La aleación Incoloy 20 es una de las superaleaciones de acero inoxidable austenĆtico mĆ”s versĆ”tiles en aplicaciones industriales, ya que ofrece una resistencia excepcional al Ć”cido sulfĆŗrico y al agrietamiento por corrosión bajo tensión por cloruros. Esta aleación de nĆquel, hierro y cromo se ha convertido en el material preferido para equipos de procesamiento quĆmico, fabricación de productos farmacĆ©uticos y aplicaciones marinas en las que los aceros inoxidables tradicionales no ofrecen un rendimiento adecuado.
¿Qué es la aleación Incoloy 20?
La aleación Incoloy 20 es una superaleación especializada de acero inoxidable austenĆtico diseƱada especĆficamente para entornos que contienen Ć”cido sulfĆŗrico y otros productos quĆmicos agresivos. Desarrollada originalmente en la dĆ©cada de 1950, esta aleación combina nĆquel, cromo y hierro en proporciones precisas para lograr una resistencia superior a la corrosión.
La exclusiva estructura metalĆŗrgica de la aleación proporciona un excelente rendimiento tanto en ambientes reductores como oxidantes. Su matriz austenĆtica permanece estable en amplios intervalos de temperatura, lo que la hace adecuada para aplicaciones desde condiciones criogĆ©nicas hasta temperaturas elevadas superiores a 538 °C (1000 °F).
Entre sus principales caracterĆsticas se incluye una excelente resistencia a las picaduras, la corrosión por intersticios y el ataque intergranular. La aleación mantiene sus propiedades mecĆ”nicas incluso tras una exposición prolongada a medios corrosivos, lo que garantiza la fiabilidad a largo plazo en aplicaciones crĆticas.
ĀæCuĆ”l es la composición quĆmica de la aleación Incoloy 20?
La composición quĆmica exacta de la aleación Incoloy 20 determina su excepcional resistencia a la corrosión y sus propiedades mecĆ”nicas. Comprender estos porcentajes elementales es crucial para la selección de materiales y el control de calidad.
Elemento | Porcentaje de peso (%) | Función |
---|---|---|
NĆquel (Ni) | 32.0 - 38.0 | Estabilizador primario de la austenita y resistencia a la corrosión |
Cromo (Cr) | 19.0 - 21.0 | Resistencia a la oxidación y a la corrosión en general |
Hierro (Fe) | Saldo | Elemento base e integridad estructural |
Molibdeno (Mo) | 2.0 - 3.0 | Resistencia a la corrosión por picaduras y grietas |
Cobre (Cu) | 3.0 - 4.0 | Resistencia a la corrosión por Ôcido sulfúrico |
Niobio (Nb) | 8 x C% min | Prevención de la corrosión intergranular |
Carbono (C) | 0,07 mƔx. | Aumento de la fuerza (controlado) |
Manganeso (Mn) | 2,0 mƔx. | Desoxidante y control del azufre |
Silicio (Si) | 1,0 mÔx. | Desoxidante y oxidación a alta temperatura |
Fósforo (P) | 0,045 mÔx. | Impureza (controlada) |
Azufre (S) | 0,035 mƔx. | Impureza (controlada) |
¿CuÔles son las propiedades mecÔnicas de la aleación Incoloy 20?
Las propiedades mecÔnicas de la aleación Incoloy 20 demuestran su idoneidad para aplicaciones estructurales y de recipientes a presión exigentes. Estas propiedades se mantienen constantes en diversas formas de producto y condiciones de tratamiento térmico.
Propiedad | Valor | MƩtodo de ensayo |
---|---|---|
Resistencia a la tracción | 75 ksi (517 MPa) mĆnimo | ASTM A240 |
LĆmite elĆ”stico (0,2% offset) | 30 ksi (207 MPa) mĆnimo | ASTM A240 |
Alargamiento | 35% mĆnimo | ASTM A240 |
Dureza | 217 HB mƔximo | Brinell |
Densidad | 0,296 lb/pulg³ (8,19 g/cm³) | Calculado |
Punto de fusión | 2550-2600°F (1399-1427°C) | AnÔlisis térmico diferencial |
Expansión térmica | 8,2 x 10-ⶠpulg./in/°F (14,8 x 10-ⶠm/m/°C) | 68-212°F (20-100°C) |
Conductividad térmica | 7,5 BTU/h/ft/°F (13,0 W/m/K) | A 212°F (100°C) |
Resistividad eléctrica | 39,4 microhm-in (100,1 microhm-cm) | A 21°C (70°F) |
¿CuÔl es la especificación de la aleación Incoloy 20?
La aleación Incoloy 20 cumple numerosas especificaciones y normas internacionales, lo que garantiza una calidad y unas prestaciones constantes en todos los mercados mundiales. Estas especificaciones rigen la composición quĆmica, las propiedades mecĆ”nicas y los requisitos de fabricación.
Especificación | Designación | Alcance |
---|---|---|
ASTM B729 | N08020 | Tubos sin soldadura y soldados |
ASTM B463 | N08020 | Accesorios forjados |
ASTM B472 | N08020 | Barras, palanquillas y anillos forjados o laminados |
ASTM B464 | N08020 | Chapas, hojas y tiras |
ASTM A240 | Tipo 20Cb-3 | Chapa de acero inoxidable al cromo y al cromo-nĆquel |
ASME SB-729 | N08020 | Código de calderas y recipientes a presión |
EN 10028-7 | 1.4660 | Aceros europeos para recipientes a presión |
DIN 17458 | X1NiCrMoCu31-27-4 | Norma alemana de acero inoxidable |
JIS G4303 | SUS 890L | Norma japonesa de acero inoxidable |
GB/T 1220 | 00Cr20Ni32Mo3Cu2Nb | Norma china de acero inoxidable |
¿Qué significa Incoloy Alloy 20?
La denominación "Incoloy Alloy 20" sigue una convención sistemĆ”tica de nomenclatura que indica tanto la familia de aleaciones como sus caracterĆsticas especĆficas. El tĆ©rmino "Incoloy" representa la familia de aleaciones de nĆquel-hierro-cromo de marca registrada de Special Metals Corporation.
Históricamente, el nĆŗmero "20" se referĆa al contenido aproximado de cromo de la aleación 20%. Sin embargo, la designación ha evolucionado para representar la composición especĆfica de la aleación en lugar de una correlación directa con el porcentaje de cromo.
Las denominaciones alternativas incluyen N08020 (designación UNS), 20Cb-3 (designación ASTM) y Carpenter 20Cb-3. Estas diversas denominaciones reflejan diferentes organismos de normalización y fabricantes, aunque se refieren a la misma composición bÔsica de la aleación.
El sufijo "Cb" en algunas denominaciones indica la adición de columbio (niobio), que evita la corrosión intergranular al estabilizar el carbono en forma de carburos de niobio en lugar de carburos de cromo.
¿CuÔl es el equivalente de la aleación Incoloy 20?
Conocer los grados equivalentes ayuda a los ingenieros a seleccionar los materiales adecuados cuando no se dispone de marcas especĆficas o cuando se comparan las especificaciones de distintos proveedores y regiones.
Los equivalentes internacionales mantienen composiciones quĆmicas y caracterĆsticas de rendimiento similares, aunque pueden existir pequeƱas variaciones. Estas diferencias suelen estar dentro de rangos aceptables para la mayorĆa de las aplicaciones, pero requieren una consideración cuidadosa para condiciones de servicio crĆticas.
Los principales grados equivalentes son Carpenter 20Cb-3, Sandvik 1RK65 y Haynes 20. Los equivalentes europeos incluyen la norma EN 1.4660 y diversas normas nacionales de los paĆses miembros de la UE.
Los equivalentes asiÔticos incluyen el JIS SUS 890L japonés y el GB 00Cr20Ni32Mo3Cu2Nb chino. Estas normas incorporan prÔcticas de fabricación locales al tiempo que mantienen la compatibilidad internacional.
¿CuÔl es la diferencia entre las aleaciones Incoloy 20, 800 y 925?
Estos tres grados de Incoloy sirven para diferentes aplicaciones industriales basadas en sus composiciones y propiedades Ćŗnicas. Comprender sus diferencias permite seleccionar el material adecuado para condiciones de servicio especĆficas.
Propiedad | Aleación 20 | Incoloy Aleación 800 | Aleación de Incoloy 925 |
---|---|---|---|
Aplicación principal | Tratamiento quĆmico | Oxidación a alta temperatura | Petróleo y gas en el fondo del pozo |
Contenido en nĆquel | 32-38% | 30-35% | 42-46% |
Contenido en cromo | 19-21% | 19-23% | 19.5-23.5% |
Contenido en hierro | Saldo | 39,5% min | 22% min |
Contenido de molibdeno | 2-3% | - | 2.5-3.5% |
Contenido en cobre | 3-4% | 0,75% mƔx | 1.5-3.0% |
Temperatura lĆmite | 1000°F (538°C) | 816°C (1500°F) | 649°C (1200°F) |
Resistencia a la corrosión | Excelente en Ć”cidos | Buena resistencia a la oxidación | Superior en HāS/COā |
Nivel de fuerza | Moderado | Moderado | Alta (endurecible al envejecimiento) |
Nivel de costes | Moderado | Baja | MƔs alto |
¿Para qué se utiliza la aleación Incoloy 20?
La aleación Incoloy 20 tiene una amplia aplicación en industrias que requieren una resistencia superior a la corrosión combinada con buenas propiedades mecÔnicas. Su versatilidad la hace adecuada tanto para aplicaciones estructurales como para equipos de proceso.
El procesamiento quĆmico representa el mayor sector de aplicación, donde la aleación maneja concentraciones de Ć”cido sulfĆŗrico de hasta 40% a temperaturas que alcanzan los 200°F (93°C). La fabricación farmacĆ©utica utiliza esta aleación para recipientes de reactores, tanques de almacenamiento y sistemas de tuberĆas que procesan ingredientes farmacĆ©uticos activos.
Los equipos de procesamiento de alimentos se benefician de la resistencia de la aleación a los Ć”cidos orgĆ”nicos y a las soluciones de limpieza. Los intercambiadores de calor en entornos marinos confĆan en su resistencia al agrietamiento por corrosión bajo tensión por cloruros para un rendimiento fiable a largo plazo.
Los equipos de control de la contaminación, incluidos los sistemas de desulfuración de gases de combustión, los depuradores y los revestimientos de chimeneas, utilizan la resistencia de la aleación 20 a los compuestos sulfurosos y los cloruros. Las instalaciones de generación de energĆa emplean este material para tubos de condensadores y componentes de generadores de vapor.
Las aplicaciones petroquĆmicas incluyen recipientes de proceso, tuberĆas e instrumentación que manipulan petróleo crudo agrio y productos refinados que contienen compuestos de azufre. Las operaciones mineras utilizan la aleación 20 para los equipos que procesan minerales sulfurosos y soluciones hidrometalĆŗrgicas.
¿CuÔl es la clasificación de la aleación Incoloy 20?
Los sistemas de clasificación de materiales organizan las aleaciones en función de su composición, estructura y propiedades para facilitar los procesos de especificación y selección. Incoloy Alloy 20 encaja en múltiples esquemas de clasificación utilizados en todo el mundo.
Sistema de clasificación | CategorĆa | Designación |
---|---|---|
UNS (Sistema Unificado de Numeración) | NĆquel y aleaciones de nĆquel | N08020 |
Estructura ASTM | Acero inoxidable austenĆtico | Equivalente a la serie 300 |
Estructura metalĆŗrgica | AustenĆtico | CĆŗbico centrado en la cara |
Resistencia a la corrosión | Alta resistencia a la corrosión | Resistencia superior a los Ôcidos |
Servicio de temperatura | Temperatura moderada | Hasta 538°C (1000°F) |
Propiedades magnƩticas | No magnƩtico | ParamagnƩtico |
Tasa de endurecimiento del trabajo | Moderado | El trabajo se endurece rƔpidamente |
Soldabilidad | FƔcilmente soldable | Requiere procedimientos adecuados |
Maquinabilidad | Moderado | Requiere herramientas adecuadas |
Fabricabilidad | Bien | MƩtodos de conformado estƔndar |
¿Qué son los grados de aleación Incoloy?
La familia Incoloy abarca numerosos grados, cada uno de ellos adaptado a aplicaciones y entornos de servicio especĆficos. Conocer la gama completa ayuda a los ingenieros a seleccionar los materiales óptimos para sus aplicaciones.
Grado | NĆŗmero UNS | Aplicación principal | CaracterĆsticas principales |
---|---|---|---|
Incoloy 20 | N08020 | Tratamiento quĆmico | Resistencia al Ć”cido sulfĆŗrico |
Incoloy 25-6Mo | N08926 | Aplicaciones en agua de mar | SĆŗper austenĆtico |
Incoloy 800 | N08800 | Oxidación a alta temperatura | Resistencia al calor |
Incoloy 800H | N08810 | Temperatura elevada | Versión con alto contenido en carbono |
Incoloy 800HT | N08811 | Resistencia a altas temperaturas | Adiciones de titanio y aluminio |
Incoloy 825 | N08825 | Tratamiento quĆmico | Adiciones de molibdeno y cobre |
Incoloy 925 | N09925 | Petróleo y gas en el fondo del pozo | Endurecible al envejecimiento |
Incoloy 945 | N09945 | Servicio de extrema dureza | Gran solidez y resistencia a la corrosión |
Incoloy G-3 | N06985 | Entornos quĆmicos severos | Resistencia al Ć”cido fosfórico |
Incoloy 27-7Mo | - | Aplicaciones marinas | Alternativa superdĆŗplex |
Precios del mercado mundial de la aleación 20 de Incoloy 2025
Los precios de la aleación Incoloy 20 en el mercado mundial fluctĆŗan en función de los costes de las materias primas, la dinĆ”mica de la oferta y la demanda y las capacidades de fabricación regionales. Los precios actuales reflejan la volatilidad del mercado del nĆquel y el molibdeno.
Región | Gama de precios (USD/kg) | Condiciones del mercado | Estado del suministro |
---|---|---|---|
NorteamƩrica | $28.50 - $32.75 | Demanda estable | Buena disponibilidad |
Europa | $30.20 - $34.90 | Crecimiento moderado | Oferta limitada |
Asia-PacĆfico | $26.80 - $30.45 | Gran demanda | Aumento de la producción |
China | $25.60 - $29.30 | Fuerte demanda interna | Producción local |
India | $27.40 - $31.85 | Mercado en crecimiento | Depende de la importación |
Oriente Próximo | $29.75 - $33.50 | Impulsado por el sector petrolero | Mercado de importación |
AmƩrica Latina | $28.90 - $32.15 | Demanda del sector minero | Suministro mixto |
Ćfrica | $31.20 - $35.80 | Mercado limitado | Depende de la importación |
*Los precios son indicativos y estÔn sujetos a cambios en función de la cantidad, las especificaciones y las condiciones del mercado.
Ventajas de la aleación Incoloy 20
La aleación Incoloy 20 ofrece numerosas ventajas que la convierten en la opción preferida para entornos corrosivos difĆciles en los que los aceros inoxidables convencionales resultan inadecuados.
La resistencia superior al Ć”cido sulfĆŗrico distingue a esta aleación de los aceros inoxidables austenĆticos estĆ”ndar. La adición de cobre proporciona un rendimiento excepcional en Ć”cidos reductores, mientras que la matriz equilibrada de nĆquel-cromo garantiza la compatibilidad con entornos oxidantes.
Su excelente fabricabilidad permite realizar operaciones de conformado complejas sin comprometer las propiedades del material. La aleación responde bien a las técnicas convencionales de mecanizado, soldadura y conformado cuando se siguen los procedimientos adecuados.
Su excelente resistencia al agrietamiento por corrosión bajo tensión por cloruros la hace ideal para aplicaciones marinas y costeras. La aleación mantiene la integridad estructural incluso en entornos con alto contenido en cloruros que provocan fallos prematuros en otros materiales.
La estabilidad tĆ©rmica garantiza un rendimiento constante en amplios intervalos de funcionamiento. Desde aplicaciones criogĆ©nicas hasta temperaturas elevadas, la aleación mantiene su estructura austenĆtica y su resistencia a la corrosión.
La fiabilidad a largo plazo reduce los costes de mantenimiento y los tiempos de inactividad imprevistos. La resistencia de la aleación a diversos mecanismos de corrosión garantiza una vida Ćŗtil prolongada en aplicaciones crĆticas.
Un historial probado en aplicaciones exigentes proporciona confianza para nuevas instalaciones. DĆ©cadas de servicio satisfactorio en los sectores quĆmico, farmacĆ©utico y naval demuestran su fiabilidad.
Estudio de caso sobre contratación pública en Nigeria
Un importante complejo petroquĆmico nigeriano necesitaba tuberĆas resistentes a la corrosión para su nueva unidad de alquilación de Ć”cido sulfĆŗrico. El proyecto especificaba 2.500 metros de tuberĆas de varios diĆ”metros y 450 accesorios para manipular Ć”cido sulfĆŗrico concentrado 98% a temperaturas de hasta 180°F (82°C).
Las especificaciones iniciales exigĆan acero inoxidable 316L convencional, pero las pruebas preliminares de corrosión revelaron un rendimiento inadecuado. Los ingenieros consultores recomendaron Incoloy Alloy 20 por su probada resistencia al Ć”cido sulfĆŗrico y su estabilidad tĆ©rmica.
MWalloys suministró el paquete completo de tuberĆas, incluidos tubos sin soldadura de 2" a 12" de diĆ”metro, accesorios forjados y consumibles de soldadura. Todos los materiales cumplĆan las especificaciones ASTM B729 con certificados completos de ensayo de materiales y verificación por terceros.
La instalación se llevó a cabo sin contratiempos con contratistas locales formados en los procedimientos de soldadura de Incoloy 20. El proyecto se completó en la fecha prevista a pesar de las dudas iniciales sobre la disponibilidad de material y el apoyo técnico en la región.
Tras dieciocho meses de funcionamiento, los resultados de las inspecciones no mostraron corrosión ni degradación apreciables. La planta informó de mejoras significativas en la fiabilidad en comparación con instalaciones anteriores que utilizaban aceros inoxidables convencionales.
El anÔlisis de costes reveló que, a pesar de los mayores costes iniciales de material, la instalación de Incoloy 20 proporcionaba un valor superior gracias a la reducción del mantenimiento, la prolongación de la vida útil y la mejora de la fiabilidad operativa. El éxito de este proyecto condujo a la especificación de Incoloy 20 para unidades adicionales dentro del complejo.
Preguntas mƔs frecuentes (FAQ)
1. ¿Puede soldarse la aleación 20 de Incoloy utilizando procedimientos estÔndar?
La aleación Incoloy 20 requiere procedimientos de soldadura especĆficos para mantener unas propiedades óptimas. Las tĆ©cnicas estĆ”ndar del acero inoxidable austenĆtico se aplican con modificaciones para la composición de esta aleación. Normalmente no es necesario el precalentamiento, pero las temperaturas entre pasadas no deben superar los 177°C (350°F). Utilizar consumibles de soldadura de bajo contenido en carbono como ERNiCrMo-3 (AWS A5.14) o ENiCrMo-3 (AWS A5.11). El tratamiento tĆ©rmico posterior a la soldadura no suele ser necesario, salvo en el caso de secciones gruesas o requisitos de alivio de tensiones.
2. ¿CuÔl es la temperatura mÔxima de funcionamiento de la aleación Incoloy 20?
La temperatura mĆ”xima de funcionamiento continuo recomendada es de 1000°F (538°C) en la mayorĆa de los entornos. Por encima de esta temperatura, puede producirse precipitación de carburo, lo que reduce la resistencia a la corrosión. Para exposiciones de corta duración, la aleación puede soportar temperaturas de hasta 649°C (1200°F). En ambientes altamente oxidantes, los lĆmites de temperatura pueden ser inferiores debido a la aceleración de las tasas de oxidación.
3. ¿Cómo se compara la aleación Incoloy 20 con el acero inoxidable 316L en coste y prestaciones?
La aleación Incoloy 20 cuesta aproximadamente 2 ó 3 veces mÔs que el acero inoxidable 316L, pero ofrece una resistencia a la corrosión significativamente superior, sobre todo en entornos con Ôcido sulfúrico y cloruros. El mayor coste inicial suele justificarse por la mayor vida útil, el menor mantenimiento y la mayor fiabilidad. El anÔlisis del coste del ciclo de vida suele favorecer al Incoloy 20 en condiciones de servicio agresivas.
4. ¿Es adecuada la aleación Incoloy 20 para aplicaciones alimentarias?
SĆ, la aleación Incoloy 20 cumple los requisitos de la FDA para aplicaciones en contacto con alimentos y ofrece una excelente resistencia a los Ć”cidos orgĆ”nicos, las soluciones de limpieza y los desinfectantes utilizados habitualmente en el procesado de alimentos. Sus propiedades no magnĆ©ticas y su acabado superficial liso lo hacen adecuado para aplicaciones que requieren altos niveles de higiene. Sin embargo, las consideraciones de coste pueden limitar su uso a aplicaciones crĆticas en las que los aceros inoxidables estĆ”ndar resultan inadecuados.
5. ¿Qué certificaciones de calidad debo esperar al comprar Incoloy Alloy 20?
Los proveedores reputados proporcionan certificados de ensayo de materiales (MTC) que muestran la composición quĆmica, las propiedades mecĆ”nicas y los detalles del tratamiento tĆ©rmico. Busque certificaciones segĆŗn las normas ASTM, ASME o EN, segĆŗn proceda. Los certificados de inspección por terceros de laboratorios de ensayo reconocidos aƱaden credibilidad. Para aplicaciones crĆticas, solicite pruebas adicionales, como pruebas de corrosión intergranular (ASTM A262) o pruebas de corrosión en medios especĆficos.
6. ĀæSe puede trabajar en frĆo o conformar la aleación Incoloy 20 despuĆ©s de su entrega?
La aleación Incoloy 20 se endurece rĆ”pidamente durante el trabajo en frĆo, pero puede conformarse utilizando mĆ©todos convencionales con la tĆ©cnica adecuada. El conformado incremental con recocido frecuente puede ser necesario para operaciones de conformado severas. La aleación mantiene una buena ductilidad incluso despuĆ©s de un trabajo en frĆo moderado. Para operaciones de conformado complejas, considerar el trabajo en caliente a temperaturas entre 1800-2100°F (982-1149°C).
7. ¿Cómo debe almacenarse y manipularse la aleación Incoloy 20 para mantener la calidad?
Almacenar Incoloy Alloy 20 en condiciones limpias, secas y protegidas de la contaminación. Evitar el contacto con acero al carbono u otros materiales que puedan contaminar la superficie. Utilizar soportes y equipos de manipulación de acero inoxidable o plÔstico. Para almacenamiento a largo plazo, considerar recubrimientos protectores o envasado en atmósfera controlada. Mantener una identificación adecuada durante el almacenamiento y la manipulación para evitar mezclas con otras aleaciones.
Referencias
- ASTM B729 - Especificación estĆ”ndar para tubos sin soldadura de aleación de nĆquel UNS N08020, UNS N08026 y UNS N08024
- Datos fĆsicos de referencia del NIST - Base de datos de propiedades de materiales
- Comisión Europea - Normas de la Directiva sobre equipos a presión
- ISO 15156 - Petroleum and Natural Gas Industries Materials for Use in H2S-Containing Environments (Materiales para las industrias del petróleo y del gas natural para su uso en entornos que contengan H2S)
- Código ASME de Calderas y Recipientes a Presión Sección II - Especificaciones de materiales