesowym.

Obrazu dopełniają dwie praktyczne zasady. Po pierwsze, w krytycznym zakresie wynoszącym około 10–50% kwasu siarkowego szybkość korozji jest silnie wrażliwa na temperaturę i śladowe utleniacze w kwasie; spęczenie, które podnosi temperaturę o 20 stopni, może zmienić szybkość korozji o rząd wielkości, dlatego specyfikację należy przeprowadzić w odniesieniu do najgorszych warunków pracy, a nie normalnych.

Po drugie, w przypadku kwasu, który musi być przetwarzany na gorąco i w stężeniu, ekonomicznym rozwiązaniem nie jest zastosowanie ściany ze stopu 20 – jest to krok w stronę stopu o wyższej zawartości niklu, a decyzję należy podjąć na podstawie tabeli korozji, a nie grubości ścianki.

Specyfikacje i formy produktów

Stop Alloy 20 jest dostarczany zgodnie z następującymi specyfikacjami, wybranymi według postaci produktu:

• ASTM B729 / ASME SB-729 – rury i rurki bez szwu
• ASTM B464 / ASME SB-464 - rura spawana
• Rura spawana ASTM B468 - do wymienników ciepła
• ASTM B463 / ASME SB-463 – płyty, arkusze i taśmy
• Pręty, pręty i odkuwki ASTM B473 -

Rura bez szwu pod B729 obejmuje asortyment NPS aż do dużych średnic, z harmonogramami obejmującymi klasy grubych ścian; rura spawana pod B464 jest produkowana ze stabilizowanej, wyżarzonej taśmy i stanowi opłacalną opcję w przypadku dużych średnic, gdzie szew jest poddawany radiogramowi, a złącze jest akceptowane. W przypadku rur wymiennika ciepła obowiązuje B468, a rura jest dostarczana w prostych odcinkach, gotowych do zwinięcia w arkusz sitowy. Stan stabilizowanego wyżarzania dotyczy wszystkich form.

Typowe zastosowania

Rura i rurka ze stopu 20są określone w następujących usługach:

• Linie przesyłu i recyrkulacji kwasu siarkowego w zakładach chemicznych
• Wyparki i rurociągi kwasu fosforowego do procesu mokrego w zakładach nawozowych
• Wymienniki ciepła i skraplacze obsługujące media kwasowe i chlorkowe
• Rurociągi kąpieli trawiących i systemy odzyskiwania kwasu w hutach stali
• Kauczuk syntetyczny, rurociągi do zastosowań farmaceutycznych i specjalistycznych procesów chemicznych
• Elementy pompy, zaworu i oprzyrządowania w środowisku kwasowym

W każdej usłudze stop jest ekonomicznym rozwiązaniem pośrednim: wypełnia lukę tam, gdzie zawodzi 316L, i to przy cenie znacznie niższej niż stopy na bazie niklu. Powtarzającą się decyzją projektową jest obciążenie kwasem – stężenie, temperatura i obecność chlorków lub utleniaczy – a Alloy 20 wygrywa, gdy obciążenie mieści się w jego powłoce.

Spawanie i produkcja

Stop Alloy 20 jest spawany z odpowiednim wypełniaczem z tej samej rodziny – ER320 lub ER320LR według AWS A5.9 dla GTAW i GMAW oraz E320 lub E320LR według AWS A5.4 dla SMAW – i nie jest wymagane żadne podgrzewanie wstępne ani obróbka cieplna po spawaniu. Stabilizowany skład chemiczny oznacza, że ​​strefa wpływu ciepła utrzymuje swoją odporność na korozję w stanie po spawaniu, co jest praktyczną zaletą, która sprawia, że ​​stop ten jest ulubionym stopem.

Praktyka spawania jest zgodna z dyscypliną austenityczną: czyste powierzchnie połączeń, kontrolowane dopływ ciepła i niska temperatura międzyściegowa. Stop łatwo formuje się na zimno, chociaż twardnieje nieco szybciej niż 316L i można go obrabiać przy użyciu standardowych praktyk i ostrych narzędzi.

Co określić w zamówieniu

Aby zachować czystość zapytania dotyczącego Alloy 20, podaj następujące informacje:

• Norma i forma: „rura bez szwu zgodna z ASTM B729, UNS N08020” lub „rura spawana zgodna z ASTM B464”
• Rozmiar: NPS + zestawienie dla rury, średnica zewnętrzna x ściana w milimetrach dla rury
• Stan: stabilizowane-wyżarzane
• Długość i wykończenie końcowe: długości stałe lub dowolne, koniec gładki lub fazowany
• Certyfikat: EN 10204 3.1 z wynikami chemii cieplnej i rozciągania

Często zadawane pytania

P: Do czego służy Alloy 20?
Odp.: Głównie usługi związane z kwasem siarkowym – linie przesyłowe, wymienniki ciepła i rurociągi technologiczne w zakładach chemicznych, nawozowych i metalurgicznych – a także środowiska z mieszanymi kwasami i chlorkami, w których zawodzi 316L.

P: Jaka jest różnica między stopem 20 a stopem 316L?
Odp.: Stop 20 zawiera około trzy razy więcej niklu niż 316L plus 3-4% stabilizacji miedzi i kolumbu. Rezultatem jest znacznie lepsza odporność na pękanie korozyjne naprężeniowe spowodowane kwasem siarkowym i chlorkiem, przy wyższej cenie.

P: Czy Alloy 20 to to samo co 20Cb-3?
Odp.: Nazwy są powszechnie używane w odniesieniu do tej samej rodziny chemicznej. Stop 20, UNS N08020, to standardowy gatunek stabilizowany; 20Cb-3 to historyczna nazwa handlowa tego samego materiału.

P: MożnaRura ze stopu 20być spawane?
Odp.: Tak, z wypełniaczem ER320/ER320LR, bez podgrzewania wstępnego i bez obróbki cieplnej po spawaniu. Stabilizacja kolumbowa utrzymuje strefę wpływu ciepła spoiny odporną na korozję w stanie po spawaniu.

P: Jaka jest maksymalna temperatura pracy dla Alloy 20?
Odp.: W przypadku usług konstrukcyjnych około 500-600 stopni przy znacznie zmniejszonej wytrzymałości. W przypadku korozji kwasowej praktyczny limit wyznacza stężenie kwasu i zakres temperatury, a nie sama temperatura metalu.

P: Jaka jest gęstość stopu 20?
Odp.: Około 8,08 g/cm3, blisko stali austenitycznych, zatem ciężar rury oblicza się przy użyciu standardowego współczynnika stali nierdzewnej wynoszącego 0,02466 x (OD - WT) x WT w kg na metr.

Skontaktuj się teraz