La norma ASTM B473 (edición vigente: B473-19, publicada en mayo de 2019) es la especificación estándar para barras y alambre de aleación de níquel en tres designaciones UNS: N08020 (Alloy 20), N08024 (Alloy 24) y N08026 (Alloy 26). Estas tres aleaciones pertenecen a la familia de aceros inoxidables austeníticos de alto níquel, también clasificados como aleaciones de níquel por su contenido de Ni superior al 30 %.
El título completo de la norma es Standard Specification for Nickel Alloy Bars and Wire (UNS N08020, N08024, N08026). ASTM B473 es la referencia para barra y alambre de estas tres aleaciones. Su equivalente en el Código ASME para Calderas y Recipientes a Presión es ASME SB-473 (Sección II, Parte B), con requisitos técnicos idénticos.
HT PIPE (Zhengzhou Huitong Pipeline Equipment) suministra barra redonda, cuadrada y ángulo Alloy 20 (N08020), Alloy 24 (N08024) y Alloy 26 (N08026) en diámetros desde 5 mm hasta 500 mm, con certificación EN 10204 3.1 y tratamiento térmico según la designación UNS solicitada.
ASTM B473-19 cubre tres designaciones UNS de la familia Alloy 20, cada una optimizada para un tipo de medio corrosivo específico:
| Designación UNS | Nombre comercial | Medio corrosivo principal | Elemento diferenciador | Equivalente DIN |
|---|---|---|---|---|
| UNS N08020 | Alloy 20 / Carpenter 20 | Ácido sulfúrico (H₂SO₄) en todas las concentraciones hasta 40 % a ebullición | Ni 32–38 %, Cu 3–4 % + Nb estabilizado | 2.4660 |
| UNS N08024 | Alloy 24 | Ácido fosfórico (H₃PO₄) y medios con fluoruros | Mo 3,5–5,0 %, Cr 22,5–25,0 %, N 0,10–0,16 % | — |
| UNS N08026 | Alloy 26 | Blanqueo de pasta de papel (medios clorados) y ácidos mixtos | Mo 5,0–6,7 %, Nb+Ta 3,0–4,0 %, Cu 2,0–4,0 % | — |
Alloy 20 (N08020) es la composición original, desarrollada en los años 50 para resistir ácido sulfúrico en plantas de procesamiento químico. Alloy 24 (N08024) y Alloy 26 (N08026) son evoluciones posteriores: N08024 incrementa cromo, molibdeno y añade nitrógeno para mejorar la resistencia en medios oxidantes con fluoruros; N08026 eleva el molibdeno hasta 6,7 % e incorpora Nb+Ta (3,0–4,0 %) para endurecimiento y resistencia a la corrosión en medios con cloruros, típicos de la industria de pasta de papel.
El análisis de colada según ASTM B473-19 para UNS N08020 (Alloy 20) es el siguiente:
| Elemento | Símbolo | Rango (% en peso) | Función en la aleación |
|---|---|---|---|
| Níquel | Ni | 32,0 – 38,0 | Matriz austenítica, resistencia a corrosión bajo tensión en cloruros |
| Cromo | Cr | 19,0 – 21,0 | Capa pasiva de Cr₂O₃, resistencia a la oxidación en medios ácidos |
| Hierro | Fe | Resto (aprox. 40 %) | Elemento base económico |
| Molibdeno | Mo | 2,0 – 3,0 | Resistencia a picaduras y corrosión por cloruros |
| Cobre | Cu | 3,0 – 4,0 | Resistencia a ácido sulfúrico en medio reductor |
| Niobio | Nb | 8 × C (mín.) – 1,0 (máx.) | Estabilizador: fija el carbono como NbC evitando sensibilización intergranular |
| Carbono | C | ≤ 0,07 | Estabilizado por Nb; no forma carburos de cromo en borde de grano |
| Manganeso | Mn | ≤ 2,0 | Desoxidante, trabajabilidad en caliente |
| Silicio | Si | ≤ 1,0 | Desoxidante |
| Azufre | S | ≤ 0,035 | Impureza controlada |
| Fósforo | P | ≤ 0,045 | Impureza controlada |
La característica química definitoria de Alloy 20 es la combinación de cobre (3–4 %) y molibdeno (2–3 %) en una matriz de alto níquel (32–38 %). El cobre proporciona resistencia a medios reductores como ácido sulfúrico diluido, mientras que el molibdeno mejora la resistencia a picaduras y al ácido sulfúrico en concentraciones intermedias. El niobio, dosificado como mínimo a 8 veces el contenido de carbono, actúa como estabilizador consumiendo el carbono disponible y evitando la precipitación intergranular de carburos de cromo durante la soldadura y el servicio a alta temperatura (hasta 500 °C).
Alloy 24 y Alloy 26 representan dos líneas de evolución de Alloy 20 para entornos corrosivos más agresivos. A continuación se detalla la composición química de ambas con las diferencias clave respecto a N08020 resaltadas:
| Elemento | UNS N08020 (Alloy 20) | UNS N08024 (Alloy 24) | UNS N08026 (Alloy 26) |
|---|---|---|---|
| Ni | 32,0 – 38,0 | 35,0 – 40,0 | 33,0 – 37,0 |
| Cr | 19,0 – 21,0 | 22,5 – 25,0 | 22,0 – 26,0 |
| Fe | Resto | Resto | Resto |
| Mo | 2,0 – 3,0 | 3,5 – 5,0 | 5,0 – 6,7 |
| Cu | 3,0 – 4,0 | 0,5 – 1,5 | 2,0 – 4,0 |
| Nb / Nb+Ta | Nb: 8×C – 1,0 | Nb+Ta: 0,15 – 0,35 | Nb+Ta: 3,0 – 4,0 |
| Nitrógeno (N) | — | 0,10 – 0,16 | — |
| C | 0,07 máx. | 0,03 máx. | 0,03 máx. |
| Si | 1,0 máx. | 0,50 máx. | 0,50 máx. |
| Mn | 2,0 máx. | 1,0 máx. | 1,0 máx. |
| S | 0,035 máx. | 0,035 máx. | 0,030 máx. |
| P | 0,045 máx. | 0,035 máx. | 0,030 máx. |
UNS N08024 (Alloy 24) mejora a N08020 en tres frentes. Primero, incrementa el cromo hasta 22,5–25,0 % y el molibdeno hasta 3,5–5,0 %, mejorando significativamente la resistencia a la corrosión por picaduras. Segundo, añade nitrógeno (0,10–0,16 %), que eleva el límite elástico y la resistencia a la corrosión localizada sin comprometer la ductilidad. Tercero, reduce el carbono a 0,03 % máximo, eliminando la necesidad de estabilización con niobio en las cantidades que requiere N08020. El Nb+Ta se mantiene en 0,15–0,35 %, suficiente para fijar el carbono residual. N08024 es la elección para medios con fluoruros y ácido fosfórico.
UNS N08026 (Alloy 26) lleva la resistencia a la corrosión un paso más allá. El molibdeno sube hasta 5,0–6,7 %, lo que sitúa su PREN por encima de 45 (comparable a superdúplex). El Nb+Ta alcanza 3,0–4,0 %, una adición masiva que proporciona endurecimiento por precipitación y estabilización extrema. El cobre se mantiene alto (2,0–4,0 %) preservando la herencia de resistencia a ácido sulfúrico de Alloy 20. N08026 se diseñó específicamente para equipos de blanqueo en la industria de pasta y papel, donde convergen medios clorados, ácidos y temperaturas de proceso de 60–90 °C.
Los requisitos de tracción en estado recocido según ASTM B473-19 son:
| Designación UNS | Nombre | Resistencia a la tracción (mín.) | Límite elástico 0,2 % (mín.) | Alargamiento en 50 mm (mín.) |
|---|---|---|---|---|
| UNS N08020 | Alloy 20 | 551 MPa (80 ksi) | 241 MPa (35 ksi) | 30 % |
| UNS N08024 | Alloy 24 | 620 MPa (90 ksi) | 415 MPa (60 ksi) | 15 % |
| UNS N08026 | Alloy 26 | 620 MPa (90 ksi) | 415 MPa (60 ksi) | 15 % |
Se observa que N08024 y N08026 comparten los mismos requisitos mecánicos (tracción 620 MPa, límite elástico 415 MPa, alargamiento 15 %), ambos sensiblemente superiores a N08020 (551 MPa y 241 MPa respectivamente). La mejora del límite elástico en N08024 (un 72 % superior al de N08020) se debe principalmente a la adición de nitrógeno (0,10–0,16 %), que endurece la austenita por solución sólida intersticial. El alargamiento se reduce al 15 %, lo que es típico en aleaciones endurecidas con nitrógeno.
En N08026, la adición masiva de Nb+Ta (3,0–4,0 %) genera una fracción volumétrica de carburos de niobio y de fase de Laves que endurece la matriz, explicando los 415 MPa de límite elástico.
ASTM B473-19 prescribe tratamiento de recocido para las tres designaciones, con rangos de temperatura distintos en función de la composición de la aleación:
| UNS | Tipo de tratamiento | Temperatura | Enfriamiento | Objetivo microestructural |
|---|---|---|---|---|
| N08020 (Alloy 20) | Recocido (annealed) | 927 °C – 1010 °C (1700 °F – 1850 °F) | Enfriamiento rápido en agua o aire forzado | Disolver carburos de cromo, homogeneizar grano. Temperatura inferior a 1010 °C para evitar crecimiento excesivo de grano |
| N08024 (Alloy 24) | Recocido (annealed) | 1052 °C – 1079 °C (1925 °F – 1975 °F) | Enfriamiento rápido | Disolución de nitruros y carburos. Temperatura más alta que N08020 debido al mayor contenido de Cr y Mo |
| N08026 (Alloy 26) | Recocido (annealed) | 1121 °C – 1204 °C (2050 °F – 2200 °F) | Enfriamiento rápido | Disolución de fases de Laves y carburos de Nb. Requiere la temperatura más alta de las tres por el alto contenido de Mo (5–6,7 %) y Nb+Ta (3–4 %) |
La temperatura de recocido aumenta con el contenido de elementos refractarios (Cr, Mo, Nb) en la aleación. N08020, con solo 2–3 % de Mo y sin N, recuece a 927–1010 °C. N08024, con 3,5–5,0 % de Mo y 0,10–0,16 % de N, necesita 1052–1079 °C. N08026, con 5,0–6,7 % de Mo y 3,0–4,0 % de Nb+Ta, requiere 1121–1204 °C para disolver completamente las fases precipitadas. El enfriamiento rápido desde la temperatura de recocido es crítico en las tres aleaciones para evitar la reprecipitación de fases secundarias durante el enfriamiento.
Valores típicos a temperatura ambiente para Alloy 20 (UNS N08020) en estado recocido:
| Propiedad | Valor | Unidad |
|---|---|---|
| Densidad | 8,08 | g/cm³ |
| Intervalo de fusión | 1350 – 1400 | °C |
| Conductividad térmica (20 °C) | 12,3 | W/m·K |
| Calor específico (20 °C) | 500 | J/kg·K |
| Coeficiente de dilatación térmica (20–100 °C) | 14,7 × 10⁻⁶ | /°C |
| Coeficiente de dilatación térmica (20–500 °C) | 16,0 × 10⁻⁶ | /°C |
| Resistividad eléctrica (20 °C) | 1,03 | µΩ·m |
| Módulo de elasticidad (20 °C) | 193 | GPa |
La densidad de Alloy 20 (8,08 g/cm³) es intermedia entre la de los aceros inoxidables austeníticos 316L (aproximadamente 7,98 g/cm³) y las aleaciones de níquel como Inconel 625 (8,44 g/cm³). El intervalo de fusión (1350–1400 °C) es ligeramente inferior al del acero inoxidable 304 (1400–1450 °C), lo que debe considerarse en la selección de temperaturas de trabajo en caliente y de soldadura. El módulo de elasticidad de 193 GPa es comparable al de los aceros inoxidables convencionales, lo que simplifica el diseño.
ASTM B473 cubre barra y alambre en estado laminado en caliente, estirado en frío o forjado. Las formas de producto estándar son:
| Forma de producto | Rango dimensional típico | Longitud estándar |
|---|---|---|
| Barra redonda | Diámetro 5 mm – 500 mm (0,197" – 19,7") | 3.000 mm – 7.000 mm |
| Barra cuadrada | Lado 10 mm – 200 mm | 3.000 mm – 6.000 mm |
| Barra ángulo (perfil en L) | Ala 20 mm × 20 mm hasta 150 mm × 150 mm | 6.000 mm |
| Barra plana | Espesor 3 mm – 80 mm, ancho 15 mm – 300 mm | 3.000 mm – 6.000 mm |
| Alambre | Diámetro 0,5 mm – 12 mm, en rollo o tramos rectos | Según especificación |
HT PIPE mantiene inventario de barra redonda Alloy 20 (N08020) en diámetros de 10 mm, 15 mm, 20 mm, 25 mm, 30 mm, 40 mm, 50 mm, 65 mm, 80 mm y 100 mm. Para N08024, N08026 y diámetros superiores a 100 mm, trabajamos contra pedido con plazos de entrega de 6 a 10 semanas.
Las barras de la familia Alloy 20 se mecanizan para producir componentes finales en sectores donde la resistencia a la corrosión en medios ácidos es el requisito principal de diseño:
Ácido sulfúrico y procesamiento químico (N08020). Alloy 20 es el material de referencia para componentes en contacto con ácido sulfúrico en todas las concentraciones hasta el 40 % a temperatura de ebullición. Aplicaciones típicas: ejes de bombas de ácido, vástagos de válvulas, agitadores de reactores, elementos de fijación en torres de absorción y tuberías de plantas de ácido sulfúrico, fosfórico y nítrico.
Ácido fosfórico y medios con fluoruros (N08024). Plantas de producción de ácido fosfórico por vía húmeda (proceso hemihidrato y dihidrato). N08024 resiste el ataque combinado de H₃PO₄, H₂SO₄, HF y H₂SiF₆ presentes en el licor de ataque. Componentes: ejes de bombas, impulsores, válvulas y espárragos en evaporadores y reactores de ataque.
Industria de pasta y papel, blanqueo (N08026). Equipos de blanqueo con dióxido de cloro (ClO₂), hipoclorito y peróxido de hidrógeno. N08026 se diseñó específicamente para torres de blanqueo, lavadoras y tuberías en plantas de pasta Kraft. Su resistencia a la corrosión por picaduras en medios con cloruros a pH bajo y temperaturas de 60–90 °C es el factor de selección.
Industria farmacéutica y alimentaria. Componentes de reactores y sistemas de tuberías en procesos de síntesis que involucran ácidos orgánicos e inorgánicos. Alloy 20 está aprobado para contacto con alimentos según las principales normativas sanitarias.
Control de contaminación ambiental. Componentes de sistemas de desulfuración de gases de combustión (FGD) y lavadores de gases (scrubbers) en centrales térmicas e incineradoras. Alloy 20 resiste la condensación ácida (pH 1–3) con cloruros que se forma en la zona fría de los lavadores.
Las tres normas cubren aleaciones de la familia Alloy 20, pero en formas de producto y rangos dimensionales distintos:
| Norma | Forma de producto | UNS cubiertos | Proceso típico | Aplicación |
|---|---|---|---|---|
| ASTM B473 | Barra y alambre | N08020, N08024, N08026 | Mecanizado a partir de barra | Pernos, ejes, vástagos, componentes mecanizados |
| ASTM B464 | Tubo soldado | N08020, N08024, N08026 | Conformado y soldadura longitudinal | Tubería de proceso, intercambiadores de calor |
| ASTM B468 | Tubo sin soldadura | N08020, N08024, N08026 | Extrusión o laminación en caliente + estirado en frío | Serpentines de intercambiador, tubería de alta presión |
La composición química y los requisitos de propiedades mecánicas son idénticos entre las tres normas para la misma designación UNS. La diferencia está en la forma de producto y en los ensayos asociados. ASTM B464 y B468 incluyen ensayos de aplastamiento, expansión y prueba hidrostática específicos para tubo. ASTM B473 prescribe tracción sobre probeta mecanizada de barra y, cuando se especifica, ensayos de dureza y ultrasonidos.
Las tolerancias dimensionales para barra Alloy 20/24/26 conforme a ASTM B473 se rigen por prácticas estándar de la industria. La referencia habitual es ASTM A484 (para aceros inoxidables y aleaciones de níquel en forma de barra):
Barra laminada en caliente. Tolerancia de diámetro: ±0,25 mm (≤ 25 mm); ±0,40 mm (25–50 mm); ±0,80 mm (50–100 mm); ±1,60 mm (100–200 mm); ±2,50 mm (> 200 mm). Ovalización: 75 % del rango de tolerancia.
Barra estirada en frío (cold drawn). Tolerancia h11 según ISO 286: ±0,090 mm para diámetro 6–10 mm; ±0,110 mm para 10–18 mm; ±0,130 mm para 18–30 mm. La barra estirada en frío se suministra con tratamiento de recocido posterior al estirado, no en estado duro por deformación.
Barra rectificada (centerless ground). Para aplicaciones que requieren tolerancias cerradas (ejes de bomba, vástagos), HT PIPE puede suministrar barra rectificada con tolerancia h7 y acabado superficial Ra ≤ 0,8 µm.
Defectos superficiales. La barra debe estar exenta de grietas, pliegues, costras, escamas y otros defectos. Se admite esmerilado local reparador siempre que el material remanente cumpla con el diámetro mínimo y que la zona reparada tenga una transición gradual sin muescas.
El plan de ensayos para la aceptación de barra Alloy 20/24/26 según ASTM B473-19 incluye:
Análisis químico. Un análisis de colada por colada según ASTM E1473 o métodos instrumentales (OES, XRF, ICP). Se permite análisis de producto (check analysis) sobre material terminado, con tolerancias según ASTM B880.
Ensayo de tracción a temperatura ambiente. Una probeta por lote de tratamiento térmico y rango de diámetro. Según ASTM E8/E8M, probeta de 12,5 mm de diámetro de sección reducida para barras ≥ 12,5 mm; sección completa para diámetros menores. Se registran Rm, Rp0,2 y A5.
Ensayo de dureza. Opcional, salvo acuerdo en la orden de compra. Valores típicos en estado recocido: 140–190 HBW (N08020); 180–240 HBW (N08024/N08026).
Ensayo de corrosión intergranular (sensibilización). Práctica A de ASTM A262 (ensayo de ácido oxálico) o Práctica E (ensayo de Strauss en sulfato de cobre – ácido sulfúrico), si se especifica. N08020 con estabilización de Nb debe ser inmune a la sensibilización en condición de suministro y tras soldadura.
Certificación. HT PIPE suministra toda barra ASTM B473 con certificado EN 10204 3.1 que incluye: identificación de colada, análisis químico completo, resultados de tracción, tratamiento térmico aplicado y declaración de conformidad con ASTM B473-19 / ASME SB-473.
1. ¿Cuál es la diferencia entre Alloy 20 (N08020), Alloy 24 (N08024) y Alloy 26 (N08026)?
Alloy 20 (N08020, Ni 32–38 %, Cr 19–21 %, Mo 2–3 %, Cu 3–4 % + Nb estabilizado) es la versión original, diseñada para ácido sulfúrico en todas las concentraciones hasta 40 %. Alloy 24 (N08024, Ni 35–40 %, Cr 22,5–25 %, Mo 3,5–5 %) incrementa cromo y molibdeno y añade nitrógeno (0,10–0,16 %) para mejorar la resistencia en ácido fosfórico y medios con fluoruros. Tiene un límite elástico de 415 MPa frente a 241 MPa de N08020. Alloy 26 (N08026, Mo 5,0–6,7 %, Nb+Ta 3,0–4,0 %) se diseñó para blanqueo de pasta de papel (medios clorados); es la más resistente a la corrosión por picaduras en ambientes oxidantes con cloruros. Las tres son austeníticas y estabilizadas, pero cada una está optimizada para un medio corrosivo distinto.
2. ¿Por qué Alloy 20 es excelente para ácido sulfúrico?
La resistencia de Alloy 20 al ácido sulfúrico se debe a la combinación de cobre (3–4 %) y molibdeno (2–3 %) en una matriz de alto níquel (32–38 %). En ácido sulfúrico diluido (medio reductor), el cobre eleva el potencial de corrosión del material por encima del potencial de reducción del hidrógeno, inhibiendo la reacción catódica. En ácido sulfúrico concentrado (medio oxidante), el molibdeno estabiliza la capa pasiva de Cr₂O₃ e inhibe la corrosión por picaduras. El alto contenido de níquel suprime además la corrosión bajo tensión en cloruros, que suele acompañar al ácido sulfúrico en procesos industriales. Esta protección dual (níquel + cobre frente a reducción, molibdeno + cromo frente a oxidación) es lo que hace de Alloy 20 el estándar en plantas de ácido sulfúrico.
3. ¿Se puede soldar Alloy 20 sin tratamiento posterior?
Sí, Alloy 20 se puede soldar sin tratamiento térmico post-soldadura para la mayoría de las aplicaciones. La aleación está estabilizada con niobio (8×C mínimo, hasta 1,0 %), que fija el carbono disponible como carburos de niobio (NbC) y evita la precipitación de carburos de cromo en borde de grano durante el ciclo térmico de soldadura. Para aplicaciones críticas en ácido sulfúrico caliente o cuando se exige aprobar el ensayo de corrosión intergranular según ASTM A262 Práctica E, se recomienda recocido post-soldadura a 927–1010 °C con enfriamiento rápido. El metal de aporte recomendado es ERNiCrMo-3 (Inconel 625) o ER320LR para igualar la resistencia a la corrosión de Alloy 20.
4. ¿Cuál es el equivalente europeo de Alloy 20?
Alloy 20 (UNS N08020) se corresponde con la designación DIN 2.4660 (NiCr20CuMo). En el sistema EN, se aproxima a la aleación descrita como X1NiCrMoCuN25-20-7, aunque no existe una correspondencia exacta en EN 10088 (aceros inoxidables) porque Alloy 20 supera el límite de níquel para ser clasificado como acero inoxidable. Los proyectos europeos suelen especificar Alloy 20 por designación UNS (N08020) o por número DIN (2.4660). N08024 y N08026 no tienen equivalente DIN/EN y se especifican exclusivamente por UNS.
5. ¿Cuándo se debe elegir Alloy 24 o Alloy 26 frente a Alloy 20?
La elección depende del medio corrosivo. Se elige Alloy 20 (N08020) cuando el medio principal es ácido sulfúrico en concentraciones hasta 40 % a temperaturas de hasta 80 °C. Se elige Alloy 24 (N08024) cuando el medio contiene fluoruros (HF, H₂SiF₆) — típico en plantas de ácido fosfórico por vía húmeda — o cuando el ácido fosfórico es el agente corrosivo predominante. Alloy 24 también ofrece mayor resistencia mecánica (415 MPa de límite elástico frente a 241 MPa). Se elige Alloy 26 (N08026) para equipos de blanqueo en plantas de pasta de papel, donde el medio es una mezcla de ClO₂, cloruros y ácidos a pH bajo y temperaturas de 60–90 °C, condiciones en las que ni Alloy 20 ni los superdúplex (2507) ofrecen garantías de vida útil.
¿Necesita barra Alloy 20, Alloy 24 o Alloy 26 conforme a ASTM B473?
HT PIPE suministra barra redonda, cuadrada y ángulo Alloy 20 (UNS N08020), Alloy 24 (UNS N08024) y Alloy 26 (UNS N08026) en diámetros desde 5 mm hasta 500 mm, con certificación EN 10204 3.1 y tratamiento térmico según la designación UNS solicitada.
Solicite cotización indicando diámetro, designación UNS y cantidad. Nuestro equipo técnico le asesora sin compromiso sobre la selección entre N08020, N08024 y N08026 en función de su medio corrosivo. Consulte precio y plazo de entrega en htpipe.es/contact.html
