El CD4MCu es un acero inoxidable dúplex el cuál tiene el símbolo

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.
Tabla 1 Composición Química
Elemento
Cromo
Níquel
Cobre
Molibdeno
Silicón
Manganeso
Carbón
Fósforo
Sulfuro
Hierro
Nitrógeno
Porcentaje
24.5-26.5
4.75-6.00
2.75-3.25
1.75-2.25
1.00 máx.
1.00 max.
0.04 máx.
0.04 máx.
0.04 máx.
Balance
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)
Límite elástico, ksi (MPa)
Elongación, % en 2”
Reducción de Area, %
Dureza Brinell
Fuerza de impacto, charpy v-notch pie-lb (Joules)
105
80
22
45
230
40
(724)
(552)
(53)
Tabla 3. Propiedades Físicas Nominales
Densidad lb/plg3 (gcc)
Punto de Fusión °F aprox. (°C)
Calor específico, Btu/lb/°F @ 70°F (21°C)
Resistencia eléctrica específica, microhms/cm3 @ 70°F (21°C)
Conductividad térmica, Btu/ht/pie2/pie/°F @ 212°F
(Watts/metro-kelvin @ 100°C)
Btu/hr/pie2/pie/°F @ 1000°F (Watts/metro-kelvin @ 540°C)
Coeficiente de expansión térmica in/in/°F x 10-6, 32 a 212°F
(cm/cm/°C x 10-6, 0 a 100°C)
0.280
2700
0.11
75
8.8
(7.79)
(1483)
13.4
6.5
(24.2)
(11.7)
(15.9)
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.
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(%N2)
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.
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
CW-6M
254-SMO
CD-4MCu + N2
CD-4MCu
CG-8M
CF-8M (316)
CN-7M (Alloy 20)
Factor de Agrietamiento
61
41
33
30
29
25
25