La selección del material adecuado para aplicaciones industriales altamente corrosivas suele llevar a comparar dos potentes aleaciones de níquel, hierro y cromo: Aleación 20 (UNS N08020) y Incoloy 825 (UNS N08825). Aunque ambas están diseñadas para resistir medios agresivos, sus matices metalúrgicos determinan su idoneidad para procesos químicos específicos. En este artículo se analizan las diferencias técnicas, los parámetros de rendimiento y los criterios de selección de estas aleaciones.
Comparación entre la aleación 20 y el Incoloy 825
Desde el punto de vista metalúrgico, ambos materiales son aleaciones “superausteníticas” o de alto contenido en níquel diseñadas para cubrir el vacío existente entre los aceros inoxidables estándar de la serie 300 y las superaleaciones de alto coste a base de níquel. Sin embargo, sus elementos estabilizadores y su contenido en níquel los diferencian.
La aleación 20, a menudo denominada “Carpenter 20”, está estabilizada con Niobio (Columbio). Esta adición evita la corrosión intergranular al inhibir la precipitación de carburos durante la soldadura. Por otra parte, el Incoloy 825 está estabilizado con titanio, que cumple una función similar pero se comporta de forma diferente en entornos oxidantes.
Comparación de propiedades químicas y mecánicas
| Propiedad | Aleación 20 (UNS N08020) | Incoloy 825 (UNS N08825) |
| Níquel (Ni) % | 32.5 - 38.0 | 38.0 - 46.0 |
| Cromo (Cr) % | 19.0 - 21.0 | 19.5 - 23.5 |
| Cobre (Cu) % | 3.0 - 4.0 | 1.5 - 3.0 |
| Molibdeno (Mo) % | 2.0 - 3.0 | 2.5 - 3.5 |
| Estabilizador | Niobio (Nb) | Titanio (Ti) |
| Resistencia a la tracción (ksi) | 80 min | 85 min |
| Límite elástico (0.2% Offset, ksi) | 35 min | 35 min |
Mientras que el Incoloy 825 tiene un mayor contenido de níquel, lo que le confiere una mayor resistencia al agrietamiento por corrosión bajo tensión (SCC) inducido por cloruros, el Incoloy 20 tiene mayores niveles de cobre, que es el secreto de su legendario rendimiento en la reducción de ácidos.
Aleación 20 vs Incoloy 825 cómo elegir
La decisión entre la aleación 20 y el Incoloy 825 rara vez tiene que ver con cuál es “mejor”, sino con cuál es “adecuado” para la química medioambiental específica.
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Resistencia a los cloruros: Si su aplicación implica altos niveles de cloruros (como agua de mar o agua salobre) donde la corrosión por picaduras y grietas son las principales preocupaciones, Incoloy 825 es generalmente la apuesta más segura. Su mayor contenido en molibdeno y níquel proporciona un mayor número equivalente de resistencia a las picaduras (PREN).
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Límites de temperatura: Incoloy 825 está típicamente clasificado para servicio hasta (), aunque sus propiedades mecánicas también permanecen estables a temperaturas criogénicas. La aleación 20 se utiliza frecuentemente en procesos en los que las temperaturas permanecen por debajo de .
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Rentabilidad: Históricamente, la aleación 20 ha sido la opción más rentable para las plantas de procesamiento químico centradas estrictamente en el ácido sulfúrico. Sin embargo, dado que el uso del Incoloy 825 está más extendido en el sector del petróleo y el gas, la disponibilidad global puede hacer que, en ocasiones, el 825 sea más accesible a pesar de su mayor contenido en níquel.
Aleación 20 frente a 825 para servicio con ácido sulfúrico
Ácido sulfúrico () es el principal campo de batalla para estas dos aleaciones. La aleación 20 se desarrolló específicamente para el servicio con ácido sulfúrico. Su alto contenido en cobre () le permite mantener una película protectora en presencia de este ácido reductor, incluso a concentraciones que destruirían rápidamente el acero inoxidable 316L.
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Rendimiento de la aleación 20: Suele ser el “patrón oro” para a ácido sulfúrico a temperaturas elevadas. Presenta una excelente resistencia en toda la gama de concentraciones hasta aproximadamente ().
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Rendimiento del Incoloy 825: Aunque el 825 también es excelente en , A menudo se prefiere que el ácido sea “mixto”, es decir, que contenga sales oxidantes (como iones férricos o cúpricos) o cloruros. En el ácido sulfúrico a alta temperatura y muy concentrado (), ambas aleaciones empiezan a alcanzar sus límites, requiriendo a menudo materiales más especializados como el Hastelloy® C276.
En resumen, para circuitos de ácido sulfúrico puros y “limpios”, la aleación 20 proporciona la longevidad más fiable. Para corrientes químicas complejas y contaminadas, Incoloy 825 ofrece una gama de protección más amplia.
Preguntas y respuestas relacionadas
P1: ¿Es la aleación 20 más resistente al agrietamiento por corrosión bajo tensión (SCC) que el Incoloy 825? Generalmente, no. Mientras que la aleación 20 es resistente a la SCC, el mayor contenido de níquel en el Incoloy 825 () proporciona una defensa ligeramente más sólida contra el agrietamiento por corrosión bajo tensión inducido por cloruros en entornos extremos.
P2: ¿Puede utilizarse la aleación 20 en servicio con ácido nítrico? Sí. Debido a su contenido en cromo, la aleación 20 tiene una buena resistencia a los ácidos oxidantes como el ácido nítrico. Sin embargo, si el entorno es estrictamente oxidante, se podría evaluar el uso de Incoloy 825 o incluso Alloy 600, dependiendo de la concentración y la temperatura.
P3: ¿Qué aleación es más fácil de soldar? Ambas aleaciones tienen una excelente soldabilidad. La estabilización con niobio de la aleación 20 la hace muy resistente a la corrosión intergranular en la zona afectada por el calor (ZAT). Utilizar el metal de aportación correcto (por ejemplo, ER320LR para la aleación 20 y ERNiCrMo-3 para la 825) es fundamental para mantener la resistencia a la corrosión.
