アロイ 20 フランジ: ASTM B462 グレード N08020 仕様および圧力-温度定格

• ASTM B462 N08020 (合金 20) は、硫酸-酸およびリン酸-酸用に開発されたニオブ-安定化ニッケル-鉄-クロム合金です。
• 組成: 32 ～ 38% Ni、19 ～ 21% Cr、2 ～ 3% Mo、3 ～ 4% Cu、Nb+Ta 8×C 最小 ～ 1.0% 最大、Fe バランス、低い C/P/S 制限付き。
• 最小機械的特性: 引張 551 MPa (80 ksi)、降伏 241 MPa (35 ksi)、伸び 30%、面積減少 50%。
• 圧力-温度定格は ASME B16.5 グループ 3.1 に従います。周囲温度での許容非衝撃作動圧力は 20 bar (クラス 150) ～ 430.9 bar (クラス 2500) です。-
• 安定した焼きなまし状態で提供されます。{0}現場溶接では通常、溶接後の熱処理は必要ありません。-
• ASME B16.5 / B16.47 に準拠したクラス 150～2500 の溶接ネック、スリップオン、ブラインド、ソケット溶接、ねじ込み、重ね継手のフランジとして利用可能です。{0}

概要: アロイ 20 フランジ仕様

アロイ20フランジは、硫酸、リン酸、その他の攻撃的な化学物質を輸送するパイプラインに選択される標準接続です。これらは、配管システムの中で-最も漏れが発生しやすい部分-である接合部全体を、パイプ自体と同様に-耐食性-に保ちます。このガイドでは、ASTM B462 グレード N08020 仕様、つまり合金の材質、機械的強度、フランジのサイズを決めるときに適用する必要がある ASME B16.5 の圧力-温度定格についてわかりやすく説明します。 「問題見出し→結論→解説」という形式になっており、それぞれの事実を単独で読んだり、引用したりすることができます。

ASTM B462 グレード N08020 (合金 20) とは何ですか?

合金 20 (UNS N08020) は、腐食性の高温-使用-、特に希硫酸を対象とした鍛造または圧延されたパイプ フランジ、継手、バルブ向けに ASTM B462 で保護されたニオブ-安定化ニッケル-鉄-クロム オーステナイト合金です。

ASTM B462 (およびその統一国際対 ASME SB462) は、鍛造/圧延 N08020 製品の化学的性質、熱処理、および機械的完全性を規定しています。公称組成は、多くの場合、35Ni–35Fe–20Cr–Cb (Cb=コロンビウム、ニオブの古い名前) と書かれます。この合金はもともと 1951 年に硫酸の処理のために開発されました。-

Alloy 20 は、次の 2 つの設計機能により現場で実用的になります。

• 銅 (3 ～ 4%) は硫酸やリン酸に対して強い耐性を与えます。
• ニオブ（Nb）は炭素を結びつけ、溶接中の粒界でのクロム炭化物の析出を防ぎます。{{0}{1}そのため、フランジは粒界腐食に耐え、通常は溶接後の熱処理を必要としません。-

合金 20 (N08020) フランジの化学組成は何ですか?

ASTM B462 によると、合金 20 には 32 ～ 38% のニッケル、19 ～ 21% のクロム、2 ～ 3% のモリブデン、3 ～ 4% の銅、8×C (最小) から 1.0% (最大) までのニオブ + タンタル、残りとして鉄、そしてしっかりとキャップされた炭素、リン、硫黄が含まれています。

各要素が重要な理由:

1. ニッケル (32～38%): 基本的なオーステナイト構造を提供し、316L ステンレスよりもはるかに優れた塩化物応力に対するほぼ耐性--腐食割れ-を実現します。
2. クロム (19 ～ 21%) + モリブデン (2 ～ 3%): 孔食や隙間腐食に抵抗する自己修復性不動態皮膜を形成します。-
3. 銅 (3 ～ 4%): 硫酸やリン酸による攻撃を遅らせる代表的な添加物です。
4. ニオブ (8×C 以上): 合金を安定化させて、溶接により合金が鋭敏になるのを防ぎます。
5. 低い C/P/S: 不純物が耐食性や溶接性に悪影響を与えるのを防ぎます。

ASTM B462 N08020 フランジの機械的特性は何ですか?

ASTM B462 N08020 フランジは、室温で、最小引張強度 551 MPa (80 ksi)、最小降伏強度 241 MPa (35 ksi)、少なくとも 30% の伸び、および少なくとも 50% の面積減少を満たさなければなりません。フランジは安定した焼きなまし状態で提供されます。{9}}

これらは室温の最低温度です。-また、合金 20 は適度な高温でも有用な強度と靱性を維持します。これが、ASME がセクション VIII、ディビジョン 1 に基づいて 538 度 (1000 度 F) までの設計使用を許可している理由です。約 427 度 (800 度 F) を超える長時間曝露すると、微細構造の変化が遅くなり許容応力が低下する可能性があるため、加圧ジョイントには以下の圧力{8}}定格を使用する必要があります。

アロイ 20 フランジの圧力-温度定格 (ASME B16.5 グループ 3.1) は何ですか?

合金 20 フランジは ASME B16.5 グループ 3.1 に割り当てられています。周囲温度 (-29 ～ 38 度 / -20 ～ 100 °F) での最大許容非衝撃作動圧力は、クラス 150 では 20.0 bar (290 psig)、クラス 2500 では 430.9 bar (6250 psig) まで上昇します。許容圧力は、温度が上昇するにつれて着実に低下します。

以下の 2 つの表は、公式の ASME B16.5 グループ 3.1 評価であり、メートル法 (度 / bar) および帝国単位 (°F / psig) で表されます。値は最大許容非衝撃作動圧力です。-中間温度は線形補間によって見つけることができます。

表 1 - 圧力-温度定格、メートル法 (度 / バーゲージ)

表 2 - 圧力-温度定格、インペリアル (°F / psig)

これらの表の読み方: 動作温度の行とフランジ クラスの列を選択してください。交差部分は、その組み合わせにおける最高の安全作動圧力（非衝撃）です。-例: クラス 300 合金 20 フランジは 200 度で約 47.2 bar (690 psig) に耐えることができます。 400 度では、制限は 36.5 bar (530 psig) に下がります。定格は、指定されたクラスのフランジ、フランジ付き継手、およびフランジ付きバルブに適用されます。 -29 度 (-20 度 F) 未満での使用については、材料固有の制限について最新の ASME B16.5 版を参照してください。-

ASTM B462 N08020 に適用されるフランジのタイプと規格はどれですか?

Alloy 20 フランジは、クラス 150 ～ 2500 のあらゆる一般的なタイプ-溶接ネック、スリップ-、ブラインド、ソケット溶接、ねじ込み、重ね継手など-で製造され、大径用の ASME B16.5 (NPS 1/2–24) および ASME B16.47 シリーズ A/B に準拠した寸法で、ASTM に基づくプレート-ベースのオプションも付いていますB463。

指定者向けのヒント: 溶接ネック フランジは、圧力と熱サイクル下で最高の強度と疲労寿命を実現します。スリップオン フランジは安価ですが、同じ定格では強度が劣ります。{0}}圧力クラスだけでなく、ジョイントの機械的負荷に応じたタイプを選択してください。

アロイ 20 は 316L、アロイ 825、ハステロイ C276 とどのように比較されますか?

Alloy 20 は、-硫酸とリン酸、および耐塩化物応力亀裂性のコスト効率の高いスペシャリストです。-酸用途では 316L を上回り、酸化性の酸と高温では合金 825 よりも一歩下ですが、最も強力な混合酸-用途-ではハステロイ C276 よりはるかに下回りますが、コストは C276 の数分の 1 です。

実際の経験則: 流体の大部分が硫酸またはリン酸であり、塩化物応力亀裂のリスクがある場合、通常は合金 20 が経済的に正しい答えです。環境が強く酸化している場合 (硝酸が豊富な場合など)、または非常に高温の場合は、合金 825 にステップアップしてください。他に何も生き残らない少数の場合に備えて、ハステロイ C276 を予約してください。

アロイ 20 フランジの一般的な用途は何ですか?

アロイ 20 フランジは、硫酸-酸プラント、リン酸-酸と肥料のライン、化学反応器、熱交換器、医薬品と食品の酸システム、汚染防止-スクラバー、一部の酸性-サービス ラインなど、配管が強酸や塩化物に耐える必要がある場所で使用されます。

• 硫酸の濃縮、希釈、保管、移送システム
• リン酸と肥料の生産
• 化学反応器、撹拌機、熱交換器チャネル-
• 清浄さと腐食を両立する医薬品および食品の酸処理-
• 汚染防止: スクラバー、煙道-のガス洗浄、廃水処理
• 酸性または塩化物を含む流れを運ぶ石油化学および製油所のライン-
• NACE MR0175 / ISO 15156 に基づく限定サワー (H₂S) サービス (硬度および H₂S 制限の対象)

よくある質問

Q: 合金 20 はステンレス鋼と同じですか?

いいえ、合金 20 はニッケルを約 35% 含むニッケル- ベースの合金ですが、316L などの一般的なステンレス鋼にはニッケルが約 12% しか含まれていません。ニッケル含有量が高く、銅とモリブデンが含まれているため、合金 20 は硫酸やリン酸、塩化物応力腐食割れに対する耐性がはるかに優れています。-

Q: Alloy 20 フランジには溶接後の熱処理が必要ですか?{1}

一般的にはノーです。ニオブの安定化により溶接中の鋭敏化が防止されるため、ほとんどのサービスで溶接後の焼き鈍しを行わなくても現場溶接の耐食性が維持されます。-特定のサービス条件と該当するコードを必ず確認してください。

Q: クラス 300 合金 20 フランジはどの程度の圧力に耐えることができますか?

周囲温度 (-29 ～ 38 度) で最大 51.7 バール (750 psig) までの衝撃はありません。-。定格は温度とともに下がります-200 度では約 47.2 バール、400 度では 36.5 バールです。上記の評価表を使用して、リストされた温度間を直線的に補間します。

Q: Alloy 20 はサワー (H₂S) サービスに使用できますか?

NACE MR0175 / ISO 15156 では、硬度と H₂S 分圧の制限に従う、限定されたサワー サービスとしてリストされています。-使用する前に、現在の規格およびプロジェクトの材料仕様と照らし合わせて確認してください。

Q: 合金 20、合金 825、またはハステロイ C276 のどれを選択すればよいですか?

合金 20 は、硫酸/リン酸および塩化物 SCC に最適な選択肢です。合金 825 により、酸化性の酸性と高温性が追加されます。{3}ハステロイ C276 は最も攻撃的な混合酸をカバーしますが、コストは最も高くなります。一般的な「耐食性」ラベルではなく、合金を実際の化学環境に合わせてください。-