Aleación de níquel 20
La aleación de níquel 20 (UNS N08020, conocida también como Carpenter 20 o Alloy 20) es una aleación níquel-hierro-cromo con adiciones de cobre y molibdeno, diseñada específicamente para resistir la corrosión por ácido sulfúrico caliente. La estabilización con niobio evita la sensibilización en estado bruto de soldadura, lo que la convierte en el material de referencia para equipos fabricados destinados a servicio ácido que no admiten tratamiento térmico posterior a la soldadura.
1. Composición química
La tabla siguiente recoge la composición elemental completa de la aleación de níquel 20. El contenido de cobre le confiere resistencia a los ácidos reductores, mientras que el niobio protege a la aleación de la corrosión intergranular tras la soldadura.
| Material | Norma | C | Mn | P | S | Si | Ni | Nb | Mo | Cu | Nb+Ta | Fe |
| N08020 | B729 | ≤0.07 | ≤2.0 | ≤0.045 | ≤0.035 | ≤1.00 | 32.00-38.00 | 19.00-21.00 | 2.00-3.00 | 3.00-4.00 | 8*C-1.00 | BAL |
2. Propiedades mecánicas
Los valores mecánicos siguientes corresponden a las tuberías y tubos de aleación de níquel 20 en estado de recocido de disolución, el estado de suministro estándar para servicios de corrosión ácida.
| Material | Norma | Resistencia a la tracción, MPa (ksi) |
Límite elástico, MPa (ksi) |
Alargamiento, % |
Dureza % |
| N08020 | B729 | ≥550 (80) | ≥240 (35) | ≥30 | HBW ≤ 210 HRB ≤ 95 |
3. Grados aproximados
La tabla siguiente recoge los grados equivalentes de la aleación de níquel 20 (UNS N08020) en las clasificaciones de materiales EN/DIN, JIS, ISO y otras normas internacionales.
| Material | UNS | GB | JIS | ISO | DIN/EN | GOST | |
| ISC | NUEVO | ||||||
| Alloy 20 | N08020 | — | — | — | NiCr20CuMo | 2.4660 | — |
4. Principales ventajas técnicas
- Resistencia al ácido sulfúrico dirigida mediante la adición de cobre: el contenido de cobre del 3.0-4.0 % reduce la velocidad de disolución anódica en ácido sulfúrico al modificar el potencial de corrosión. Ello hace a la aleación especialmente eficaz en H2SO4 del 5 al 98 % a temperaturas de hasta 66 °C, que es justamente el rango de trabajo de la mayoría de los equipos de tratamiento de ácido sulfúrico. En este medio supera al acero inoxidable tipo 316L y a las aleaciones de níquel con menor contenido de cobre.
- La estabilización con niobio evita el tratamiento térmico posterior a la soldadura: con un contenido de niobio de al menos ocho veces el de carbono, el carbono intersticial queda fijado como precipitados estables de NbC antes y durante la soldadura. Ello impide la formación de carburos de cromo en los bordes de grano y proporciona inmunidad total a la sensibilización en estado bruto de soldadura, una ventaja de fabricación importante en componentes complejos de servicio ácido cuyo conjunto soldado difícilmente admite tratamiento térmico.
- Resistencia simultánea a contaminantes ácidos oxidantes y reductores: el contenido de cromo (19-21 %) le permite resistir la contaminación por ácido nítrico en corrientes de ácidos mixtos, mientras que el molibdeno (2-3 %) aporta resistencia a la picadura en servicios de ácido sulfúrico con cloruros. Ambos elementos responden conjuntamente a la compleja química de las corrientes reales de proceso de una planta de ácido.
- Nota técnica: no se recomienda la aleación de níquel 20 para servicio con ácido nítrico puro. El contenido de cobre, beneficioso en ácido sulfúrico, acelera la corrosión en medios fuertemente oxidantes. Para el ácido nítrico puro resultan más adecuados los grados de acero inoxidable con menor contenido de molibdeno y cobre, como el TP304L o el TP310.
5. Normas de fabricación generales
ASTM B729: especificación estándar para tuberías y tubos sin costura de aleación níquel-hierro-cromo-molibdeno-cobre (UNS N08020). Es la norma principal para la aleación de níquel 20 en forma de tubería y tubo sin costura, y recoge los requisitos de composición química, ensayos mecánicos e inspección para aplicaciones en servicio corrosivo.
Norma DIN/EN:
- EN 10216-5: tubos de acero sin costura para servicio a presión, grados de aleación de níquel (número de material 2.4660)
- DIN 17459: tubos circulares sin costura de aleación de níquel
Norma JIS:
- JIS H 4552: tuberías y tubos sin costura de níquel y aleaciones de níquel
Normas ASME (sin enlace):
- ASME SB-729: equivalente en el código ASME de calderas y recipientes a presión de la norma ASTM B729 , aplicable a los componentes a presión en servicio con ácido sulfúrico
Tabla resumen: equivalencias de normas:
| ASTM | ASME | EN/DIN | JIS | GB/T |
| ASTM B729 | ASME SB-729 | EN 10216-5 / DIN 17459 | JIS H 4552 | - |
6. Principales aplicaciones
- Plantas de ácido sulfúrico: torres de absorción, enfriadores de ácido, carcasas y tubos de intercambiador y cuerpos de bomba que manejan ácido concentrado, desde temperatura ambiente hasta 100 °C, en unidades de H2SO4 de contacto y de doble absorción.
- Fabricación farmacéutica: recipientes de reacción, líneas de transporte y componentes de centrífuga en procesos de síntesis farmacéutica que emplean ácido sulfúrico como catalizador o reactivo. Evitar la contaminación del producto por disolución metálica es la consideración prioritaria.
- Sistemas de decapado y limpieza ácida: cubas de inmersión, campanas de extracción y tuberías de rebose de las cubas de decapado con H2SO4 diluido caliente empleadas en acerías para el desincrustado y el pretratamiento del metal.
- Producción de fibras sintéticas: tuberías de recuperación de ácido, intercambiadores de baño de hilatura y recipientes de proceso en la fabricación de rayón viscosa y nailon, donde coexisten a alta temperatura el ácido sulfúrico concentrado y las disoluciones de sulfato de zinc.
- Industria de explosivos y fertilizantes: tuberías de proceso de nitración y neutralización en la producción de sulfato amónico, nitrato amónico y corrientes de ácidos mixtos nítrico-sulfúrico. Se requiere una aleación capaz de adaptarse a composiciones ácidas variables.
