Die Auswahl des richtigen Werkstoffs für hochkorrosive industrielle Anwendungen führt häufig zu einem Vergleich zwischen zwei leistungsstarken Nickel-Eisen-Chrom-Legierungen: Legierung 20 (UNS N08020) und Incoloy 825 (UNS N08825). Beide sind für den Einsatz in aggressiven Medien ausgelegt, doch ihre metallurgischen Besonderheiten bestimmen ihre Eignung für bestimmte chemische Prozesse. Dieser Artikel befasst sich mit den technischen Unterschieden, Leistungsmaßstäben und Auswahlkriterien für diese Legierungen.
Vergleich zwischen Alloy 20 und Incoloy 825
Aus metallurgischer Sicht handelt es sich bei beiden Werkstoffen um “superaustenitische” oder hochnickelhaltige Legierungen, die die Lücke zwischen den Standard-Edelstählen der 300er-Serie und den teuren Nickelbasis-Superlegierungen schließen sollen. Sie unterscheiden sich jedoch durch ihre stabilisierenden Elemente und ihren Nickelgehalt.
Legierung 20, oft als Carpenter 20“ bezeichnet, ist mit Niob (Columbium) stabilisiert. Dieser Zusatz verhindert interkristalline Korrosion, indem er die Ausscheidung von Karbid beim Schweißen verhindert. Incoloy 825 hingegen ist mit Titan stabilisiert, das einen ähnlichen Zweck erfüllt, sich aber in oxidierenden Umgebungen anders verhält.
Vergleich chemischer und mechanischer Eigenschaften
| Eigentum | Legierung 20 (UNS N08020) | Incoloy 825 (UNS N08825) |
| Nickel (Ni) % | 32.5 - 38.0 | 38.0 - 46.0 |
| Chrom (Cr) % | 19.0 - 21.0 | 19.5 - 23.5 |
| Kupfer (Cu) % | 3.0 - 4.0 | 1.5 - 3.0 |
| Molybdän (Mo) % | 2.0 - 3.0 | 2.5 - 3.5 |
| Stabilisator | Niobium (Nb) | Titan (Ti) |
| Zugfestigkeit (ksi) | 80 min | 85 min |
| Streckgrenze (0,2% Offset, ksi) | 35 min | 35 min |
Während Incoloy 825 einen höheren Nickelgehalt aufweist, der eine bessere Beständigkeit gegen chloridinduzierte Spannungsrisskorrosion (SCC) verleiht, weist Alloy 20 einen höheren Kupfergehalt auf, der das Geheimnis seiner legendären Leistung bei der Reduzierung von Säuren ist.
Legierung 20 vs. Incoloy 825, wie man sich entscheidet
Bei der Entscheidung zwischen Alloy 20 und Incoloy 825 geht es selten um die Frage, was “besser” ist, sondern vielmehr darum, was für die spezifische Umweltchemie “richtig” ist.
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Chlorid-Beständigkeit: Wenn Ihre Anwendung einen hohen Chloridgehalt aufweist (z. B. in Meer- oder Brackwasser) und Lochfraß und Spaltkorrosion im Vordergrund stehen, ist Incoloy 825 in der Regel die sicherere Wahl. Sein höherer Molybdän- und Nickelgehalt sorgt für eine höhere Pitting Resistance Equivalent Number (PREN).
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Temperatur-Grenzwerte: Incoloy 825 ist in der Regel für den Einsatz bis zu folgenden Temperaturen ausgelegt (), obwohl seine mechanischen Eigenschaften auch bei kryogenen Temperaturen stabil bleiben. Die Legierung 20 wird häufig in Prozessen verwendet, bei denen die Temperaturen unter .
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Kosteneffizienz: In der Vergangenheit war Alloy 20 die kosteneffizientere Wahl für chemische Verarbeitungsbetriebe, die sich ausschließlich auf Schwefelsäure konzentrieren. Da Incoloy 825 jedoch häufiger im Öl- und Gassektor verwendet wird, kann die globale Verfügbarkeit 825 trotz des höheren Nickelgehalts manchmal günstiger machen.
Legierung 20 vs. 825 für den Einsatz in Schwefelsäure
Schwefelsäure () ist das wichtigste Einsatzgebiet für diese beiden Legierungen. Die Legierung 20 wurde speziell für den Einsatz in Schwefelsäure entwickelt. Sein hoher Kupfergehalt () ermöglicht es, in Gegenwart dieser reduzierenden Säure einen Schutzfilm aufrechtzuerhalten, selbst bei Konzentrationen, die rostfreien Stahl 316L schnell zerstören würden.
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Alloy 20 Leistung: Es ist oft der “Goldstandard” für zu Schwefelsäure bei erhöhter Temperatur. Es zeigt eine ausgezeichnete Beständigkeit über den gesamten Konzentrationsbereich bis zu etwa ().
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Incoloy 825 Leistung: 825 ist zwar auch hervorragend in , Wenn es sich um eine “gemischte” Säure handelt, die oxidierende Salze (z. B. Eisen- oder Kupferionen) oder Chloride enthält, wird sie häufig bevorzugt. In hochkonzentrierter Hochtemperatur-Schwefelsäure () beginnen beide Legierungen an ihre Grenzen zu stoßen, so dass häufig speziellere Werkstoffe wie Hastelloy® C276 benötigt werden.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Alloy 20 für reine, “saubere” Schwefelsäurekreisläufe die zuverlässigste Langlebigkeit bietet. Für komplexe, verunreinigte Chemikalienströme bietet Incoloy 825 einen breiteren Schutzbereich.
Verwandte Fragen und Antworten
F1: Ist Alloy 20 widerstandsfähiger gegen Spannungsrisskorrosion (SCC) als Incoloy 825? Nein. Während Alloy 20 gegen Spannungsrisskorrosion beständig ist, ist der höhere Nickelgehalt in Incoloy 825 () bietet einen etwas robusteren Schutz gegen chloridinduzierte Spannungsrisskorrosion in extremen Umgebungen.
F2: Kann Alloy 20 in Salpetersäure verwendet werden? Ja. Aufgrund seines Chromgehalts hat Alloy 20 eine gute Beständigkeit gegen oxidierende Säuren wie Salpetersäure. Wenn die Umgebung jedoch streng oxidierend ist, könnte Incoloy 825 oder sogar Alloy 600 je nach Konzentration und Temperatur in Frage kommen.
F3: Welche Legierung ist leichter zu schweißen? Beide Legierungen lassen sich hervorragend schweißen. Die Niob-Stabilisierung von Alloy 20 macht sie sehr widerstandsfähig gegen interkristalline Korrosion in der Wärmeeinflusszone (WEZ). Die Verwendung des richtigen Schweißzusatzes (z. B. ER320LR für Alloy 20 und ERNiCrMo-3 für 825) ist entscheidend für die Aufrechterhaltung der Korrosionsbeständigkeit.
