Monel® (Ni, Cu)

Monel es una marca registrada usada como prefijo para diferentes aleaciones de metales

resistentes a la corrosión. Es producida por Special Metals Corporation, figura 2.20.

Figura 2.20. Monel en barra circular.

Propiedades

• Buena resistencia a ácidos como el fluorhídrico y sulfúrico. • Gran resistencia a los álcalis.

• Es maleable.

• Alta resistencia a la corrosión atmosférica y al agua salina. • Más resistente que el acero.

Aplicaciones

- 68 - • Industria marina (componentes marinos).

• Industria de procesamiento químico y de petróleo (equipos). • Válvulas, bombas, ejes, conexiones, e intercambiadores de calor.

Curiosidades

El Monel fue descubierto por Robert Crooks Stanley quién trabajo para la Compañia Internacional de Níquel en 1901. Esta nueva aleación tomo su nombre en honor al presidente de la compañía, Ambrose Monell.

Monel 400 o aleación 400.

Monel 400 es una aleación de níquel-cobre (cerca de 67% Ni- 23% Cu). La aleación 400 es una solución de aleación sólida que puede ser endurecida al trabajarla en frío, tabla 2.1.

Tabla 2.1. Composición de Química (%).

C Mn S Si Ni Cu Fe

0.30 max 2.00 max 0.024 max 0.50 max 63.0 min 28.0-34.0 2.50 max

Propiedades

• Buena resistencia al agua de mar y al vapor a altas temperaturas • Excelente resistencia al rápido fluido del agua de mar o agua salubre.

• Excelente resistencia al agrietamiento por tensión de corrosión en la mayoría de las aguas dulces.

• Particularmente resistente al ácido clorhídrico e fluorhídrico cuando están desaireados. • Resistencia al ácido hidroclorhídrico y sulfúrico a temperaturas y concentraciones

moderadas, pero raramente es el material de opción para estos ácidos. • Excelente resistencia a sales alcalinas y neutras.

• Alta resistencia al agrietamiento de tensión por corrosión inducido por cloruro. • Buenas propiedades mecánicas desde temperaturas bajo cero.

• Es difícil de maquinar y se endurece.

• Poco magnética a temperatura ambiente.

Aplicaciones

• Ingeniería marina.

• Equipo de elaboración químico y de hidrocarbon. • Tanques de gasolina y agua potable.

• Alambiques de petróleo crudo. • Calentadores desairados.

• Calentadores de agua hirviendo.

• Válvulas, bombas, ejes, conexiones, y tornillería. • Intercambiadores de calor industriales.

• Solventes tratados con cloro.

• Torres de destilación de petróleo crudo.

Fabricaciones con Monel 400

El Monel 400 puede ser soldado fácilmente con arco de gas tungsteno, arco de gas metal o procesos de arco cubierto usando metales de relleno apropiados. No hay necesidad de tratamiento térmico después de soldarse, sin embargo la limpieza después de soldar es crítica para la óptima resistencia a la corrosión, si no se hace existe un gras riesgo de contaminación y fragilidad.

Las fabricaciones ya terminadas pueden ser producidas en un rango muy amplio de propiedades mecánicas cuando se controla apropiadamente la cantidad de calor o frío al trabajar y se hacen los tratamientos térmicos apropiados.

Curiosidades acerca de la aleación 400

Esta aleación tiene una larga historia de uso como material resistente a la corrosión, que viene desde el siglo 20 cuando fue desarrollada al tratar de usar un mineral de níquel con alto contenido de cobre. El contenido de níquel y cobre del mineral fue aproximadamente la combinación que ahora está formalmente especificada para la aleación.

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Monel® k-500 o aleación k-500.

Monel K-500 es una precipitación endurecible de aleación níquel-cobre que combina una excelente resistencia a la corrosión como el Monel 400, pero además tiene una ventaja que es su mayor fuerza y dureza. Estas propiedades amplificadas de mayor fuerza y dureza, se obtienen al adicionar aluminio y titanio a la base niquel-cobre, tabla 2.2.

Tabla 2.2. Composición Química (%).

Ni Cu Al Ti C Mn Fe S Si 63.0- 70.0 Resto 2.30- 3.15 0.35- 0.85 0.25 max 1.5 max 2.0 max 0.01 max 0.50 max Se usa un proceso térmico para el efecto de la precipitación, este proceso es típicamente llamado en condición envejecida.

Propiedades

• Fusión de 1350ºC.

• Tiene aproximadamente tres veces la resistencia a punto cedente y el doble de la resistencia de tensión de la aleación 400.

• Alta resistencia a la corrosión en un rango muy amplio de ambientes marinos y químicos, desde agua pura, a minerales ácidos no oxidantes, sales y álcalis.

• Excelente resistencia al agua de mar a alta velocidad. • Resistencia al ambiente de gas acido.

• Excelentes propiedades mecánicas desde temperaturas bajo cero hasta temperaturas de 480° C.

• Es una aleación no magnética.

Aplicaciones

• Aplicaciones de servicio de gas acido.

• Elevadores de seguridad y válvulas en la producción de gas y petróleo.

• Herramientas e instrumentos para taladrar pozos de petróleo (puntas de taladros). • Industria de pozos de petróleo.

• Cadenas, cables, resortes, partes de válvulas, y tornillería para servicio marino.

Fabricaciones con Monel K-500

La manufactura con Monel K-500 se hace fácilmente con procedimientos comerciales estándar. La mejor manera de soldar la aleación K-500 es con el proceso TIG (Soldadura con gas inerte y electrodo de tungsteno). Se recomienda que el Monel K-500 sea recocido después de ser soldado y cualquier soldadura sea relevada de esfuerzos antes de hacerle el envejecimiento. El fuerte maquinado de esta aleación se puede obtener cuando el material está recocido o trabajado en caliente y templado. Sin embargo, el material envejecido puede ser terminado maquinándolo para tener tolerancias más cercanas y acabados finos. Por lo tanto la práctica recomendada es maquinarlo un poco más grande, envejecerlo, y después terminarlo al tamaño deseado.

Monel® R-405.

Monel R-405 es la versión fácil de maquinar del Monel 400. Es una aleación de níquel-cobre

con una cantidad controlada de sulfuro para que tenga inclusiones que actúen como astillas durante el maquinado, tabla 2.3.

Tabla 2.3. Composición Química (%).

Ni Cu Fe S Mn C Si

63.0 min 28.0-34.0 2.5 max 0.025-

0.060 2.0 max 0.3 max 0.5 max

El Monel R-405 es una aleación en solución sólida que puede ser endurecida solamente al trabajarla en frío.

Propiedades

Las características son esencialmente las mismas del Monel 400 como:

• Fácil de maquinar y es recomendado para uso con máquinas de roscado automáticas. • Buena resistencia al agua de mar.

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• Excelente resistencia a la corrosión bajo esfuerzos en la mayoría de las aguas dulces. • Particularmente resistente al ácido clorhídrico e fluorhídrico cuando están desairados. • Buena resistencia al ácido clorhídrico y sulfúrico a temperaturas y concentraciones

moderadas, pero raramente es el material de opción para estos ácidos. • Excelente resistencia a sales alcalinas y neutras.

• Buena resistencia al agrietamiento de tensión por corrosión inducido por cloruro. • Alta resistencia alcalina.

• Fácil de soldar.

Aplicaciones

• Usada principalmente para inventario de maquinado automático de tornillería y generalmente no es recomendada para otras aplicaciones.

• Repuestos para válvulas y metros. • Productos de maquinado de tornillería.

Fabricación con Monel R-405

El Monel R-405 es fabricado, bañado, y tratado térmicamente con el mismo procedimiento de la aleación 400. No se recomienda para forja. Sin embargo, el Monel R-405 se desarrolló especialmente para un fácil maquinado y se recomienda para uso con maquinas de maquinado automático.

Esta aleación de níquel también tiene los mismos procedimientos y procesos que la aleación 400 y puede unirse con soldadura estándar. Justamente como con la aleación 400, el R-405 puede ser soldado fácilmente con procesos de soldadura de arco de gas tungsteno, arco de gas metal o arco de metal cubierto usando rellenos apropiados de metales. No hay necesidad de tratamiento térmico después de ser soldado, sin embargo, es crítica una limpieza completa para una óptima resistencia a la corrosión, si no es así puede haber riesgo de contaminación y de fragilidad.