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
- Průmyslová zařízení pro výrobu, skladování, potrubní rozvody a čerpání kyseliny sírové.
- Chemický a petrochemický průmysl: míchané reaktory, destilační kolony, ventily, filtry a výměníky tepla pro výrobu syntetických hnojiv, plastů a farmaceutik.
- Zřízení pro chemické moření kovů: potrubní okruhy, topné hady a vnitřní součásti mořicích van pracujících s kyselými roztoky.
- Zpracování potravin, farmaceutické syntézy a rafinace biopaliv, kde dochází k vysokému kyselému namáhání.
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.