ท่อโลหะผสม 20 (UNS N08020): โลหะผสมสำหรับบริการกรดซัลฟูริก - คู่มือ ASTM B729

โลหะผสม 20 เป็นโลหะผสมเหล็ก-นิกเกิล-โครเมียมที่วิศวกรโรงงานเคมีเข้าถึงได้เมื่อตัวกลางคือกรดซัลฟิวริกและเกรดสเตนเลสยังไม่เพียงพอ โลหะผสม UNS N08020 มีตำแหน่งที่แคบแต่มีการใช้งานหนักในตารางการกัดกร่อน โดยต้านทานกรดซัลฟิวริกในช่วงความเข้มข้นที่กว้างที่อุณหภูมิปานกลาง ต้านทานกรดผสมที่เอาชนะ 316L ได้ และมีราคาเพียงเศษเสี้ยวของโลหะผสมนิกเกิลโมลิบดีนัมหนัก

แบบฟอร์มสินค้า

บาร์ แอนด์ ร็อด

จานและแผ่น

คอยล์และสตริป

ท่อและท่อ

ข้อต่อ: หน้าแปลน, ตี๋, ข้อศอก, ลด ฯลฯ

การตี: แหวน, เพลา, วงกลม, บล็อก ฯลฯ

โดยที่ Alloy 20 อยู่ในตารางการกัดกร่อน

วิธีที่เร็วที่สุดในการทำความเข้าใจ Alloy 20 คืออยู่ข้างๆ เพื่อนบ้าน ด้านล่างในส่วนที่เป็นโลหะผสม สเตนเลส 316L จะล้มเหลวในกรดซัลฟิวริกอุ่นและในตัวกลางคลอไรด์ เนื่องจากระดับโมลิบดีนัม 2-3% ต่ำเกินไปที่จะยึดฟิล์มแบบพาสซีฟ

เหนือสิ่งอื่นใด โลหะผสมที่มีนิกเกิลเป็นหลัก เช่น C-276 มีหน้าที่รับกรดซัลฟิวริกเต็มรูปแบบที่อุณหภูมิและความเข้มข้นสูงกว่า แต่มีราคาสูงกว่าหลายเท่า โลหะผสม 20 เป็นขั้นกลาง: นิกเกิลที่ 32-38% พร้อมด้วยโครเมียม โมลิบดีนัม และทองแดง ออกแบบมาโดยเฉพาะสำหรับการให้บริการกรดซัลฟิวริกและสำหรับสภาพแวดล้อมที่เป็นกรดผสมและคลอไรด์ที่ปรากฏรอบๆ ในโรงงานเคมี

ปริมาณทองแดงเป็นแถวที่ผิดปกติ ทองแดงไม่ใช่โลหะผสมทั่วไปที่เติมลงในเหล็กกล้าที่ทนต่อการกัดกร่อน แต่ในอัลลอยด์ 20 เป็นองค์ประกอบที่เปลี่ยนพฤติกรรมการกัดกร่อนในกรดซัลฟิวริก: ช่วยเพิ่มความต้านทานในบริเวณที่เป็นกรดรีดิวซ์และเจือจาง ซึ่งฟิล์มโครเมียมออกไซด์ไม่เสถียร และทำงานร่วมกับโมลิบดีนัมเพื่อต้านทานการโจมตีแบบรูพรุนและรอยแยกของตัวกลางที่มีคลอไรด์

ผลลัพธ์ที่ได้คือโลหะผสมที่มีคุณสมบัติของกรดซัลฟิวริกขยายไปถึงความเข้มข้นประมาณ 50% ที่อุณหภูมิสูงถึงประมาณ 80-100 องศา ซึ่งเป็นขอบเขตที่ระบบท่อจัดการกรดจำนวนมากในโรงงานปุ๋ย โลหะวิทยา และเคมีภัณฑ์ชนิดพิเศษทำงาน

องค์ประกอบทางเคมีต่อ ASTM B729

ขีดจำกัดขององค์ประกอบด้านล่างเป็นไปตาม ASTM B729 ซึ่งเป็นข้อกำหนดเฉพาะของท่อและท่อไร้ตะเข็บสำหรับ UNS N08020 เหล็กเป็นองค์ประกอบที่สมดุล

สามแถวมีความสำคัญสำหรับผู้ซื้อ นิกเกิลที่ 32.0-38.0% คือเมทริกซ์ และเหตุผลที่โลหะผสมต้านทานการแตกร้าวจากการกัดกร่อนจากความเค้นคลอไรด์ได้ดีกว่าเกรดสเตนเลสออสเทนนิติกมาก แถวโมลิบดีนัมและทองแดงร่วมกันกำหนดพฤติกรรมของกรดซัลฟิวริกและความต้านทานการเกิดรูพรุน

และแถวโคลัมเบียมบวกแทนทาลัมที่อุณหภูมิต่ำสุด 8 x C จะเป็นสารกันโคลง โดยจะผูกคาร์บอนไว้เพื่อให้สามารถเชื่อมและใช้งานโลหะผสมได้โดยไม่ทำให้เกิดอาการแพ้ ซึ่งหากไม่เช่นนั้นก็จะสร้างขอบเขตของเกรนที่หมดโครเมียมในบริเวณที่ได้รับผลกระทบจากความร้อน การออกแบบที่มีความเสถียรของไนโอเบียมคือสิ่งที่ทำให้ Alloy 20 เป็นวัสดุที่เป็นมิตรกับผู้ผลิต โดยจะเชื่อมและใส่ลงในบริการกรดโดยไม่ต้องผ่านการบำบัดความร้อนหลังการเชื่อม

คุณสมบัติทางกลตามมาตรฐาน ASTM B729

ท่อและท่ออัลลอยด์ 20ได้รับการตกแต่งในสภาวะอบอ่อนที่มีความเสถียร และ ASTM B729 ต้องการคุณสมบัติทางกลขั้นต่ำดังต่อไปนี้:

ค่าการผลิตโดยทั่วไปในสภาวะอบอ่อนที่มีความเสถียรจะใช้แรงดึงประมาณ 620 MPa และผลผลิต 280 MPa โดยมีการยืดตัว 40% ความแข็งแรงอยู่ในช่วงเดียวกับสเตนเลสออสเทนนิติกอบอ่อน ซึ่งหมายความว่าโลหะผสมจะประดิษฐ์ด้วยวิธีปฏิบัติแบบเดียวกันของทางร้าน นั่นคือ โค้งงอ ม้วน และเครื่องจักรเช่นเกรด 316 โดยมีอัตราการชุบแข็งในการทำงานสูงกว่าเล็กน้อย

ความเรียบง่ายทางกลของข้อกำหนดเฉพาะ - เงื่อนไขการจัดส่งเดียว ไม่มีเมทริกซ์การรักษาความร้อน - เป็นส่วนหนึ่งของสาเหตุที่ Alloy 20 ถือเป็นอุปกรณ์ทำงาน: ผู้ซื้อสั่งซื้อแบบอบอ่อนที่มีความเสถียร และผู้ประกอบจะเชื่อมโดยไม่มีคุณสมบัติพิเศษของขั้นตอนพิเศษ นอกเหนือจากการปฏิบัติงานของโลหะผสมตามปกติ

คุณสมบัติทางกายภาพ

ใช้ซองกรดซัลฟิวริก

The practical question on every Alloy 20 enquiry is "will it hold this acid duty?" The answer is a function of concentration and temperature, and the table below is the engineering shorthand that plant designers actually use. Values are indicative service guidance for pipe and tube, not a substitute for a corrosion test on the exact process medium.

กฎการปฏิบัติสองข้อทำให้ภาพสมบูรณ์ ประการแรก ในช่วงวิกฤติของกรดซัลฟิวริกประมาณ 10-50% อัตราการกัดกร่อนจะไวต่ออุณหภูมิอย่างมากและติดตามตัวออกซิไดเซอร์ในกรด การไม่สบายใจที่ทำให้อุณหภูมิเพิ่มขึ้น 20 องศา สามารถเปลี่ยนอัตราการกัดกร่อนตามลำดับความสำคัญได้ ดังนั้นข้อกำหนดนี้ควรทำโดยเทียบกับสภาพการทำงานที่เลวร้ายที่สุด ไม่ใช่สภาวะปกติ

ประการที่สอง สำหรับกรดที่ต้องจัดการร้อนและเข้มข้น คำตอบที่ประหยัดไม่ใช่ผนังอัลลอยด์ 20 มากนัก แต่เป็นขั้นบันไดไปสู่โลหะผสมนิกเกิลที่สูงกว่า และการตัดสินใจควรพิจารณาจากตารางการกัดกร่อน ไม่ใช่ความหนาของผนัง

ข้อมูลจำเพาะและรูปแบบผลิตภัณฑ์

ล้อแม็ก 20 มีจำหน่ายตามข้อกำหนดต่อไปนี้ เลือกตามรูปแบบผลิตภัณฑ์:

• ASTM B729 / ASME SB-729 - ท่อและท่อไร้ตะเข็บ
• ASTM B464 / ASME SB-464 - ท่อเชื่อม
• ท่อเชื่อม ASTM B468 - สำหรับเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน
• ASTM B463 / ASME SB-463 - แผ่น แผ่น และแถบ
• ASTM B473 - เหล็กเส้น เหล็กเส้น และการตีขึ้นรูป

ท่อไร้รอยต่อภายใต้ B729 ครอบคลุมช่วง NPS จนถึงเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดใหญ่ โดยมีกำหนดการสำหรับประเภทผนังหนัก ท่อเชื่อมภายใต้ B464 ผลิตจากแถบอบอ่อนที่มีความเสถียร และเป็นตัวเลือกที่คุ้มค่าสำหรับเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดใหญ่ที่มีการเอ็กซ์เรย์ตะเข็บและข้อต่อได้รับการยอมรับ สำหรับท่อแลกเปลี่ยนความร้อน B468 จะควบคุมและท่อจะมีความยาวตรงพร้อมสำหรับการรีดเข้าไปในแผ่นท่อ สภาวะการอบอ่อนที่เสถียรใช้กับทุกรูปแบบ

การใช้งานทั่วไป

ท่อและท่ออัลลอยด์ 20ระบุไว้ในบริการต่อไปนี้:

• เส้นการถ่ายโอนและการหมุนเวียนกรดซัลฟิวริกในโรงงานเคมี
• เครื่องระเหยกรดฟอสฟอริกแบบเปียกและท่อในโรงงานปุ๋ย
• เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนและคอนเดนเซอร์จัดการตัวกลางที่เป็นกรดและคลอไรด์
• ท่ออาบน้ำดองและระบบนำกรดกลับมาใช้ใหม่ในโรงงานเหล็ก
• ยางสังเคราะห์ ยา และท่อกระบวนการเคมีพิเศษ
• ส่วนประกอบของปั๊ม วาล์ว และเครื่องมือวัดในการให้บริการกรด

ในแต่ละบริการ โลหะผสมคือคำตอบตรงกลางทางเศรษฐกิจ โดยจะปิดช่องว่างที่ 316L ล้มเหลว และทำได้ในราคาที่ต่ำกว่าโลหะผสมที่มีนิกเกิลมาก การตัดสินใจออกแบบที่เกิดซ้ำคือหน้าที่ของกรด - ความเข้มข้น อุณหภูมิ และการมีอยู่ของคลอไรด์หรือตัวออกซิไดเซอร์ - และ Alloy 20 จะชนะเมื่อหน้าที่นั้นอยู่ภายในขอบเขตของมัน

การเชื่อมและการประดิษฐ์

ล้อแม็ก 20 เชื่อมด้วยฟิลเลอร์ที่เข้ากันในตระกูลเดียวกัน - ER320 หรือ ER320LR ต่อ AWS A5.9 สำหรับ GTAW และ GMAW และ E320 หรือ E320LR ต่อ AWS A5.4 สำหรับ SMAW - และไม่จำเป็นต้องให้ความร้อนก่อนหรือหลังการเชื่อม เคมีที่มีความเสถียรหมายถึงโซนที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนจะคงความต้านทานการกัดกร่อนไว้ในสภาวะที่มีการเชื่อม ซึ่งเป็นข้อได้เปรียบในทางปฏิบัติที่ทำให้โลหะผสมเป็นที่ชื่นชอบของร้านค้า

แนวปฏิบัติในการเชื่อมเป็นไปตามระเบียบวินัยของออสเทนนิติก: ทำความสะอาดพื้นผิวรอยต่อ ควบคุมการป้อนความร้อน และอุณหภูมิระหว่างการเชื่อมต่ำ โลหะผสมจะขึ้นรูปเย็นได้ง่าย แม้ว่าจะแข็งตัวได้เร็วกว่า 316L บ้างก็ตาม และขึ้นรูปด้วยเครื่องจักรตามมาตรฐานและเครื่องมือที่คมกริบ

สิ่งที่ต้องระบุในการสั่งซื้อ

เพื่อให้การสอบถามของ Alloy 20 สะอาด ให้ระบุสิ่งต่อไปนี้:

• มาตรฐานและรูปแบบ: "ท่อไร้รอยต่อตามมาตรฐาน ASTM B729, UNS N08020" หรือ "ท่อเชื่อมตามมาตรฐาน ASTM B464"
• ขนาด: NPS + ตารางท่อ, OD x ผนังเป็นมิลลิเมตรสำหรับท่อ
• สภาพ: เสถียร-อบอ่อน
• ความยาวและการตกแต่งปลาย: ความยาวคงที่หรือแบบสุ่ม ปลายเรียบหรือเอียง
• ใบรับรอง: EN 10204 3.1 พร้อมเคมีความร้อนและผลการทดสอบแรงดึง

คำถามที่พบบ่อย

ถาม: Alloy 20 ใช้ทำอะไร?
ตอบ: การบริการกรดซัลฟิวริกเป็นหลัก - สายส่ง เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน และท่อกระบวนการในโรงงานเคมี ปุ๋ย และโลหะวิทยา - รวมถึงสภาพแวดล้อมที่เป็นกรดผสมและคลอไรด์ที่ 316L ใช้งานไม่ได้

ถาม: ล้อแม็ก 20 และ 316L แตกต่างกันอย่างไร
ตอบ: โลหะผสม 20 มีนิกเกิลประมาณสามเท่าของ 316L บวกกับทองแดง 3-4% และความเสถียรของโคลัมเบียม ผลลัพธ์ที่ได้คือต้านทานการแตกร้าวจากการกัดกร่อนจากความเครียดจากการกัดกร่อนและกรดซัลฟิวริกและการแตกร้าวของคลอไรด์ได้ดีขึ้นมากในราคาที่สูงกว่า

ถาม: Alloy 20 เหมือนกับ 20Cb-3 หรือไม่
ตอบ: ชื่อเหล่านี้มักใช้สำหรับกลุ่มเคมีเดียวกัน โลหะผสม 20, UNS N08020 เป็นเกรดเสถียรมาตรฐาน 20Cb-3 เป็นชื่อทางการค้าในอดีตของวัสดุชนิดเดียวกัน

ถาม: สามารถท่ออัลลอยด์ 20จะเชื่อมไหม?
ตอบ: ได้ ด้วยฟิลเลอร์ ER320/ER320LR ไม่มีการอุ่นเครื่อง และไม่มีการบำบัดความร้อนหลังการเชื่อม ความเสถียรของโคลัมเบียมช่วยให้รอยเชื่อมทนต่อการกัดกร่อนของโซนที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนในสภาพเหมือนรอยเชื่อม

ถาม: อุณหภูมิการใช้งานสูงสุดสำหรับ Alloy 20 คือเท่าไร?
A: สำหรับงานโครงสร้าง ประมาณ 500-600 องศา มีความแข็งแรงลดลงอย่างมาก สำหรับบริการการกัดกร่อนของกรด ขีดจำกัดในทางปฏิบัติถูกกำหนดโดยความเข้มข้นของกรดและเปลือกอุณหภูมิ ไม่ใช่โดยอุณหภูมิของโลหะเพียงอย่างเดียว

ถาม: ความหนาแน่นของอัลลอยด์ 20 คืออะไร?
ตอบ: ประมาณ 8.08 ก./ซม.³ ซึ่งใกล้เคียงกับเกรดสเตนเลสออสเทนนิติก ดังนั้นน้ำหนักท่อจึงคำนวณด้วยค่าแฟคเตอร์สเตนเลสมาตรฐานที่ 0.02466 x (OD - WT) x WT ในหน่วยกิโลกรัมต่อเมตร

ติดต่อได้เลย