Materiálový list: Alloy 20 / 2.4660 (Carpenter 20 / Nicrofer 3620 Nb)

Alloy 20 (W.Nr. 2.4660, UNS N08020) je niobem stabilizovaná austenitická slitina niklu, chromu a železa s přídavkem molybdenu a mědi. Byla vyvinuta specificky pro maximální odolnost vůči silně korozivnímu působení kyseliny sírové v širokém rozsahu koncentrací a teplot. Často se označuje jako „královna odolnosti vůči kyselině sírové“. Díky stabilizaci niobem vykazuje výbornou odolnost vůči mezikrystalové korozi, což umožňuje její bezpečné nasazení ve svařovaném stavu.

1. Přesné chemické složení

Prvek (Značka) Procentuální podíl (%) Hlavní metalurgický význam a vliv
Nikl (Ni) 32.5 - 35.0 % Zajišťuje vysokou odolnost proti koroznímu praskání pod napětím vyvolanému chloridy a stabilizuje plně austenitickou strukturu.
Chrom (Cr) 19.0 - 21.0 % Vytváří pasivní povrchovou oxidační vrstvu, která účinně chrání materiál před oxidačními kyselinami a plošnou korozí.
Měď (Cu) 3.0 - 4.0 % Zásadní metalurgický přídavek, který dává slitině jedinečnou a nekompromisní imunitu vůči horké kyselině sírové.
Molybden (Mo) 2.0 - 3.0 % Zvyšuje odolnost oceli proti důlkové (pitting) a štěrbinové korozi v přítomnosti chloridových iontů.
Niob (Nb) + Tantal (Ta) 8 x C - 1.0 % Působí jako silný stabilizátor. Váže uhlík na stabilní karbidy niobu, čímž spolehlivě brání mezikrystalové korozi po svařování.
Železo (Fe) Zbytek (cca 38 %) Základní nosný kov struktury této ekonomicky vyvážené vysoce legované slitiny.

2. Mechanické vlastnosti (Typické hodnoty při 20 °C)

Mechanický parametr Garantovaná hodnota Podmínky a stav materiálu
Mez kluzu (Rp 0.2) ≥ 240 MPa V rozpuštěném žíhaném stavu (Solution Annealed); garantuje stabilní mechanické vlastnosti pod napětím.
Pevnost v tahu (Rm) 550 - 750 MPa Vyvážený a bezpečný pevnostní rozsah pro tlustostěnné procesní nádoby a potrubní systémy.
Tažnost (A5) ≥ 30 % Vysoká plasticita a tažnost umožňující snadné ohýbání, zakružování plechů a tváření za studena.
Tvrdost (HB) Max. 217 HB Zaručuje výbornou mechanickou obrobitelnost, vrtání a přesné soustružení běžnými průmyslovými nástroji.

3. Fyzikální vlastnosti

Fyzikální veličina Hodnota Teplota a poznámka
Hustota 8.08 g/cm3 Měrná hmotnost slitiny při pokojové teplotě 20 °C.
Bod tání 1385 - 1443 °C Teplotní rozsah tavení stabilní austenitické matrice kovu.
Tepelná vodivost 12.2 W/m·K Měřeno při 20 °C; vykazuje optimální přenos tepla v potrubních systémech.
Modul pružnosti (E) 193 GPa Modul pružnosti v tahu zaručující vysokou mechanickou a rozměrovou tuhost komponentů.

4. Detailní popis vlastností a korozní odolnosti

Hlavní metalurgickou předností Alloy 20 je její výjimečná rezistence vůči plošné korozi v kyselině sírové (\(H_2SO_4\)), a to zejména v nebezpečném koncentračním pásmu 20 % až 40 %, kde standardní nerezové oceli (včetně typu 316L) selhávají během několika hodin. Slitina rovněž vykazuje excelentní chemickou stálost v kyselině fosforečné, dusičné a v horkých organických kyselinách. Přítomnost 33 % niklu poskytuje velmi vysokou odolnost proti transkrystalickému koroznímu praskání pod napětím vyvolanému chloridy za tepla. Cílená stabilizace niobem fixuje zbytkový uhlík a spolehlivě zabraňuje precipitaci karbidů chromu na hranicích zrn v tepelně ovlivněné zóně svarů. Díky tomu si materiál uchovává plnou korozní imunitu po svařování (stav as-welded) bez nutnosti nákladného dodatečného rozpouštěcího žíhání.

5. Nejčastější průmyslové aplikace a využití

6. Přehled norem a specifikace dle hutních polotovarů

Typ polotovaru Technická norma ASTM / ASME / DIN / EN Rozsah platnosti a určení aplikace
Plech / Deska / Pás ASTM B463 / ASME SB463 / DIN EN 10028-7 Válcované desky a plechy pro stavbu chemických procesních reaktorů, pláště nádrží na kyselinu sírovou a přírub.
Kruhová tyč / Výkovek ASTM B473 / ASME SB473 / DIN EN 10088-3 / B564 Kované, loupané a tažené tyče pro strojírenské obrábění hřídelí míchadel, ventilových vřeten a mechanických svorníků.
Trubka bezešvá ASTM B464 / B729 / ASME SB464 / SB729 Bezešvé potrubní trubky pro vysokotlaké procesní okruhy a trubkové svazky výměníků tepla pracujících s kyselinami.
Trubka svařovaná ASTM B468 / B474 / ASME SB468 Svařované procesní trubky větších průměrů pro odvětrávací systémy a transportní louhové rozvody kapalin.
Drát ASTM B473 (Drát) / DIN EN 10088-3 Tažené dráty pro průmyslová pletená síta, chemické filtry, korozivzdorné pružiny a spojovací materiál.

Tento technický list má výhradně informativní charakter. Data jsou sjednocena z oficiálních specifikací výrobců Special Metals, VDM Metals a Haynes International za účelem křížového porovnání ekvivalentů.