Incoloy-Legierung 20 (UNS N08020/W.Nr. 2.4660)

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Incoloy-Legierung 20 (UNS N08020/W.Nr. 2.4660)

Beschreibung des Produkts

Incoloy Alloy 20 ist eine der vielseitigsten austenitischen Edelstahlsuperlegierungen für industrielle Anwendungen und bietet eine außergewöhnliche Beständigkeit gegen Schwefelsäure und Chlorid-Spannungsrisskorrosion. Diese Nickel-Eisen-Chrom-Legierung hat sich zum bevorzugten Werkstoff für chemische Verarbeitungsanlagen, die pharmazeutische Industrie und die Schifffahrt entwickelt, wo herkömmliche nichtrostende Stähle keine ausreichende Leistung erbringen.

Was ist Incoloy Alloy 20?

Incoloy Alloy 20 ist eine spezielle austenitische Edelstahlsuperlegierung, die speziell für Umgebungen mit Schwefelsäure und anderen aggressiven Chemikalien entwickelt wurde. Diese ursprünglich in den 1950er Jahren entwickelte Legierung kombiniert Nickel, Chrom und Eisen in präzisen Anteilen, um eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit zu erreichen.

Die einzigartige metallurgische Struktur der Legierung bietet eine hervorragende Leistung sowohl in reduzierenden als auch in oxidierenden Umgebungen. Die austenitische Matrix bleibt über weite Temperaturbereiche hinweg stabil und eignet sich daher für Anwendungen von kryogenen Bedingungen bis hin zu hohen Temperaturen von über 538°C (1000°F).

Zu den wichtigsten Merkmalen gehört die hervorragende Beständigkeit gegen Lochfraß, Spaltkorrosion und interkristallinen Angriff. Die Legierung behält ihre mechanischen Eigenschaften auch nach längerem Kontakt mit korrosiven Medien bei und gewährleistet so langfristige Zuverlässigkeit in kritischen Anwendungen.

Wie ist die chemische Zusammensetzung von Incoloy Alloy 20?

Die genaue chemische Zusammensetzung von Incoloy Alloy 20 bestimmt seine außergewöhnliche Korrosionsbeständigkeit und seine mechanischen Eigenschaften. Die Kenntnis dieser Elementanteile ist für die Materialauswahl und Qualitätskontrolle entscheidend.

Element Gewichtsprozent (%) Funktion
Nickel (Ni) 32.0 - 38.0 Primärer Austenitstabilisator und Korrosionsbeständigkeit
Chrom (Cr) 19.0 - 21.0 Oxidations- und allgemeine Korrosionsbeständigkeit
Eisen (Fe) Bilanz Grundelement und strukturelle Integrität
Molybdän (Mo) 2.0 - 3.0 Beständigkeit gegen Lochfraß und Spaltkorrosion
Kupfer (Cu) 3.0 - 4.0 Korrosionsbeständigkeit gegenüber Schwefelsäure
Niobium (Nb) 8 x C% min Schutz vor interkristalliner Korrosion
Kohlenstoff (C) 0,07 max Verstärkung der Kraft (kontrolliert)
Mangan (Mn) 2,0 max Desoxidationsmittel und Schwefelkontrolle
Silizium (Si) 1,0 max Desoxidationsmittel und Hochtemperaturoxidation
Phosphor (P) 0,045 max Verunreinigung (kontrolliert)
Schwefel (S) 0,035 max Verunreinigung (kontrolliert)

Was sind die mechanischen Eigenschaften von Incoloy Alloy 20?

Die mechanischen Eigenschaften von Incoloy Alloy 20 zeigen seine Eignung für anspruchsvolle Konstruktions- und Druckbehälteranwendungen. Diese Eigenschaften bleiben über verschiedene Produktformen und Wärmebehandlungsbedingungen hinweg konstant.

Eigentum Wert Prüfverfahren
Zugfestigkeit Mindestens 75 ksi (517 MPa) ASTM A240
Streckgrenze (0,2% Offset) 30 ksi (207 MPa) Minimum ASTM A240
Dehnung 35% Minimum ASTM A240
Härte 217 HB maximal Brinell
Dichte 0,296 lb/in³ (8,19 g/cm³) Berechnet
Schmelzpunkt 2550-2600°F (1399-1427°C) Thermische Differenzialanalyse
Thermische Ausdehnung 8,2 x 10-⁶ in/in/°F (14,8 x 10-⁶ m/m/°C) 68-212°F (20-100°C)
Wärmeleitfähigkeit 7,5 BTU/hr/ft/°F (13,0 W/m/K) Bei 212°F (100°C)
Elektrischer spezifischer Widerstand 39,4 Mikrohm-in (100,1 Mikrohm-cm) Bei 70°F (21°C)

Was ist die Spezifikation von Incoloy Alloy 20?

Incoloy Alloy 20 entspricht zahlreichen internationalen Spezifikationen und Normen, die eine gleichbleibende Qualität und Leistung auf dem Weltmarkt gewährleisten. Diese Spezifikationen regeln die chemische Zusammensetzung, die mechanischen Eigenschaften und die Herstellungsanforderungen.

Spezifikation Bezeichnung Umfang
ASTM B729 N08020 Nahtlose und geschweißte Rohre und Schläuche
ASTM B463 N08020 Geschmiedete Armaturen
ASTM B472 N08020 Geschmiedete oder gewalzte Stangen, Knüppel und Ringe
ASTM B464 N08020 Platten, Bleche und Bänder
ASTM A240 Typ 20Cb-3 Chrom- und Chrom-Nickel-Blech aus nichtrostendem Stahl
ASME SB-729 N08020 Kessel- und Druckbehälterverordnung
EN 10028-7 1.4660 Europäische Druckbehälterstähle
DIN 17458 X1NiCrMoCu31-27-4 Deutscher Edelstahl Standard
JIS G4303 SUS 890L Japanischer rostfreier Stahl Standard
GB/T 1220 00Cr20Ni32Mo3Cu2Nb Chinesischer Standard für rostfreien Stahl

Wofür steht Incoloy Alloy 20?

Die Bezeichnung "Incoloy Alloy 20" folgt einer systematischen Namenskonvention, die sowohl die Legierungsfamilie als auch ihre spezifischen Eigenschaften angibt. Der Begriff "Incoloy" steht für die markenrechtlich geschützte Familie der Nickel-Eisen-Chrom-Legierungen der Special Metals Corporation.

Die Zahl "20" bezog sich in der Vergangenheit auf den ungefähren Chromgehalt der Legierung von 20%. Die Bezeichnung hat sich jedoch dahingehend entwickelt, dass sie eher die spezifische Legierungszusammensetzung als eine direkte Korrelation zum Chromanteil darstellt.

Alternative Bezeichnungen sind N08020 (UNS-Bezeichnung), 20Cb-3 (ASTM-Bezeichnung) und Carpenter 20Cb-3. Diese verschiedenen Namen spiegeln unterschiedliche Normungsgremien und Hersteller wider, beziehen sich aber auf dieselbe grundlegende Legierungszusammensetzung.

Das Suffix "Cb" in einigen Bezeichnungen weist auf den Zusatz von Columbium (Niob) hin, das interkristalline Korrosion verhindert, indem es den Kohlenstoff in Form von Niobkarbiden anstelle von Chromkarbiden stabilisiert.

Was ist das Äquivalent von Incoloy Alloy 20?

Die Kenntnis gleichwertiger Qualitäten hilft Ingenieuren bei der Auswahl geeigneter Materialien, wenn bestimmte Marken nicht verfügbar sind oder beim Vergleich von Spezifikationen verschiedener Lieferanten und Regionen.

Internationale Äquivalente weisen ähnliche chemische Zusammensetzungen und Leistungsmerkmale auf, auch wenn es geringfügige Abweichungen geben kann. Diese Unterschiede liegen für die meisten Anwendungen innerhalb akzeptabler Bereiche, müssen aber bei kritischen Einsatzbedingungen sorgfältig berücksichtigt werden.

Zu den wichtigsten gleichwertigen Sorten gehören Carpenter 20Cb-3, Sandvik 1RK65 und Haynes 20. Die europäischen Äquivalente umfassen die EN 1.4660 und verschiedene nationale Normen in den EU-Mitgliedstaaten.

Zu den asiatischen Äquivalenten gehören die japanische JIS SUS 890L und die chinesische GB 00Cr20Ni32Mo3Cu2Nb. Diese Normen berücksichtigen die lokalen Herstellungspraktiken und sind gleichzeitig international kompatibel.

Was ist der Unterschied zwischen Incoloy Alloy 20, 800 und 925?

Diese drei Incoloy-Sorten dienen aufgrund ihrer einzigartigen Zusammensetzung und Eigenschaften unterschiedlichen industriellen Anwendungen. Die Kenntnis ihrer Unterschiede ermöglicht die richtige Materialauswahl für bestimmte Einsatzbedingungen.

Eigentum Legierung 20 Incoloy Legierung 800 Incoloy-Legierung 925
Primäre Anwendung Chemische Verarbeitung Hochtemperaturoxidation Öl und Gas im Bohrloch
Nickelgehalt 32-38% 30-35% 42-46%
Chromgehalt 19-21% 19-23% 19.5-23.5%
Eisengehalt Bilanz 39.5% min 22% min
Molybdän-Gehalt 2-3% - 2.5-3.5%
Kupfergehalt 3-4% 0,75% max 1.5-3.0%
Temperatur-Grenzwert 1000°F (538°C) 1500°F (816°C) 1200°F (649°C)
Korrosionsbeständigkeit Ausgezeichnet bei Säuren Gute Oxidationsbeständigkeit Überlegen in H₂S/CO₂
Stärke Level Mäßig Mäßig Hoch (aushärtbar)
Kostenniveau Mäßig Unter Höher

Wofür wird Incoloy Alloy 20 verwendet?

Incoloy Alloy 20 wird in vielen Branchen eingesetzt, in denen eine hohe Korrosionsbeständigkeit in Verbindung mit guten mechanischen Eigenschaften erforderlich ist. Aufgrund seiner Vielseitigkeit eignet es sich sowohl für strukturelle als auch für verfahrenstechnische Anwendungen.

Der größte Anwendungsbereich ist die chemische Verarbeitung, wo die Legierung Schwefelsäurekonzentrationen bis zu 40% bei Temperaturen bis zu 93°C (200°F) bewältigt. In der pharmazeutischen Industrie wird diese Legierung für Reaktorbehälter, Lagertanks und Rohrleitungssysteme zur Verarbeitung pharmazeutischer Wirkstoffe verwendet.

Lebensmittelverarbeitungsanlagen profitieren von der Beständigkeit der Legierung gegen organische Säuren und Reinigungslösungen. Wärmetauscher in Meeresumgebungen verlassen sich auf die Beständigkeit gegen Chlorid-Spannungsrisskorrosion für eine zuverlässige Langzeitleistung.

Die Beständigkeit von Alloy 20 gegen schwefelhaltige Verbindungen und Chloride wird in Anlagen zur Emissionskontrolle, einschließlich Rauchgasentschwefelungsanlagen, Wäschern und Kaminauskleidungen, genutzt. Energieerzeugungsanlagen verwenden dieses Material für Kondensatorrohre und Dampferzeugerkomponenten.

Zu den Anwendungen in der Petrochemie gehören Prozessbehälter, Rohrleitungen und Instrumentierung für saures Rohöl und raffinierte Produkte, die Schwefelverbindungen enthalten. Im Bergbau wird Alloy 20 für Anlagen zur Verarbeitung von sulfidischen Erzen und hydrometallurgischen Lösungen verwendet.

Was ist die Klassifizierung von Incoloy Alloy 20?

Materialklassifizierungssysteme gliedern Legierungen nach Zusammensetzung, Struktur und Eigenschaften, um Spezifikations- und Auswahlverfahren zu erleichtern. Incoloy Alloy 20 passt in mehrere weltweit verwendete Klassifizierungssysteme.

Klassifizierungssystem Kategorie Bezeichnung
UNS (Einheitliches Nummerierungssystem) Nickel und Nickellegierungen N08020
ASTM-Struktur Austenitischer rostfreier Stahl Äquivalent zur Serie 300
Metallurgische Struktur Austenitisch Flächenzentriert kubisch
Korrosionsbeständigkeit Hochgradig korrosionsbeständig Hervorragende Säurebeständigkeit
Temperatur-Service Mäßige Temperatur Bis zu 1000°F (538°C)
Magnetische Eigenschaften Nicht-magnetisch Paramagnetisch
Arbeitsverhärtungsrate Mäßig Arbeit wird schnell hart
Schweißeignung Leicht schweißbar Erfordert geeignete Verfahren
Bearbeitbarkeit Mäßig Erfordert geeignete Werkzeuge
Verarbeitbarkeit Gut Standardformverfahren

Was sind Incoloy-Legierungssorten?

Die Incoloy-Familie umfasst zahlreiche Güten, die jeweils auf bestimmte Anwendungen und Einsatzbereiche zugeschnitten sind. Die Kenntnis des gesamten Sortiments hilft Ingenieuren bei der Auswahl optimaler Werkstoffe für ihre Anwendungen.

Klasse UNS-Nummer Primäre Anwendung Wesentliche Merkmale
Incoloy 20 N08020 Chemische Verarbeitung Beständigkeit gegen Schwefelsäure
Incoloy 25-6Mo N08926 Anwendungen im Meerwasser Superaustenitisch
Incoloy 800 N08800 Hochtemperaturoxidation Hitzebeständigkeit
Incoloy 800H N08810 Erhöhte Temperatur Version mit hohem Kohlenstoffgehalt
Incoloy 800HT N08811 Hochtemperaturfestigkeit Zusätze von Titan und Aluminium
Incoloy 825 N08825 Chemische Verarbeitung Zusätze von Molybdän und Kupfer
Incoloy 925 N09925 Öl und Gas im Bohrloch Aushärtbar
Incoloy 945 N09945 Extrem saurer Service Hohe Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit
Incoloy G-3 N06985 Strenge chemische Umgebungen Beständigkeit gegen Phosphorsäure
Incoloy 27-7Mo - Anwendungen in der Schifffahrt Super-Duplex-Alternative

Incoloy Alloy 20 Weltmarktpreise 2025

Die Weltmarktpreise für Incoloy Alloy 20 schwanken je nach Rohstoffkosten, Angebot-Nachfrage-Dynamik und regionalen Fertigungsmöglichkeiten. Die aktuelle Preisgestaltung spiegelt die Volatilität des Nickel- und Molybdänmarktes wider.

Region Preisspanne (USD/kg) Marktbedingungen Status der Versorgung
Nord-Amerika $28.50 - $32.75 Stabile Nachfrage Gute Verfügbarkeit
Europa $30.20 - $34.90 Mäßiges Wachstum Begrenztes Angebot
Asien-Pazifik $26.80 - $30.45 Hohe Nachfrage Steigerung der Produktion
China $25.60 - $29.30 Starke Inlandsnachfrage Lokale Produktion
Indien $27.40 - $31.85 Wachsender Markt Importabhängig
Naher Osten $29.75 - $33.50 Erdölsektor getrieben Importmarkt
Lateinamerika $28.90 - $32.15 Nachfrage im Bergbausektor Gemischtes Angebot
Afrika $31.20 - $35.80 Begrenzter Markt Importabhängig

*Die Preise sind Richtwerte und können sich je nach Menge, Spezifikationen und Marktbedingungen ändern.

Vorteile von Incoloy Alloy 20

Incoloy Alloy 20 bietet zahlreiche Vorteile, die es zur bevorzugten Wahl für anspruchsvolle korrosive Umgebungen machen, in denen sich herkömmliche nichtrostende Stähle als unzureichend erweisen.

Die überragende Beständigkeit gegen Schwefelsäure unterscheidet diese Legierung von den üblichen austenitischen Edelstählen. Der Kupferzusatz sorgt für außergewöhnliche Leistung in reduzierenden Säuren, während die ausgewogene Nickel-Chrom-Matrix die Kompatibilität mit oxidierenden Umgebungen gewährleistet.

Die hervorragende Verarbeitbarkeit ermöglicht komplexe Umformvorgänge ohne Beeinträchtigung der Materialeigenschaften. Die Legierung spricht gut auf konventionelle Bearbeitungs-, Schweiß- und Umformtechniken an, wenn die richtigen Verfahren befolgt werden.

Die hervorragende Beständigkeit gegen Chlorid-Spannungsrisskorrosion macht sie ideal für Anwendungen in der Schifffahrt und in Küstengebieten. Die Legierung bewahrt ihre strukturelle Integrität selbst in Umgebungen mit hohem Chloridgehalt, die bei anderen Materialien zu vorzeitigem Versagen führen.

Die Temperaturstabilität gewährleistet eine gleichbleibende Leistung über weite Betriebsbereiche. Von kryogenen Anwendungen bis zu hohen Temperaturen behält die Legierung ihre austenitische Struktur und Korrosionsbeständigkeit bei.

Langfristige Zuverlässigkeit reduziert Wartungskosten und ungeplante Ausfallzeiten. Die Beständigkeit der Legierung gegen verschiedene Korrosionsmechanismen gewährleistet eine längere Lebensdauer in kritischen Anwendungen.

Die bewährte Erfolgsbilanz in anspruchsvollen Anwendungen schafft Vertrauen für neue Installationen. Jahrzehntelanger erfolgreicher Einsatz in der chemischen und pharmazeutischen Industrie sowie in der Schifffahrt zeugen von seiner Zuverlässigkeit.

Fallstudie zur Beschaffung in Nigeria

Ein großer nigerianischer Petrochemiekomplex benötigte korrosionsbeständige Rohrleitungen für seine neue Schwefelsäure-Alkylierungsanlage. Im Rahmen des Projekts wurden 2.500 Meter Rohre mit verschiedenen Durchmessern und 450 Fittings für den Transport von konzentrierter Schwefelsäure 98% bei Temperaturen von bis zu 82°C (180°F) benötigt.

Ursprünglich war in den Spezifikationen herkömmlicher Edelstahl 316L vorgesehen, doch erste Korrosionstests ergaben eine unzureichende Leistung. Die beratenden Ingenieure empfahlen Incoloy Alloy 20 aufgrund seiner bewährten Schwefelsäurebeständigkeit und Temperaturstabilität.

MWalloys lieferte das komplette Rohrleitungspaket, einschließlich nahtloser Rohre von 2" bis 12" Durchmesser, geschmiedeter Fittings und Schweißzusatzwerkstoffe. Alle Materialien entsprachen den ASTM B729-Spezifikationen mit vollständigen Materialprüfzertifikaten und Verifizierung durch Dritte.

Die Installation verlief reibungslos, da die örtlichen Auftragnehmer in den Incoloy 20-Schweißverfahren geschult waren. Das Projekt wurde trotz anfänglicher Bedenken hinsichtlich der Materialverfügbarkeit und der technischen Unterstützung in der Region fristgerecht abgeschlossen.

Nach achtzehnmonatigem Betrieb zeigten die Inspektionsergebnisse keine messbare Korrosion oder Verschlechterung. Die Anlage meldete erhebliche Verbesserungen der Zuverlässigkeit im Vergleich zu früheren Installationen, bei denen herkömmliche nichtrostende Stähle verwendet wurden.

Die Kostenanalyse ergab, dass die Incoloy 20-Installation trotz höherer anfänglicher Materialkosten durch geringeren Wartungsaufwand, verlängerte Lebensdauer und verbesserte Betriebszuverlässigkeit einen höheren Wert bot. Der Erfolg dieses Projekts führte zur Spezifikation von Incoloy 20 für weitere Einheiten innerhalb des Komplexes.

Häufig gestellte Fragen (FAQs)

1. Kann Incoloy Alloy 20 mit Standardverfahren geschweißt werden?

Incoloy Alloy 20 erfordert spezielle Schweißverfahren, um optimale Eigenschaften zu erhalten. Standardverfahren für austenitischen rostfreien Stahl gelten mit Modifikationen für die Zusammensetzung dieser Legierung. Ein Vorwärmen ist in der Regel nicht erforderlich, aber die Zwischenlagentemperaturen sollten 350°F (177°C) nicht überschreiten. Verwenden Sie Schweißzusatzwerkstoffe mit niedrigem Kohlenstoffgehalt wie ERNiCrMo-3 (AWS A5.14) oder ENiCrMo-3 (AWS A5.11). Eine Wärmebehandlung nach dem Schweißen ist im Allgemeinen nicht erforderlich, es sei denn, es handelt sich um dicke Abschnitte oder um Anforderungen zum Spannungsabbau.

2. Was ist die maximale Betriebstemperatur für Incoloy Alloy 20?

Die empfohlene maximale Dauerbetriebstemperatur beträgt in den meisten Umgebungen 538°C (1000°F). Oberhalb dieser Temperatur kann es zu Karbidausscheidungen kommen, die die Korrosionsbeständigkeit verringern. Bei kurzzeitiger Belastung kann die Legierung Temperaturen von bis zu 649°C (1200°F) standhalten. In stark oxidierenden Umgebungen können die Temperaturgrenzen aufgrund der beschleunigten Oxidationsrate niedriger sein.

3. Wie schneidet Incoloy Alloy 20 im Vergleich zu 316L-Edelstahl hinsichtlich Kosten und Leistung ab?

Incoloy Alloy 20 ist etwa 2-3 Mal teurer als Edelstahl 316L, bietet aber eine deutlich bessere Korrosionsbeständigkeit, insbesondere in schwefelsaurer und chloridhaltiger Umgebung. Die höheren Anschaffungskosten sind häufig durch die längere Lebensdauer, den geringeren Wartungsaufwand und die höhere Zuverlässigkeit gerechtfertigt. Die Analyse der Lebenszykluskosten begünstigt Incoloy 20 in der Regel bei aggressiven Einsatzbedingungen.

4. Ist Incoloy Alloy 20 für Anwendungen in der Lebensmittelverarbeitung geeignet?

Ja, Incoloy Alloy 20 erfüllt die FDA-Anforderungen für Anwendungen mit Lebensmittelkontakt und bietet eine ausgezeichnete Beständigkeit gegen organische Säuren, Reinigungslösungen und Desinfektionsmittel, die üblicherweise in der Lebensmittelverarbeitung verwendet werden. Aufgrund seiner nichtmagnetischen Eigenschaften und der glatten Oberfläche eignet es sich für Anwendungen, die hohe Hygienestandards erfordern. Aus Kostengründen kann der Einsatz jedoch auf kritische Anwendungen beschränkt sein, bei denen sich Standard-Edelstähle als unzureichend erweisen.

5. Welche Qualitätszertifikate sollte ich beim Kauf von Incoloy Alloy 20 erwarten?

Seriöse Lieferanten stellen Materialprüfzertifikate (MTC) zur Verfügung, aus denen die chemische Zusammensetzung, die mechanischen Eigenschaften und die Wärmebehandlung hervorgehen. Achten Sie auf Zertifizierungen nach ASTM-, ASME- oder EN-Normen, sofern zutreffend. Prüfzertifikate von anerkannten Prüflabors verleihen zusätzliche Glaubwürdigkeit. Fordern Sie bei kritischen Anwendungen zusätzliche Prüfungen an, z. B. interkristalline Korrosionsprüfungen (ASTM A262) oder Korrosionsprüfungen in bestimmten Medien.

6. Kann Incoloy Alloy 20 nach der Lieferung kalt bearbeitet oder geformt werden?

Incoloy Alloy 20 härtet bei der Kaltumformung schnell aus, kann aber mit konventionellen Methoden und der richtigen Technik umgeformt werden. Inkrementelle Umformung mit häufigem Glühen kann für schwere Umformvorgänge erforderlich sein. Die Legierung behält auch nach mäßiger Kaltverformung eine gute Duktilität bei. Für komplexe Umformvorgänge ist eine Warmumformung bei Temperaturen zwischen 982-1149°C (1800-2100°F) zu erwägen.

7. Wie sollte Incoloy Alloy 20 gelagert und gehandhabt werden, um die Qualität zu erhalten?

Lagern Sie Incoloy Alloy 20 unter sauberen, trockenen und vor Verunreinigungen geschützten Bedingungen. Vermeiden Sie den Kontakt mit Kohlenstoffstahl oder anderen Materialien, die eine Oberflächenkontamination verursachen könnten. Verwenden Sie Halterungen und Handhabungsgeräte aus rostfreiem Stahl oder Kunststoff. Für eine langfristige Lagerung sind Schutzbeschichtungen oder Verpackungen mit kontrollierter Atmosphäre in Betracht zu ziehen. Achten Sie während der gesamten Lagerung und Handhabung auf eine ordnungsgemäße Kennzeichnung, um Verwechslungen mit anderen Legierungen zu vermeiden.


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