Выбор подходящего материала для высокоагрессивных промышленных применений часто приводит к сравнению двух мощных никель-железо-хромовых сплавов: Сплавом 20 (UNS N08020) и Инколой 825 (UNS N08825). Хотя оба сплава разработаны для работы в агрессивных средах, их металлургические особенности определяют их пригодность для конкретных химических процессов. В этой статье рассматриваются технические различия, эксплуатационные характеристики и критерии выбора этих сплавов.
Сравнение сплава 20 и инколоя 825
С точки зрения металлургии оба материала представляют собой “супер-аустенитные” или высоконикелевые сплавы, призванные заполнить промежуток между стандартными нержавеющими сталями серии 300 и дорогостоящими суперсплавами на никелевой основе. Однако стабилизирующие элементы и содержание никеля отличают их друг от друга.
Сплав 20, часто называемый “Carpenter 20”, стабилизирован ниобием (колумбием). Эта добавка предотвращает межкристаллитную коррозию, препятствуя выпадению карбидов во время сварки. С другой стороны, сплав Incoloy 825 стабилизирован титаном, который служит аналогичной цели, но ведет себя по-другому в окислительной среде.
Сравнение химических и механических свойств
| Недвижимость | Сплав 20 (UNS N08020) | Инколой 825 (UNS N08825) |
| Никель (Ni) % | 32.5 - 38.0 | 38.0 - 46.0 |
| Хром (Cr) % | 19.0 - 21.0 | 19.5 - 23.5 |
| Медь (Cu) % | 3.0 - 4.0 | 1.5 - 3.0 |
| Молибден (Mo) % | 2.0 - 3.0 | 2.5 - 3.5 |
| Стабилизатор | Ниобий (Nb) | Титан (Ti) |
| Прочность на разрыв (ksi) | 80 мин | 85 мин |
| Предел текучести (смещение 0,2%, ksi) | 35 мин | 35 мин |
В то время как Incoloy 825 отличается более высоким содержанием никеля, что обеспечивает превосходную устойчивость к коррозионному растрескиванию под напряжением (SCC), вызванному хлоридами, сплав 20 отличается более высоким содержанием меди, что является секретом его легендарной эффективности в восстановительных кислотах.
Сплав 20 против сплава 825, как выбрать
Выбор между сплавом 20 и сплавом 825 редко сводится к тому, что “лучше”, а скорее к тому, что “правильнее” для конкретной химической среды.
-
Устойчивость к хлоридам: Если ваша область применения связана с высоким содержанием хлоридов (например, морская или солоноватая вода), где точечная и щелевая коррозия являются основными проблемами, Incoloy 825 обычно является более надежным выбором. Повышенное содержание молибдена и никеля обеспечивает более высокое эквивалентное число стойкости к точечной коррозии (PREN).
-
Температурные пределы: Инколой 825 обычно рассчитан на эксплуатацию при температурах до (), хотя его механические свойства остаются стабильными и при криогенных температурах. Сплав 20 часто используется в процессах, где температура остается ниже .
-
Экономическая эффективность: Исторически сложилось так, что сплав 20 был более экономичным выбором для химических заводов, специализирующихся исключительно на серной кислоте. Однако, поскольку сплав Incoloy 825 более широко используется в нефтегазовом секторе, глобальная доступность иногда делает сплав 825 более доступным, несмотря на более высокое содержание никеля.
Сплав 20 против 825 для работы с серной кислотой
Серная кислота () является основным полем битвы для этих двух сплавов. Сплав 20 был специально разработан для работы с серной кислотой. Его высокое содержание меди () позволяет ему сохранять защитную пленку в присутствии восстановительной кислоты, даже при концентрациях, которые быстро разрушают нержавеющую сталь 316L.
-
Характеристики сплава 20: Он часто является “золотым стандартом” для на серной кислоты при повышенных температурах. Он демонстрирует отличную стойкость во всем диапазоне концентраций до примерно ().
-
Характеристики инколоя 825: Несмотря на то, что 825 отлично подходит для , Часто предпочтительно, чтобы кислота была “смешанной” - содержащей окислительные соли (например, ионы железа или меди) или хлориды. В высокотемпературной, высококонцентрированной серной кислоте (), оба сплава начинают достигать своих пределов, часто требуя применения более специализированных материалов, таких как Hastelloy® C276.
В итоге, для чистых, “чистых” контуров серной кислоты сплав 20 обеспечивает наиболее надежную долговечность. Для сложных, загрязненных химических потоков сплав Incoloy 825 обеспечивает более широкий диапазон защиты.
Связанные вопросы и ответы
Вопрос 1: Является ли сплав 20 более устойчивым к коррозионному растрескиванию под напряжением (SCC), чем сплав Incoloy 825? В целом, нет. Хотя сплав 20 устойчив к КРН, более высокое содержание никеля в сплаве Incoloy 825 () обеспечивает несколько более надежную защиту от коррозионного растрескивания под напряжением, вызванного хлоридами, в экстремальных условиях.
Вопрос 2: Можно ли использовать Сплав 20 в азотной кислоте? Да. Благодаря содержанию хрома сплав 20 обладает хорошей устойчивостью к окислительным кислотам, таким как азотная кислота. Однако если среда является строго окислительной, то в зависимости от концентрации и температуры можно использовать сплав Incoloy 825 или даже сплав 600.
Вопрос 3: Какой сплав легче сваривается? Оба сплава обладают отличной свариваемостью. Стабилизация сплава 20 ниобием делает его очень устойчивым к межкристаллитной коррозии в зоне термического влияния (HAZ). Использование правильного присадочного металла (например, ER320LR для сплава 20 и ERNiCrMo-3 для сплава 825) имеет решающее значение для сохранения коррозионной стойкости.
