Corrosión de soldaduras de acero inoxidable: causas, prevención y consejos para el diseño de juntas

Dos meses después de que se instalara un lote de fuelles de acero inoxidable 304 en un hotel costero, aparecieron pequeñas manchas marrones a lo largo de las costuras de soldadura. El metal base todavía parecía limpio. El proveedor insistió en que el material era 304 auténtico y se aceptó una prueba de laboratorio. El problema no era el grado de la aleación. La entrada de calor de la soldadura y la ausencia de pasivación posterior a la soldadura habían creado la condición de corrosión. La buena noticia es que la corrosión de la soldadura se puede controlar antes de que un lote salga de fábrica. Sólo es necesario saber qué mecanismos están en juego y qué especificar.

Por qué las áreas soldadas se convierten en el punto débil

Una soldadura no es sólo una unión mecánica. Es un evento térmico que cambia la microestructura de una pieza de acero inoxidable en una banda estrecha. Tres efectos hacen de esa banda el lugar más probable para que comience la corrosión.

Zona afectada por el calor y sensibilización

Cuando el metal base alcanza aproximadamente entre 450 y 850 °C durante la soldadura, el cromo y el carbono pueden combinarse formando carburos de cromo a lo largo de los límites de los granos. El área inmediatamente al lado de la soldadura, conocida como zona afectada por el calor (HAZ), puede quedarse sin cromo que normalmente forma la película protectora de óxido. Esta condición se llama sensibilización. El acero inoxidable tipo 304 es más propenso a esto que el 316 o el 316L, porque el molibdeno agrega resistencia y el grado de carbono extra bajo limita la precipitación de carburo.

Capa pasiva dañada e incrustaciones de óxido

El calor de la soldadura oxida la superficie. La escala de color que aparece cerca de la soldadura no es inofensiva: se encuentra sobre una zona empobrecida en cromo donde la película pasiva se ha degradado. A menos que se eliminen esas incrustaciones, la superficie no puede volver a pasivarse completamente y se puede formar una celda de corrosión local debajo del óxido.

Tensión de tracción residual

El calentamiento y enfriamiento rápidos dejan tensiones de tracción residuales concentradas alrededor de la soldadura. Cuando hay un ambiente rico en cloro, este estrés crea un riesgo adicional. El agrietamiento por corrosión bajo tensión puede desarrollarse como ramas finas, a veces sin óxido visible, lo que lo hace especialmente peligroso en sistemas de gas o agua. El historial de seguridad de los tubos corrugados de acero inoxidable, incluido cómo los afectan la soldadura y el control de la corrosión, se trata en nuestro artículo sobre consideraciones de seguridad de CSST .

Mecanismos de corrosión comunes en uniones soldadas

Los fallos de campo rara vez aparecen todos a la vez. Por lo general, comienzan con un mecanismo que crea aspereza y luego un segundo mecanismo se hace cargo. La siguiente tabla asigna los mecanismos típicos a sus causas y controles prácticos.

Las picaduras son el punto de partida más visible en el agua que contiene cloruro. Puede profundizarse en una grieta si las incrustaciones o la suciedad crean un espacio. La corrosión intergranular es el resultado clásico de la sensibilización, y el agrietamiento por corrosión bajo tensión es el mecanismo que provoca fugas repentinas cuando los otros dos ya han debilitado la pared. En nuestra propia fábrica, tratamos los cuatro como indicadores de calidad de soldadura, no como cuestiones materiales separadas.

Protocolos de tratamiento post-soldadura

La selección de la aleación por sí sola no es suficiente. Una soldadura que no se limpia ni pasiva se corroerá mucho más rápido que el mismo metal base con una superficie adecuadamente restaurada. La secuencia estándar es limpieza mecánica, decapado y pasivación.

• La limpieza mecánica elimina las incrustaciones sueltas y el óxido áspero mediante esmerilado o cepillado. Para tubos de pared delgada, debe ser lo suficientemente suave como para no reducir el espesor de la pared.
• El decapado utiliza una mezcla de ácido nítrico y fluorhídrico para disolver la capa empobrecida en cromo y exponer el metal limpio. Este es el paso más importante cuando la cal es pesada.
• La pasivación reconstruye la película de óxido. La pasivación con ácido cítrico es una alternativa más segura al ácido nítrico y está cubierta por la norma ASTM A967.

En el caso de los tubos corrugados de acero inoxidable, la geometría de las arrugas hace que la eliminación de incrustaciones sea más difícil que en una lámina plana. Nuestras líneas de producción utilizan baños automatizados de limpieza y decapado para que el tratamiento llegue a toda la superficie interna y externa, no solo a las zonas accesibles a un cepillo de alambre.

Especificación de acero inoxidable soldado para aplicaciones prácticas

La mejor manera de reducir el riesgo de corrosión de la soldadura es hacer coincidir la aleación y la geometría de la pieza con el entorno de instalación real. Un fuelle 304 de uso general puede servir a tuberías interiores secas de agua o gas, pero el aire costero, las piscinas y las cocinas industriales elevan los niveles de cloruro. En esos casos, el 316L es la opción más segura.

Elija la aleación adecuada para el entorno de soldadura

Para la conexión de un aparato de gas de cocina, la manguera está expuesta al vapor, agentes de limpieza y humedad local. Una manguera de gas natural flexible corrugada 316L con cubierta protectora ofrece resistencia a la corrosión y protección mecánica. Es por eso que recomendamos un grado de molibdeno más alto cuando el sitio de instalación está cerca del mar o en un área de servicio de alimentos con alta humedad.

Manguera de gas natural flexible corrugada 316L para uso en cocina Esta manguera de gas corrugada 316L con carcasa de acero inoxidable y tubo interior de goma resiste la corrosión y el estrés mecánico, lo que la hace adecuada para ambientes de cocina húmedos cerca del mar. Ver producto →

Elija la estructura que evite las concentraciones de estrés

Una forma de fuelle distribuye el movimiento y la expansión térmica en muchas circunvoluciones pequeñas en lugar de forzar la deformación en una soldadura corta. La pared del fuelle en sí debe estar en buen estado, pero la geometría reduce la tensión local que puede provocar grietas por corrosión bajo tensión. Cuando la aplicación tiene un requisito ignífugo, la cubierta exterior también debe estar clasificada para resistencia a la flexión y al calor. Nuestro tubo de gas corrugado retardante de llama fue diseñado para esta combinación, con una estructura que mantiene el núcleo de acero inoxidable protegido y la capa exterior estable bajo el movimiento normal del aparato.

Manguera retardante de llama corrugada de acero inoxidable para gas Este tubo de gas corrugado ignífugo cuenta con un revestimiento de PVC amarillo que resiste el fuego, los rayos UV y el desgaste, lo que proporciona un suministro de gas seguro y duradero en aplicaciones exigentes. Ver producto →

Verifique el estado de la superficie de los circuitos de agua fría y caliente

Los circuitos de agua fría y caliente introducen oxígeno, cambios de temperatura y, en algunas regiones, cloruro disuelto. Una fuga en la conexión de un calentador de agua no es sólo una cuestión de mantenimiento: puede dañar el equipo por debajo del punto de falla. Una forma comprobada de proteger la conexión es especificar un enlace flexible de acero inoxidable con un accesorio ajustable con llave y una superficie completamente decapada y pasivada. Fabricamos el tubo corrugado de acero inoxidable con llave para ese propósito, y es una opción común para proyectos OEM y de modernización. Los fuelles de acero inoxidable también ofrecen una larga vida útil que reduce la carga ambiental de los reemplazos repetidos, como se analiza en Esta descripción general de las ventajas medioambientales de los fuelles de acero inoxidable. .

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La conclusión

La corrosión de la soldadura en acero inoxidable es el resultado del calor, las condiciones de la superficie y el medio ambiente trabajando juntos. La respuesta práctica para un comprador no es simplemente pedir “acero inoxidable”. Es especificar el grado de aleación, el tratamiento de la soldadura y el acabado superficial, y tener evidencia en el informe de inspección. Cuando esos detalles son consistentes, la vida útil de una soldadura de acero inoxidable puede cumplir con las expectativas establecidas por el metal base.

Si está comprando tubos de acero inoxidable corrugados soldados o mangueras de gas, pregunte al fabricante sobre su procedimiento de decapado y pasivación y cómo verifica la zona afectada por el calor. Esas son las preguntas que evitan que las manchas marrones aparezcan meses después.