합금 20 대 합금 28: 산성 서비스에 적합한 초오소나이트 선택

합금 20황산 서비스에 최적화되어 있습니다(특히<50°C concentrated H₂SO₄) and mixed-acid environments; Alloy 28 excels in phosphoric acid, sour gas (H₂S/CO₂/Cl⁻), and high-chloride environments. The choice depends on the dominant corrosive medium and operating temperature.

합금 20(UNS N08020)과 합금 28(UNS N08028)은 모두 공격적인 산성 환경에서 표준 오스테나이트 등급보다 성능이 뛰어난 크롬, 몰리브덴 및 구리가 첨가된 초오소나이트 스테인리스강-니켈-철-크롬 합금입니다. 주요 차이점은 조성 강조에 있습니다. 합금 20은 황산 저항성을 위해 구리(3~4%)와 니오븀 안정화를 우선시하는 반면, 합금 28은 우수한 피팅 저항성과 인산/신가스 서비스를 위해 크롬(26~28%)과 몰리브덴(3~4%)을 극대화합니다.

초오소나이트계 스테인리스강의 이해

초오소나이트 스테인리스강은 합금 함량과 내식성 모두에서 표준 오스테나이트 등급(304, 316)보다 한 단계 높은 수준을 차지합니다. 이는 40을 초과하는 PREN(Pitting Resistance Equivalent Number) 값으로 정의되며, 이는 316 스테인리스강의 ~25보다 훨씬 높습니다. 합금 20과 합금 28은 모두 이 등급에 속하며, 기존 스테인리스강이 제공할 수 없는 공격적인 산, 염화물 및 응력 부식 균열에 대한 저항성을 제공합니다.

합금 20: 황산 전문가

합금 20(UNS N08020, Carpenter 20Cb-3, NS143, 0Cr20Ni35Mo3Cu4Nb라고도 함)은 특히 화학 공정에서 황산 부식에 저항하기 위해 1963년에 개발되었습니다. 이 제품의 특징은 내황산성을 위해 구리(3~4%)를 첨가하고 민감성 저항성을 위해 니오븀(Nb 8×C 이상)을 첨가한 것입니다. 황산 환경의 벤치마크 소재로 남아 있습니다.

합금 28: 인산 및 산성 가스 챔피언

합금 28(UNS N08028, Sanicro 28, 1.4563, 00Cr27Ni31Mo3Cu라고도 함)은 습식-공정 인산 열교환기를 위해 특별히 개발되었습니다. 더 높은 크롬(26~28%) 및 몰리브덴(3~4%) 함량은 인산, 산성 가스 환경(H2S/CO2/Cl⁻) 및 할로겐화물- 함유 매체에 대한 탁월한 저항성을 제공합니다. 고유의 입계 부식 저항성을 위해 탄소 함량을 0.03% 이하로 제한합니다.

화학 성분

합금 20은 황산에 최적화된 더 높은 수준의 구리(3~4%)와 니오븀 안정화(8×C 이상의 Nb)를 함유하고 있습니다. 합금 28은 더 높은 크롬(26~28% vs 19~21%)과 몰리브덴(3.5% vs 2.5%)을 함유하여 우수한 PREN(~36 vs ~28)과 더 나은 피팅/틈새 부식 저항성을 제공합니다.

PREN 계산

PREN=%Cr + 3.3 × %Mo + 16 × %N(두 등급 모두 질소 ~0.15%):

합금 20 PREN:20 + 3.3 × 2.5 + 16 × 0.15 = ~28.5

합금 28 PREN:27 + 3.3 × 3.5 + 16 × 0.15 = ~36.5

• 합금 28 PREN 장점: ~8포인트 더 높음=훨씬 더 나은 공식 및 틈새 부식 저항성.
• 산업 기준: 해수 서비스의 경우 PREN > 40; 합금 28은 36.5 등급으로 이에 접근합니다.
• 합금 20 PREN 28.5는 316(PREN ~25)보다 훨씬 우수하지만 합금 28보다 훨씬 낮습니다.

구성 차이가 중요한 이유

• 구리(Cu): 황산과 보호 복합체를 형성하여 부식 속도를 늦춥니다. H2SO₄ 서비스에 필수입니다.
• 니오븀(Nb): 용접 및 고온 서비스 중 크롬 탄화물 민감화를 방지합니다-.
• 크롬(Cr): 패시브 필름 안정성의 주요 동인; 높을수록=일반적인 부식 및 산화 저항성이 더 좋습니다.
• 몰리브덴(Mo): 피팅 저항에 매우 중요합니다. 염화물 및 인산 저항성이 크게 향상됩니다.

물리적 및 기계적 특성

두 합금 모두 우수한 실온 연성을 지닌 완전 오스테나이트 미세 구조를 나타냅니다. 합금 20은 니오브 강화로 인해 약간 더 높은 인장 강도(550 MPa 대 500 MPa 이상)를 갖는 반면, 합금 28은 우수한 극저온 인성과 열간 가공성을 제공합니다. 주의 깊은 평가 없이는 450도 이상의 지속적인 사용에도 적합하지 않습니다.

저온-작업 조건

• 합금 28 냉간가공-: 인장강도 최대 896MPa, 항복강도 최대 758MPa, 연신율은 ~15%로 감소합니다.
• 합금 20: 냉간 가공에도 반응합니다. 적당한 변형으로 강도가 크게 증가합니다.
• 응용 참고 사항: 고강도가 필요한 고압 배관의 경우 -냉간 가공된-합금 28 또는 합금 20을 지정할 수 있습니다.

온도 제한 상승

부식 저항

합금 20은 황산 환경, 특히 적당한 온도에서 농축된 H2SO₄ 환경에 선호되는 선택입니다. 합금 28은 인산, 산성 가스(H2S/CO2/Cl⁻) 및 염화물-이 풍부한 환경에서 탁월합니다. 염산(HCl) 서비스에는 둘 다 권장되지 않습니다.

황산(H₂SO₄)

• 메커니즘: 합금 20의 구리는 크롬-몰리브덴 필름만 단독으로 사용하는 것보다 황산 공격에 더 효과적으로 저항하는 Cu²S-형 보호 피막을 형성합니다.
• 온도 제한: 두 합금 모두 일반적으로 다음으로 제한됩니다.<50–60°C in sulfuric acid. Above this, expensive nickel alloys (Alloy 625, Alloy 825) are required.
• 합금 20의 주요 장점: 구리 첨가(3~4%)는 특히 황산과 같은 산성 조건 환원에 대한 저항성을 향상시킵니다.

인산(H₃PO₄)

• 합금 28은 불소 및 염화물 불순물로 인해 기존 스테인리스강이 빠르게 파손되는 습식-인산 생산을 위해 특별히 개발되었습니다.
• 연구(Springer, 2024): 산화제를 포함하는 52% P2O₅ 인산의 합금 28은 부정적인 부식률(부동태 피막 형성으로 인한 중량 증가)을 보여 탁월한 부동태성을 확인했습니다.
• Mo 함량(3.5%): 패시브 필름을 공격적으로 공격하는 F⁻/Cl⁻ 불순물이 포함된 인산에 저항하는 데 중요합니다.

산성 가스 및 유전 환경(H2S/CO2/Cl⁻)

합금 28은 합금 20의 ~28.5에 비해 PREN ~36.5를 제공하는 더 높은 Cr 및 Mo 함량으로 인해 사워 가스 서비스에 상당히 우수합니다. H2S/CO2/Cl⁻ 환경에서 합금 28은 OCTG(석유국 관형 제품) 및 열 교환기에 대한 표준 선택입니다.

• 합금 28 적용 분야: H2S/CO2/Cl⁻ 함량이 높은 사워 오일 및 가스전의 생산 튜빙(OCTG) 및 열 교환기.
• 합금 28 메커니즘: 높은 Cr은 안정적인 수동 Cr2O₃ 피막을 형성합니다. 높은 Mo는 H2S 하에서 염화물 공격에 강한 MoO2 보호층을 형성합니다.
• NACE MR0175/ISO 15156: 두 합금 모두 신맛 처리용으로 등재될 수 있지만 합금 28의 폭넓은 수용은 우수한 PREN에 기인합니다.

구멍 및 틈새 부식

두 합금 모두 잘 처리되지 않는 것

• 염산(HCl): 합금 20이나 합금 28은 HCl 서비스에 권장되지 않습니다. 합금 B(N10001) 또는 합금 400을 사용하십시오.
• High-Temperature (>450도) 산화 환경: 두 합금 모두 내식성을 잃습니다. 합금 625 또는 합금 800H를 고려하십시오.
• 왕수(HNO₃ + HCl): 두 등급 모두 적절한 저항성을 제공하지 않습니다.

용접성 및 제작성

두 합금 모두 표준 오스테나이트 스테인리스강 공정을 사용하여 쉽게 용접할 수 있습니다. 합금 20은 최적의 고온 서비스를 위해 니오븀{2}}안정화 필러(ERNiCrMo{4}}3)가 필요한 반면, 합금 28은 ERNiCrMo-3 또는 ER316L 필러를 사용합니다. 둘 다 예열이 필요하지 않습니다.

합금 20 용접 특성

• AWS A5.14 ERNiCrMo-3 또는 AWS A5.11 ENiCrMo-3 전극이 권장됩니다.
• 필러의 니오븀은 용접 금속을 민감화로부터 안정화시킵니다.
• 용접 후 용체화 어닐링: 1~2시간 동안 900~1150도, 급속 공기 또는 물 담금질.
• 적절한 필러를 사용하면 용접 금속 조성이 모재와 일치합니다.

합금 28 용접 특성

• ERNiCrMo-3: 높은-부식 용접(H2S/Cl⁻ 환경)에 선호됩니다.
• ER316L: 표준 산성 서비스에 허용됩니다. 일치하는 내식성을 제공합니다.
• 용액 어닐링: 1100도는 기계적 특성과 내식성 모두에 최적입니다(연구-확인).
• 초-탄소(0.03% 이하)는 열 영향부(HAZ)에서도 감작 위험이 없음을 의미합니다.-

비용 및 시장 가용성

합금 28은 크롬 및 몰리브덴 함량이 높기 때문에 일반적으로 합금 20보다 10-25% 더 비쌉니다. 그러나 인산 및 산성 가스 응용 분야에서 합금 28의 뛰어난 내식성은 장비 수명 연장과 유지 관리 감소를 통해 총 수명주기 비용을 낮춰줍니다.

합금 28의 더 높은 비용이 정당화되는 경우

• 불화물/염화물 불순물이 포함된 인산: 합금 20은 가속 공격을 받습니다. 합금 28은 훨씬 더 오래 지속됩니다.
• H2S/CO2/Cl⁻가 높은 산성 가스: 합금 20의 OCTG 및 유정 고장은 재료 비용 절감 효과를 훨씬 뛰어넘습니다.
• 해수 서비스: 합금 20의 PREN ~28.5는 부적절합니다. 합금 28(PREN ~36.5)은 안정적인 서비스를 제공합니다.

빠른 참조 비교 요약

결론

합금 20과 합금 28의 결정은 기본적으로 해당 응용 분야의 지배적인 부식 매체에 의해 결정됩니다. 둘 다 우수한 내식성을 지닌 초오소나이트계 스테인리스강이지만, 서로 다른 구성 강조로 인해 각각은 고유한 서비스 환경에 최적입니다.

합금 20(N08020, 0Cr20Ni35Mo3Cu4Nb)는 황산 전문업체입니다. 3~4% 구리를 첨가하면 합금 28이 따라올 수 없는 H2SO₄에 대한 고유한 부동태 피막 저항이 생성됩니다. 황산, 혼합산 및 산 세척과 관련된 화학 처리 응용 분야를 위해 특별히 개발된 합금 20은 50도 이하의 H2SO₄ 서비스에 대한 엔지니어링 표준으로 남아 있습니다. 공정이 황산-을 많이 사용하고 경제적 측면에서 니켈 기반 합금보다 구리-함유 초오소나이트 합금을 선호할 때 이 제품을 사용하세요.

합금 28(N08028, 00Cr27Ni31Mo3Cu)는 인산 및 산성 가스 챔피언입니다. 26~28% 크롬과 3.5% 몰리브덴은 PREN ~36.5를 제공하여 합금 20보다 극적으로 향상된 공식 및 틈새 부식 저항성을 제공합니다. 원래 습식-공정 인산 열교환기 고장을 해결하기 위해 개발된 합금 28은 이후 사워 오일 및 가스 생산(H2S/CO2/Cl⁻), 해수 서비스 및 FGD 시스템의 표준이 되었습니다. 위협이 할로겐화물-로 오염된 인산, 산성 가스 또는 높은 PREN과 국부 부식에 대한 내성이 장비 수명을 결정하는 환경일 때 사용하세요.

조달 엔지니어의 경우:-위의 비교표와 주요 부식 위협 및 최대 작동 온도를 상호 참조하세요. 공정 엔지니어의 경우: 선택한 합금이 공정 흐름의 특정 산 농도, 온도 및 불순물 프로필에서 테스트되었는지 확인하십시오. 확실하지 않은 경우 관련 서비스 조건에 대한 합금 데이터시트 및 NACE/ASME BPVC 지침을 참조하세요.