1. Esittely
CD4MCU (toimitetaan yleisesti valuterässpesifikaatioille, kuten ASTM A890 Grade 1A duplex-valuille UNS-numerolla J93370) on tarkoitukseen suunniteltu ruostumaton duplex-valu, jossa yhdistyy korkea lujuus, lisääntynyt paikallisen korroosionkestävyys, ja hyvä eroosion/kavitaatiokestävyys.
Sen kemia (korkea kromipitoisuus, molybdeini, kupari ja typpi kohtalaisella nikkelillä) ja kaksivaiheinen (ferriitti + Austeniitti) mikrorakenne tekee CD4MCu:sta suositun valinnan vaativiin märkähuoltoon pyöriviin komponentteihin (juoksupyöräilijä, pumppu), venttiilit, ja muut valulaitteet, joissa kloridialtistus, eroosiota tai mekaanista kuormitusta.
2. Mikä on CD4MCu ruostumaton teräs?
CD4MCu on a dupleksi (ferriittinen -) ruostumaton teräs luokka toimitetaan pääasiassa valutuotemuodoissa.
Se on suunniteltu antamaan tasapainoinen kaksipuolinen mikrorakenne (≈ 35–55 % ferriittiä tyypillisesti hyvin käsitellyissä valukappaleissa) joka tuottaa korkean myötölujuuden, hyvä sitkeys ja merkittävästi parantunut pistesuojaus, rakokorroosio ja kloridijännityskorroosiohalkeilu verrattuna perinteisiin austeniittisiin valulajeihin (ESIM., CF8M/316 valettu).
"Cu" merkinnässä kuvastaa tahallista kuparin lisäystä (≈ 2,7–3,3 painoprosenttia) joka parantaa vastustuskykyä tiettyjä pelkistäviä ja erosiivisia kemikaaleja vastaan ja parantaa suorituskykyä kavitaatio- tai lieteympäristöissä.
Piirteet
- Korkea mekaaninen lujuus (tuotto on huomattavasti suurempi kuin CF8M/316 valukappaleiden).
- Lisääntynyt paikallinen korroosionkestävyys (Mo ja N tehostavat PRENiä; kupari parantaa käyttäytymistä joissakin pelkistävissä kemikaaleissa).
- Hyvä eroosion/kavitaatiokestävyys pyöriville märkille komponenteille.
- Kestävyys monimutkaisille geometrioille (juoksupyöräilijä, rullaa, venttiilirungot).
- Hyvä hitsaus kun käytetään päteviä menetelmiä ja vastaavia täyteaineita.
- Tasapainoinen duplex-mikrorakenne tarjoaa vaurioita sietävän sitkeyden ja lisää samalla väsymiskestävyyttä moniin austeniittisiin verrattuna.
3. Ruostumattoman CD4MCu-teräksen tyypillinen kemiallinen koostumus
| Elementti | Tyypillinen alue (painoprosentti) | Rooli / kommentti |
| C | ≤ 0.04 | Pidä matalana karbidisaostumisen välttämiseksi |
| Cr | 24.5 - 26.5 | Ensisijainen passiivisen elokuvan muodostaja; avain yleiseen korroosionkestävyyteen |
| Sisä- | 4.5 - 6.5 | Austeniitti entinen; auttaa kaksipuolista tasapainoa |
| MO | 1.7 - 2.5 | Vahvistaa piste-/rakovastusta |
Cu |
2.7 - 3.3 | Parantaa vastustuskykyä pelkistäviä happoja vastaan, kavitaatio/eroosiokäyttäytyminen |
| N | 0.15 - 0.25 | Vahvistaja ja tehokas PREN-tehostin |
| Mn | ≤ 1.0 | Hapettumisenestoaine/käsittelyapuaine |
| Ja | ≤ 1.0 | Deoksidaatio- ja hapettumiskestävyys |
| P | ≤ 0.04 | Epäpuhtauksien hallinta |
| S | ≤ 0.03 | Matala S äänenlaadulle |
| Fe | Saldo | Matriisielementti (ferriitti + Austeniitti) |
4. Mekaaniset ominaisuudet - CD4MCu (ASTM A890 -luokka 1A)
Alla on keskittynyt, tekninen esitys CD4MCu:n tyypillisestä mekaanisesta käyttäytymisestä tavanomaisessa syöttötilassa (heittää, ratkaisu-, vettä- tai ilmasammutettu valimon ohjeiden mukaan).
Huoneenlämpötila (tyypillinen) mekaaniset ominaisuudet – liuoshehkutettu CD4MCu
| Omaisuus | Tyypillinen alue (JA) | Tyypillinen alue (keisarillinen) | Kommentti |
| Vetolujuus, Rm | 650 - 780 MPA | 94 - 113 ksi | Riippuu osien koosta ja valimokäytännöstä; raskaammat osat laskevat. |
| 0.2% todiste / Antaa, RP0.2 | 450 - 550 MPA | 65 - 80 ksi | Käytä lämpökohtaista arvoa sallitun jännityksen laskennassa. |
| Pidennys, Eräs (%) | 15 - 25 % | - | Mitattu tavallisilla koekappaleilla; pienenee raskaampien osien ja valuvirheiden myötä. |
| Pinta-alan pienentäminen, Z -z (%) | 30 - 40 % (tyypillinen) | - | Osoittaa sitkeän murtuman, kun valulaatu on korkea. |
Brinell-kovuus (HBW) |
220 - 280 HB | ≈ 85 - 110 HRB | Korkeampi kovuus korreloi korkeamman lujuuden kanssa, mutta voi olla merkki mikrorakenneongelmista, jos odotettua enemmän. |
| Kimmomoduuli, E | ≈ 190 - 205 GPA | ≈ 27.6 - 29.7 ×10³ ksi | Käytä ~200 GPa:ta jäykkyyslaskelmiin, elleivät toimittajan tiedot eroa toisistaan. |
| Charpy-V-, CVN (huone T) | Tyypillisesti hyvä; määritä, onko murtumakriittinen (ESIM., ≥ 20–40 J tavoite) | - | CVN on lämpöä- ja osasta riippuen; vaatia toimittajan testiä, jos sitkeys on kriittinen. |
| Väsymys (opastusta) | Kestävyys (sileä näyte) ≈ 0,30–0,45 × Rm | - | Riippuu voimakkaasti pinnan viimeistelystä, valua viat, jäännösjännitykset ja yksityiskohtien geometria. Komponenttien testausta suositellaan. |
5. Ruostumattoman CD4MCu-teräksen fyysiset ja termiset ominaisuudet
| Omaisuus | Edustava arvo |
| Tiheys | ≈ 7.80 - 7.90 g · cm⁻³ |
| Lämmönjohtavuus (20 ° C) | ≈ 12 - 16 W·m⁻¹·K⁻¹ |
| Ominaislämpö (20 ° C) | ≈ 430 - 500 J·kg⁻¹·K⁻¹ |
| Lämpölaajenemiskerroin (20–100 ° C) | ≈ 12.0 - 13.5 × 10⁻⁶ K⁻¹ |
| Kimmomoduuli (E) | ≈ 190 - 205 GPA |
| Sulaminen/kiinteä aine (noin) | ~1375 – 1450 ° C (seoksesta riippuvainen) |
6. Korroosiosuorituskyky
- Pistorasia & rako: CD4MCu:n Mo + N + korkea Cr antaa vahvan vastuksen; PREN alle 30-vuotiaana tekee siitä sopivan murtoveteen, monet jäähdytysvesijärjestelmät ja kloridipitoiset prosessivirrat kohtalaisissa lämpötiloissa.
- SCC (kloridijännityskorroosiohalkeilu): duplex-mikrorakenne ja alempi austeniittifraktio antavat suurempi vastus kloridi SCC kuin tyypilliset austeniittiset valulajit;
kuitenkin, SCC voi silti esiintyä vakavissa kloridiyhdistelmissä, lämpötila ja vetojännitys. - Eroosio-korroosio / kavitaatio: kuparin lisäys ja korkea lujuus parantavat eroosiota edistävän korroosion ja kavitaatiopisteiden vastustuskykyä; Tästä syystä CD4MCu:ta käytetään juoksupyörissä ja lietepumpuissa.
- Pelkistävät hapot: CD4MCu on sietävämpi kuin 316 joissakin lievästi pelkistävissä nesteissä, mutta väkevät kuumat pelkistävät hapot voivat vaatia korkeammalla seoksella tai nikkelipohjaisia materiaaleja.
- Lämpötilarajat: pitkäaikaisissa kloridipalveluissa suosi laboratoriotutkimuksella validoituja tai pienempiä altistuksia; korkeissa lämpötiloissa yleiset korroosionopeudet ja paikalliset hyökkäyksen herkkyys lisääntyvät.
7. Ruostumattoman CD4MCu-teräksen valuominaisuudet
CD4MCu toimitetaan yleensä muodossa investointi tai hiekka valettu komponentit.
Tärkeimmät casting-näkökohdat:
- Kiinteytyminen ja kutistuminen: odota tyypillistä lineaarista kutistumista luokkaa ~1,2–2,0 % – käytä valimon kutistumiskertoimia kuvioiden suunnittelussa. Suunnattu jähmettyminen ja oikein sijoitetut nousuputket estävät kutistuvia onteloita.
- Sulamisen hallinta: ohjattu induktiosulatus, argonin kaasunpoisto ja keraaminen suodatus vähentävät kaasua ja sulkeumia; tyhjiösulatusta tai ESR:ää voidaan käyttää korkeimman eheyden valuihin.
- Yleisiä valuvirheitä: kaasuhuokoisuus, kutistumisontelot, ei-metalliset sulkeumat ja kylmäsulkeukset – estetty oikealla portilla, suodatus, kaasunpoisto ja kaadon ohjaus.
- Valun jälkeinen lämpökäsittely: ratkaisu (katso kohta 8) tarvitaan halutun dupleksitasapainon saavuttamiseksi ja erottuneiden faasien liuottamiseksi. Lonkka (kuumaisostaattinen puristus) voidaan käyttää kriittisiin, erittäin eheät osat sulkemaan sisäistä huokoisuutta.
- Koneistus päästöoikeuksia & toleranssit: tarjoaa realistisen koneistusvaraston (ESIM., 2– 6 mm rouhintavara; vähemmän investointivaluihin) ja määritä koneistetut kriittiset pinnat.
8. Valmistus, Lämmönkäsittely, ja hitsauksen parhaat käytännöt
Lämmönkäsittely
- Ratkaisu valun jälkeen (tyypillinen lämpötila-alue noin 1040–1100 °C; tarkkaa valimon eritelmää on noudatettava) nopea sammutus lukitsee tasapainoisen duplex-mikrorakenteen ja liuottaa ei-toivotut sakat.
Jotkut lähteet suosittelevat lämpökäsittelyä noin ~1900 °F (~1038 °C) jota seuraa jäähdytys valetuille duplex-laaduille; noudata toimittajan/valimon tietolehteä tarkan lämpötilan/pidon/sammutuksen saamiseksi.
Hitsaus
- Hitsattavuus on hyvä, mutta valvonta on välttämätöntä: käytä päteviä hitsausmenetelmiä (WPS/WPQ), yhteensopivat täytemetallit, jotka on suunniteltu duplex-kemiaan, ohjaa passien välistä lämpötilaa, ja rajoittaa lämmöntuottoa vaihetasapainon ylläpitämiseksi HAZ:ssa.
- Hitsauksen jälkeinen liuoshehkutus: ei aina ole mahdollista valmiille kokoonpanoille; jos ei ole mahdollista, Valitse sopivat täyteaineseokset ja minimoi HAZ:n laajuus paikallisen korroosionkestävyyden säilyttämiseksi.
Koneistus & muodostumista
- CD4MCu:n työstettävyys on kohtalainen; käytä kovametallityökaluja, sopivat syötteet ja jäähdytysneste.
Duplex-laadut ovat vahvempia kuin austeniittiset materiaalit, joten työkalut kuluvat enemmän. Kylmämuovaus on rajoitettua sitkeisiin austeniittisiin verrattuna; suunnittele piirustukset sen mukaisesti.
Pintavalmistus & passivointi
- Hitsauksen/korjauksen jälkeen poista lämpösävy ja peita tarvittaessa, ja sitten passivoi typpi- tai sitruunapassivointiprosesseilla tasaisen passiivikalvon palauttamiseksi.
9. CD4MCu:n teolliset sovellukset (ASTM A890 -luokka 1A)
CD4MCu:ta käytetään laajalti valugeometriassa, vaaditaan korkeampaa lujuutta ja parannettua paikallisen korroosion/eroosionkestävyyttä:
- Pumppukomponentit: juoksupyöräilijä, kierukat ja kotelot merivedelle, murtovesi, jäähdytysvesi- ja lietepalvelut.
- Venttiilirungot & leikata: ohjaus- ja eristysventtiilit offshoressa, suolanpoisto, kemikaali-, ja voimalaitosjärjestelmät.
- Suolanpoisto & käänteisosmoosilaitteet: pyörivät laitteistot ja liittimet, jotka ovat alttiina klorideille ja ohimeneville olosuhteille.
- Messu & paperi- ja kaivoslaitteet: lietepumput ja kulumisalttiit komponentit.
- Kemiallinen prosessi & jäähdytysjärjestelmät: jossa kloriditasot ja mekaaninen kuormitus yhdistyvät.
10. Edut & Rajoitukset
CD4MCu:n tärkeimmät edut (ASTM A890 -luokka 1A)
- Tasapainoinen lujuus ja korroosionkestävyys: Kaksinkertainen myötölujuus 316 litraan verrattuna ja korroosionkestävyys on vertailukelpoinen tai parempi kloridi- ja happamissa väliaineissa.
- Ylivoimainen hapan palvelusuoritus: Täyttää NACE MR0175:n, joten se sopii erinomaisesti H₂S-pitoisiin ympäristöihin.
- Erinomainen keltaisuus: Soveltuu monimuotoisille komponenteille, joita on vaikea valmistaa muokatuilla prosesseilla.
- Kustannustehokkuus: 30–50 % halvempi kuin nikkelipohjaiset seokset (ESIM., Hastelloy C276) samalla kun se tarjoaa samanlaisen korroosionkestävyyden kohtalaisissa ympäristöissä.
- Kulumiskestävyys: Kuparin lisäys parantaa kulutuskestävyyttä ja eroosiota, käyttöiän pidentäminen nesteenkäsittelysovelluksissa.
CD4MCu:n tärkeimmät rajoitukset (ASTM A890 -luokka 1A)
- Hitsauksen monimutkaisuus: Edellyttää tiukkaa lämmöntuontiohjausta ja pakollista PWHT:ta, nousevat valmistuskustannukset verrattuna austeniittisiin teräksiin.
- Lämpötilarajoitus: Ei sovellu jatkuvaan käyttöön yli 450°C lämpötilassa σ-faasin muodostumisen vuoksi.
- Herkkyys jäännöselementeille: Korkea MN (>0.8%) tai Sn/Pb-epäpuhtaudet vähentävät korroosionkestävyyttä ja lisäävät halkeiluriskiä.
- Alempi sitkeys kuin austeniittisilla teräksillä: Pidennys (16–24 %) on alle 316L (≥40%), rajoittaa käyttöä suurimuotoisissa sovelluksissa.
11. Vertaileva analyysi - CD4MCU vastaaviin seoksiin verrattuna
Arvot ovat edustavia, vain seulontaa ja spesifikaatioiden laatimista varten – käytä aina toimittajien MTR:iä, valmistajan tietolomakkeet ja sovelluskohtaiset testitiedot lopullista valintaa varten.
| Näkökohta / Metalliseos | CD4MCU (valettu duplex) | CF8M / Heittää 316 (austeniittinen) | Dupleksi 2205 (takattu) | Nikkelipohjainen (ESIM., C-276) |
| Koostumuksen kohokohdat | Cr ~24,5-26,5; Klo 4,5-6,5; ma ~1,7-2,5; Cu ~2,7-3,3; N ~0,15–0,25 | Cr ~16-18; Klo 10-14; ma ~2-3 (CF8M) | Cr ~21-23; Klo 4-6.5; Ma ~3; N ~0,08–0,20 | Erittäin korkea Ni ja Cr; merkittävä Mo (ja muut seosaineet) |
| Tyypillinen PREN (seulonta) | ~ 30–35 (riippuu Ma/N) | ~24-27 | ~ 35–40 | >40 (vaihtelee seoksella) |
| Edustava mekaaninen (Rm / RP0.2) | Rm 650-780 MPa; Rp0,2 450–550 MPa | Rm ≈ 480–620 MPa; Rp0,2 ≈ 170–300 MPa | Rm ≈ 620–880 MPa; Rp0,2 ≈ 400–520 MPa | Rm muuttuja (usein 500-900 MPa); Rp0,2 riippuu arvosanasta |
| Kloridi-SCC-kestävyys | Hyvä (parempi kuin CF8M; duplex etu) | Keskivaikea – herkkä kuumissa/rasitusolosuhteissa | Erittäin hyvä (yksi parhaista ruostumattoman teräksen valinnoista SCC:lle) | Yleensä erinomainen (suunniteltu äärimmäisiin kemiallisiin olosuhteisiin) |
Pistorasia / raonkestävyys |
Korkea (MO + N + Cr; PREN ~30s) | Kohtuullinen | Erittäin korkea | Erinomainen |
| Eroosio / kavitaatiokestävyys | Hyvä (Cu + suurempi vahvuus parantaa suorituskykyä) | Kohtuullinen | Hyvä (suurempi voima auttaa) | Muuttuva – riippuu arvosanasta; valitaan usein korroosion eikä eroosion vuoksi |
| Kestävyys / tuotelomakkeet | Erinomaisia valukappaleina (juoksupyöräilijä, rullaa, venttiilirungot) | Erinomainen (valulomakkeet ovat laajalti saatavilla) | Pääasiassa takattu (levy, baari, putki); Valettu duplex on olemassa, mutta monimutkaisempi | Taottu ja valettu; valut mahdollisia, mutta kalliita |
| Hitsaus & HAZ-käyttäytyminen | Hyvä — vaatii päteviä toimenpiteitä ja HAZ-hallintaa | Erinomainen (316 on anteeksiantava) | Hitsattava, mutta vaatii tiukkaa valvontaa kaksipuolisen tasapainon säilyttämiseksi | Hitsattava pätevin menetelmin; täyteaineen valinta kriittinen |
| Tyypillinen hintaluokka (materiaali) | Keskikorkea (vähemmän kuin useimmat Ni-seokset) | Alentaa (taloudellinen) | Keskikorkea (samanlainen kuin CD4MCu tai korkeampi korkealaatuisille) | Korkea (premium-lejeeringit) |
Tyypilliset sovellukset |
Juoksupyöräilijä, pumppu, venttiilirungot murto-/merivedelle, liettepumput, suolanpoisto, jäähdytysvesi | Yleinen prosessiputkisto, säiliö, saniteettilaitteet, kohtalainen kloridipalvelu | Merellä, suolanpoisto, korkean lujan kloridipalvelut, painejärjestelmät | Kemialliset reaktorit, äärimmäinen happo/kloridipalvelu, erittäin korkea korroosion vakavuus |
| Milloin valita | Tarvitset monimutkaisia valettuja osia, joilla on korkea lujuus, hyvä piste-/SCC- ja eroosionkestävyys kohtuullisin kustannuksin | Kustannuslähtöiset projektit, joissa kloridialtistus on vähäistä tai kohtalaista ja valmistuksen yksinkertaisuus on toivottavaa | Kun vaadittu korkein kloridinkestävyys ja lujuus ja muokattu muoto on hyväksyttävä | Kun huoltokemia tai lämpötila ylittää ruostumattoman/duplex-kapasiteetin ja elinkaarikustannukset oikeuttavat palkkion |
12. Johtopäätös
CD4MCU (ASTM A890 Grade 1A, kun se on määritetty valetussa kaksipuolisessa muodossa) on teknisesti houkutteleva vaihtoehto pyöriville ja paineistettaville valukomponenteille kloridilaakereissa, eroosio- tai kavitointipalvelut.
Sen kaksipuolinen rakenne, molybdeeni- ja typpipitoisuus antavat vankan pistesyöpymiskestävyyden ja SCC-sietokyvyn, kun taas kupari ja korkea lujuus lisäävät kestävyyttä eroosiota ja mekaanisia vaurioita vastaan.
Ymmärtää lejeeringin edut, kurinalainen valimokäytäntö, dokumentoitu liuoshehkutus, pätevä hitsaus ja asianmukainen NDE ovat välttämättömiä.
Kun käyttökemia tai lämpötila ylittää CD4MCu:n kapasiteetin, duplex-muokatut laatulajit tai nikkelipohjaiset seokset tulee arvioida.
Faqit
Mitä "CD4MCu" tarkoittaa?
Se tarkoittaa kaksipuolista ruostumatonta valulaatua, jossa on koostumusominaisuuksia (Cr, MO, Cu ja N) viritetty parempaan pistelyöntiin, SCC ja eroosionkestävyys. Se toimitetaan yleisesti ASTM A890 Grade 1A:na valetuissa duplex-eritelmissä.
Mitä eroa on CD4MCu:n ja 2205 duplex ruostumaton teräs?
CD4MCu on a heittää kaksipuolinen seos, joka on optimoitu monimutkaisten komponenttien valmistukseen, kuparin lisäyksellä vähentävän hapon kestävyyttä.
2205 on a takattu dupleksiseos, jossa on korkeampi typpipitoisuus (0.14–0,20 painoprosenttia) austeniitin stabilointiin.
Vaikka molemmilla on samanlaiset PREN-arvot (~34), CD4MCu on parempi valuissa, ja 2205 käytetään taottuihin tuotteisiin (levyt, putket).
Sopiiko CD4MCu meriveteen?
Kyllä – CD4MCu:ta käytetään laajalti meriveteen, murtovesi- ja jäähdytysvesisovellukset; kuitenkin, määritä laboratorion seulonta- ja korroosiorajoitukset pitkäaikaista upotettua tai roiskevyöhykettä varten.
Voidaanko CD4MCu hitsata kentällä?
Kyllä – mutta hitsaus vaatii päteviä toimenpiteitä, yhteensopivat duplex-täytemetallit, ohjattu lämmöntuotto ja hitsauksen jälkeinen puhdistus/passivointi. Harkitse kriittisten kokoonpanojen esikelpoisuutta ja hitsattujen kuponkien testejä.
Miten CD4MCu on verrattuna 316 valut?
CD4MCu tarjoaa paremman lujuuden ja huomattavasti paremman paikallisen korroosion ja SCC:n kestävyyden kuin CF8M/316-valut – mahdollistaen pidemmän käyttöiän kloridilaakereissa, erosiiviset ympäristöt.
