アロイ20(商業的にはとして知られています)インコロイ合金20またはカーペンター 20Cb-3、に対応UNS N08020 / W.Nr. 2.4660）はオーステナイト系ニッケル-鉄-クロム合金です。銅、モリブデン、ニオブが添加されているため、硫酸、リン酸、硝酸、および塩化物-を含む環境に対して優れた耐性を示します。元々は硫酸腐食と戦うために特別に開発されたものですが、応力腐食割れ、孔食、隙間腐食に対しても優れた耐性を示します。 「硫酸キラー」として知られる合金 20 は、化学、食品、製薬業界の厳しい腐食環境で広く使用されています。
合金 20 (インコロイ 20) – 硫酸環境での腐食に耐えるように特別に開発されたニッケル-鉄-クロム合金。
合金 20 (インコロイ 20) – 硫酸環境での腐食に耐えるように特別に開発されたニッケル-鉄-クロム合金。
合金 20 (UNS N08020) は、ニオブで安定化され、銅とモリブデンで強化されたニッケル-鉄-クロム オーステナイト系超合金です。強酸環境に耐えるように特別に設計されており、硫酸環境、塩化物応力腐食割れ、粒界腐食に対して優れた耐性を示します。
アロイ 20 材料規格とは何ですか?
合金 20 (UNS N08020) は、銅とモリブデンを添加したオーステナイト系ニッケル-鉄-クロム-ベースの超合金で、過酷な環境、孔食、すきま腐食に対して優れた耐性を備えています。さらにニオブを添加して安定化処理を施し、溶接時の炭化物の析出を最小限に抑えます。
1. アロイ 20 の化学組成
合金 20 の化学組成 (重量パーセント) を以下の表に示します。その正確な比率が、優れた耐食性の基礎となっています。
| 要素 | コンテンツ範囲 (最小 - 最大、%) | 一次機能 |
|---|---|---|
| ニッケル(Ni) | 32.0 - 38.0 | オーステナイト母相を安定させ、酸化や腐食割れに対する優れた耐性を提供します。 |
| クロム(Cr) | 19.0 - 21.0 | 緻密な酸化クロム保護膜を形成し、耐酸化性、耐食性を発揮します。 |
| 鉄(Fe) | 残高（約. 29.85 - 44.0） | コストとパフォーマンスのバランスをとる主要なマトリックス要素。 |
| 銅(Cu) | 3.0 - 4.0 | 希硫酸やリン酸などの還元性媒体に対する耐性を大幅に向上させる重要な元素です。 |
| モリブデン(Mo) | 2.0 - 3.0 | 特にハロゲン化物を含む環境において、孔食や隙間腐食に対する耐性が強化されます。{0}} |
| ニオブ(Nb) | 8 × C% - 1.0 (最大) | 安定化要素。優先的に炭素と結合して NbC を形成し、粒界での炭化クロムの析出を防ぎ、溶接熱影響部の粒界腐食を回避します。- |
| カーボン(C) | 0.07以下 | 炭化物の析出を抑制し、耐食性を確保するために厳密に管理されています。 |
| マンガン(Mn) | 2.0以下 | 熱間加工性が向上します。 |
| シリコン（Si） | 1.0以下 | 不純物の管理。 |
| リン(P) | 0.045以下 | 不純物の管理。 |
| 硫黄(S) | 0.035以下 | 不純物の管理。 |
2. アロイ20の物性
| 財産 | 代表値/範囲 | ユニット |
|---|---|---|
| 密度 | 8.08 - 8.14 | g/cm3 |
| 溶解範囲 | 1357 - 1443 (通常は 1370 ～ 1430) | 程度 |
| 熱膨張係数（20～200度） | 13.9 - 15.0 | ×10⁻⁶/度 |
| 熱伝導率（室温） | 12.3 - 12.5 | W/(m·K) |
| 比熱容量（室温） | 約. 500 | J/(kg・K) |
| 電気抵抗率（室温） | 約. 1.08 | μΩ·m |
| 弾性率（室温） | 約. 200 - 214 | GPa |
| ポアソン比 | 約. 0.31 | - |
| 透磁率（焼きなまし） | 約. 1.002（非磁性） | - |
3. 合金 20 の室温機械的特性 (溶体化処理、最小値)
| 財産 | 値(最小値) | ユニット |
|---|---|---|
| 引張強さ(Rm) | 550 - 620 (通常は 620 以上) | MPa |
| 0.2% 耐力 (Rp0.2) | 240 - 310 (通常は 300 以上) | MPa |
| 伸び(A) | 30 - 40 (通常は 40 以上) | % |
| 硬度 | 217 HB (ブリネル硬度) 以下 | - |
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4. 合金 20 の主要な耐食特性
Alloy 20 の最も顕著な特徴は、特に硫酸環境における広範囲で優れた耐食性です。
| 腐食性媒体 | 耐食性の説明 |
|---|---|
| 硫酸 (H₂SO₄) | 耐食性に優れています。沸騰温度までの濃度 10 ～ 80% の硫酸では、腐食速度は 316L などのステンレス鋼の腐食速度よりもはるかに低くなります。濃度 50% 以下、80 度以下の硫酸では、腐食速度は通常<0.5 mm/year. |
| リン酸 (H₃PO₄) | 耐食性に優れています。フッ素不純物を含む湿式プロセスのリン酸を含む-。肥料産業で広く使用されています。 |
| 硝酸 (HNO₃) | 耐食性に優れています。クロムは酸化性の酸に対する耐性を与えます。 |
| 塩化物環境 | 応力腐食割れ（SCC）に対する優れた耐性。ニッケル含有量が高いため、塩化物による SCC に対してほぼ完全に耐性があり、300 シリーズ ステンレス鋼をはるかに上回っています。-さらに、モリブデンの添加により、孔食や隙間腐食に対する優れた耐性が得られます。 |
| 混合酸 | 硝酸-硫酸などの混合酸（ニトロ化プロセスなど）で優れた性能を発揮します。 |
| その他のメディア | 水酸化ナトリウム/カリウムなどのアルカリ、フッ化水素酸(室温でのすべての濃度、70度で10%以下)、海水(中程度の孔食/隙間腐食耐性)、および硫化水素を含む酸性環境(NACE MR0175規格に適合)に対する良好な耐性。 |
制限事項:高温の濃硫酸（発煙硫酸など）や還元性の高い酸（沸騰塩酸など）には適しません。-硝酸-フッ化水素酸混合物中での耐食性も制限されます。
5. 溶接と熱処理
熱処理（溶体化焼鈍）：
温度：925 度～1010 度 (通常は約 1066 度) に加熱します。
冷却：水冷または急速空冷。最適な耐食性を維持するには、炭化物が析出しやすい温度範囲 (540 度 ～ 900 度) を迅速に通過することが重要です。
溶接：
溶接性:素晴らしい。 TIG、MIG、SMAW、SAWなどの従来のプロセスに適しています。
フィラー金属の選択:ERNiCrMo-3 (AWS A5.14 ER320LR) ワイヤーや ENiCrMo-3 (AWS A5.11) 電極など、適合する溶加材を推奨します。
プロセス制御:予熱は必要ありません。パス間の温度は 100 ～ 120 度未満に保つ必要があります。低入熱、多層および多パス溶接、高純度シールド ガスを使用してください。-
-溶接後熱処理 (PWHT):安定化元素としてニオブが存在するため、通常、溶接後の溶体化処理は必要ありません。大型または複雑な構造の場合は、溶接応力を除去するために 870 度で 1 時間の応力除去焼きなましを適用する場合があります。
6. 合金 20 – 主要な材料特性の概要
1.優れた耐硫酸性：硫酸環境向けに特別に設計されており、幅広い濃度および温度にわたって優れた性能を発揮します。
2.幅広い耐食性スペクトル:リン酸、硝酸、塩化物-誘発応力腐食割れ (SCC)、孔食、隙間腐食に対する優れた耐性。
3.優れた溶接性と作業性：良好な熱間および冷間成形性、優れた溶接性を備えており、通常、溶接後の熱処理は必要ありません。{0}
4.安定した微細構造:ニオブで安定化されており、鋭敏化と粒界腐食を効果的に防止します。
7. アロイ 20 – 用途
アロイ 20 は、その包括的な耐食性により、さまざまな産業分野で広く使用されています。
| 業界 | アプリケーション |
|---|---|
| 化学および石油化学 | 硫酸・リン酸・硝酸製造設備（反応器、熱交換器、配管、ポンプ、バルブ） 混酸処理装置 ニトロ化処理装置 |
| 食品および医薬品 | 食品添加物（塩化リン、三塩化リンなど）の製造設備 医薬品反応器および配管システム |
| エネルギーと環境保護 | 排煙脱硫 (FGD) システム 排水処理装置 |
| 海洋、石油、ガス | 海水冷却システム 硫化水素を含む酸性油およびガス環境 (NACE MR0175 準拠) |
| 一般的な機器 | 混合タンク 酸洗い装置 合成ゴム製造装置 各種フランジ、ボルト、ファスナー |
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よくある質問
Q:アロイ 20、インコロイ 20、および 20Cb-3 は同じですか?
A: はい、通常は同じ材質を指します (UNS N08020)。 Incoloy は Special Metals Corporation の登録商標、20Cb-3 は Carpenter Technology の登録商標です。
Q:最高使用温度は何度ですか?
A: その強みは高温強度ではなく耐食性にあります。{0}}長期にわたる構造使用の場合、通常は 425 度未満の温度が推奨されます。-短期間の曝露はより高くなる可能性がありますが、酸化と強度の低下を考慮する必要があります。-
Q: 316L ステンレス鋼を完全に置き換えることはできますか?
A: 硫酸、リン酸、重度の塩化物-による応力腐食割れ（SCC）が含まれる環境では、316L の優れたアップグレード代替品となります。ただし、強酸化または強還元の極端な環境では、特定の使用条件に基づいて評価する必要があります。
Q:-溶接後の熱処理は必要ですか?
A: 安定化元素としてニオブが存在するため、通常、ほとんどの腐食環境の要件を満たすために溶接後の溶体化熱処理は必要ありません。{0}}大型または複雑な構造の場合にのみ、応力除去焼鈍が推奨されます。
Q:この合金をカバーする国際規格は何ですか?
A: 一般的な規格には、UNS N08020、W.Nr. 2.4660、ASTM B463 / B473 / B729、ASME SB463 / SB473 などが含まれます。
