ALLOY 20(2.4660 / UNS N08020 / NiCr20CuMo)

一、诞生背景
上世纪 40 年代,传统 316L 在浓硫酸、磷酸-硫酸混酸、含氯离子环境中频繁出现点蚀与应力腐蚀开裂(SCC)。ALLOY 20 应运而生:以 35 %Ni-20 %Cr-3 %Mo-4 %Cu 为核心,加 Nb 稳定化,专为“硫酸+氯离子”双重腐蚀而生,被誉为“化工界的万能防腐罐”。

二、化学基因(wt %)

| 元素 | Ni | Cr | Mo | Cu | Nb | C | Mn | Si | Fe |
| -- | ----- | ----- | --- | --- | ----- | ----- | ---- | ---- | -- |
| 范围 | 32-38 | 19-21 | 2-3 | 3-4 | 8×C-1 | ≤0.07 | ≤2.0 | ≤1.0 | 余量 |

解读:

  • 高镍:免疫氯离子 SCC
  • 高铬+钼:氧化+还原酸双重屏障
  • 铜:专属抗硫酸护盾
  • Nb:焊后免敏化,晶间腐蚀零风险

三、性能全景

  1. 机械性能(固溶退火典型值)
    | 指标 | 数值 | 说明 ||---|---|---|
    | 抗拉 Rm | ≥ 550 MPa | 强度高于 316L || 屈服 Rp0.2 | ≥ 240 MPa | 冷成形回弹适中 || 延伸率 A | ≥ 30 % | 深冲、卷圆无裂纹 || 硬度 HRB | ≤ 95 | 易切削、易焊接 |
  2. 耐蚀战绩
    • 沸腾 65 % H₂SO₄:腐蚀率 < 0.05 mm/a(316L 为 1.2 mm/a)
    • 50 % H₃PO₄ + 2 % HF:腐蚀率 < 0.02 mm/a
    • 湿 Cl₂ + 饱和 NaCl:无点蚀、无 SCC
    • 硝酸-氢氟酸混酸:优于 904L
    • 海水+硫酸盐:年腐蚀 < 0.01 mm/a
  3. 温度疆域
    • 连续服役:-196 °C → 550 °C
    • 瞬时峰值:600 °C(氧化皮完整)

四、显微组织
• 单相奥氏体 + NbC 稳定化析出
• 无 σ 相脆化区间,焊接热影响区韧性优异

五、工业战场
• 硫酸:烷基化反应器、酸冷却器、浓硫酸储罐
• 磷酸:湿法磷酸蒸发器、肥料厂酸管线
• 含氯:次氯酸钠发生器、海水淡化高压泵壳
• 混酸:HF+HNO₃ 酸洗线、电子级混酸储槽
• 石化:裂化装置酸再生塔、脱硫胺液换热器

六、加工与焊接
• 热加工:1150-900 °C,空冷或水冷
• 冷加工:硬化指数 n≈0.4,需中间退火 1050 °C
• 焊接:ERNiCrMo-3 或 ER320LR,TIG/MIG,无需预热,焊后无需热处理
• 机加:硬质合金刀具、低速大进给、乳化液冷却,Ra≤0.4 μm