Le choix du bon matériau pour des applications industrielles hautement corrosives conduit souvent à une comparaison entre deux alliages puissants de nickel-fer-chrome : l'alliage 20 (UNS N08020) et le nickel-fer-chrome. Incoloy 825 (UNS N08825). Bien que ces deux alliages soient conçus pour résister aux milieux agressifs, leurs nuances métallurgiques déterminent leur adéquation à des processus chimiques spécifiques. Cet article explore les différences techniques, les références de performance et les critères de sélection de ces alliages.
Comparaison entre l'alliage 20 et l'Incoloy 825
D'un point de vue métallurgique, les deux matériaux sont des alliages “super-austénitiques” ou à forte teneur en nickel, conçus pour combler le fossé entre les aciers inoxydables standard de la série 300 et les superalliages à base de nickel très coûteux. Toutefois, ils se distinguent par leurs éléments stabilisateurs et leur teneur en nickel.
L'alliage 20, souvent appelé “Carpenter 20”, est stabilisé avec du Niobium (Columbium). Cet ajout empêche la corrosion intergranulaire en inhibant la précipitation du carbure pendant le soudage. En revanche, l'Incoloy 825 est stabilisé avec du titane, qui remplit une fonction similaire mais se comporte différemment dans les environnements oxydants.
Comparaison des propriétés chimiques et mécaniques
| Propriété | Alliage 20 (UNS N08020) | Incoloy 825 (UNS N08825) |
| Nickel (Ni) % | 32.5 - 38.0 | 38.0 - 46.0 |
| Chrome (Cr) % | 19.0 - 21.0 | 19.5 - 23.5 |
| Cuivre (Cu) % | 3.0 - 4.0 | 1.5 - 3.0 |
| Molybdène (Mo) % | 2.0 - 3.0 | 2.5 - 3.5 |
| Stabilisateur | Niobium (Nb) | Titane (Ti) |
| Résistance à la traction (ksi) | 80 min | 85 min |
| Limite d'élasticité (décalage de 0,2%, ksi) | 35 min | 35 min |
Alors que l'Incoloy 825 présente une teneur plus élevée en nickel, ce qui lui confère une résistance supérieure à la fissuration par corrosion sous contrainte induite par les chlorures, l'Alliage 20 présente une teneur plus élevée en cuivre, ce qui constitue le secret de ses performances légendaires dans les acides réducteurs.
Alliage 20 ou Incoloy 825 : comment choisir ?
Le choix entre l'alliage 20 et l'Incoloy 825 se résume rarement à la question de savoir lequel est “meilleur”, mais plutôt lequel est “adapté” aux caractéristiques chimiques spécifiques de l'environnement.
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Résistance aux chlorures : Si votre application implique des niveaux élevés de chlorures (comme l'eau de mer ou l'eau saumâtre) et que la corrosion par piqûres et par crevasses est une préoccupation majeure, l'Incoloy 825 est généralement le choix le plus sûr. Sa teneur plus élevée en molybdène et en nickel lui confère un indice équivalent de résistance aux piqûres (PREN) plus élevé.
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Limites de température : L'Incoloy 825 est généralement conçu pour une utilisation jusqu'à (), bien que ses propriétés mécaniques restent stables à des températures cryogéniques. L'alliage 20 est fréquemment utilisé dans des procédés où les températures restent inférieures à .
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Rentabilité : Historiquement, l'alliage 20 a été le choix le plus rentable pour les usines de traitement chimique qui se concentrent strictement sur l'acide sulfurique. Cependant, l'Incoloy 825 étant plus largement utilisé dans le secteur du pétrole et du gaz, la disponibilité mondiale peut parfois rendre le 825 plus accessible malgré sa teneur en nickel plus élevée.
Alliage 20 vs 825 pour le service d'acide sulfurique
Acide sulfurique () est le principal terrain d'action de ces deux alliages. L'alliage 20 a été spécifiquement développé pour l'acide sulfurique. Sa forte teneur en cuivre () lui permet de maintenir un film protecteur en présence de cet acide réducteur, même à des concentrations qui détruiraient rapidement l'acier inoxydable 316L.
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Performance de l'alliage 20 : Il s'agit souvent de l“”étalon-or" pour à l'acide sulfurique à des températures élevées. Il présente une excellente résistance dans toute la gamme de concentrations jusqu'à environ ().
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Performance de l'Incoloy 825 : Bien que le 825 soit également excellent en , Il est souvent préférable que l'acide soit “mixte”, c'est-à-dire qu'il contienne des sels oxydants (comme des ions ferriques ou cuivriques) ou des chlorures. Dans l'acide sulfurique hautement concentré et à haute température (), les deux alliages commencent à atteindre leurs limites, nécessitant souvent des matériaux plus spécialisés comme l'Hastelloy® C276.
En résumé, pour les boucles d'acide sulfurique pur et “propre”, l'alliage 20 offre la longévité la plus fiable. Pour les flux chimiques complexes et contaminés, l'Incoloy 825 offre une protection plus large.
Questions et réponses connexes
Q1 : L'alliage 20 est-il plus résistant à la corrosion fissurante sous contrainte (SCC) que l'Incoloy 825 ? En général, non. Bien que l'alliage 20 soit résistant à la fissuration par corrosion sous contrainte, la teneur plus élevée en nickel de l'Incoloy 825 () offre une défense légèrement plus robuste contre la fissuration par corrosion sous contrainte induite par les chlorures dans les environnements extrêmes.
Q2 : L'alliage 20 peut-il être utilisé dans l'acide nitrique ? Oui. En raison de sa teneur en chrome, l'alliage 20 présente une bonne résistance aux acides oxydants tels que l'acide nitrique. Cependant, si l'environnement est strictement oxydant, l'Incoloy 825 ou même l'Alliage 600 peuvent être évalués en fonction de la concentration et de la température.
Q3 : Quel est l'alliage le plus facile à souder ? Les deux alliages ont une excellente soudabilité. La stabilisation au niobium de l'alliage 20 le rend très résistant à la corrosion intergranulaire dans la zone affectée thermiquement (ZAT). L'utilisation du bon métal d'apport (par exemple, ER320LR pour l'alliage 20 et ERNiCrMo-3 pour le 825) est essentielle pour maintenir la résistance à la corrosion.
