سبيكة 20 ، المعروفة أيضًا باسم Carpenter 20 أو UNS N08020 ، هي عبارة عن مُصنَّع من النيكل المصنوع من النيكل الصوتية لتوفير مقاومة استثنائية للتآكل ، وخاصة في البيئات الكيميائية العدوانية بشكل خاص في حمض الكبريتيك ، وهو أمر يفسد إلى حد كبير للعديد من المعادن التقليدية. تم تصنيفه على أنه سبيكة أوستنيكية (مع بنية بلورية مكعب تركز على الوجه) ، وغالبًا ما يشار إليها باسم "سبيكة حمض الكبريتيك" بسبب أدائها المتخصص في هذه الوسائط.
ما يميز السبائك 20 هو تكوينها المتوازن ، والذي يتضمن الإضافات التي يتم التحكم فيها من النيوبيوم (كولومبيوم) لتحقيق الاستقرار في كربيدز ، ومنع التآكل بين الخلايا أثناء اللحام أو التعرض لدرجة الحرارة العالية. لا تقاوم هذه السبائك التآكل العام فحسب ، بل أيضًا أشكالًا محلية مثل التآكل ، وتآكل الشق ، وتكسير التآكل (SCC) ، حتى في حلول التآكل عالية السرعة أو عالية الحرارة.
تجد السبائك 20 استخدامًا واسع النطاق في الصناعات مثل المعالجة الكيميائية (لإنتاج حمض الكبريتيك ومعالجته) ، والمستحضرات الصيدلانية ، ومعالجة الأغذية والمشروبات ، وتكرير النفط والغاز ، ومعالجة مياه الصرف الصحي. إنه متوفر بأشكال مختلفة ، بما في ذلك الأوراق واللوحات والبارات والأنابيب والتجهيزات واللحام ، ويحافظ على قابلية اللحام الجيدة والقابلية للنقل عندما يتم استخدام التقنيات المناسبة (على سبيل المثال ، تجنب التقاط الكربون).
يحتوي Alloy 20 على العديد من المعادلات الدولية والتعيينات عبر المعايير والمناطق المختلفة ، مما يعكس اعترافها العالمي. تتطابق هذه المكافئات أو تقاربها عن كثب تكوينها الكيميائي وخصائص الأداء:
تسمية UNS: UNS N08020 (نظام الترقيم الموحد للمعادن والسبائك ، المستخدمة في أمريكا الشمالية).
معايير ASTM: مغطاة بموجب مواصفات ASTM متعددة ، بما في ذلك ASTM B463 (الأنابيب والأنابيب غير الملحومة) ، ASTM B464 (الأنابيب والأنابيب الملحومة) ، ASTM B729 (أشرطة وممزربات) ، ASTM B366 (الشفات والتجهيزات) ، و ASTM A479 (الحدائق الخاصة بمساوسات الضغط).
DIN/EN تسميات: في المعايير الأوروبية ، تم تعيينه على أنه W. nr . 2.4660 (DIN) أو EN 1.4539 (على الرغم من أن EN 1.4539 متشابه جدًا ولكن قد يكون له اختلافات طفيفة في عناصر النزرة).
أسماء تجارية أخرى: Carpenter 20 (اسم ملكية من قبل Carpenter Technology) ، وسبائك 20CB-3 (وهو متغير يركز على محتوى Niobium) ، و Nicrofer 3620 (اسم تجاري من قبل بعض الشركات المصنعة الأوروبية).
معايير ISO: المشار إليها بموجب ISO 15156-3 لتطبيقات النفط والغاز في البيئات المسببة للتآكل.
تضمن هذه المكافئات الاتساق في الأداء عبر سلاسل التوريد العالمية ، مما يسمح للمصنعين والمهندسين بمصدر مواد متوافقة على الصعيد الدولي.
التكوين الكيميائي للسبائك 20 متوازنة بعناية لتحسين مقاومة التآكل ، والقوة الميكانيكية ، وقابلية اللحام. يتم تعريف النطاقات النموذجية (حسب نسبة الوزن) وفقًا لمعايير مثل ASTM و UNS:
النيكل (ني): 32.0–38.0 ٪ (عنصر السبائك الأولية ، يعزز مقاومة التآكل ويثبت بنية أوستنيكية).
الكروم (CR): 19.0-21.0 ٪ (يحسن مقاومة الأكسدة والتآكل العام).
الحديد (Fe): الباقي (يوازن السبيكة ويوفر الاستقرار الهيكلي).
النحاس (CU): 3.0–4.0 ٪ (يعزز مقاومة حمض الكبريتيك والأحماض الأخرى المتقلبة).
niobium (nb) + tantalum (TA): 8 × C Min - 1.0 ٪ (تثبيت الكربيد لمنع التآكل بين الخلايا ؛ غالبًا ما يتم تضمين التنتالوم كبديل للنيوبيوم في بعض المواصفات).
الكربون (ج): الحد الأقصى 0.07 ٪ (أبقى منخفضًا لتقليل تكوين كربيد ، والذي يمكن أن يسبب تآكلًا بين الحبيبات).
المنجنيز (MN): الحد الأقصى 2.0 ٪ (الإيدز في إزالة الأكسدة أثناء التصنيع).
السيليكون (SI): الحد الأقصى 1.0 ٪ (يحسن السيولة في اللحام ولكن يتم التحكم فيه لتجنب هشاشة).
الفوسفور (P): كحد أقصى 0.045 ٪ (تقليل لمنع احتضان).
الكبريت (ق): الحد الأقصى 0.035 ٪ (أبقى منخفضا لتقليل التكسير الساخن أثناء اللحام).
يضمن هذا التكوين مقاومة سبيكة لحمض الكبريتيك ، والتأليف الناجم عن الكلوريد ، والتآكل بين الخلايا ، حتى بعد اللحام أو المعالجة الحرارية.
يعرض السبائك 20 مزيجًا من القوة الميكانيكية الجيدة والليونة والصلابة ، مع خصائص لا تزال مستقرة عبر مجموعة من درجات الحرارة. فيما يلي خصائص ميكانيكية نموذجية للسبائك الصلب 20 (قد تختلف القيم بشكل طفيف على أساس الشكل أو المعالجة الحرارية أو المعايير المحددة):
قوة الشد: 550-690 ميجا باسكال (80،000 - 100000 رطل) في درجة حرارة الغرفة.
قوة العائد (0.2 ٪ إزاحة): 240–310 ميجا باسكال (35000 إلى 45000 رطل) في درجة حرارة الغرفة.
استطالة (في 50 مم): 30-40 ٪ (يشير إلى ارتفاع ليونة ، مما يسمح بالتكوين والتصنيع).
صلابة: 135-180 HB (صلابة برينيل ، حالة الصلب).
معامل المرونة: ما يقرب من 200 GPA (29000 KSI) في درجة حرارة الغرفة.
كثافة: 8.0 جم/سم مكعب (0.289 رطل/في).
نطاق ذوبان: 1370-1400 درجة (2500-2550 درجة و).
في درجات حرارة مرتفعة (ما يصل إلى حوالي 425 درجة / 800 درجة فهرنهايت) ، تحتفظ السبائك 20 بالكثير من قوته ، على الرغم من انخفاض قوة الشد والقوة تدريجياً مع زيادة درجة الحرارة. كما أنه يظهر صلابة جيدة في درجات حرارة منخفضة ، مع عدم وجود انتقال كبير من الدكتايل إلى البث ، مما يجعلها مناسبة للتطبيقات المبردة في البيئات المسببة للتآكل.
يمكن أن يزيد العمل البارد (على سبيل المثال ، المتداول أو الرسم) من قوة السبائك (قوة الشد تصل إلى حوالي 825 ميجا باسكال / 120،000 رطل) ولكن يقلل من ليونة ، والتي قد تكون مرغوبة للتطبيقات التي تتطلب أداءً ميكانيكياً أعلى. تحافظ المفاصل الملحومة ، عند تنفيذها بشكل صحيح ، على خصائص ميكانيكية مماثلة للمعدن الأساسي ، مما يضمن السلامة الهيكلية في المكونات ملفقة.
