CD4MCu. El CD4MCu es un acero inoxidable dúplex el cuál tiene el símbolo de fundición CD-4M.
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- Lidia Velázquez Marín
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1 CD4MCu El CD4MCu es un acero inoxidable dúplex el cuál tiene el símbolo de fundición CD-4M. La composición fue desarrollada originalmente debido al a demanda de un producto de fundición que fuera de una aleación más resistente y que tuviera una combinación de dureza, ductibilidad y resistencia a la corrosión igual o superior a varios aceros inoxidables 18% cromo, 8% níquel. Adicionalmente se buscó mejorar la resistencia a la erosión y las condiciones de velocidad. El CD4M no solamente cumple con estos requisitos, sino que se ha probado que en ciertos medios corrosivos es superior al Alloy 20 con y sin sólidos en suspensión. La novedosa aplicación de las bombas de CD4M atestigua la conveniencia de esta aleación para muchos medios corrosivos y corrosivo-erosivos. La composición enlistada en la tabla 1 muestra porqué el CD4M exhibiría su sobresaliente resistencia a la corrosión y a la erosión-corrosión. El alto contenido de cromo combinado con cantidades balanceadas de níquel, cobre y molibdeno son los elementos responsables de impartir la sobresaliente resistencia a la corrosión. La combinación de nitrógeno, molibdeno y cromo es responsable de mejorar la resistencia a la corrosión por picadura y por agrietamiento sobre el CD-4M estándar. Aunque el nitrógeno no es requerido en ASTM A744/A351 para la aleación CD4MCu, se requiere de éste para mejorar la resistencia a la corrosión y la fuerza mecánica. Rara vez usted encontrará una aleación base hierro con relativamente bajas cantidades de níquel, cobre y molibdeno y más aún que tenga la sobresaliente resistencia a una amplia gama corrosivos. El CD4MCu es producido con un contenido máximo de carbón del 0.04% y esto, combinado con un alto contenido de cromo, prácticamente elimina los potenciales peligrosos para una corrosión ínter granular. Esta combinación de elementos resulta de hecho en una estructura dúplex de 50% a 60% aproximadamente de ferrita y de 40% a 50% austenita. El alto contenido de ferrita hace que esta aleación sea magnética.
2 Tabla 1 Composición Química Elemento Porcentaje Cromo Níquel Cobre Molibdeno Silicón 1.00 máx. Manganeso 1.00 max. Carbón Fósforo Sulfuro Hierro Balance Nitrógeno 0.12 min. Propiedades Mecánicas y Físicas. La composición química indica que el CD4MCu podría tener sobresalientes propiedades mecánicas y esto ha sido verificado mediante una prueba de datos actual. Comparado con los más comunes: CF-8, CF-8M y CN-7M (fundiciones de aceros inoxidables equivalentes del tipo 304, tipo 316 y Alloy 20 respectivamente), el rendimiento de la fuerza es de 2 a 3 veces más grande y está acompañado de un incremento de fuerza de tensión. La aleación posee una ductibilidad apreciable así como también gran fuerza, y al mismo tiempo es aproximadamente 2 veces tan duro como el CN-7M. Las propiedades mecánicas nominales del CD4MCu se muestran en la tabla 2. Aunque las propiedades mecánicas son secundarias cuando se considera equipo de proceso para manejar un fluido químico, no se deben pasar por alto las propiedades físicas. Las propiedades físicas del CD4MCu son muy parecidas a las de otros aceros inoxidables. La tabla 3 muestra las propiedades físicas de ésta aleación. Tabla 2. Propiedades Mecánicas Nominales Fuerza de Tensión, ksi (MPa) 105 (724) Límite elástico, ksi (MPa) 80 (552) Elongación, % en 2 22 Reducción de Area, % 45 Dureza Brinell 230 Fuerza de impacto, charpy v-notch pie-lb (Joules) 40 (53)
3 Tabla 3. Propiedades Físicas Nominales Densidad lb/plg 3 (gcc) (7.79) Punto de Fusión F aprox. ( C) 2700 (1483) Calor específico, Btu/lb/ 70 F (21 C) 0.11 Resistencia eléctrica específica, microhms/cm 70 F (21 C) 75 Conductividad térmica, Btu/ht/pie 2 /pie/ 212 F 8.8 (15.9) 100 C) Btu/hr/pie 2 /pie/ 1000 F 540 C) 13.4 (24.2) Coeficiente de expansión térmica in/in/ F x 10-6, 32 a 212 F 6.5 (11.7) (cm/cm/ C x 10-6, 0 a 100 C) Especificaciones. El CD4MCu es producido de acuerdo a los requerimientos químicos y mecánicos del ASTM A744 grado CD-4M Cu. La adición de nitrógeno es un requerimiento de Durcomex. Resistencia a la Corrosión. Para las aplicaciones en los equipos de procesos químicos se debe exhibir la resistencia a la corrosión de cualquier aleación para una amplia variedad de medios. El CD4MCu ha excedido las expectativas originales en su rango de aplicabilidad. Aunque originalmente fue desarrollado para aplicaciones de alta oxidación tales como ácido nítrico con sólidos en suspensión, la aleación ha mostrado también excelentes resultados en ambientes reductores. Siendo una aleación de una alta carga de cromo, no es sorprendente que el CD4MCu tenga una sobresaliente resistencia al ácido nítrico. Actualmente, el ácido sulfúrico es el químico más usado en aplicaciones industriales y fue muy agradable y sorprendente saber que el CD4MCu es más conveniente para aplicaciones de ácido sulfúrico que las aleaciones de tipo 18 cromo-8niquel. En aleaciones mas diluidas es de hecho superior a los materiales ampliamente aceptados resistentes al ácido sulfúrico (CN-7M). El CD4MCu es menos resistente al ácido sulfúrico deareado que al ácido sulfúrico aereado. La aireación o la presencia de contaminantes oxidativos tales como ácido nítrico, sulfato férrico o sulfado de cobre extenderían el rango de aplicabilidad del CD4MCu en las aplicaciones de ácido sulfúrico.
4 El CD4MCu ha sobresalido en la producción de fertilizante. En los procesos húmedos de producción de ácido fosfórico, la piedra de fosfato contiene normalmente fluoruros. Además, en varias etapas de operación, la solución puede también contener varias cantidades de ácidos como sulfúrico, hidroflourhidrico, fluosilicico y fosfórico, así también como sólidos. Con o sin la presencia de sólidos, el CD4MCu con su superior resistencia a la erosión ha sido la alternativa más económica sobre el Alloy 20 para éste tipo de aplicación. En la mayoría de las instancias, la presencia de ácido sulfúrico, ácido hidrofluorhídrico, ácido fluosilícico y/o sólidos tendrán un pronunciado efecto en el rango de la corrosión y/o erosión-corrosión de los equipos de Alloy 20 y CD4MCu, pero la experiencia ha mostrado que el efecto acelerado es mucho menos drástico en CD4MCu que como lo ha sido en el pasado con el Alloy 20. Resistencia a la corrosión por grietas y por picadura. La corrosión por grietas y por picadura son formas de corrosión localizas que pueden ocurrir con los aceros inoxidables en soluciones de ácido clorhídrico, agua de mar, blanqueador y sales de oxidación, tales como cloruro férrico y cloruro cúprico. La corrosión por picadura ocurre en areas aleatorias de superficies húmedas y tiene la apariencia de pequeñas cavidades agudas (picaduras). La corrosión por grietas, como el nombre lo indica, ocurre debajo de las grietas tales como juntas o debajo de los depósitos. La resistencia de una aleación a la corrosión por picadura y a la corrosión por grietas se relaciona con su composición, específicamente con el contenido de cromo, molibdeno y nitrógeno. Para medir el efecto de estos elementos aleados se desarrollo una formula conocida como el Factor de agrietamiento (Crevice Factor CF), número de agrietamiento (Crevice number C.N.) o indice de Wirksumme. La siguiente fórmula: CF = %Cr + 3(%Mo) + 15(%N 2 ) Puede ser usada para situar la resistencia por agrietamiento de las aleaciones. Entre mayor sea el número, mayor es la resistencia a la corrosión por grietas.
5 El CD4MCu con Nitrógeno que nuestra compañía maneja tiene mayor resistencia al agrietamiento y picadura que Alloy 20, fundición 316, fundición 317 o CD4MCu estándar (ver tabla 4). El mejoramiento de la resistencia por picadura y agrietamiento incrementará la tolerancia del CD4MCu de nuestra empresa para cloruros sin resultar una aleación más cara como las aleaciones de alto contenido base molibdeno austenítico y niquel. Tabla 4 Aleación Factor de Agrietamiento CW-6M SMO 41 CD-4MCu + N 2 33 CD-4MCu 30 CG-8M 29 CF-8M (316) 25 CN-7M (Alloy 20) 25
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