evaluacion de procedimientos para soldabilidad...

UNIVERSIDAD DE MAGALLANES

FACULTAD DE INGENIERÍA

DEPARTAMENTO INGENIERÍA MECÁNICA

Punta Arenas

EVALUACION DE PROCEDIMIENTOS PARA SOLDABILIDAD

DE LOS ACEROS INOXIDABLES

Trabajo de Titulación presentado en Conformidad a los

requisitos. Para optar al titulo de: Ingeniero de

Ejecución en Mecánica

Profesor Guía: Sr. Julio Antiquera Muñoz.

Pedro Patricio Alvarado Inalef

Nolberto Alexis Flores Aguayo

2006

Autores: Pedro P. Alvarado Inalef. Nolberto A. Flores Aguayo.

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UNIVERSIDAD DE MAGALLANES

FACULTAD DE INGENIERÍA

DEPARTAMENTO INGENIERÍA MECÁNICA

Punta Arenas

EVALUACION DE PROCEDIMIENTOS PARA SOLDABILIDAD

DE LOS ACEROS INOXIDABLES

Pedro Patricio Alvarado Inalef

Nolberto Alexis Flores Aguayo

2006


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ÍNDICE

CAPITULO 1..................................................................................................................................7 Introducción..................................................................................................................................7

CAPITULO 2..................................................................................................................................8 Definición de acero inoxidable.....................................................................................................8

2.1 La Capa Pasiva .............................................................................................................8

2.2 Efectos de los distintos elementos en los aceros inoxidables.....................................10

CAPITULO 3................................................................................................................................13 Tipos y clasificación de los aceros inoxidables..........................................................................13

3.1 Clasificación de los aceros inoxidables......................................................................15

3.1.1 Aceros inoxidables al cromo, serie 400. Ferriticos ...................................................16 3.1.1.1 Propiedades y tratamiento térmico .....................................................................20 3.1.1.2 Fragilizacion a 475ºC .........................................................................................23 3.1.1.3 Efecto del hidrogeno...........................................................................................24

3.1.2 Aceros inoxidables martensiticos ..............................................................................25 3.1.3 Aceros inoxidables austeniticos.................................................................................28 3.1.4 Aceros inoxidables austeniticos endurecibles por precipitación ...............................37 3.1.5 Aceros inoxidables Duplex........................................................................................37

CAPITULO 4................................................................................................................................40 Procesos de soldadura.................................................................................................................40

4.1 Soldadura por arco de metal protegido.......................................................................40

4.1.1 Tipos de electrodo .....................................................................................................41 4.1.2 Otras guías en el empleo de soldadura por arco metálico protegido .........................42

4.1.2.1 Manejo y almacenamiento de los electrodos......................................................42 4.1.2.2 Intensidad de corriente........................................................................................43 4.1.2.3 Encendido y apagado del arco ............................................................................44

4.2 Soldadura TIG ............................................................................................................44

4.2.1 Equipamiento para soldadura TIG.............................................................................45 4.2.2 Consumibles ..............................................................................................................47 4.2.3 Guías técnicas para el operador .................................................................................48

4.3 Soldadura MIG ...........................................................................................................49

4.3.1 Equipamiento para soldadura MIG............................................................................52 4.3.2 Consumibles ..............................................................................................................52

4.4 La soldadura por arco sumergido .......................................................................53

4.5 Control de la generación de calor ...............................................................................53

4.6 Control de temperatura de interpaso...........................................................................54

4.7 Precalentamiento ........................................................................................................55

CAPITULO 5................................................................................................................................56 5.1 Diagrama de Schaeffler: .............................................................................................56

5.2 Selección del material del electrodo...........................................................................59

CAPITULO 6................................................................................................................................65 Corrosión en aceros inoxidables.................................................................................................65


5

6.1 Importancia.................................................................................................................65

6.2 Requisitos para que se presente la corrosión..............................................................65

6.3 Tipos de corrosión ......................................................................................................66

6.3.1 Corrosión Generalizada .............................................................................................66 6.3.2 Corrosión por grietas o fisuras (Crevice corrosión) ..................................................66 6.3.3 Corrosión por picaduras (Pitting) ..............................................................................69 6.3.4 Corrosión bajo tensión (CBT) ...................................................................................73 6.3.5 Corrosión intergranular..............................................................................................76

6.4 Factores que afectan la resistencia a la corrosión de las soldaduras en acero inoxidable

..........................................................................................................................................78

6.4.1 Penetración completa de las soldaduras ....................................................................78 6.4.2 Sellar las rendijas en las soldaduras ..........................................................................78 6.4.3 Contaminación por hierro..........................................................................................79 6.4.4 Evitar óxidos superficiales de la soldadura ...............................................................79 6.4.5 Defectos relacionados con la soldadura ....................................................................80

6.5 Protección contra la corrosión ....................................................................................81

6.5.1 Impedir la reacción química ......................................................................................81 6.5.2 Protección catódica....................................................................................................82

Descascarillado, Decapado, Pasivado y Limpieza .....................................................................83 7.1 Definición de descarrillado.........................................................................................83

7.2 Definición de Decapado .............................................................................................84

7.2.1 Métodos de Decapado ...............................................................................................85 7.3 Definición de Pasivado...............................................................................................88

7.3.1 Tratamientos de Pasivado..........................................................................................88 7.4 Limpieza .....................................................................................................................90

7.5 Termocoloración de Soldadura...................................................................................90

7.6 Contaminación por manchas de óxido .......................................................................94

7.7 Especificaciones de Decapado y Pasivado .................................................................96

CAPITULO 8................................................................................................................................98 Procedimientos de limpieza de post-fabricación........................................................................98

8.1 Contaminantes superficiales .......................................................................................98

8.2 Detección....................................................................................................................99

8.3 Remoción....................................................................................................................99

8.4 Hierro incrustado ......................................................................................................100

8.5 Detección del hierro incrustado................................................................................101

8.6 Remoción del hierro incrustado................................................................................102


6

8.7 Reparación del daño mecánico.................................................................................103

CAPITULO 9..............................................................................................................................104 Calificación del procedimiento de soldadura ...........................................................................104

9.1 Calificación del Soldador .........................................................................................105

9.2 Preparación para la soldadura...................................................................................107

9.3 Corte y preparación de las uniones...........................................................................108

9.4 Diseño de las uniones ...............................................................................................108

9.5 Montaje.....................................................................................................................109

9.6 Limpieza en la preparación de la soldadura .............................................................111

9.6.1 Elementos contaminantes y limpieza ......................................................................112 9.7 Sostenes y posicionadores ........................................................................................115

9.8 Materiales de respaldo..............................................................................................115

9.9 Punteado de la soldadura ..........................................................................................117

9.10 Montaje de juntas de tuberías para soldadura TIG.................................................118

9.11 La purga durante la soldadura de raíz en piping.....................................................119

9.12 Terminaciones superficiales ...................................................................................120

CAPITULO 10............................................................................................................................123 Conclusión................................................................................................................................123

Apéndice A ..................................................................................................................................124 Especificaciones para fabricaciones soldadas de acero inoxidable ..........................................124 Composición química de aceros al carbono y aleados .............................................................127


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CAPITULO 1 Introducción

El acero inoxidable es un material relativamente joven (menos de 100 años) en

comparación por ejemplo con el acero al carbono, sus cualidades lo han llevado a ser

indispensable en campos como: medicina, arquitectura, petroquímica y alimenticias

entre otras. Su mayor fortaleza, es su resistencia a la corrosión, por esto son bien

llamados inoxidables; hoy en día los podemos encontrar en casi todas las industrias y

su uso y consumo va en aumento.

En estos aceros la característica de inoxidable se lo confiere el cromo, con este

elemento se forma una capa de oxido de cromo que aísla la superficie del metal del

ambiente exterior.

Es importante mencionar que la gama de aceros inoxidables es muy amplia, por

lo cual las distintas exigencias de servicio requieren distintos tipos de aceros

inoxidables, una mala elección del tipo de acero para un determinado trabajo es

catastrófico ya que este no se comportara como esperamos.

Algo sumamente contradictorio es que una de las fallas mas graves que se

presenta en estos aceros es la corrosión, estas por lo general aparece por

procedimientos mal efectuados tales como: almacenamiento, limpieza, geometrías

inadecuadas para el trabajo y procesos de soldadura.

En el presente trabajo se pretende que el lector distinga cosas tales como: la

diferencia entre los distintos tipos de aceros inoxidables; sus ventajas y limitaciones,

donde y bajo que condiciones pueden ser usados, su limpieza y manejo; y un punto

muy importante como y con que soldarlos. Es importante que se entienda que la

característica de inoxidable dependerá mucho del tratamiento que les demos ya que por

ejemplo un mal procedimiento de soldadura puede generar corrosión bajo tensión.


8

CAPITULO 2 Definición de acero inoxidable

Los aceros inoxidables son aleaciones a base de hierro, cromo, carbono y otros

elementos, principalmente, níquel, molibdeno, manganeso, silicio y titanio, entre otros,

que les confieren una resistencia particular a algunos tipos de aceros en determinadas

aplicaciones industriales. Naturalmente, la presencia de cada elemento en

determinados porcentajes produce variaciones distintas de las características

intrínsecas de los diversos tipos.

Esta característica (inoxidable) de buena resistencia a la corrosión se debe a la

propiedad de estas aleaciones de pasivarse en un ambiente oxidante. La formación de

una película superficial de óxido de cromo sirve para la protección del acero inoxidable.

Dicha película pasiva se vuelve a reconstruir cuando se la daña si el ambiente es

suficientemente oxidante manteniendo una protección permanente del acero. La

importancia de este tipo de aceros, se extiende desde aplicaciones de la vida cotidiana

hasta industrias muy complejas (química, petrolífera, nuclear, etc.),

2.1 La Capa Pasiva

La resistencia a la corrosión del acero inoxidable se debe a una película «pasiva»

de un óxido complejo rico en cromo (oxido de cromo), que se forma espontáneamente

en la superficie del acero.

Éste es el estado normal de las superficies de acero inoxidable y se conoce

como «estado pasivo» o «condición pasiva».

Los aceros inoxidables se autopasivarán espontáneamente cuando una

superficie limpia se exponga a un entorno que pueda proveer de suficiente oxígeno para

formar la capa superficial de óxido rico en cromo (figura 2-1).


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Esto ocurre automática e instantáneamente, siempre que haya suficiente oxígeno

disponible en la superficie del acero. No obstante la capa pasiva aumenta de grosor

durante algún tiempo después de su formación inicial.

Ciertas condiciones naturales, como el contacto con el aire o con agua aireada,

crearán y mantendrán la condición pasiva de la superficie frente a la corrosión

Figura 2-1: El acero inoxidable tiene una propiedad única: se autorrepara.

Debido a los elementos de aleación del acero inoxidable, se forma una fina “capa

pasiva” transparente sobre la superficie. Incluso si la superficie de acero

inoxidable fuese rayada o dañada de algún otro modo, esta capa pasiva, de solo

unos átomos de espesor, se recompone instantáneamente por acción del oxigeno

del aire o del agua. Esto explica por que el acero inoxidable no requiere ningún

recubrimiento u otra protección a la corrosión para mantenerse limpio y brillante

incluso tras decenios de uso.

De este modo los aceros inoxidables pueden mantener su resistencia a la

corrosión, incluso si se hubiesen producido daños mecánicos (rasguños o

mecanización), y contar así con un sistema propio autor reparador de protección contra

la corrosión.

El cromo de los aceros inoxidables es el principal responsable de los

mecanismos de autopasivación. A diferencia de los aceros al carbono o estructurales,

los aceros inoxidables deben tener un contenido mínimo de cromo del 10,5% (en peso)

(y un máximo del 1,2% de carbono). Ésta es la definición de acero inoxidable dada en la

norma europea EN 10088-1.


10

La resistencia a la corrosión de estos aceros al cromo puede mejorarse con la

adición de otros elementos de aleación como níquel, molibdeno, nitrógeno y titanio (o

niobio). Esto proporciona una gama de aceros resistentes a la corrosión para un amplio

espectro de condiciones de trabajo, y además, potencia otras propiedades útiles como

son la conformabilidad, la fuerza y la resistencia térmica.

Los aceros inoxidables no pueden ser considerados como resistentes a la

corrosión en todas las condiciones de trabajo. Dependiendo del tipo (composición) de

acero, habrá ciertas condiciones en las que se pierda el «estado pasivo» y no pueda

recomponerse.

En ese caso la superficie se convierte en «activa», y se produce la corrosión.

Pueden darse condiciones activas en zonas pequeñas privadas de oxígeno de los

aceros inoxidables, tal como en uniones mecánicas, esquinas compactas o en

soldaduras incompletas o mal acabadas. El resultado puede ser formas «localizadas»

de grietas o picaduras.

2.2 Efectos de los distintos elementos en los aceros inoxidables

• Cromo El cromo es un elemento fundamental en la aleación. Químicamente le proporciona

al material propiedades antioxidantes debido a la formación de una película de óxido de

cromo repartida en toda la superficie, a la cual se le conoce con el nombre de capa

pasiva. Esta película es tan fina que no es posible observarla ni con ayuda de técnicas

de microscopía electrónica. Cuanto mayor es el contenido en cromo de los aceros

inoxidables, mayor resulta su resistencia a la corrosión.

• Níquel En los aceros inoxidables auténticos se agrega también níquel, siendo el contenido

entre el 6 y el 26%, y el de cromo, entre el 16 y el 30%. La combinación más común de

18/8 indica una composición en cromo del 18% y de níquel del 8%. El níquel le

proporciona al acero inoxidable propiedades como la maleabilidad, soldabilidad,

antimagnetismo, etc.


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• Molibdeno El molibdeno se agrega a algunos aceros inoxidables al cromo y al níquel para

aumentar la resistencia a la corrosión en determinados ambientes agresivos. Además

de mejorar la resistencia a la corrosión, este elemento imparte al producto mejoras en

las propiedades mecánicas tanto en frío como en caliente (resistencia a la tracción,

termo fluencia, etc.)

• Titanio El titanio se añade a los aceros inoxidables al cromo-níquel como elemento

estabilizador del carbono, cumpliendo las mismas funciones que el niobio, ya que al

tener una gran avidez por el carbono forma carburo de titanio evitando la formación de

carburos de cromo que harían perder inoxibilidad al acero. Al igual que el niobio es un

elemento afinador del grano que en determinados aceros inoxidables auténticos

provoca precipitados que hacen que el acero tenga más rigidez en caliente. También

mejora la soldabilidad de los aceros ferríticos al desaparecer la zona martensítica frágil

que se forma en la zona cercana a la soldadura.

• Niobio El niobio es un elemento que se aplica también al acero inoxidable como elemento

estabilizador. El niobio imparte al material gran resistencia a la corrosión intergranular

evitando la precipitación de carburos ricos en cromo que daría lugar a fenómenos de

sensibilización a la corrosión intergranular.

• Manganeso Este elemento, más que favorecer la formación de la austenita lo que hace es

aumentar su estabilidad. Se considera un elemento gammágeno que favorece la fase

sigma de los aceros ferríticos que contienen del 25 al 30% de cromo. Con contenidos

superiores al 10% de manganeso se obtienen aceros auténticos. Es un elemento que

inhibe la fragilidad en caliente al formar sulfuro de manganeso.

• Carbono Es un elemento que, por su reducido volumen atómico participa en las redes

metálicas de los inoxidables como intersticial, como lo hacen otros elementos (nitrógeno

y boro, por ejemplo). En solución sólida confiere buenas propiedades mecánicas a


12

temperatura ambiente, formando carburos, especialmente de cromo, en amplios rangos

de relativamente altas temperaturas.


13

CAPITULO 3 Tipos y clasificación de los aceros inoxidables

Los aceros inoxidables son aleaciones complejas en las que entran en juego

múltiples elementos. Como ya se ha comentado los principales elementos después del

hierro son el cromo, el carbono y el níquel. El porcentaje de dichos elementos y su

variación cambia la porción de las fases presentes, lo cual da lugar a aceros inoxidables

austeníticos, ferríticos, martensíticos y dúplex. La figura 3-1 muestra el árbol

“genealógico” de los aceros inoxidables, los cuales se encuentran al final de dicha

estructura como consecuencia de su alto grado de aleación.

Figura 3-1: Árbol Genealógico de los aceros inoxidables.


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Entre las clasificaciones más consideradas en el sector de los aceros inoxidables

se encuentran sin duda la AISI (Instituto Americano del Hierro y el Acero) y la SAE

(Sociedad de Ingenieros de Automoción).

Según estas sociedades los aceros inoxidables se subdividen en:

• Aceros austeníticos al cromo-manganeso-níquel, designados por un número de

tres cifras que comienza con la cifra 2, conocidos como la serie ”200” que se

caracteriza por una alta resistencia mecánica, debida a la presencia del azufre y

el manganeso, en el que las dos últimas cifras dependen de otros elementos.

• Aceros austeníticos al cromo-níquel, designados por un número 3, serie “300”,

que tiene como composición básica 12% de cromo y 8% de níquel, siendo la

gama con más éxito a nivel comercial. Para esta última serie la composición

química se modifica según el tipo de uso del material añadiendo o reduciendo

elementos como el carbono y/o el nitrógeno y/o modificando el balance níquel

/cromo.

• Aceros ferríticos y martensíticos con la cifra 4, que representan la familia “400”

en el que las dos últimas cifras dependen de los otros tipos de elementos.

Como la definición de acero inoxidable viene dada por el porcentaje de cromo,

que tiene que superar el 10.5 %, el aumento de este porcentaje y la combinación con el

níquel (figura 3-2(a)) y el carbono (figura 3-2(b)) determina la naturaleza y la proporción

de las fases presentes y en consecuencia define el tipo del acero inoxidable.


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Figura 3-2: Tipos de familias de aceros inoxidables en función del contenido de

cromo y níquel (a) y cromo y carbono (b).

.

3.1 Clasificación de los aceros inoxidables

Los aceros inoxidables se dividen de acuerdo con su micro estructura en cinco grupos:


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1. FERRÍTICOS 2. MARTENSITICOS 3. AUSTENITICOS 4. DUPLEX

5. ENDURECIDOS POR PRECIPITACIÓN

3.1.1 Aceros inoxidables al cromo, serie 400. Ferriticos

Esta familia de Aceros Inoxidables debe su existencia a la adición solo de Cr y

son llamados Aceros Inoxidables al Cromo o serie 400. Por tener menos elementos de

aleación que los Austeniticos su costo es de aproximadamente el 70% del costo de un

acero Austenítico.

Metalúrgicamente el Cr es un formador de Ferrita (Ferrita es la estructura

cristalina cúbica centrada en el cuerpo del Hierro / Acero al C, a temperatura ambiente)

y composiciones con 11 a 14 % Cr pueden ser tratadas térmicamente (por ejemplo tipos

410, 420, 440). Calentando estas aleaciones aproximadamente a 980 ºC se

austenizarán y luego, debido a la alta templabilidad que les confieren los elementos de

aleación, con enfriamiento aun muy lentos tales como enfriamiento al aire se

transformaran en Martensita.

Dentro de la familia de los aceros Inoxidables con solo Cromo (serie 400)

podemos encontrar dos grupos, los aceros Ferríticos y los Martensíticos. El Acero

Inoxidable mas simple contiene solamente Hierro y Cromo. La Figura.3-3 muestra el

diagrama de equilibrio estable Fe-Cr.


17

Figura 3-3: diagrama de equilibrio estable Fe-Cr.

Un hecho interesante del diagrama es que aleaciones con más de 12,7% de Cr,

tienen la estructura Cúbica centrada en el Cuerpo del Fe alfa desde temperatura

ambiente hasta el punto de fusión. Al no atravesar durante el calentamiento el campo

Austenítico, cúbico centrado en las caras del Fe gamma, no pueden austenizarse y

templarse para formar Martensita. Los aceros inoxidables al Cr con contenidos de

alrededor de 12% de Cr o más son llamados Aceros Inoxidables Ferríticos. Debe

recordarse que en estos aceros debe limitarse el %C para que no se transformen, como

veremos en Aceros Inoxidables Martensiticos.


18

Figura 3-4: Influencia del carbono ampliando el Bucle Gamma.

En la figura.3-4 se observa que el bucle gamma, se expande a la derecha por el

simple agregado de carbono. De esta manera podemos conseguir aleaciones hasta con

17% de Cr, que a su vez puedan Austenizarse y templarse aun con bajas velocidades

de enfriamiento para obtener Martensita.

Este grupo de Aceros Inoxidables se denominan Martensiticos y además de Cr

deben poseer Carbono, con el doble propósito de:

1º) Correr a la derecha el campo de estabilidad del Fe gamma para poder austenizar y

por lo tanto templar y obtener Martensita.

2º) Obtener dureza, algo que depende del %C de la martensita ya que estos aceros se

utilizan generalmente para cuchillería, en donde la estabilidad del filo depende de la

dureza del material. Ambos grupos, son magnéticos lo que los hace fácilmente

identificables de los muy populares Aceros Inoxidables Austeniticos (Serie 300).


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Como ya vimos si a un acero inoxidable se le aumenta el %Cr y se limita el %C la

vertical que representa a aleación se situará a la derecha del bucle gamma y el acero

será ferritico a cualquier temperatura, ya que no atraviesa ninguna línea de

transformación, y no podrá ser templado, como por ejemplo Tipos 430, 442, y 446.

El %Cr de los Aceros Inoxidables Ferríticos se extiende desde el 10,5% Cr (Tipo

409) hasta el 30% Cr (Tipo 447 y 448). Los aceros con 10-13% Cr y bajo % C, por estar

cerca del bucle gamma, a veces debido a la segregación del Cr durante la solidificación,

que se concentra en el centro del grano de Ferrita delta, pueden entrar en la zona

bifásica de este, y de esta manera tener una estructura duplex de Ferrita con Austenita

en borde de grano, la que al templarse produce Martensita, disminuyendo la resistencia

a la corrosión, la plasticidad, y la tenacidad.

Por otra parte algo de Martensita en borde de grano puede mejorar la resistencia

al crecimiento de grano ferritico.

Por encima de 30% de Cr se forma una fase Ínter metálica compuesta por 46%

de Cr y 54% de Fe llamada fase Sigma de composición nominal FeCr, que disminuye la

plasticidad de la aleación. Por esta razón se evitan contenidos de Cr superiores a 30%.

Los Aceros Inoxidables Ferriticos tienen ciertas ventajas sobre otros

materiales. Tienen un menor contenido de aleación, tienen una excelente resistencia a

la corrosión por picaduras y por grietas inducida por cloruros; han probado ser una

solución práctica frente a la corrosión bajo tensión (CBT) aun en caliente, y tienen un

resultado excelente frente a la corrosión por ácidos orgánicos.

Se puede hablar de dos familias de Aceros Inoxidables Ferriticos, los clásicos de

los años ´50 y ´60 que tienen propiedades mecánicas bastante disminuidas con

respecto a los Austeniticos y la nueva familia de los aceros Inoxidables Ferriticos en

donde se hizo hincapié en el mejoramiento de las propiedades mecánicas más que en

la resistencia a la corrosión.

Estos Aceros logran su mejor tenacidad y ductilidad mediante el control de

elementos intersticiales como Carbono, Nitrógeno, y quizá oxigeno.


20

Durante los primeros años de la década del ´60 cuando fueron hechas estas

observaciones los métodos normales de refinación no podían trasladar a la industria

estas observaciones de laboratorio.

3.1.1.1 Propiedades y tratamiento térmico Se debe destacar que se puede bosquejar un perfil de propiedades de este grupo

de aceros inoxidables solo de manera general. Cada acero Inoxidable tiene sus propias

características. Los Aceros Inoxidables Ferriticos son aceros aleados solo con Cr y a

veces también con Mo. El Cr es un elemento alfágeno que retiene la estructura cúbica

centrada en el cuerpo del Hierro alfa.

Estos aceros tienen como mínimo 10,5% de Cr, con este rango de %Cr su

resistencia a la corrosión es mínima, a algunos se los suele denominar Inoxidables al

agua pues no resisten medios mas agresivos, son en general los mas baratos por tener

poco Cr.

Su ductilidad es menor que la de los aceros inoxidables Austeniticos debido a la

inherente menor plasticidad de la estructura cúbica centrada en el cuerpo del Hierro

alfa, mas el efecto endurecedor que proporciona la gran cantidad de Cr en solución

sólida.

A causa de la baja solubilidad de los insterticiales C y N en la Ferrita, estos

aceros tradicionalmente tenían una limitada utilización debido a su susceptibilidad a la

corrosión intergranular como así también una alta temperatura de transición dúctil-

frágil. Hoy en día los procesos de refinación han mejorado, especialmente con la

descarburación Argón–oxigeno, lo que permite bajos niveles de impurezas, bajas

temperaturas de transición y mejor tenacidad. A pesar de esto se los sigue confinando a

productos planos y tubulares debido a la comparativamente menor tenacidad de la

estructura Ferrifica la que es adicionalmente reducida por el espesor.

Se debe poner especial énfasis en evitar durante la soldadura la contaminación

con C y N. Obviamente el Nitrógeno no es apropiado como gas protector y por supuesto

deben removerse toda traza de aceite y grasa de las superficies a ser soldadas.


21

Su ventaja comparativa con los inoxidables Austeniticos es su inmunidad a la

corrosión bajo Tensión (CBT) (especialmente en cloruros a alta temperatura). Se los

suele usar en tubos de pared delgada de intercambiadores de calor donde (CBT) sea

un problema, por ejemplo en las plantas de procesamiento de petróleo o gas natural. El

aumento de la temperatura disminuye el problema de falta de tenacidad y ductilidad.

Pequeñas cantidades de Níquel, tan bajas como 1,5% son suficientes para

inducir (CBT), sin embargo la ausencia de Ni reduce la resistencia general a la

corrosión y los hace susceptibles en muchos medios. Se comprobó que los Inoxidables

Ferriticos son susceptibles en H2S (acido sulfhídrico), NH4Cl (cloruro de amonio),

NH4NO3 (nitrato de amonio) y soluciones de HgCl2 (cloruro de mercurio).

El menos aleado de los Inoxidables Ferriticos, el tipo 409 se utiliza en los

convertidores catalíticos de los automóviles y los tipo 405 y 409 se usan para sustituir a

los aceros al C de los soportes de tubos de Níquel 600 del sistema de agua a presión

de los generadores nucleares de vapor para evitar el Denting (distorsión por

acumulación de productos de corrosión entre el tubo y el soporte por Crevice

Corrosión). El tipo 430 tiene usos arquitectónicos y como adornos en automóviles

donde la corrosión sea moderada.

Su ductilidad es menor que la de los aceros inoxidables Auténticos, no

endurecen por trabajado mecánico tanto como los Auténticos, no son templables, son

magnéticos, y como todos los Aceros Inoxidables tienen escasa conductividad térmica.

Se los prefiere por su resistencia a la corrosión y su bajo costo, más que por sus

propiedades mecánicas.

Los Aceros Inoxidables Ferriticos tienen tres problemas que pueden acentuarse

más o menos según sea la aplicación:

a) Excesivo crecimiento de grano

b) Sensibilización

c) Pérdida de ductilidad por presencia de fase Sigma


22

a) Por encima de 950 ºC el proceso de crecimiento de grano se intensifica por la falta

de la recristalizacion del cambio alotrópico de Ferrita a Austenita de estos Aceros. El

grano grueso tiene menos ductilidad y menos tenacidad que el grano fino.

En estos casos la única manera de afinar el grano seria con un Tratamiento de

Recristalizacion con Deformación Plástica Previa solo aplicable a productos

semielaborados.

En el caso de Soldadura esto no puede realizarse y por ello en materiales donde

la soldadura es parte del proceso de fabricación el crecimiento de grano puede ser

un problema serio.

b) Los Aceros Inoxidables Ferriticos pueden a veces, ya sea por segregación del Cr, o

por estar muy cerca del bucle Gamma, no ser totalmente Ferriticos generando en el

calentamiento a mas de 900ºC algo de Austenita en el borde del grano Ferritico. Si

luego de esta transformación se los enfría rápidamente la Austenita formada se

transformará en Martensita disminuyendo algo la plasticidad pero por sobre todo

disminuyendo la resistencia a la corrosión del borde del grano, por ello a estos

aceros, para mejorarles su resistencia a la corrosión se los debe enfriar lentamente

(al contrario de los Austéniticos) desde una temperatura de aproximadamente 1000º

C. Por otra parte la presencia de Martensita en el borde de grano podría mejorar

algo la resistencia al crecimiento de este.

c) A medida que aumentamos la proporción de Cr para mejorar la resistencia a la

corrosión, nos acercamos peligrosamente a la transformación de Fase Sigma (s) de

estructura tetragonal que predice el diagrama de equilibrio Fe-Cr. La Fase Sigma

(s) es un ínter metálico duro y frágil que fragiliza a toda la estructura. La fase Sigma

se forma durante el enfriamiento en el rango de 870ºC/ 530ºC y puede ser redisuelta

con calentamientos del orden de 1100ºC y su formación evitada por un enfriamiento

rápido que retenga la fase de alta temperatura (Fe a).

Hay poca información acerca de la influencia de la Fase Sigma en la resistencia

a la corrosión, sin embargo es esperable que una precipitación masiva sea peor que la

presencia de colonias aisladas. Ya que la fase sigma es un ínter metálico más rico en

Cr que la Ferrita, su presencia puede afectar la resistencia a la corrosión por una

disminución del Cr disuelto en la matriz.


23

En aceros Inoxidables Ferriticos con Mo aparece otra fase relacionada a Sigma,

entre los 550-590ºC con una composición nominal Fe2Cr (cromato de fierro II) aunque

hay desviaciones de los valores estequiometricos. Esta fase precipita mas rápidamente

que la sigma, siempre acompaña a la fase sigma y reduce los valores de tenacidad el

moldeo de Aceros inoxidables Ferriticos.

Realmente la formación de Fase Sigma es lenta y con los enfriamientos

controlados en el procesamiento de los Aceros Inoxidables Ferriticos no llega a ser un

problema.

En cambio, si es un problema en servicio al mantener estos Aceros altos en Cr o

enfriarlos lentamente a la temperatura de 475ºC.

3.1.1.2 Fragilizacion a 475ºC

En el diagrama de equilibrio Fe-Cr se puede observar que la fase sigma a 475ºC

se desdobla en una fase rica en Cr (90% Cr) llamada (Alfa prima) y otra rica en Fe (14%

Cr).

La dureza y resistencia aumentan con el tiempo de mantenimiento en este rango

de temperaturas pero la ductilidad y la tenacidad disminuyen. La máxima velocidad de

fragilización tiene lugar a 475ºC y por esa razón el fenómeno se le denomina Fragilidad

a 475ºC (885F fragilidad).

Aunque como lo expresa la línea punteada a 475ºC del diagrama de equilibrio,

esta temperatura no esta definida, la fragilización a los propósitos prácticos ocurre en el

rango de 320-550ºC. Si bien el diagrama de equilibrio predice que esta fragilizacion

podría ocurrir en aceros con menos de 10%Cr, es raro si es que ocurre en aceros con

menos de 12 /15%Cr. Las partículas de Alfa prima son pequeñas, a lo sumo unos

cientos de Å y parecen reducir la ductilidad y la tenacidad por anclaje de dislocaciones.

Hay evidencia que Alfa prima puede influenciar en las propiedades mecánicas aun

antes de precipitar lo que sugiere un mecanismo de pre-precipitación o envejecimiento

por intermedio de Zonas de Guinier Preston. La precipitación de Alfa prima es reversible

y puede redisolverse a 815ºC. Sin embargo aunque el material a temperatura ambiente

no posea prácticamente nada de tenacidad, posiblemente tendrá valores razonables a


24

la temperatura de servicio que produjo dicha fragilidad. Por lo tanto la fragilidad a 475ºC

es un problema cuando se requieren valores de tenacidad a temperatura ambiente.

Cuando es así un acero Inoxidable Ferritico con más de 15%Cr no debe ser expuesto a

más de 320ºC. La cinética de la precipitación de alfa prima es suficientemente lenta

para que no sea un problema durante el procesamiento de estos aceros, pero si en

servicio.

3.1.1.3 Efecto del hidrogeno Es conocido el hecho que la estructura Austenítica es inmune a la fisuración por

hidrogeno debido a la alta plasticidad de la estructura Cúbica centrada en las caras del

hierro gamma y los Aceros Inoxidables Austeniticos heredan esta propiedad.

No ocurre lo mismo con los Inoxidables Ferriticos, la presencia de Hidrógeno

reduce sustancialmente la ductilidad y cambia el modo de fractura de dúctil a frágil.

La soldadura de los inoxidables Austeniticos se realiza a menudo con gases

protectores como Argón con pequeños agregados de Hidrogeno, si esto se hace con los

inoxidables Ferriticos se debe hacer un recocido de deshidrogenacion inmediatamente

después de la soldadura para evitar fisuracion. Un recocido a 150ºC luego de la

soldadura restaura totalmente la ductilidad mostrando que la fragilización es reversible.

El mantenimiento durante semanas a temperatura ambiente también permite difundir el

hidrógeno en estado atómico y restaurar la ductilidad pero durante este tiempo podrían

producirse fisuras lo que no hace recomendable este tipo de deshidrogenacion.

Los Aceros Inoxidables a menudo luego de un procesamiento a alta temperatura

deben ser decapados para remover el oxido coloreado y a veces hasta de color negro

formado a estas alta temperaturas. Este procedimiento de limpieza produce fragilizacion

por el hidrógeno de los ácidos utilizados en la limpieza, y sobre todo si estos ácidos

generan o poseen SH2 (Ácido sulfhídrico) el que aumenta la actividad del hidrogeno

atómico. Otra manera de revertir esta fragilizacion es mantener al material fragilizado

por 10-15 minutos en agua hirviente.


25

3.1.2 Aceros inoxidables martensiticos Ya vimos que los aceros Inoxidables Martensiticos son aquellas aleaciones Fe-Cr

que atraviesan el campo gamma del Diagrama de equilibrio Fe-Cr y por lo tanto pueden

austenizarse y templarse martensiticamente. Pueden estar aleados con pequeñas

cantidades de otros elementos pero usualmente no con mas de 2-3%. son Ferriticos en

estado de recocido pero son martensiticos con un enfriamiento mas rápido ya sea en

aire o en un medio líquido desde una temperatura superior a la crítica.

Aceros de este grupo en general no contienen más de 14% de Cr, excepto los

tipos 440 A, B y C que contienen 16-18%Cr y una cantidad de Carbono suficiente para

producir el endurecimiento. Estos tres aceros son solo resistentes a la corrosión en

estado de temple pues al tener mucho Carbono si este se encontrase formando

carburos (de Cromo) disminuiría la cantidad de Cr disuelta en el Hierro hasta valores

inferiores al 10%, límite inferior del %Cr para que un acero sea Inoxidable.

Estos aceros pueden ser templados y revenidos de la misma manera que los

aceros aleados. Tienen una excelente resistencia mecánica y son magnéticos.

En la tabla 3-1 se observan las propiedades mecánicas mínimas de estos aceros y en la

3-2 la composición química.

Tipo

Designación

B

Carga de Rotura

MPa

Límite Elástico

MPa

Alargamiento2" ó 50mm,

min%

Dureza Brinell,

maxB

Dureza Rockwell,

maxB

403 S40300 485 205 25(b) HRB 88

max405 S40500 415 170 20 183 88 409 S40900 380 205 20 - 80

410 S41000 450 205 20 217 95 410S S41008 415 205 22F 183 88

- S41050 415 205 22 183 88 - S41500D 795 620 15 295 32F

414 S41400 795 620 15

429 S42900 450 205 22F 183 88 430 S43000 450 205 22F 183 88


26

439 S43035 450 205 22 183 95 - S44400 415 275 20 217 90

XM-27 S44627 450 275 22 190 95 XM-33 S44626 470 310 20 217 27E

- S44635 620 515 20 270 100

- S44660 585 450 18 241 20E - S44700 550 415 20 - 20E - S44800 550 415 20 - 20E

- S44735 550 415 18 - 25E A. El Límite Elástico se realizará según ASTM A370. A menos que se especifique ser realzado

según ASTM A480.

Tabla 3-1: Características Mecánicas para Acero Ferritico o Martensítico (Cr).

Composición, %

Tipo

DesignaciónUNS

C

Mn

P máx.

S máx.

Si

Ní

Cr

Otros

405 S40500

0.08 1.00

0.040

0.030

1.0 0.60

11.50-14.50

Al 0.10-0.30

409 S40900

0.08 1.00

0.045

0.030

1.0 0.50

10.50-11.75

Ti 6 x C min,

410 S41000

0.15 1.00

0.040

0.030

1.0 0.75

11.50-13.50

-

410S S41008

0.08 1.00

0.040

0.030

1.0 0.60

11.50-13.50

-

- S41050

0.040 1.00

0.045

0.030

1.0 0.60-1.10

10.50-12.50

N 0.10 max

- S41500D

0.05 0.5-1.0

0.030

0.030

0.8 3.5-5.5

11.50-14.00

Mo 0.5-1.0

429 S42900

0.12 1.00

0.040

0.030

1.0 0.75

14.00-16.00

-

430 S430SS

0.12 1.00

0.040

0.030

1.0

0.75

16.00-18.00

-

439 S43035

0.07 1.00

0.040

0.030

1.0

0.50

17.00-19.00

Ti

0.20+4(C+N)

min 1.10max

Al 0.15max

N 0.04max

- S44400

0.025 1.00

0.040

0.030

1.0

1.00

17.50-19.50

Ti+Cb

0.20+4

( C+N)min,

0.80max

Mo 1.75-2.50


27

XM-27 S44627

0.010E 0.40

0.020

0.020

0.4

0.50

25.00-27.50

Mo 0.75-1.50

Cb 0.05-0.20

Cu 0.20max

N 0.035max

Ni+Cu

XM-33 S44626

0.06 0.75

0.040

0.020

0.75

0.50

25.00-27.00

Mo 0.75-1.50

Ti0.20-1.00

7x(C+N) min

N0.04 max

-

S44635

0.025

1.00

0.040

0.030

0.75

3.5-4.5

24.50-26.00

Mo 3.5-4.0

Ti+Cb

0.2+4(C+N)

min,

0.80max

- S44660

0.030

1.00

0.040

0.030

1.0

1.0-3.0

25.00-28.00

Mo 3.0-3.50

Ti+Cb= 0.2-

1.0 y

6(C+N)min

N0.0

4

- S44700

0.010

0.30

0.025

0.020

0.2

0.15

28.00-30.00

Mo 3.5-4.2

C+N 0.025

max

Cu 0.15 max

- S44800

0.010

0.30

0.025

0.020

0.2

2.0-2.5

28.00-30.00

Mo 3.5-4.2

(C+N) 0.025

max

Cu 0.15 max

- S44735

0.030

1.00

0.0

40

0.030

1.0

1.00

28.00-30.00

Mo 3.6-4.2

N 0.045 max

T i+Cb=

0.20-1.00 y

A. Máximo, a menos que se especifique mínimo.

B. Nueva designación establecida por ASTM E527 y SAE J 1086.

C. El contenido de carbono será lo más próximo a 0.01% ,

excepto para los tipos L, los cuales serán de 0.001% . D.

Chapa tipo CA6NM.

D. Las tolerancias para el Análisis de Producto en XM-27 para el C y N son del 0.002%

Tabla 3-2: Composición Química para Acero Ferritico o Martensítico (Cr).

Los aceros Inoxidables Martensiticos se templan cuando son enfriados

directamente al aire luego del proceso de laminación en caliente, por lo tanto deben ser

recocidos entre 650ºC y 760ºC por alrededor e 4 horas luego de la laminación. Este

recocido del proceso difiere del recocido total, que se realiza a 870º C con un

enfriamiento dentro del horno a velocidades de 40 a 55º C / hora hasta los 540º C y

luego enfriados en aire hasta temperatura ambiente.


28

Ocasionalmente, los Aceros Martensiticos son comercializados en la condición

de revenido, o sea enfriándolos directamente desde la temperatura de laminado al aire,

con el objeto de Templar al Acero y luego reviniéndolos a 540-650º C o también

recalentándolos hasta 1010-1065º C, enfriándolo al aire para templarlos y luego

reviniéndolos a 540-650º C.

1) En el Tratamiento Térmico de Aceros inoxidables Martensíticos, temperaturas de

hasta 480º C se consideran temperaturas de distensionado o relevamiento de las

tensiones residuales, debido al poco cambio en la resistencia a la tracción y la

dureza de aceros templados y calentados a estas relativamente bajas temperaturas.

2) Temperaturas del orden de 540-650º C se las denomina Temperaturas de revenido

3) Temperaturas entre 650-760º C se denominan temperaturas de recocido aunque

estas temperaturas estén por debajo de Ac1.

3.1.3 Aceros inoxidables austeniticos

La adición como mínimo de 8% de níquel a un acero con 18% de cromo lo

transforma en austenítico manteniendo sus características de inoxidabilidad. Esta y

otras modificaciones, constituyen la serie 300 de la familia de Aceros inoxidables

Austeniticos o también llamados al cromo -níquel. La Figura 3-5 muestra una serie de

diagramas de equilibrio Fe-C con 18% Cr y contenidos crecientes de níquel muestran la

influencia del níquel para expandir el campo Austenitico y disminuir hasta casi un 100%

el campo austenitico. Se puede observar del diagrama que a temperatura ambiente solo

se encuentra Austenita y carburos, de hierro y de cromo, dependiendo de la cantidad de

carbono de la aleación.


29

Figura 3-5: Influencia del Níquel en la fase gamma de un acero con 18% Cr.

La inherente plasticidad de la estructura cúbica centrada en las caras de la

Austenita transmite su tenacidad, reducción en área y excelente resistencia al impacto

aun a temperaturas criogénicas a estos aceros.

La tabla 3-3 muestra la composición química para Acero Austenítico (Cr-Ni, Cr-

Mn-Ni) y la tabla 3-4 las características mecánicas.


30


31


32

Tabla 3-3: Composición Química para Acero Austenítico (Cr-Ni, Cr-Mn-Ni).

Para aplicaciones con corrosión es necesario el control del contenido de carbono

por debajo de 0,08% (304 y 316). Cuando estos aceros se sueldan se deben tomar

precauciones adicionales y frecuentemente se especifican valores de carbono inferiores

a 0,03% (304L y 316L),” L” es la abreviatura de Low Carbon (bajo carbono) en ingles.

A veces se le adiciona elementos de aleación estabilizantes del carbono, como el

Titanio (321) o Niobio (347) como medio de impedir la formación de carburos de cromo


33

durante el servicio o el procesamiento a altas temperaturas. El carbono se combinará

preferiblemente con el Ti (como mínimo 4 veces el contenido de Carbono) o con el Nb,

también llamado columbio en EEUU (como mínimo 10 veces el contenido de carbono)

permitiendo al Cr seguir en solución sólida en el hierro para impartir resistencia a la

corrosión.

Los aceros tipo 321 y 347 son denominados aceros Inoxidables Estabilizados. El

contenido de carbono a veces se eleva para incrementar la resistencia a alta

temperatura (0,25 %C en el tipo 310, y 0,2 a 0,6% C en el HK una aleación fundida para

altas temperaturas) y donde la resistencia a la corrosión es de importancia secundaria.

Los aceros inoxidables Austeniticos no pueden ser templados para obtener

Martensita, ya que el Níquel estabiliza a la Austenita a temperatura ambiente y aun por

debajo de ella.

A pesar de la ductilidad inherente de estos aceros es necesario controlar algunos

factores para obtener resultados óptimos, sobre todo si estamos hablando de soldadura

u otros procesos que utilicen altas temperaturas.

Como familia, la serie 300 de aceros Inoxidables puede identificarse por que no

son magnéticos. Los aceros Inoxidables Austeniticos son lejos los mas usados por su

ductilidad lo que los hace ideales para ser soldados, un proceso muy utilizado en la

construcción de recipientes y cañerías de la industria Química y Petroquímica en donde

la Corrosión es una condición de servicio determinante.

La Fisuración Inducida por Hidrógeno (FIH) no es un problema estos aceros

debido a su baja resistencia mecánica (baja dureza), solo cuando están deformados

plásticamente en frío puede presentarse FIH.

Podría tenerse en cuenta para el caso de aceros disímiles cuando haya aceros

Ferriticos en la junta soldada.

En general no se obtienen beneficios con el precalentamiento de la soldadura de

estos aceros sino más bien un deterioro de la resistencia a la Corrosión Intergranular

como consecuencia de la precipitación de carburos de Cromo en borde de grano.


34

Además el precalentamiento aumenta el riesgo de fisuracion en caliente y a la

distorsión por su mayor coeficiente de dilatación con respecto a un acero Ferritico.

En la soldadura de los Aceros Inoxidables Austeniticos es practica generalizada

mantener la temperatura del material base (y la ZAC) lo mas baja posible, esto se logra

usando bajas intensidades de corriente (compatibles con una adecuada penetración y

fusión), arco corto, secuencia de paso peregrino, cordones cortos, o simplemente

esperando que la pieza se enfríe entre cordón y cordón. Es una práctica corriente limitar

la temperatura a valores donde el material pueda tocarse con la mano (70° C).

Como excepción y rara vez puede ser requerido un calentamiento a 500° C con

el objeto de producir precipitación de carburos (de Nb) en aceros inoxidables AISI 347

estabilizados al Nb (Niobio) o en aleaciones de Ni (Níquel) de una manera controlada

para evitar la precipitaciones en servicio produciendo fragilidad.

Este último Tratamiento se realiza si fuese necesario mediante un Tratamiento

Térmico Post Soldadura.

Ciertos aceros Inoxidables Austeniticos llamados “Metaestables” tienen la

propiedad de desarrollar mayor dureza y resistencia que los llamados “Estables” cuando

son deformados por trabajo mecánico en frío ya que la deformación plástica es el

disparador de la transformación de Austenita en Martensita.

Tipo

Denominación

UNS

Carga de

Rotura

MPa

límite

Elástico

MPa

Alargamiento

2 " ó 50mm,

min%

Dureza

Brinell

maxB

Durez

a

Rockwell201-1D S20100 655 260 40 - 95

201-2D S20100 655 310 40 - 100

202 S20200 620 260 40 - -

302 S30200 515 205 40 202 92

304 S30400 515 205 40 202 92

304L S30403 485 170 40 183 88

304LN S30453 515 205 40 202 92

304H S30409 515 205 40 202 92


35

304N S30451 550 240 30 202 92

305 S30500 515 205 40 183 88

- S30600 540 240 40 - -

- S30815 600 310 40 217 95

309S S30908 515 240 30 217 95

309H S30909 515 205 40 217 95

309Cb S30940 515 205 40 217 95 309HCb S30949 515 205 40 217 95

310S S31008 515 205 40 217 95

310H S31009 515 205 40 217 95

310Cb S31040 515 205 40 217 95

310HCb S31049 515 205 40 217 95

- S31254 650 300 40 220 96

316 S31600 515 205 35 217 95

316L S31603 485 170 40 217 95

316LN S31653 515 205 40 217 95

316H S31609 515 205 40 217 95

316Ti S31635 515 205 40 217 95

316Cb S31640 515 205 40 217 95

316N S31651 550 240 30 217 95

317 S31700 515 205 35 217 95

- S31725 515 205 35 - -

- S31726 550 240 40 - -

317L S31703 515 205 40 217 95

317LN S31753 550 240 40 217 95

321 S32100 515 205 40 217 95

321H S32109 515 205 40 217 95

347 S34700 515 205 40 202 92

347H S34709 515 205 40 202 92

348 S34800 515 205 40 202 92

348H S34809 515 205 40 202 92

XM-15 S38100 515 205 40 217 95

XM-21

S30452 Fleje 620

585

345

275

40

30

241

241

100

310 MoLN Sxxxx 550 240 30 217 95

XM-17

S21600 Fleje 690

620

415

345

40

40

-

241

100

XM-18

S21603 Fleje

Chapa

690

620

415

345

40

40

-

241

100

100

XM-19

S20910 Fleje 725

690

415

380

30

35

241

241

100

100


36

XM-29

S24000 Fleje 690

690

415

380

40

40

-

-

100

100

XM-31

S21400 Fleje 860

725

485

380

40

40

-

-

-

-- S21800 655 345 35 241 100

Tabla 3-4: Características Mecánicas para Acero Austenítico (Cr-Ni, Cr-Mn-Ni).

Tipo Descripción 302 Aleación básica con 18% de Cr y 8% de Ni. 302B Se agrega Silicio para mejorar la resistencia a la formación de

escamas a altas temperaturas. 303 Agregado de S (0.15min) al grado 302 para mejorar

maquinabilidad. 304 Menos % C (0.08%) que el 302 para mejorar resistencia a

corrosión intergranular 304L Menos de 0.03% C (para reducir riesgos de corrosión

intergranular) 304N Agregado de N para aumentar la resistencia mecánica 304LN Agregado de N al 304L para aumentar la resistencia mecánica 308 Agregado de Cr y Ni (20-10) para mejorar resistencia a la corrosión

y a la formación de escamas. Se usa como aporte en soldadura. 309/309S Mas Cr y Ni para aumentar resistencia a la formación de escamas

a altas temperatura 310/310S Mas Cr y Ni para aumentar aun mas la resistencia a la formación

de escamas a alta temperatura 316 Agregado de 2-3% Mo mejora resistencia al Piting y a la tracción a

altas temperaturas 316N Agregado de 0.15% N para aumentar la resistencia mecánica 316F Agregado de S y P para mejorar Maquinabilidad 316L Disminución del % C para mejorar resistencia a Corrosión

intergranular en soldadura 316LN Agregado de 0.15% N para aumentar resistencia mecánica 317 Mas Cr y Ni (19-14+3.5%Mo) mejora resistencia a la corrosión 317L Menos C para mejorar resistencia a la corrosión intergranular

especialmente en soldadura 347 Acero estabilizado con Nb y Ta para formar carburos de Nb y Ta

en vez de Cr 348 Acero estabilizado con Ta y Co limitados para aplicación nuclear 321 Acero estabilizado con Ti para formar Carburos de Ti en vez de

carburos de Cr 303 Agregado de S(0.15min.) al grado 302 para mejorar

maquinabilidad 202 Se reemplaza parcialmente el Níquel por N y Mn 8% Mn y 0.25 N 205 Se reemplaza parcialmente el Níquel por N y Mn 15% Mn y 0.35N 201 Se reemplaza parcialmente el Níquel por N y Mn 6% Mn y 0.25N


37

314 Se incrementa el Si para aumentar la resistencia a la formación de

escamas a altas temperaturas 303 Se agrega S para aumentar la maquinabilidad 303Se 330

Se agrega Se para aumentar maquinabilidad y mejorar terminación superficial Mas Ni (18-35) para aumentar resistencia al shock térmico y carburizacion.

Tabla 3-5: Evolución del acero tipo 302 con la incorporación de elementos

3.1.4 Aceros inoxidables austeniticos endurecibles por precipitación

Los aceros inoxidables endurecibles por precipitación están clasificados por UNS

por las series 100, 350, 360, 450 y 455. Su uso es muy acotado, el fabricante lo entrega

con el tratamiento térmico ya realizado. Los hay de estructura Austenitica, Martensitica

y Semiaustenítica. Los Martensíticos y Semiausteníticos son Austeniticos a alta

temperatura. Los Martensíticos templan a martensita entre 100ºC y 150ºC mientras que

para los semiausteníticos martensita se encuentra debajo de temperatura ambiente (-

70ºC). En este caso para inducir la transformación Martensitica se puede templar hasta

-100ºC, deformar plásticamente en frío o calentar a 650ºC/850ºC para precipitar

carburos de los aleantes y así disminuir la cantidad de estabilizantes de la fase

Austenitica y elevar martensita.

Son aceros con entre 12% y 18 % de Cr y entre 4 % y 9 % de Ni además de los

aleantes que producen el endurecimiento por precipitación que suelen ser Mo, Ti, N,

Cu, Al, Ta, Nb, B, y V.

Se los utiliza en ciertas aplicaciones a alta temperatura como ser

intercambiadores de calor y tubos del sobrecalentador de calderas de vapor.

3.1.5 Aceros inoxidables Duplex

Esta serie de aceros Duplex 312, 315, 318 325 y 329. Son aleaciones base

Hierro con Cr y Mo, con suficiente cantidad de estabilizadores de la Austenita, Ni y N

para lograr el balance entre Ferrita y Austenita. El resultado es una adecuada

combinación de estas dos fases, la Austenita confiere ductilidad y la Ferrita resistencia

a (CBT). El Mo hace mas resistente a la capa pasivante y mejora la resistencia al

pitting.


38

Los carburos de Cr tienden a precipitar en la interfase Ferrita-Austenita pero

obteniendo el Cr de la Ferrita en donde la difusión es más rápida y la homogeneización

del Cr en la misma es mayor que si fuese Austenita y por lo tanto la disminución de la

concentración de Cr en el borde de grano no es tan pronunciada impidiendo la

Corrosión Intergranular.

Consecuentemente los Aceros Duplex son usados en las más severas

condiciones de temperatura y contenido de cloruros donde los Inoxidables Austeniticos

sufren (CBT), Pitting y Crevice Corrosión.

Recordemos que los aceros Inoxidables totalmente Ferriticos generalmente

resisten la (CBT) mejor que los Austeniticos. Pequeñas adiciones de Ni aumentan la

susceptibilidad a (CBT).

Los Aceros Inoxidables Duplex son aceros con más Cr para mantener la

resistencia a la corrosión de los aceros Austeniticos y menos Ni para aumentar el

contenido de ferrita con el objeto de aumentar la resistencia a (CBT) en medios con

cloruros a alta temperatura. Por lo tanto los aceros duplex son más resistentes a (CBT)

que los Austeniticos pero no totalmente inmunes.

Los Aceros Inoxidables duplex son aceros con una resistencia a (CBT)

intermedia entre los Austeniticos y los Ferriticos, la que disminuye con el trabajado en

frío.

Estos Aceros tienen mas tenacidad que los Ferriticos, debido a ello se los

consigue en forma de chapa que se suelen usar para fabricar la placa-tubo de los

intercambiadores de calor.

Como desventaja se observa que para contenidos similares de Cr y Mo su

resistencia a Corrosión por grietas es algo menor que los aceros Ferriticos o

Austeniticos

La tabla 3-6 muestra la composición química para Acero Dúplex (austenítico-ferritico y la

tabla 3-7 las características mecánicas para Acero Dúplex (austenítico-ferritico).


39

Composición, %

Tipo

Designación

B

C Mn S

máx

P

Si Ní Cr

Otros

S32550

0.04

1.50

0.04

0

0.030

1.00

4.5-

6.5

24.0-

27.0

Cu 1.5-2.5

Mo 2.9-3.9

N 0.10-

0.25

S31200

0.030

2 00

0.04

5

0.030

1.00

5.5-

6 5

24.0-

26 0

Mo 1.2-2.0

N 0.14-

0 20

S31260

0.030

1.00

0.03

0

0.030

0.75

5.5-

7.5

24.0-

26.0

Mo 2.5-3.5

Cu 0.20-

0.80

N 0 10

S31803

0.030

2 00

0.03

0

0.020

1.00

4.5-

6 5

21.0-

23 0

Mo 2.5-3.5

N 0.08-

0 20

329

S32900

0.080 1.00

0.04

0

0.030

0.75

2.5-

5 0

23.0-

28 00

Mo 1.0-2.0

S32950

.030max

2.00

max

0.035

max

0.010

max

0.60

max

3.5-

5.2

26.00-

29.00

Mo 1.00-

2.5

N0.15-0.35Tabla 3-6: Composición Química para Acero Dúplex (austenítico-ferritico).

Tipo

Designación

UNS

Carga

de

rotura

Límite

Elástic

o

Alargamiento

en 2" ó

50mm, min %

Durez a

Brinell,

Durez a

Rockwell,

maxB- S32550 760 550 15 297 32E

- S31200 690 450 25 220 -

- S31260 690 485 20 290 -

- S31803 620 450 25 290 32E

329 S32900 620 485 15 271 28E

- S32950 620 480 15 290 31E

Tabla 3-7: Características Mecánicas para Acero Dúplex (austenítico-ferritico).


40

CAPITULO 4 Procesos de soldadura

4.1 Soldadura por arco de metal protegido

Es un proceso versátil, ampliamente utilizado para la soldadura del acero

inoxidable, cuando los tamaños o cantidades no justifican la soldadura

automática. El electrodo es un alambre sólido recubierto con una capa de decapante

extruído, aunque algunos fabricantes utilizan un alambre hueco. La zona del arco en

este proceso se muestra en la figura 4-1.

La soldadura se lleva a cabo manualmente con el soldador manteniendo control

sobre la longitud del arco y dirigiéndolo hacia la junta a soldar. El recubrimiento del

electrodo tiene estas funciones:

1. La cubierta exterior de decapante no se quema tan rápido como el alambre del

electrodo, lo cual ayuda a controlar la acción del arco y permite soldar en varias

posiciones.

2. El decapante se utiliza para aportar aleación al metal de soldadura. El

alambre del electrodo no siempre es de la misma composición que el metal

que se deposita en la soldadura, y por lo tanto es una mala práctica sacar el

recubrimiento del electrodo y utilizar el alambre como metal de aporte en otro

proceso como la soldadura TIG.

3. El recubrimiento gaseoso de la descomposición del decapante excluye al

oxígeno y nitrógeno del metal fundido.

4. La escoria fundida que se forma sobre la soldadura protege al metal

de la contaminación atmosférica y ayuda a dar forma al cordón de

soldadura.


41

Figura 4-1: Soldadura por arco de metal protegido.

4.1.1 Tipos de electrodo Los electrodos se seleccionan primero en base al metal a soldar y luego de

acuerdo con el tipo de recubrimiento. Normalmente son de una aleación de la

misma composición que el metal de base, o más alta. En algunos casos, por razones

de diseño, se utilizan electrodos de aleaciones especiales. El tipo de recubrimiento

del electrodo generalmente se deja a criterio del fabricante.

La fórmula del recubrimiento del electrodo es una información celosamente

guardada por el fabricante de éstos. El recubrimiento influencia cómo el electrodo

opera en distintas posiciones, formas y uniformidad del cordón de soldadura. Hay dos

clasificaciones básicas: 15 (óxido de calcio) y 16 (óxido de titanio). Por

ejemplo, un electrodo puede ser 308-15 o 308-16. Los fabricantes a menudo establecen

sus propios sufijos para la designación de electrodos especiales, pero la norma AWS A

5.4 – 81 reconoce sólo el -15 y -16.

Los electrodos tipo -15 son también conocidos como calcio - feldespato o tipo básico.

Se usan con corriente continua, electrodo positivo; pero algunas marcas operan con

corriente alterna. Estos recubrimientos dan las soldaduras más limpias, con bajo

contenido de nitrógeno, oxígeno e inclusiones. Las soldaduras tienden a ser más

duras, dúctiles, más resistentes a la rotura y tienen la mejor resistencia a la


42

corrosión. Los electrodos tienen buena penetración y se pueden usar en todas

las posiciones, lo cual es deseable en un trabajo de montaje.

El recubrimiento de los electrodos tipo -16 generalmente tiene una mezcla de

óxidos de calcio y titanio y se usan a menudo con corriente alterna. Son más populares

que los del tipo -15 debido a sus mejores características de operación. El arco es

estable y uniforme, con una buena transferencia de metal. El cordón de

soldadura es uniforme, con un contorno entre plano y ligeramente cóncavo. La

escoria se elimina fácilmente sin que quede una capa secundaria en el cordón de

soldadura.

4.1.2 Otras guías en el empleo de soldadura por arco metálico protegido

Los factores que contribuyen a una alta calidad de las soldaduras en acero

inoxidable incluyen el manejo y almacenamiento apropiado de los electrodos,

una intensidad de corriente adecuada, junto con buenas técnicas para el

encendido y apagado del arco.

4.1.2.1 Manejo y almacenamiento de los electrodos

Los electrodos de acero inoxidable se suministran normalmente en paquetes

adecuados para un largo almacenamiento. Después que el paquete se abre,

los electrodos se deben guardar en gabinetes calefaccionados a una temperatura

recomendada por el fabricante. Si los electrodos han sido sobreexpuestos a la

humedad, deben ser reacondicionados a una temperatura y tiempo

indicados por el fabricante. Es preferible obtener las indicaciones precisas

del fabricante, dado que la temperatura varía con el tipo de recubrimiento,

pero a falta de esta información, las temperaturas más comunes que se usan son:


43

1. Almacenamiento de electrodos de cajas abiertas: 110 º C

2. Tratamiento de reacondicionamiento: 260 º C

La humedad en los recubrimientos es un inconveniente porque el hidrógeno

generado puede causar porosidad en la soldadura. Los poros pueden estar en el

interior de la soldadura o pueden alcanzar la superficie justo cuando el metal

se solidifica, formando poros visibles. La porosidad puede ocurrir en soldaduras a

tope cuando el contenido de humedad del recubrimiento es alto, pero ocurre más a

menudo en los filetes de soldadura. La humedad excesiva en el recubrimiento

de electrodos de aceros inoxidables dúplex tiene el riesgo añadido de causar

fragilidad por hidrógeno en la fase ferrítica, lo cual no es un inconveniente en

los aceros inoxidables austeníticos de la serie 300. Los electrodos mojados no

deben ser reacondicionados sino descartados.

La humedad en el recubrimiento no es la única causa de porosidad en la soldadura.

Soldar sobre superficies pintadas o engrasadas puede dar lugar a poros del tipo de

agujeros de gusano.

4.1.2.2 Intensidad de corriente

Los fabricantes de electrodos normalmente indican en cada paquete los

rangos recomendados de intensidad de corriente para cada diámetro.

Dado que los aceros inoxidables tienen una resistencia eléctrica más grande

que los aceros comunes, los rangos de intensidad de corriente pueden estar

entre un 25 y 50% de los utilizados para electrodos de acero común. Una

intensidad de corriente excesiva sobrecalienta el recubrimiento del electrodo, lo cual

a su vez causa una pérdida en la fuerza del arco y dificultad en dirigir el arco cerca de

la punta del electrodo.


44

4.1.2.3 Encendido y apagado del arco

Las mismas técnicas que se utilizan para el encendido y apagado del arco en

los electrodos de acero al carbono con bajo hidrógeno, tal como el E7018, son de

aplicación en la soldadura de los aceros inoxidables.

Algunas guías son:

- Encender el arco en algún punto de la junta de tal manera que el metal se

vuelva a fundir. Un encendido del arco lejos de la soldadura puede generar grietas,

y a menos que sean eliminadas, darán lugar a un área con resistencia a la

corrosión disminuida.

- No extinguir abruptamente el arco dejando un cráter en la soldadura.

Cuando el metal se solidifique, se formará una depresión, a menudo rellena

con escoria.

Una técnica aceptable es mantener el arco por unos momentos sobre la

soldadura, y luego moverlo rápidamente hacia atrás, alzando el arco del cordón de

soldadura. Otra técnica es apagar el arco contra una de las paredes de la junta

después de llenar el cráter.

- Evitar un movimiento excesivo del electrodo. Los limites de una ondulación

aceptable varían de acuerdo con el tipo de electrodo, y con los electrodos

con recubrimiento de tipo básico (-15) a menudo se necesita una pequeña

oscilación para lograr un buen cordón de soldadura. Sin embargo, una

oscilación excesiva a menudo resulta en un mayor aporte de calor, que puede

causar fisuras o deformaciones en la soldadura. La oscilación normalmente se

limita entre 2 y 2.5 veces el diámetro del alambre del electrodo.

4.2 Soldadura TIG

El proceso TIG (Tungsten Inert Gas) se usa ampliamente y es muy

adecuado para soldar acero inoxidable. Un gas inerte (normalmente argón) se


45

usa para proteger del aire al metal fundido de la soldadura. Si se necesita, se

agrega metal de aporte en forma de alambre dentro del arco, bien manual o

automáticamente. El proceso se ilustra en la figura 4-2. Mediante el proceso TIG se

puede soldar materiales tan finos como algunas centésimas hasta espesores grandes,

pero normalmente se usa hasta 1/4" (6.4 mm)

Figura 4-2: Esquema de la soldadura TIG.

Algunas ventajas de este proceso de soldadura incluyen:

- No hay escoria que eliminar, lo cual minimiza las tareas de limpieza posterior.

- Es un proceso de soldadura que se puede utilizar en todas posiciones, lo cual

lo hace especialmente apto para la soldadura de cañerías.

- No hay salpicaduras de soldadura que limpiar.

- Prácticamente no hay una variación en la composición química de la aleación

del metal de base durante la soldadura.

4.2.1 Equipamiento para soldadura TIG

Lo estándar es utilizar corriente continua, con electrodo negativo. Una

opción es utilizar corriente alterna, que es adecuada para soldar materiales finos


46

y para juntas que no están bien alineadas. La corriente alterna es también útil

para realizar la pasada de raíz en soldadura de cañerías. Las fuentes de potencia

normalmente cuentan con un dispositivo de encendido de alta frecuencia. Esto

permite que el arco se encienda sin tener que tocar la superficie, lo cual puede

resultar en una contaminación del electrodo de tungsteno .Algunas fuentes tienen

un dispositivo que permite que el electrodo sea posicionado sobre el trabajo, pero

el arco no se enciende hasta que la pistola sea levantada. Una ventaja sobre el

encendido por alta frecuencia es que elimina la posible interferencia sobre

componentes cercanos, tales como computadoras y componentes electrónicos los

componentes principales se muestran en la (figura 4-3)

Además de los controles para la intensidad de corriente en el tablero de

la fuente, a menudo es útil tener un dispositivo de control de intensidad por medio

de un pedal. Este dispositivo permite al operario aumentar o disminuir la

corriente durante el transcurso de la soldadura, para ajustarse a las

condiciones, como puede ser una junta desalineada. Una ventaja adicional es que

permite el apagado del arco reduciendo la intensidad de corriente.

Prácticamente no hay una variación en la composición química de la aleación

del metal de base durante la soldadura

.

Figura 4-3


47

Las pistolas son enfriadas por aire o por agua. Las enfriadas por aire están

limitadas a un rango de corrientes más bajo que las enfriadas por agua. Los

electrodos más comunes son los de tungsteno con un 2% de torio, debido a sus

excelentes propiedades de emisividad, aunque se utilizan electrodos de tungsteno con

otros agregados. Las opiniones difieren en cuanto al tamaño de los electrodos para

diferentes amperajes. Algunos están a favor de utilizar diferentes diámetros

para rangos de corriente diferentes, mientras otros usan un diámetro de 2.4 mm

para un rango de corriente mucho más amplio. También varían las preferencias en

cuanto a la terminación de la punta del electrodo, pero una de las usadas más

comúnmente es un afilado entre 20 y 25º con el extremo despuntado a 0.25 mm de

diámetro.

Las toberas o copas gaseosas vienen en una amplia variedad de tamaños

y formas, y es mejor adaptar la tobera a la aplicación. Los diámetros de copa más

grandes proveen mejor protección gaseosa, mientras las más pequeñas ayudan

a mantener un arco más estable y permiten una mejor visibilidad. Una alternativa es el

lente gaseoso, el cual crea un flujo laminar mediante pantallas especiales dentro de la

tobera. El flujo de gas inerte se proyecta a una distancia considerable de la

punta de la tobera, dando una mejor protección gaseosa y buena visibilidad.

Con cualquier proceso de soldadura que utilice gas inerte, es importante

revisar todas las conexiones para asegurar que no existan pérdidas en el

sistema. Si existiera una pérdida, por ejemplo en la línea de gas, el aire será

aspirado dentro de ésta, a pesar que se crea lo contrario.

4.2.2 Consumibles

Para soldar aceros inoxidables, en el escudo gaseoso se utiliza argón

puro, helio o mezclas de los dos. Las mezclas de argón con oxígeno que se

utilizan en la soldadura MIG no deben ser usados en la TIG, debido al rápido

deterioro de los electrodos de tungsteno. La adición de nitrógeno no se

recomienda por la misma razón. En la soldadura manual y realización de juntas por

debajo de un espesor de 1.6 mm se prefiere al argón como escudo gaseoso. Da

una buena penetración con una velocidad de flujo menor que la del helio, y


48

hay menos oportunidad de fundir la soldadura. El helio produce un mayor flujo

calorífico y una penetración más profunda, lo cual puede ser una ventaja en

algunas operaciones de soldadura automática. Las mezclas de argón-helio pueden

mejorar el contorno de la soldadura.

Los trozos rectos se utilizan normalmente en la soldadura manual, mientras que

los alambres en rollos o bobinas se usan en la soldadura automática. Son esenciales

prácticas convencionales de control de calidad para asegurar la limpieza de los alambres

y evitar la mezcla de las distintas calidades. El alambre desnudo debe ser limpiado antes

de ser usado y almacenado en un lugar cubierto.

4.2.3 Guías técnicas para el operador

La iniciación del arco se hace más fácil mediante dispositivos tales como un

arranque por alta frecuencia o un arco piloto. En ausencia de estos dispositivos, se

inicia el arco frotando la superficie con el electrodo, con lo cual se corre el riesgo de

contaminar al electrodo y al metal a ser soldado. Cuando sea práctico, es

recomendable utilizar pequeños trozos de planchuela de acero inoxidable adyacentes

a la soldadura, para eliminar el posible daño en el metal de base.

El soldador también debe ser cuidadoso cuando apaga el arco. El tamaño de la

parte fundida de la soldadura debe ser disminuido, de otra manera, cuando la

soldadura solidifique quedará un cráter y se producirá una grieta. En ausencia de un

pedal de control de corriente, se debe aumentar la velocidad de soldadura antes

de levantar el electrodo. Una buena práctica de apagado del arco es

particularmente importante en la pasada de raíz de soldaduras que se

realizan sólo desde un lado, de otra manera las grietas serán difíciles de reparar.

Después de que se rompa el arco, el soldador deberá mantener pistola sobre el

cráter por varios segundos para permitir que la soldadura se enfríe bajo la

protección de la atmósfera de argón.

Los aceros inoxidables son fáciles de soldar con el proceso TIG. Las aleaciones

son relativamente insensibles a una pobre protección gaseosa, comparadas con

metales reactivos, tales como titanio o zirconio. Sin embargo, es una buena práctica

proveer de una buena protección gaseosa, tanto a la soldadura como al respaldo, lo


49

mismo que mantener al metal de aporte dentro del escudo gaseoso durante la

soldadura.

Si el proceso tiene una potencial limitación, es que la soldadura pueda parecer

buena, pero tener un metal de aporte inadecuado. En algunas soldaduras, esta

práctica puede resultar en una forma cóncava, que tiene una tendencia a rajarse

en el centro. La utilización de un metal de aporte adecuado, produce una soldadura

ligeramente convexa y en algunas aleaciones mejora el nivel de ferrita, lo cual aumenta

la resistencia al agrietamiento.

En las soldaduras sujetas a ambientes corrosivos severos, a menudo

es necesario que la aleación de las soldaduras sea de un grado más alto que la del

material de base a ser unido, para dar una resistencia a la corrosión similar. Las

soldaduras de aleación enriquecida son sólo posibles con una generosa adición de

metal de aporte. Es difícil definir qué cantidad de metal de aporte se debe utilizar, pero

se estima que al menos un 50% del metal de la soldadura debiera provenir del metal

de aporte. Sin embargo, es importante que la mezcla con el metal de aporte adecuado

se produzca antes de que la soldadura se solidifique, de otra manera existirían zonas

segregadas de alta y baja aleación. Una causa de este tipo de segregación se debe a

una desigual fusión del metal de aporte, junto con una alta velocidad de solidificación.

Un ejemplo de dónde este tipo de segregación en la soldadura puede afectar en

forma adversa el comportamiento en servicio, es en la soldadura de raíz de los

piping utilizados en ambientes corrosivos.

4.3 Soldadura MIG

En el proceso MIG (metal inert gas, cuando se utiliza un escudo gaseoso de

gas inerte) o MAG (metal active gas, cuando se utiliza un gas activo), se establece

un arco entre el electrodo consumible y la pieza. El arco y la soldadura se protegen

de la atmósfera mediante un escudo gaseoso, compuesto principalmente por

gases inertes, argón y/o helio. Con el objeto de obtener una mejor acción del

arco la soldadura. Se utilizan opcionalmente pequeñas cantidades de gases activos,

tales como dióxido de carbono, oxígeno e hidrógeno. Algunas ventajas del proceso

MIG sobre los otros procesos de soldadura incluyen:


50

- Mayores velocidades de soldadura

- No hay escoria que eliminar, lo cual facilita el proceso de limpieza posterior

- Facilidad de automatización

- Buena transferencia de elementos a través del arco

El esquema se presenta en la figura 4-4

Figura 4-4:Soldadura MIG

Los componentes básicos del proceso MIG se muestran en la Figura 4-5


51

Figura 4-5: Diagrama esquemático del equipo MIG

El sistema MIG requiere del siguiente equipo:

1. Una máquina soldadora

2. Un alimentador que controla el avance del alambre a la velocidad requerida.

3. Una pistola de soldar para dirigir directamente el alambre al área de soldadura.

4. Gas protector, para evitar la contaminación del baño de soldadura.

5. Un carrete de alambre de tipo y diámetro específico.

Los tipos de transferencia metálica en la soldadura MIG tienen una profunda

influencia en las características del proceso, a un grado tal que a menudo es engañoso

dar Información general sobre el proceso MIG sin indicar el modo de transferencia del

arco.

Los tres modos más utilizados en la soldadura de aceros inoxidables son:

spray (Las gotas de material de aporte se transfieren al baño de fusión, gracias a la

corriente elevada, en forma de arco de aerosol continuo.), corto circuito y arco pulsado

(Sólo con generadores pulsados, también con corrientes bajas, se obtiene la

transferencia de pequeñas gotas al baño de soldadura. Este procedimiento es ideal

para soldar el acero inoxidable y el aluminio.).


52

4.3.1 Equipamiento para soldadura MIG

Las mismas fuentes de potencia, mecanismos de alimentación de

alambre y pistola que se usan para la soldadura de aceros ordinarios, se usan

en aceros inoxidables. Los recubrimientos plásticos en los conductos de alimentación

de alambre han demostrado ser útiles para reducir el arrastre con alambres de acero

inoxidable. El proceso MIG tiene más parámetros que controlar que el TIG y

la soldadura con electrodos recubiertos, tales como amperaje, voltaje, pendiente

de corriente, alimentación de alambre, velocidad de pulsos y modo de transferencia

del arco.

Consecuentemente, las fuentes de potencia para la soldadura MIG son más

complejas y costosas. Algunas de las fuentes más nuevas, tales como la de arco

pulsado sinérgico, han hecho la operación más simple, ya que provee sólo un

dial de control para el operador, y los otros parámetros se ajustan automáticamente. El

95% del tiempo, la corriente de soldadura utilizada es alterna. Esta corriente da una

penetración más profunda que la corriente continua, y un arco más estable. La

corriente continua se limita a aplicaciones que requieren una penetración

superficial, tales como la soldadura en solapa.

4.3.2 Consumibles

El gas que se usa como protección para el arco spray normalmente es argón con

1 o 2% de oxígeno. Las soldaduras por arco en cortocircuito y pulsado usan una

gran variedad de escudos gaseosos. Una mezcla popular en Norteamérica es 90%

helio, 7.5% argón y 2.5% CO2; pero en Europa, el helio es bastante caro y

se usa ampliamente una mezcla de 90% argón, 7.5% helio y 2.5% CO2.

Cualquiera sea la combinación, el gas de protección debe contener al menos un

97.5% de gases inertes (argón, helio o mezcla de los dos. El dióxido de carbono no

debe exceder el 2.5%, o la calidad de la soldadura y la resistencia a la

corrosión podrán verse reducidas.


53

4.4 La soldadura por arco sumergido

De los métodos de soldadura que emplean electrodo continuo, el proceso de

arco sumergido desarrollado simultáneamente en EE.UU. y Rusia a mediados de la

década del 30, es uno de los más difundidos universalmente. Es un proceso

automático, en el cual, como lo indica la figura 4-6, un alambre desnudo es alimentado

hacia la pieza. Este proceso se caracteriza porque el arco se mantiene sumergido en

una masa de fundente, provisto desde una tolva, que se desplaza delante del electrodo.

De esta manera el arco resulta invisible, lo que constituye una ventaja, pues evita el

empleo de elementos de protección contra la radiación infrarrojo y ultravioleta, que son

imprescindibles en otros casos.

Figura 4-6

4.5 Control de la generación de calor

No hay completo acuerdo de parte de los productores e investigadores en

soldadura en los límites apropiados de la generación de calor. El argumento para

una generación de calor grande (ver fórmula), es que da más tiempo para que la ferrita

se transforme en austenita, particularmente en la zona afectada por el calor. El

peligro de una generación de calor grande es que podría permitir que se formen en la

ferrita fases fragilizantes, tales como la sigma y la 475 ºC. Con los aceros

inoxidables dúplex de segunda generación, se necesita un tiempo más largo a

temperatura para que se desarrollen estas fases, así que no habrá una


54

fragilización significativa. Un rango de generación de calor generalmente aceptado

está entre 0.6 y 2.6 kJ/mm (kilo joules por milímetro), aunque se han usado

niveles tan grandes como 6.0 kJ/mm.

Cuando se deba usar un proceso de soldadura con niveles de generación de

calor menores a 0.6 kJ/mm, un precalentamiento entre 95 º C y 205 º C es útil para

reducir la velocidad de enfriamiento e incrementar el contenido de austenita en la

soldadura.

Cuando exista una duda en la cantidad apropiada de generación de calor a

aplicar para una aleación en particular, se recomienda contactar al proveedor

por recomendaciones específicas.

La generación de calor en kJ/mm se calcula como:

)1.4(1000*min)/(

60**mmVELOCIDAD

AMPERAJEVOLTAJE

4.6 Control de temperatura de interpaso

Uno de los primeros temores fue que una alta temperatura de interpaso pudiera

resultar en la fragilización a 475 º C, y se sugirió un límite máximo de temperatura de

interpaso de 150 º C. Este límite es conservador, y en algunos casos un límite

máximo de 230 º C podría ser aceptable. Sin embargo, con la finalidad de mantener la

consistencia, los fabricantes a menudo especifican el mismo valor utilizado

para los aceros inoxidables austeníticos (150 º C a 175 º C).

Es deseable que todas las pasadas de soldadura sean hechas con una

buena cantidad de metal de aporte para incrementar el contenido de níquel de la

soldadura. Una gran dilución con el metal de base puede resultar en una soldadura

con un alto contenido de ferrita, con baja ductilidad y dureza. Un ejemplo de

dónde esto puede ocurrir es en la primera pasada de soldadura en un piping, con una

gran dilución del metal de base. Se deberá tener un especial cuidado en agregar una


55

cantidad suficiente de metal de aporte enriquecido en níquel. Las juntas con bordes

suaves y bien ajustados favorecen la alta dilución y deben ser evitadas. Se prefieren

las juntas con una separación más grande, dado que requiere la adición de metal de

aporte.

4.7 Precalentamiento

No hay necesidad de precalentar en espesores de 6 mm y menos en las

soldaduras hechas con metal de aporte enriquecido en níquel. En secciones más

gruesas, y en soldaduras difíciles, se puede usar el precalentamiento para

minimizar el riesgo de una fisura en la soldadura. Cuando se debe usar un

proceso de soldadura con baja generación de calor (0.6 kJ/mm), un

precalentamiento entre 95 º C y 205 º C reduce el enfriamiento rápido y disminuye el

contenido de ferrita en la soldadura y en la zona afectada por el calor.


56

CAPITULO 5

Composición del cordón de soldadura (Selección del material de aporte)

5.1 Diagrama de Schaeffler: El Diagrama Schaeffler se usa principalmente para predecir la estructura del

metal de soldadura obtenido en la unión de aceros inoxidables disímiles, o de aceros

inoxidables con aceros al carbono, con o sin aleación.

Para su empleo se parte del cromo y el níquel equivalente del material base y

electrodos. Estos se calculan a partir de las fórmulas (5.1) y (5.2) dadas a continuación,

para luego graficarlas en el diagrama (figura 5-1).

Cromo equivalente: % Cr + Mo + 1.5 x % Si + 0.5 x % Nb (5.1)

Níquel equivalente: % Ni + 30 x %C + 0.5 x % Mn. (5.2)

Cuando se trata de unir materiales de la misma composición química, el punto

correspondiente al metal depositado se encontrará entre la recta trazada por los puntos

correspondiente al metal base y al electrodo. Su ubicación específica dependerá del

grado de dilución con que se trabaje. En el proceso arco manual el valor típico es de

30%.

En el caso de materiales disímiles sé grafican los puntos correspondientes al

cromo y níquel equivalente de ambos materiales base. Se obtiene el punto medio de la

recta trazado entre ambos puntos (siempre y cuando los materiales participen en la

misma proporción).

Después se une este punto con el punto correspondiente al electrodo. La

composición del material depositado se encontrará dentro de esta recta y dependerá

del porcentaje de dilución (30% para arco manual).

Para obtener el Cromo equivalente y el Níquel equivalente debemos tener las

composiciones químicas tanto de los metales base como de los aportes, estas las

encontramos como sigue:


57

Figura 5-1: Diagrama de schaeffler.

Metales de base: tablas 3-2, 3-3, 3-6 y Apéndice 2

Aportes : tablas 5-2, 5-3 y 5-4

Ejemplo de un acero AISI 410 con electro austenitico. (figura 5-2)

Queremos soldar un acero AISI 410 o UNS S41000 (0.15 %C, 1.0 %Mn, 0.04

%Smax, 1.0 %Si, 0.75 %Ni, 13.5 %Cr.) con un electrodo 309L (0.023 %C, 1.36 %Mn,

0.61 %Si, 0.022 %P, 0.010 %S, 12.8 %Ni, 23.20 %Cr) y suponemos una dilución del

30% (el metal base colabora con el 30% de la unión y el electrodo con el 70%).

¿Cuál es la composición del cordón resultante?

Representamos la chapa 410 por el punto B (cromo equivalente 15 %, Ni

equivalente 5.75%) y el electrodo 309L por el punto A (cromo equivalente 24.11%, Ni

equivalente 14.12%). Cualquier metal que resulte de la mezcla A y B estará en la recta

que los une. Dado que hemos supuesto que la dilución es del 30%, el punto C será el

resultante del cordón depositado y tendrá un 13% de ferrita. Por tanto es posible esta

soldadura sin peligro de fisuración en caliente.


58

Figura 5-2: Ejemplo para acero inoxidables iguales.

Ejemplo de soldadura disímil (figura 5-3)

Supongamos que debemos soldar un acero SAE 1045 (0.5% C, 0.9% Mn, 0.05

%Smax) con un acero AISI 316 (0.05 %C, 1.28 % Mn, 0.58 %Si, 0.015 %P, 0.010 %S,

12.8 %Ni, 9.5 %Cr, 2.5 % Mo) empleando un electrodo 309 Mo con la siguiente

composición (0.05 C, 1.34 % Mn, 0.42 Si, 0.012 P, 0.010 % S, 21 Ni, 27.10 % Cr).

¿Cuál es la composición del cordón resultante?

En el caso de los aceros al carbono debe considerarse un 50% descarburación al

soldar, por lo que en la fórmula del níquel equivalente debe reemplazarse el coeficiente

correspondiente al carbono por el valor 15 x % C. De esta forma tenemos que para el

acero SAE 1045 el cromo equivalente es igual a cero y el níquel equivalente igual a

15.45%, punto D. En el caso de la chapa AISI 316 tiene cromo equivalente 22.87% y

níquel equivalente 14.94 %, punto B. Para el electrodo el cromo equivalente es 27.61%

y el níquel equivalente de 14.17 %, punto A. Suponemos que ambas chapas (SAE 1045

y 316) participan por igual en la soldadura y que la dilución es del 30%. EL punto E es el

resultante de ambas chapas y el punto F el resultante de aplicar el 30% de dilución al

segmento AE. Por lo tanto, el cordón resultante tendrá un 10% de ferrita y también es

posible esta soldadura sin peligro de fisuración en caliente.


59

5.2 Selección del material del electrodo.

Uso de la Tabla 5-1: Elegir los metales de base que serán soldados, y encontrar la

intersección entre la respectiva línea y columna de la tabla. Por ejemplo: para soldar

acero al carbono (ASTM A36) con acero inoxidable AISI 316, la intersección de la línea

"316" y de la columna "acero al carbono" indica la selección de material de electrodo en

AISI 309.

Figura 5-3


60

Combinación

de metal de

base

301-

302- 304-

308

304L310-

314(a)316 316L 317

321-

347

405-

410- 420

430 446(b)Aceros al

Carbono

Aceros al

Carbono baja

aleación o Cr-

Mo

301-302-

304-308 308 308 308 308 308 308 308 309 309 310 309 309

304L 308L 308 308 308 308 309 309 309 310 309 309

310-314(a) 310 316 317 308 309 309 309 310 309 309

316 316 316 316 308 309 309 310 309 309

316L 316L 316 316L 309 309 310 309 309

317 317 308 309 309 310 309 309

321-347 347 309 309 310 309 309

405-410-420 410 430(c) 410(c) 410(c,d) 410(c)

430 430 430 430(c,d) 430(c)

446 446 430(c,d) 430(c)

Tabla 5-1 Aclaración:

(a) Susceptible a la fisura de solidificación (b) consumible a base de níquel es más adecuado para aplicaciones en temperaturas elevadas,

excepto en la presencia de azufre.

(c) en el caso de ser aceptado un depósito completamente austenítico, se puede utilizar 309 o

310.

(d) consumibles de acero al carbono pueden ser empleados, siempre que la pieza sea pre-

calentada y que haya un control de hidrógeno.


61

ELECTRODOS DE ACERO INOXIDABLE PARA SOLDADURA

POR ARCO

Propiedades mecánicas de la soldadura

Composición química de la soldadura (%)

Tipo Norma Resist. a la

Tracción Kg/mm2

E %

C Mn Si P S Ni Cr Mo Nb

Ø (mm)

Rango de Corriente

(A)

2.6 50 - 85

3.2 80 - 110

4.0 100 - 140307 AWS E307 -

16 60 - 63

30

-

40

0.09 4.27 0.70 0.014 0.010 9.84 19.75

5.0 150 - 190

2.0 30 - 50

2.6 50 - 85

3.2 75 - 110

4.0 110 - 140

308

CNS

E308 JIS

D308 - 16

AWS E308 -

16

50 - 56

36

-

42

0.05 1.30 0.60 0.018 0.010 10.20 20.07

5.0 140 - 180

2.6 50 - 85

3.2 75 - 110

4.0 100 - 140308L

CNS

E308L

JIS D308L -

16 AWS

E308L - 16

53 - 57

38

-

44

0.022 1.30 0.61 0.016 0.012 10.40 20.20

5.0 145 - 180

2.6 50 - 85

3.2 85 - 110

4.0 110 - 140309

CNS E309

JIS D309 -

16

AWS E309 -

16

57 - 62

32

-

44

0.06 1.32 0.65 0.015 0.010 12.90 24.20

5.0 150 - 190

2.6 50 - 85

3.2 85 - 110

4.0 110 - 140309L

CNS E309L

JIS D309L -

16 AWS

E309L - 16 54 - 58

33

-

42

0.023 1.36 0.61 0.022 0.010 12.80 23.20

5.0 150 - 190

2.6 50 - 85

3.2 85 - 110

4.0 110 - 140

309 Mo

CNS

E309Mo

JIS D309Mo -

16 AWS

E309Mo - 16

57 - 64

31

-

40

0.05 1.34 0.61 0.015 0.010 12.00 24.20 2.50

5.0 150 - 190

2.6 50 - 85

3.2 85 - 110

310 CNS E310

JIS D310 -

16

AWS E310 -

57 - 60 32

-

40

0.09 1.25 0.42 0.012 0.010 21.00 27.10

4.0 110 - 140


62

16 5.0 150 - 190

2.6 50 - 85

3.2 80 - 110

4.0 110 - 140312 AWS E312 -

16 68 - 73

22

-

26

0.10 1.31 0.60 0.011 0.012 9.10 29.00

5.0 150 - 190

2.6 50 - 85

3.2 80 - 110

4.0 110 - 140316

CNS E316

JIS D316 -

16

AWS E316 -

16

57 - 64

31

-

40

0.05 1.28 0.58 0.015 0.010 12.80 19.50 2.50

5.0 150 - 190

2.6 50 - 85

3.2 80 - 110

4.0 110 - 140316L

CNS E316L

JIS D316L -

16 AWS

E316L - 16 50 - 55

32

-

41

0.023 1.27 0.63 0.015 0.010 13.00 19.50 2.50

5.0 150 - 190

2.6 50 - 85

3.2 80 - 110

4.0 110 - 140317

CNS E317

JIS D317 -

16

AWS E317 -

16

56 - 62

30

-

41

0.06 1.30 0.58 0.018 0.011 12.80 19.50 3.50

5.0 150 - 190

2.6 50 - 85

3.2 80 - 100

4.0 100 - 140317L

CNS E317L

JIS D317L -

16 AWS

E317L - 16 53 - 60

30

-

42

0.025 1.29 0.57 0.014 0.010 13.95 19.50 3.50

5.0 150 - 190

2.6 50 - 85

3.2 80 - 100

4.0 110 - 140318

JIS D318 -

16

AWS E318 -

16 57 - 62

30

-

42

0.06 1.31 0.60 0.015 0.008 13.00 19.30 2.35 0.53

5.0 150 - 190

2.6 50 - 85

3.2 85 - 110

4.0 100 - 140347

JIS D347 -

16

AWS E347 -

16 53 - 60

31

-

42

0.05 1.22 0.60 0.014 0.011 9.20 19.50 0.61

5.0 150 - 190

2.6 50 - 85

3.2 80 - 110

4.0 100 - 140410

CNS E410

JIS D410 -

16

AWS E410 -

16

48 - 53

22

-

30

0.08 0.71 0.68 0.019 0.012 13.00

5.0 150 - 190

Tabla 5-2


63


64

Tabla 5-3

ALAMBRE DE ACERO INOXIDABLE PARA SOLDADURA MIG

Propiedades mecánicas de la

soldadura Composición química de la soldadura (%)

Tipo Norma Resist. a la

Tracción Kg/mm2

E % C Mn Si P S Ni Cr Mo Nb

Ø (mm)

0.8 0.9 1.0 1.2

308 JIS Y308

AWS ER

308 56 - 59

36 -

42 0.05 1.93 0.40 0.018 0.010 10.20 20.07

1.6 0.8 0.9 1.0 1.2

JIS

Y308L

AWS ER

308L

53 - 5738 -

44 0.022 1.88 0.45 0.016 0.012 10.40 20.20

1.6 0.8 0.9 1.0 1.2

309L

JIS

Y309L

AWS ER

309L

54 - 5833 -

42 0.023 1.92 0.47 0.022 0.010 12.80 23.20

1.6 0.8 0.9 1.0 1.2

316L

JIS

Y316L

AWS ER

316L

50 - 5532 -

41 0.023 1.88 0.42 0.015 0.010 13.00 19.50 2.55

1.6

Tabla 5-4


65

CAPITULO 6 Corrosión en aceros inoxidables

Algunas definiciones de corrosión son:

• Acción química, electromecánica, o biológica, lenta o acelerada de la naturaleza o el

medio ambiente, que degrada y destruye los materiales. Se manifiesta más

evidentemente en los cuerpos sólidos como son los metales, las cerámicas, los

polímeros artificiales, los agregados y los minerales fibrosos de origen natural.

• El fenómeno de la corrosión de la materia sólida consiste básicamente en la perdida

del equilibrio en las fuerzas cohesivas. Las fuerzas que mantienen la cohesión de la

materia sólida son de naturaleza eléctrica.

Esta cohesión es el resultado del equilibrio de las fuerzas de atracción entre los

núcleos atómicos positivos y los electrones con carga negativas, con las fuerzas de

repulsión de los electrones entre si y de los núcleos atómicos entre si.

6.1 Importancia

La corrosión, no es un hecho trivial, sino que, a nivel mundial, viene a ser uno de

los fenómenos más trascendentales en la economía de toda sociedad humana. En

términos generales de acuerdo con la Secretaria General de La Organización de Los

Estados Americanos (Programa Regional Desarrollo Científico y Tecnológico) los

perjuicios causados por la corrosión equivalen del 1.5 al 3.5% del Producto Nacional

Bruto en numerosos países.

6.2 Requisitos para que se presente la corrosión

1.- Un metal o aleación susceptibles. Aceros de alta resistencia, latones y aceros

inoxidables, y aleaciones comunes de aluminio, acero, fiero, etc.


66

2.- Un medio ambiente especifico. Por lo general un ambiente húmedo o salado, esto es

un ambiente lleno de iones específicos (iones de cloruro,)

6.3 Tipos de corrosión

6.3.1 Corrosión Generalizada

Este es el proceso corrosivo más común entre la mayoría de los metales y

aleaciones, pero en el acero inoxidable es muy escaso. Se puede presentar cuando se

utilizan ácidos minerales para la eliminación de incrustaciones salinas en industria

láctea o cervecera. El ácido sulfúrico y clorhídrico puede generar deterioro superficial y

generalizado a muy bajas concentraciones produciendo un deterioro de la superficie del

acero AISI 304, no así en aceros inoxidables que contengan molibdeno, como el AISI

316.

6.3.2 Corrosión por grietas o fisuras (Crevice corrosión)

Esta forma de corrosión se caracteriza por un intenso ataque localizado en

grietas expuestas a agentes corrosivos como los compuestos clonados (figura 6-1).

Este proceso es normalmente asociado al estancamiento de pequeños volúmenes de

solución causados por perforaciones en empaquetaduras, juntas labiales, defectos

superficiales o grietas bajo pernos u otros elementos de sujeción.

El fenómeno de corrosión es un proceso electrolítico donde se produce la

migración de material metálico en presencia de una solución (electrolito).

En corrosión los metales actúan como ánodo, mientras que el medio electrolítico

actúa como cátodo. Esta situación genera el proceso electroquímico de corrosión.

Este intercambio de iones metálicos (la red cristalina de la estructura metálica, se

carga negativamente y el electrolito se carga positivamente) genera una diferencia de

potencial que, da lugar al que los iones metálicos sean depositados en el electrolito. El


67

mecanismo básico de corrosión por grietas (crevice corrosión), considera un metal M en

contacto con una solución salina, en presencia de oxígeno.

En este proceso produce la disolución del metal M y la reducción de iones de

Oxígeno e Hidróxido (ecuación 6.1).

Figura 6-1: pieza afectada por corrosión por grietas

)2.6(442Re

)1.6(

22−

+

→++

+→

OHeOHOduccion

eMMOxidacion

Inicialmente, la reacción ocurre uniformemente sobre toda la superficie,

incluyendo el interior de las grietas. Cada electrón producido durante la formación del

ion metálico es inmediatamente consumido por el Oxígeno mediante una reacción de

reducción (ecuación 6.2).

Por otro lado por cada ion metálico que ingresa a la solución se produce un ion

Hidroxilo. Después de un corto tiempo, el oxígeno presente en la grieta formada se

agota, entonces la reducción del oxigeno se detiene. Esto por si solo no cambia el

desarrollo del proceso corrosivo ya que el área dentro de la grieta es muy pequeña,

respecto al área expuesta, por lo tanto proceso de corrosión prosigue. El agotamiento

del oxígeno tiene una influencia indirecta muy importante, la cual aumenta

proporcionalmente al tiempo de exposición del metal con el electrolito. Después del

agotamiento del oxígeno se detiene la reacción de reducción del oxígeno, aunque la

disolución del metal M continua. Esta situación tiende a producir un exceso de carga

positiva en la solución, la cual es necesaria equilibrar, con la migración de iones cloro a

la grieta.


68

Esto da como resultado el aumento de concentración de metal clorado en esta

zona.

)36(2 −+=+ −+−+ ClHMOHOHClM

La ecuación 6.3 muestra una solución acuosa típica donde el metal clorado se

disocia en un Hidróxido insoluble y ácido libre. Estos productos de hidrólisis están

presentes dentro de la grieta y son los responsables de aumentar la tasa de disolución

del metal M. Este aumento en la disolución aumenta la migración y da como resultado

un proceso acelerado o auto catalítico. Las razones de este proceso, aún no están

totalmente clarificadas.

En el caso particular de la industria de alimentos, este fenómeno se puede

apreciar en los intercambiadores de placas, la las zonas exteriores entre las placas y las

empaquetaduras Para que ocurra este tipo de corrosión por fisuras, aparte de estar en

presencia de iones cloro, es importante la presencia de Oxígeno disuelto en el

electrolito, ya que este compuesto es un pre-requisito para la ocurrencia de las

reacciones catódicas.

Es una práctica común dentro de la industria de alimentos la desinfección de los

equipos antes iniciar el proceso productivo. Normalmente es utilizada agua caliente, sin

embargo, dependiendo del nivel de sanitización requerido se hace necesario agregar

desinfectantes como Hipoclorito de sodio u otro tipo de sanitizantes clorados. A pesar

del alto poder corrosivo de las soluciones cloradas, especialmente en presencia de

Oxígeno, se puede asegurar una operación sin riesgos de corrosión si se consideran los

siguientes aspectos básicos:


69

Adicionalmente se puede tomar otras precauciones, como:

• Antes de introducir el desinfectante clorado, el equipo debe estar limpio y libre de

incrustaciones. Los residuos orgánicos reducen la eficiencia bactericida y facilitan

la acumulación de compuestos clorados en la superficie.

• Es necesario eliminar residuos de ácido antes de introducir soluciones de

Hipoclorito, ya que estos productos reaccionan formando ácidos altamente

corrosivos para el acero inoxidable.

• Después de desinfectar el equipo este debe ser drenado con agua

bacteriológicamente aceptable.

6.3.3 Corrosión por picaduras (Pitting)

La corrosión por picaduras es la disolución localizada y acelerada de un metal,

esto como resultado de la ruptura de la película de óxido (figuras 6-2 Y 6-3).

Muchas aleaciones como el acero inoxidable, son útiles solo porque producen en

forma espontánea una película pasivadora de óxido, la cual reduce en forma importante

la tasa de corrosión. Sin embargo estas películas son a menudo susceptibles a la

ruptura localizada, lo que da como resultado una acelerada disolución del metal. Si el

ataque se inicia en una superficie abierta, se llama corrosión por picaduras (pitting).

Esta forma de corrosión puede producir fallas estructurales en componentes por

perforación y por debilitamiento. La corrosión por picaduras se desarrolla solo en

presencia de especies aniónicas agresivas e iones cloro, aunque estos factores no son

los únicos. La severidad de la corrosión por picaduras tiende a variar logarítmicamente

con la concentración de cloro. El cloro es un anión de un ácido fuerte, y muchos

cationes metálicos muestran considerable solubilidad en soluciones con cloro. Este

compuesto es un anión relativamente pequeño y de alta difusividad, lo que interfiere en

la pasivación natural.


70

Figura 6-2: Corrosión por Picaduras.

Figura 6-3

La corrosión por picaduras es considerada como un proceso de naturaleza auto

catalítico, una vez que la perforación empieza a crecer, las condiciones desarrolladas

son tales que promueven el crecimiento de la perforación. Las reacciones catódicas y

anódicas que comprenden la corrosión están separadas espacialmente durante el

proceso. El medio inmediato a la perforación tiende a agotar los reactantes catódicos

como el oxígeno, lo cual permite que las reacciones catódicas se desarrollen en otras

partes de la superficie del metal expuesto, donde hay mayor concentración de

reactantes. En la zona cercana a la perforación empieza a aumentar la concentración

de cationes metálicos y especies aniónicas como el cloro, el cual eletroemigra a la

perforación manteniendo la carga neutral por balance de cargas asociadas a la

concentración del catión (ecuación 6.4). El pH en la corrosión por picaduras es bajo

debido a la hidrólisis del catión y la ausencia de reacciones catódicas locales.

El ácido clorhídrico generado es muy agresivo para casi todos los metales y por

lo tanto las picaduras tienden a propagarse.


71

)4.6(2)()(2 2222 ++++ +=++=+ HOHMeOHHOHMeOHMe

Las perforaciones a menudo crecen bajo la superficie del metal. Los poros a

menudo están cubiertos. Esta situación puede hacerla extremadamente difícil a la

detección visual, el conocimiento de la severidad del ataque puede ser pasado por alto

y la probabilidad de fallas catastróficas aumenta. La cubierta de la perforación puede

ser precipitaciones derivadas de las reacciones de hidrólisis y partículas que formaron

el film pasivador.

Estas cubiertas hacen que la detección óptica sea muy dificultosa ya que estos

materiales son reflectantes y se confunden con el metal base. Las perforaciones de

corrosión tapadas se pueden visualizar y exponer mediante agitación ultrasónica, la

cual revela la dimensión del daño.

Una vez que se rompe la película pasivadora y se inicia la corrosión por

picaduras, y se generan condiciones para que perforaciones estables vuelvan a crecer.

La ruptura de la película pasivadora inicia el proceso corrosivo y probablemente

es el fenómeno mas desconocido. Los mecanismos de penetración que inician esta

corrosión involucran el transporte de aniones agresivos a través de la película

pasivadora hacia la interfase metal/óxido.

La migración aniónica puede ser asistida por campo eléctrico en el film, Los

mecanismos de penetración se basan en la existencia de un tiempo de inducción para

que el cloro se transforme en electrolito.

Otras teorías indican que esta película está en constante ruptura y reparación. El

stress mecánico en superficies débiles o con imperfecciones, y la tensión superficial

pueden generar la ruptura de esta pelicular.

El crecimiento de la corrosión depende de la composición del material,

concentración del electrolito y potencial eléctrico. El fenómeno de transferencia de

masa, característica de esta, influye en la cinética de crecimiento, a través de la


72

concentración de electrolitos en la perforación. La estabilidad de este proceso depende

de la mantención de la composición del electrolito y el potencial en el fondo de la

perforación que debe ser lo suficientemente alto para evitar la repasivación.

En la industria de alimentos, líquidos de servicio como agua y salmueras

refrigerantes, son los mayores causantes de este tipo de daño. La corrosión por

picaduras puede asociarse a todo tipo de equipamiento, pero se encuentra en forma

mas frecuente en intercambiadores de calor, tuberías, fondos de estanques donde

pueden permanecen remanentes de productos de limpieza. Este problema se puede

agudizar con la presencia de Hipoclorito o cloro en el agua de enjuague.

En el caso de las salmueras refrigerantes, el caso del cloruro de Calcio es el mas

delicado ya que el acero inoxidable es particularmente susceptible a la corrosión por

este medio, sin embargo tomando algunas precauciones se puede evitar el daño.

Existe un aumento exponencial del número de perforaciones al reducir el pH en

el rango de 12-7 y una disminución en el rango 6-4. Al seguir bajando el pH, el tipo de

corrosión cambia de pitting a corrosión generalizada. La curva indicaría que lo ideal

sería mantener en un rango altamente alcalino, sin embargo el cloruro de calcio de

descompone a un pH 10.6, generando un precipitado de Hidróxido de Calcio, el cual de

deposita como incrustaciones en los equipos. Estos precipitados mantienen sales

cloradas que en las paradas de proceso, son precursores de procesos de corrosión.

Otro factor importante es la aireación de la salmuera. El aire contiene pequeñas

cantidades de dióxido de Carbono el cua genera una pequeña acidez al disolverse en

agua.

Esto tiene un efecto neutralizante de los componentes alcalinos de la solución,

por lo tanto, el pH de la solución disminuye. En esas condiciones, si se llega a niveles

cercanos a la neutralidad el proceso de pitting aumenta.

Considerando lo expuesto anteriormente, cuando de trabaja con este tipo de

salmueras, deben tomarse las siguientes precauciones:

a) Control del pH en un rango 9.5-10.

b) Eliminar la aireación. Es de especial importancia que las líneas de retorno al

estanque de acumulación eviten la formación de turbulencias y vórtices.


73

c) Cuando se limpia o drena un circuito se debe enjuagar con agua libre de cloro. Como

precaución, se recomienda recircular soluciones de soda o Meta silicato de sodios al

0.25%-0.5% para asegurar que los residuos estén en ambiente alcalino.

d) Mantener los equipos, especialmente intercambiadores de placas, libres de

incrustaciones.

6.3.4 Corrosión bajo tensión (CBT)

La corrosión por stress mecánico es otro tipo de corrosión localizada, se

reconoce por la presencia de fracturas de la estructura metálica (figura 6-4 y 6-5). La

morfología de este tipo de corrosión es muy característica.

Figura 6-4

Figura 6-5


74

En la superficie del metal se producen fisuras muy pequeñas de forma

ramificada. La cantidad de ramificaciones tiene directa relación con la concentración del

medio corrosivo y el nivel de tensiones del metal.

Cuando en los aceros quedan tensiones residuales o se crean éstas por efecto

de esfuerzos exteriores, tales como esfuerzos de tracción, deformaciones en frío,

soldaduras, y estos se someten a un ambiente corrosivo, especialmente clorados,

pueden producirse pequeñas fisuras, dando origen a la corrosión por tensiones. Las

grietas producidas son generalmente transgranulares o ínter granulares.

Como se ha indicado anteriormente, otras formas de corrosión son dependientes

de la cantidad de molibdeno que contenga el metal, sin embargo esto a veces no

sucede en la corrosión bajo tensiones. En términos teóricos, el AISI 304 y AISI 316

muestran una susceptibilidad similar, sin embargo, en términos prácticos la situación es

diferente.

Cuando un acero sufre corrosión por picaduras, este fenómeno provoca un punto

de stress mecánico, por lo tanto un material con alta susceptibilidad a la corrosión por

picaduras, también es susceptible a la corrosión por tensiones ya que el ambiente en el

cual se produce la corrosión por picaduras y por tensiones es el mismo, como por

ejemplo, en soluciones que contienen cloro, el AISI 304 presenta mayor susceptibilidad,

a estos dos tipos de corrosión, que el AISI 316.

En el caso de la industria cervecera, las etapas de preparación y fermentación

del jugo, el medio acuoso tiene una cantidad importante de cloruros, carbonatos y

sulfatos. Estos dos últimos compuestos forman incrustaciones en las paredes de los

estanques.

Durante las etapas de llenado y/o vaciado de los estanques, estas incrustaciones

se desplazan en la pared del estanque y al evaporarse el agua contenida, aumenta la

concentración de cloro de la incrustación. Bajo estas circunstancias están presentes

todos los factores precursores de la corrosión bajo tensiones; hay presencia de oxigeno,

cloro y las tensiones del metal son las producidas por el trabajo de cilindrado y

soldadura.


75

El aislamiento en estanques puede ser una fuente de corrosión. Para aislamiento

de estanque a alta temperatura, 120º C, se utilizan espumas de poliuretano con

retardadores de llama.

Retardadores como el tricloro-etil-propyl fosfato, tiende a hidrolizarse en

presencia de humedad, lo que a temperaturas moderadas generan ácido clorhídrico.

Azúcares líquidas de alta concentración (70%-80%), conteniendo 2000 ppm de

cloro, preparadas a partir de hidrólisis enzimática del almidón, son almacenadas a 45º C

para evitar la cristalización. Bajo estas condiciones el acero inoxidable AISI 316 tiene

alta resistencia a la corrosión, a pesar de tener una concentración relativamente alta de

cloro.

Sin embargo por razones operacionales, muchas veces la temperatura de

almacenamiento se eleva sobre los 60º C. Bajo estas condiciones, y después de 3 a 4

años, se ha observado que se presenta corrosión por tensiones en zonas cercanas a

las soldaduras, especialmente si se han utilizado calefactores eléctricos en el piping.

Los iones cloruro son los responsables de la mayoría de las fallas por corrosión

por tensiones en acero inoxidable, sin embargo también lo puede ser el Hidróxido de

Sodio.

Como por ejemplo, cuando se realizan operaciones de limpieza en

intercambiadores de placas con soluciones de soda al 2% a alta temperatura, puede

depositarse parte de esta solución en zonas cercanas a las uniones o cercanas a la

parte exterior de las placas, cuando hay fugas. En estos casos la solución acuosa se

evapora, dejando un depósito sobre la superficie metal/empaquetadura, generando

puntos de corrosión.

La corrosión bajo tensiones producida por cloro tiene una morfología

transgranular, en cambio la producida por hidróxido de sodio es una mezcla inter y

transgranular.


76

6.3.5 Corrosión intergranular Aceros inoxidables austeníticos, como el AISI 304, contienen un porcentaje

importante de carbono, el cual está en estado sólido a temperatura ambiente, por lo

tanto desde el punto de vista termodinámico el acero inoxidable es estable ya que

puede coexistir la solución sólida en fase austenítica del carbono, con el carburo de

cromo.

Sin embargo, cuando el metal se somete a un tratamiento térmico sobre los

1000º C y un posterior templado, el carburo de cromo se descompone, pasando a la

solución austenítica. Esto da como resultado una estructura uniforme de la solución en

fase austenítica, lo que le da al acero excelentes propiedades

Cuando el acero es sometido a tratamientos térmicos mal realizados,

calentamientos y enfriamientos defectuosos, o calentamientos excesivos sufridos por

soldadura, los átomos de carbono tienden a precipitar en la frontera reticular como

carburos de cromo.

Esta situación hace que la concentración de carburo de cromo sea mayor en la

frontera reticular que en zonas contiguas a los mismos, lo que genera una difusión de

este material entre una zona y otra. Esto da como resultado la disminución a la

resistencia a la corrosión. Este fenómeno se llama sensibilización (figura 6-6).

Figura 6-6: imagen de corrosión intergranular.

La sensibilización hace que el acero inoxidable quede expuesto a la corrosión

intergranular cuando está en ambientes corrosivos. En algunos casos también reduce la


77

resistencia a los fenómenos de corrosión por picaduras o grietas y en otros la corrosión

bajo tensión.

La corrosión intergranular se considera el principal punto débil en los aceros

inoxidables austeniticos. Este fenómeno consiste en la formación de carburos de cromo

preferencialmente en los bordes de granos que conduce a la formación de bandas

empobrecidas en cromo alrededor de los carburos formados (figura 6-7) facilitando, en

consecuencia, el progreso de la corrosión. Una de las soluciones para aumentar la

resistencia a la corrosión es bajar el contenido de carbono y/o añadir elementos

estabilizadores como Niobio y/o Titanio.

Para que formen los correspondientes carburos evitando así la formación de

cromo (ASTM, 1994). Sin embargo, contenidos de carbono excesivamente bajo

perjudican la dureza de los aceros inoxidables a temperatura ambiente

Figura 6-7: Variación del contenido en cromo correspondiente al entorno de dos

cristales contiguos con presencia de carburos de cromo precipitados de un acero

inoxidable austenítico del tipo AISI 304. El cromo desciende en la zona adyacente al

carburo a contenidos inferiores al límite de pasividad de la aleación.

Mediante ensayos de sensibilización es posible determinar la susceptibilidad de

un acero inoxidable austenitico a la corrosión intergranular. Dicho proceso consiste en

efectuar un recocido a temperatura entre 405-850 ºC y evaluar los tiempos de

precipitación de carburos de cromo. El tiempo de sensibilización de un acero inoxidable

austenítico depende, además de la temperatura, de su contenido de carbono así como

de la presencia o no de elementos estabilizantes (titanio, niobio). En el caso de los


78

aceros inoxidables de bajo contenido en carbono es necesario un tiempo largo para

obtener los precipitados.

6.4 Factores que afectan la resistencia a la corrosión de las soldaduras en acero inoxidable

6.4.1 Penetración completa de las soldaduras Es bien sabido que para lograr una óptima resistencia, las soldaduras a tope

deben penetrar completamente. En servicio corrosivo, cualquier rendija resultante de la

falta de penetración es un sitio potencial para el desarrollo de la corrosión por rendijas.

Un ejemplo típico de una rendija indeseable es una fusión incompleta en la pasada de

raíz en la soldadura en un piping. En algunos ambientes, la corrosión tiene lugar en la

rendija, la cual, a su vez, puede dar lugar a una falla en la junta soldada. 6.4.2 Sellar las rendijas en las soldaduras Las rendijas entre dos superficies de acero inoxidable tales como en los soportes

para bandejas en un tanque, tal como se muestra en la figura 6-8, también favorece la

corrosión por rendijas. Evitar tales rendijas es una responsabilidad del Ingeniero de

Diseño. Sin embargo, es útil que aquellos que están haciendo el equipo lo ayuden a

eliminar las rendijas siempre que sea posible.

Figura 6-8


79

6.4.3 Contaminación por hierro

Cuando un equipo nuevo de acero inoxidable desarrolla puntos de herrumbre,

casi siempre es el resultado de la contaminación por partículas de hierro. En algunos

ambientes, si el hierro no se elimina, puede tener lugar un severo ataque en forma de

corrosión por picado. En atmósferas no tan exigentes, las partículas de hierro pueden

actuar como un contaminante, afectando la pureza del producto, o presentar una

apariencia superficial desagradable a la vista. El hierro libre resulta a menudo incluido

en la superficie del acero inoxidable durante las operaciones de soldado. Algunas reglas

a seguir para evitar la inclusión de partículas de hierro son:

1. No permitir el contacto de las superficies de acero inoxidable con elementos de

hierro o acero. El contacto podría provenir de herramientas de izado, mesas de

acero o rack de almacenamiento, por citar algunas.

2. No usar herramientas, tales como discos abrasivos que hayan sido previamente

usados con hierro o acero ordinarios, ya que podrían tener hierro incrustado.

3. Usar sólo cepillos de acero inoxidable que nunca hayan sido usados con hierro o

acero al carbono. Nunca usar cepillos de alambre de acero al carbono.

4. No dejar las planchas u hojas de acero inoxidable en el piso, expuestas al tráfico.

Se deben guardar en posición vertical.

5. Si es posible, realizar las operaciones de fabricación de los equipos de acero

inoxidable en un lugar alejado de donde se realicen operaciones con hierro o

acero al carbono, para evitar contaminaciones con partículas de hierro

provenientes de amoladoras, herramientas de corte o arenadoras.

6.4.4 Evitar óxidos superficiales de la soldadura Para una mejor resistencia a la corrosión, las superficies de acero inoxidable

deben estar libres de óxidos superficiales. Los óxidos pueden estar en la forma de tinte

de calor, en el otro lado de la chapa, como resultante de la soldadura, o tinte de calor en

la soldadura, o en la zona afectada por el calor (ZAC). Los óxidos también se pueden

desarrollar en el lado interno de las cañerías soldadas con una purga inadecuada del

gas inerte.


80

Los óxidos pueden variar desde un color pajizo, pasando por el púrpura, hasta

negro. cuanto más coloreado es el óxido, más grueso es, y más fácilmente desarrollará

la corrosión por picado, causando un serio ataque al metal subyacente. Se debe

entender que los óxidos son peligrosos en ambientes corrosivos.

Normalmente, los óxidos no necesitan ser eliminados cuando el acero inoxidable

operará a alta temperatura, donde los óxidos se formarían nuevamente. El tinte de calor

a menudo conduce a la corrosión, una vez expuesto el acero inoxidable a la atmósfera

u otro ambiente levemente corrosivo.

Cuando después de haber tomado todas las precauciones normales, todavía hay

óxidos superficiales, deben ser eliminados mediante decapado ácido arenado o algunos

de los otros métodos que se discuten en la limpieza de Posfabricación.

6.4.5 Defectos relacionados con la soldadura

Se listan tres defectos relacionados con la soldadura, y el procedimiento para su

eliminación:

Las marcas de encendido del arco dañan la capa protectora del acero

inoxidable y crean imperfecciones similares a rendijas. Los puntos de parada de la

soldadura pueden crear defectos similares a pinchazos de alfiler en el metal soldado.

Ambas imperfecciones se deben eliminar mediante un ligero pulido con abrasivos

de grano fino.

Las salpicaduras de soldadura crean pequeñas marcas donde el metal fundido

toca la superficie y se adhiere. La capa protectora de óxido del acero inoxidable

es penetrada y se crean pequeñas rendijas donde esta capa es más débil. Las

salpicaduras de soldadura se pueden eliminar fácilmente aplicando una pasta a

ambos lados de la soldadura, que previene la salpicadura. Esta pasta, junto con las

salpicaduras, se lava en el proceso posterior de limpieza.

La escoria de algunas soldaduras practicadas con electrodos revestidos

es difícil de eliminar completamente. Pequeñas partículas de escoria resisten la

limpieza y permanecen particularmente donde hay pequeñas hendiduras u otras

irregularidades.


81

Estas partículas crean rendijas, y deben ser eliminadas mediante cepillado, un

ligero pulido o arenado con materiales libres de hierro.

6.5 Protección contra la corrosión Dentro de las medidas utilizadas industrialmente para combatir la corrosión están las

siguientes:

• Uso de materiales de gran pureza.

• Presencia de elementos de adición en aleaciones, ejemplo aceros inoxidables.

• Tratamientos térmicos especiales para homogeneizar soluciones sólidas, como el

alivio de tensiones.

• Inhibidores que se adicionan a soluciones corrosivas para disminuir sus efectos,

ejemplo los anticongelantes usados en radiadores de los automóviles.

• Protección catódica.

6.5.1 Impedir la reacción química

• Se puede introducir otra pieza para perturbar la reacción; es el principio del "ánodo de

sacrificio". Se coloca una pieza (a menudo de zinc) que se va a corroer en lugar de la

pieza que se quiere proteger; la reacción química entre el ambiente y la pieza

sacrificada impide la reacción entre el ambiente y la pieza útil.


82

6.5.2 Protección catódica La protección catódica es para controlar el proceso de corrosión de estructuras

metálicas subterráneas o sumergidas se lleva a cabo de dos maneras:

1) Uniendo un material que sea más electronegativo que el que se desea proteger

conocido como protección catódica con ánodos de sacrificio.

2) Inyectando corriente directa negativa a la estructura que se desea proteger, conocido

como protección catódica con corriente impresa.

La protección catódica es un método electroquímico cada vez más utilizado hoy

en día, el cual aprovecha el mismo principio electroquímico de la corrosión,

transportando un gran cátodo a una estructura metálica, ya sea que se encuentre

enterrada o sumergida. Para este fin será necesaria la utilización de fuentes de energía

externa mediante el empleo de ánodos galvánicos, que difunden la corriente

suministrada por un transformador-rectificador de corriente.

El mecanismo, consecuentemente implicará una migración de electrones hacia

el metal a proteger, los mismos que viajarán desde ánodos externos que estarán

ubicados en sitios plenamente identificados, cumpliendo así su función

En la práctica se puede aplicar protección catódica en metales como acero,

cobre, plomo, latón, y aluminio, contra la corrosión en todos los suelos y, en casi todos

los medios acuosos. De igual manera, se puede eliminar el agrietamiento por corrosión

bajo tensiones, corrosión intergranular, picaduras o tanques generalizados.

Como condición fundamental las estructuras componentes del objeto a proteger

y del elemento de sacrificio o ayuda, deben mantenerse en contacto eléctrico e inmerso

en un electrolito.

Requiere del cálculo de algunos parámetros, que son importantes para proteger

estos materiales, como son: la corriente eléctrica de protección necesaria, la resistividad

eléctrica del medio electrolito, la densidad de corriente, el número de ánodos y la

resistencia eléctrica que finalmente ejercen influencia en los resultados.


83

CAPITULO 7 Descascarillado, Decapado, Pasivado y Limpieza

Los términos «descascarillado», «decapado» y «pasivado» frecuentemente se

confunden, pero son procesos diferentes. Es importante tener claras las diferencias

entre estos procesos de tratamiento de superficies en relación con los aceros

inoxidables.

7.1 Definición de descarrillado

Descascarillado es la eliminación de una gruesa capa de óxido visible de la

superficie. Este óxido suele ser de color gris oscuro. Este proceso se hace

rutinariamente en la planta siderúrgica antes de entregar el acero. El descascarillado en

acería es un proceso que suele constar de dos fases, una para desprender

mecánicamente la «cascarilla de laminación», la segunda para retirar la cascarilla suelta

de la superficie metálica. A continuación la superficie de metal expuesta es

normalmente decapada para retirar la capa de metal situada inmediatamente debajo de

la cascarilla, pero esta fase del proceso debería ser considerada independientemente

(figura 7.1 y figura 7.1).

Figura 7-1: Superficie de acero inoxidable laminado en caliente antes del

descascarrillado: el color gris oscuro es consecuencia de las altas temperaturas a

las que se realiza el proceso de laminación en calientes estas temperaturas

inevitablemente producen una cascarilla de oxido de este tipo.


84

Figura 7-2: Superficie descascarillada, recocida y decapada: La cascarilla de oxido

se elimina por medios mecánicos (desincrustacion, granallado, cepillado) que dejan

la superficie áspera. A continuación esta de decapa y pasiviza. El resultado tiene un

aspecto gris mate.

Aunque pudiera producirse algún ligero descascarillado en la zona de soldadura

afectada por altas temperaturas o durante ciertos procesos de tratamiento térmico en

elementos fabricados de acero inoxidable, generalmente no se necesitan operaciones

adicionales de descascarillado.

7.2 Definición de Decapado

El decapado es la eliminación de una fina capa de metal de la superficie del

acero inoxidable.

Se suelen emplear mezclas de ácido nítrico y fluorhídrico para el decapado de

los aceros inoxidables. El decapado es el proceso utilizado para eliminar las manchas


85

de termo coloración por soldadura (figura 7-3) de la superficie de elementos de acero

inoxidable, en los que se ha reducido el contenido de cromo de la superficie del acero.

Figura 7-3: Elementos tubulares de acero inoxidable: las zonas soldadas han sido

sometidas a altas temperaturas y muestran una leve cascarilla. Estas manchas de

soldadura generalmente solo se pueden eliminar mediante decapado.

7.2.1 Métodos de Decapado

Existe una serie de métodos de decapado que pueden emplearse en los

elementos, módulos de construcción, y materiales de acero inoxidable para edificios.

Los principales métodos, empleados por los especialistas, en el decapado de elementos

enteros o grandes superficies son:

• Decapado por inmersión en tanque (figura 7-4)

• Decapado por aspersión (figura 7-5)


86

Figura 7-4: Decapado por inmersión en tanque: si las dimensiones de la pieza

fabricada se ajustan a las dimensiones del tanque, la pieza entera puede ser

sumergida en el tanque para su decapado. La temperatura y duración de la

inmersión afectan al resultado del proceso de decapado.

Figura 7-5: Decapado por aspersión: este proceso ofrece la ventaja de su ejecución

en el lugar habitual, pero exige los procedimientos adecuados de seguridad y

eliminación de ácidos.

La inmersión en tanque normalmente con lleva el decapado fuera del lugar

habitual; en las instalaciones del fabricante o en las del especialista en decapado. El


87

decapado por aspersión puede realizarse «in situ», pero debe ser ejecutado por

especialistas con los procedimientos y equipos adecuados de seguridad y eliminación

de ácido. La inmersión en tanque tiene la ventaja de tratar todas las superficies del

elemento para lograr una óptima resistencia a la corrosión y un acabado uniforme. Las

áreas más pequeñas, especialmente alrededor de las zonas de soldadura, pueden

decaparse mediante:

• Cepillado con pasta o gel (figura 7-6)

• Limpieza electroquímica

Figura 7-6: Pieza de acero inoxidable de pequeño tamaño, tratada mediante

cepillado con pasta decapante.

Es importante disponer de una experiencia y supervisión adecuadas para

minimizar los riesgos a la salud, seguridad y medio ambiente al tiempo que se obtiene

una superficie correctamente decapada. Puede producirse corrosión en las zonas

tratadas si los tiempos de contacto con el ácido y los procedimientos de aclarado final

no fuesen controlados adecuadamente conforme a las instrucciones del proveedor. Los


88

tiempos de contacto para los diferentes grados (tipos) de aceros inoxidables pueden

variar. Es importante que los operarios sean conscientes del tipo particular de acero que

se está decapando y los riesgos de los productos empleados, de forma que se

obtengan resultados seguros y satisfactorios.

Es importante que todos los rastros de productos, residuos y desechos de

decapado se eliminen completamente de la superficie de las piezas de acero, para

conseguir una superficie completamente resistente a la corrosión y sin manchas de

óxido. Los especialistas reconocidos en limpieza y recuperación de acero inoxidable

suelen emplear agua destilada (desionizada) en el aclarado final para obtener los

mejores resultados.

7.3 Definición de Pasivado El pasivado se suele producir de modo espontáneo en las superficies de acero

inoxidable, pero a veces puede ser necesario favorecer el proceso con tratamientos de

ácido oxidante. A diferencia con el decapado, durante el pasivado mediante ácido no se

elimina metal alguno de la superficie. En cambio la calidad y el espesor de la capa

pasiva crecen rápidamente en el proceso de pasivado mediante ácido. Pueden darse

circunstancias en que los procesos de decapado y pasivado se produzcan

sucesivamente (en lugar de simultáneamente), durante tratamientos que empleen ácido

nítrico, si bien el ácido nítrico por sí mismo sólo podrá pasivar las superficies de acero

inoxidable, no es un ácido efectivo para decapar aceros inoxidables.

7.3.1 Tratamientos de Pasivado

La capa pasiva sobre los aceros inoxidables no es el simple óxido o «cascarilla»,

que se formaría calentando el acero. Durante el calentamiento la capa pasiva natural

transparente aumenta de grosor formando manchas de «termocoloración» y finalmente

una cascarilla gris de óxido. La consecuencia de estas capas visibles de óxido es

normalmente una reducción de la resistencia a la corrosión a temperatura ambiente.

Los componentes de acero inoxidable, como los elementos de hornos, diseñados para

funcionamiento a altas temperaturas hacen uso de estos recubrimientos de cascarilla de


89

óxido más gruesos, y resistentes, para la protección frente a la oxidación a altas

temperaturas. En cambio, los componentes pensados para condiciones de trabajo a

temperatura «ambiente» dependen de una fina «capa pasiva» transparente para la

protección frente a la corrosión.

Aunque este proceso de pasivado se suele producir espontáneamente, el

proceso de formación de la capa pasiva de óxido rico en cromo puede favorecerse en

entornos muy oxidantes. El ácido nítrico es extremadamente útil para ello, y su uso está

muy extendido en los tratamientos de pasivado de acero inoxidable disponibles

comercialmente.

Ácidos menos oxidantes, como el ácido cítrico, también pueden ayudar a la

formación de la capa pasiva.

El pasivado por ácido debería ser considerado como una excepción, en lugar de

como la norma para componentes y elementos de acero inoxidable. El acero recibido de

acerías y mayoristas reconocidos será completamente pasivo. Sin embargo puede ser

necesario el tratamiento en piezas mecanizadas de formas complejas. En estos casos

particulares el aporte de oxígeno a todas estas superficies recién formadas podría ser

limitado, implicando que el proceso natural de pasivado tarde más tiempo en realizarse,

en relación con superficies al descubierto.

Existe el riesgo de que si piezas como éstas fuesen puestas en servicio en un

entorno, normalmente considerado como apropiado para el tipo de acero particular

empleado, pudieran no ser completamente pasivas y sufrir corrosión de forma

impredecible.

Los tratamientos de pasivado realizados en estas circunstancias eliminan este

riesgo de corrosión innecesario.

Es importante que las superficies de acero estén libres de cualquier cascarilla de

óxido (descascarilladas), tengan sus capas exteriores de metal protegidas por cromo de

la formación de óxido o de las que se hayan eliminado las manchas de termocoloración

mediante decapado, y estén limpias (sin contaminación orgánica, lubricantes de

máquinas, aceites y grasa), antes de realizar los tratamientos de pasivado por ácido. Si

no fuese así, estos tratamientos de pasivado no tendrán plena efectividad.


90

7.4 Limpieza

No puede dependerse solamente de los tratamientos por ácido para la

eliminación de aceites, grasas, o contaminantes inorgánicos que podrían también

impedir la correcta formación de la capa pasiva. Puede ser necesaria la combinación de

tratamientos de desengrasado, limpieza, decapado y pasivado para preparar

adecuadamente las superficies de acero inoxidable mecanizadas o manufacturadas

para las condiciones de trabajo previstas. Si las piezas de acero inoxidable estuviesen

sensiblemente cubiertas de grasa o aceite, entonces deberá realizarse una operación

de limpieza antes del tratamiento por ácido de lo contrario los resultados no serán los

esperados (figura 7-7).

Figura 7-7:Efecto irregular del tratamiento por ácido debido a la falta de una

limpieza previa

7.5 Termocoloración de Soldadura

La termocoloración es el resultado del engrosamiento de la capa de óxido

transparente que se forma espontáneamente en la superficie del acero. Los colores

producidos son similares a los «colores de templado» apreciables en otras superficies

de acero después de los tratamientos térmicos y van desde tonos pajizos claro al azul

oscuro (figura 7-3).


91

La termocoloración suele verse en las zonas afectadas por el calor de los

elementos soldados de acero inoxidable, incluso cuando se ha aplicado una adecuada

protección con gases (otros parámetros de soldadura como la velocidad pueden afectar

al tono del color de la mancha térmica formada alrededor del cordón de soldadura).

Según aparece la termocoloración en la superficie del acero inoxidable, el cromo se va

desplazando hacia la superficie del acero, (figura 7-8) puesto que el cromo se oxida

más fácilmente que el hierro del acero. Esto hace que quede una capa justo por debajo

de la superficie con un nivel inferior de cromo que en el volumen interior del acero, y por

tanto una superficie con una resistencia menor a la corrosión.

Figura 7-8: Pieza de acero inoxidable soldada en el estado “como quedo soldada”:

es probable que la cascarilla de oxido de paso a la corrosión si no es eliminada

adecuadamente.

Las manchas de termocoloración por soldadura visibles sobre las superficies de

acero inoxidable reducen la resistencia a la corrosión de la superficie. Es una buena

medida eliminar todas estas manchas visibles (figura 7-9).


92

Figura 7-9: Detalle de la zona soldada tras un tratamiento químico de superficie: el

objetivo de este tratamiento no es eliminar la propia costura de soldadura, sino la

mancha de soldadura que la acompaña.

Para aplicaciones de construcción, esto no sólo mejora la imagen estética de los

elementos de acero inoxidable soldados, sino que además devuelve al acero su

resistencia a la corrosión.

La termocoloración de los elementos de acero inoxidable puede eliminarse

mediante métodos de cepillado ácido con pasta o gel, decapado por aspersión,

decapado por inmersión en tanque o limpieza electroquímica, después de un

desengrasado rápido de la zona afectada. Podría ser necesaria una combinación de

técnicas de acabado, puesto que no puede dependerse exclusivamente de tratamientos

sólo de ácido nítrico para eliminar suficiente metal de la superficie.

Esto podría incluir tratamientos mecánicos (amolado o abrasión), seguidos por

una descontaminación con ácido nítrico. Es importante eliminar las manchas de

termocoloración de caras ocultas de las soldaduras de los elementos, cuando sea

probable que dichas caras queden al descubierto en el entorno de trabajo.

Las instrucciones de preparación del decapado del proveedor deben seguirse

minuciosamente cuando se eliminen manchas térmicas que contengan ácidos nocivos

para la salud. También podría producirse la picadura de la superficie del acero

inoxidable, si se empleasen tiempos de contacto excesivos.


93

Figura 7-10: Ensamblado de acero inoxidable antes y después del decapado: la

fabricación de piezas de acero inoxidables mas grandes comporta inevitablemente

una o mas zonas de soldadura. Es muy importante tratar la mancha de

termocoloración con la misma intensidad y atención en todas partes, incluso en

partes de la construcción de difícil acceso.


94

7.6 Contaminación por manchas de óxido

Para una óptima resistencia a la corrosión, las superficies de acero inoxidable

deben estar limpias y sin contaminación orgánica (grasa, aceite, pintura, etc.) o

metálica, especialmente de restos de hierro o acero al carbono.

Las manchas de óxido por contacto de la superficie con piezas de acero al

carbono ordinario (figura 7-11) se suele considerar como una corrosión de la propia

superficie de acero inoxidable. Esto puede ir desde una ligera «pelusa» amorronada o

rasguños de óxido hasta picaduras de la superficie en elementos como pasamanos.

Esta es una causa común de los problemas detectados en la instalación y entrega de

elementos de construcción de acero inoxidable.

«La contaminación por hierro», como sé a denomina habitualmente, puede ser

costosa de eliminar tras la entrega. Se evita fácilmente mediante una atenta

manipulación y con los adecuados procedimientos y controles de fabricación, pero

puede eliminarse mediante tratamientos adecuados.

Entre las fuentes habituales de contaminación por hierro en los elementos de

acero inoxidable están:

• El uso de herramientas, y equipos de proceso y manipulación de acero al

carbono (guardas, soportes, ganchos y cadenas de elevación, etc.) sin una

adecuada limpieza.

• El corte, fabricación o ensamblaje de metal en fábricas de «diversos metales»,

sin medidas de separación o limpieza apropiadas.


95

Figura 7-11: Contaminación por hierro del acero inoxidable: el ejemplo mostrado es

un caso típico de contaminación por hierro causada por el uso conjunto de hierro (o

acero) y acero inoxidable en el mismo trabajo sin una adecuada separación de los

materiales. En el proceso de descontaminación, es importante eliminar realmente.

Si se sospecha que se ha producido una contaminación de la superficie, existe una

serie de pruebas aplicables. Las normas americanas ASTM A380 y A967 resumen las

pruebas de contaminación por hierro. Algunas de las pruebas simplemente buscan

manchas de óxido por contacto con el agua o en entornos de alta humedad, tras

tiempos de exposición específicos. Pero para detectar que el hierro libre es el causante

de las manchas de óxido, deben aplicarse pruebas de «ferroxyl».

La norma ASTM A380 especifica el procedimiento detallado que hace uso de una

solución de prueba de ácido nítrico, agua destilada y ferrocianuro potásico.

Aunque esto puede hacerse siguiendo las instrucciones de la ASTM A380, los

preparados de pruebas deberán obtenerse de proveedores especializados en decapado

y limpieza de acero inoxidable.

Si se detectase contaminación por hierro, deberá eliminarse cualquier rastro.


96

Se puede emplear cualquier proceso de descontaminación que pudiese eliminar

completamente el hierro incrustado, pero es importante que toda la contaminación sea

eliminada y no esparcida por otras zonas de la superficie del elemento de acero

inoxidable.

Un proceso de eliminación que incluya una fase de solución ácida es preferible a

métodos de limpieza abrasivos de fase única, como el cepillado con cerdas de metal o

la limpieza mediante almohadilla de nailon abrasivo. Deberán evitarse los preparados

de ácido nítrico/fluorhídrico cuando sólo se necesite descontaminar las superficies de

acero inoxidable. El ataque químico de la superficie que podría producirse cuando se

usen estos agresivos ácidos de decapado podría ser intolerable para las superficies

descontaminadas.

7.7 Especificaciones de Decapado y Pasivado

Los tratamientos de decapado por inmersión en tanque, por aspersión y de

pasivado por ácido nítrico deberán confiarse a fabricantes o especialistas del acero

inoxidable.

La selección y control de estos procesos potencialmente peligrosos son críticos

para garantizar la obtención de acabados resistentes a la corrosión satisfactorios.

Deberán seleccionarse cuidadosamente operadores especializados,

asegurándose de que trabajan conforme a todas las normativas, códigos y leyes de

salud, seguridad y medio ambiente correspondientes a estos procesos. Cuando

proceda, los procesos y acabado de la superficie final deberían ser acordados y

especificados. El compromiso contractual del acabado superficial se alcanza, en

general, mediante un intercambio de los parámetros de medidas superficiales,

incluyendo rugosidad (Ra), reflectividad o brillo, pero deben ser confirmados por los

representantes de las muestras producidas por la empresa de acabados superficiales.

El pasivado se recoge en la Norma Europea:


97

• EN 2516:1997: Pasivado de aceros resistentes a la corrosión y descontaminación de

las aleaciones de níquel. Se asignan Clases de Proceso a las diversas familias de acero

inoxidable, que definen una o dos fases de los tratamientos de pasivado utilizando

soluciones de ácido nítrico o de dicromato sódico.

Las Normas Americanas cubren una gama más amplia de procesos incluyendo la

limpieza, decapado y pasivado. Las principales normas son:

• ASTM A380 - Norma de Limpieza, Descascarillado y Pasivado de Piezas, Equipos y

Sistemas de Acero Inoxidable

• ASTM A967 - Especificación de Tratamientos de Pasivado Químico de Piezas de

Acero Inoxidable.


98

CAPITULO 8 Procedimientos de limpieza de post-fabricación

Muy a menudo se supone que el producto, ya sea un tanque, un recipiente a

presión, la junta de un piping, etc., está listo para el servicio después de que se haya

realizado la última soldadura. La limpieza después de la fabricación debe ser tan

importante como cualquiera de los pasos discutidos anteriormente. La condición

superficial de los aceros inoxidables es crítica, bien cuando el producto no debe ser

contaminado (plantas farmacéuticas, alimenticias o nucleares), o cuando el acero

debe resistir ambientes agresivos, tales como en plantas de procesos químicos.

Las condiciones superficiales que pueden reducir la resistencia a la corrosión

se pueden agrupar en cuatro categorías: contaminación superficial, incrustaciones

de hierro, daño mecánico, o defectos relacionados con la soldadura. La Figura 8.1

ilustra algunas de las condiciones más comunes.

Figura 8-1: Defectos típicos de fabricación.

8.1 Contaminantes superficiales

En ambientes agresivos, los contaminantes orgánicos sobre las superficies de

acero inoxidable pueden favorecer la corrosión por rendijas. Tales contaminantes


99

incluyen grasas, aceites, marcas de lápices, pinturas, cintas adhesivas, y

otros depósitos pegajosos. La figura 8-2 muestra marcas de corrosión por rendijas

(en el área marcada 33) en un tanque de acero inoxidable. Las marcas se

formaron donde no se limpiaron las marcas de lápices antes de que el tanque fuera

puesto en servicio. La superficies a ser decapadas o tratadas con ácido deben

estar libres de contaminantes orgánicos para que el ácido sea efectivo en remover la

contaminación por hierro, óxidos superficiales o condiciones similares. Debido a

que poco se puede hacer durante la fabricación para reducir la contaminación

orgánica, el fabricante lo debe hacer durante la limpieza final.

Figura 8-2 : Corrosión en rendija que ocurrió cuando las marcas de lápices

no fueron limpiadas, en un recipiente de acero inoxidable.

8.2 Detección

La inspección visual se utiliza normalmente para detectar la contaminación

orgánica, mientras que se puede usar un trapo o papel para la detección de aceite o

grasa.

8.3 Remoción

El desengrasado, utilizando un solvente no clorado, es efectivo. La prueba


100

de rotura de la película de agua es una manera simple de juzgar la efectividad del

desengrasado. Una fina cortina de agua, aplicada con una manguera sobre la pared

del recipiente, se romperá alrededor de las superficies contaminadas con grasa o

aceite. El desengrasado se deberá repetir hasta que la película de agua deje de

romperse.

Los solventes clorados no se recomiendan debido a los restos de cloruros

que pueden permanecer y causar procesos de corrosión cuando la unidad sea

puesta en servicio.

8.4 Hierro incrustado

Algunas veces, los tanques o recipientes se oxidan poco tiempo después que son

despachados. Esto se puede deber a partículas de hierro incrustadas en la superficie

durante el proceso de fabricación. Las partículas de hierro se corroen en el aire húmedo

o cuando son mojadas, dejando marcas de óxido. Además de ser desagradables a la

vista, las partículas más grandes de hierro embebido pueden iniciar procesos de

corrosión por rendijas en el acero inoxidable subyacente. La figura 8-3 muestra

corrosión en varios puntos a lo largo de un rayón, donde se han incrustado partículas

de hierro. En servicio corrosivo, la corrosión por rendijas iniciada por grandes

partículas de hierro embebido, puedan llevar a fallas por corrosión, que de otra manera

no hubieran sucedido.


101

Figura 8-3: Una raya profunda hecha durante la fabricación, sirvió como

iniciadora de la corrosión en este recipiente.

8.5 Detección del hierro incrustado

La prueba más simple para la detección del hierro incrustado es mojar la

superficie con agua limpia y dejar que se escurra el exceso. Después de 24

horas, se inspecciona la superficie para detectar manchas de óxido. Esta es una

prueba muy simple, que cualquier taller puede realizar.

Una prueba más sensible se obtiene mediante el uso de la prueba del ferroxilo

(Cuadro 8-1). La solución se prepara mezclando los siguientes ingredientes:

Ingrediente

%

Cantidad

(volumen o peso)

Agua destilada

Ácido nítrico, 60-67%

Ferrocianuro de potasio

94

3

1.000 cm3

30 cm3

30 g

Cuadro 8-1


102

La solución se aplica mediante un rociador. La contaminación con hierro se indica

por la aparición de un color azul después de pocos minutos. La profundidad del color

es un indicador del grado de contaminación. La solución debe ser limpiada después

de algunos minutos mediante agua o un paño húmedo.

La prueba del ferroxilo es muy sensible y se puede aplicar tanto en el

taller como durante el montaje. Se puede entrenar al personal para realizarla en

unas pocas horas. Esta prueba generalmente se requiere para equipos de acero

inoxidable utilizados en plantas farmacéuticas, alimenticias, nucleares, al igual

que para equipos de proceso en industrias químicas. Una excelente guía básica

para estas pruebas es la norma ASTM A380, “P "Standard Recommended Practice

for Cleaning and Descaling Stainless Steel Parts".

8.6 Remoción del hierro incrustado

El decapado, que a menudo se realiza después del desengrase, es el

método más efectivo para eliminar al hierro embebido. En el decapado, una capa

superficial menor que 0.025 mm se elimina por corrosión, normalmente

con un baño ácido de nítrico / fluorhídrico a 50 º C. El decapado no sólo elimina la

contaminación por hierro y otros metales, sino que deja la superficie brillante y limpia,

y en su condición más resistente. Dado que el decapado es una corrosión controlada

y generalizada, se prefieren los aceros inoxidables de bajo carbono o

estabilizados. El proceso puede iniciar corrosión intergranular en la zona afectada

por el calor, en los grados no estabilizados. Debido a que el decapado es

agresivo, destruirá las superficies pulidas o brillantes.

Usando ácido nítrico solo, se eliminará la contaminación de hierro

superficial, pero no las partículas que estuvieran más profundas. Al tratamiento con

ácido nítrico solo, se lo llama también pasivado. Esto puede dar lugar a malas

interpretaciones, dado que la superficie decapada también se pasiva cuando entra en

contacto con el aire.

Los objetos pequeños se decapan mejor por inmersión. Los piping, tanques y

recipientes demasiado grandes para ser sumergidos, se pueden tratar haciendo


103

circular la solución dentro de ellos.

Cuando la prueba del ferroxilo muestra pequeñas zonas con hierro

embebido, se pueden eliminar mediante aplicación local de pasta de nítrico /

fluorhídrico. Para tanques grandes, llenarlos hasta una altura de 150 mm para

decapar el fondo, y eliminar localmente el hierro embebido en las paredes, es

también una alternativa práctica a circular la solución decapante a través de ellos.

Cuando el decapado no es práctico, se puede usar el arenado, pero no todos

los abrasivos dan buenos resultados. El arenado con esferas de vidrio produce

buenos resultados, pero antes de hacerlo se debe realizar una prueba para

determinar si eliminará la contaminación superficial. También se deberán realizar

pruebas periódicas para ver qué cantidad de esferas se pueden volver a utilizar antes

de que comiencen a recontaminar la superficie.

8.7 Reparación del daño mecánico

Cuando una superficie ha sido dañada y se requiere su

reacondicionamiento, la reparación se realiza normalmente mediante amolado, o

soldadura y amolado. Los defectos superficiales se eliminan primero por

amolado, preferiblemente con un disco abrasivo limpio de grano fino. La máxima

profundidad de amolado para eliminar defectos a menudo se especifica en las normas

de fabricación, y pueden variar entre el 10 y 25% del espesor total.

Cuando se necesita una reparación por soldadura, se puede hacer mediante

cualquiera de los procesos ya mencionados, pero se prefiere la TIG debido a la

facilidad en la realización de pequeñas soldaduras. Siempre se debe agregar metal de

aporte, y nunca se deberán permitir soldaduras "cosméticas" debido al riesgo que se

corre de grietas en las soldaduras y resistencia a la corrosión disminuida.


104

CAPITULO 9 Calificación del procedimiento de soldadura

Es una práctica normal para los fabricantes de equipos de proceso desarrollar o

mantener especificaciones para procedimientos de soldadura, para los distintos tipos.

Los operarios soldadores se prueban y certifican mediante la realización de

soldaduras de calidad aceptable. Hay un número de códigos de Sociedades

Industriales que gobiernan las calificaciones para la soldadura. Los dos más usados

en Estados Unidos para equipos resistentes a la corrosión son:

- American Society of Mechanical Engineers, ASME, Boiler and Pressure

Vessel Code - Sección IX, Welding and Brazing Qualifications;

- American Welding Society, AWS, Standard for Welding Procedure and

Performance Qualification - AWS B2.1

Internacionalmente, cada país tiene sus propias normas o códigos

individuales. Afortunadamente, hay una tendencia hacia la aceptación o intercambio

de especificaciones, en el interés de eliminar recalificaciones no deseadas.

Común a estos códigos es la identificación de variables esenciales que

establecen cuándo se requiere un nuevo proceso de calificación. Las variables

esenciales difieren para cada procedimiento de soldadura, pero algunos

ejemplos comunes pueden ser:

- Cambio en el metal de base a ser soldado (número P)

- Cambio en el metal de relleno (número F)

- Cambio significativo en el espesor a ser soldado

- Cambio en el gas inerte utilizado

- Cambio en el proceso de soldadura utilizado

La Sección IX de la Norma ASME de clasificación de números P, a menudo


105

determina si se necesita una nueva Especificación de Proceso de Soldadura. Un

cambio de número P a otro en el mismo metal de base requiere una recalificación.

También las juntas entre dos metales distintos de diferentes números P

requieren una especificación de proceso de soldadura separada, aún cuando las

pruebas de calificación hayan sido hechas para cada uno de los metales base

soldados entre sí. Los números P se muestran en la tabla 9-1

No se ha asignado a todas las aleaciones un número P. Las aleaciones que

no tengan un número requieren una calificación individual, aún cuando se haya

calificado para aleaciones similares en composición.

Tabla 9-1: números P

9.1 Calificación del Soldador

Para cumplir con las especificaciones para calificación en soldadura, tales

como la ASME y ASTM, los soldadores deben pasar por una prueba de

calificación. Un programa de entrenamiento previo no sólo es esencial antes de

tomar las pruebas de calificación, sino que también aseguran la calidad en

la ejecución de la soldadura. Los aceros inoxidables son tan diferentes de los

aceros ordinarios en sus características, que se debe dar tiempo a los operarios

para entrenamiento y práctica. Una vez que están familiarizados con los

aceros inoxidables, muchos de ellos los prefieren. Los entrenamientos deben

cubrir no sólo los diferentes metales de base y procesos de soldadura, sino


106

también las formas a ser soldadas, tales como tubos o chapas finas, o soldaduras en

posiciones poco usuales; ejemplo de esto se encuentra en la figura 9-2


107

Figura 9-2: Esquemas Básicos de Soldadura

9.2 Preparación para la soldadura

Los aceros inoxidables deben ser manejados con un poco más de cuidado que

los aceros ordinarios, en el corte y montaje. El cuidado que se tome en la preparación

para la soldadura será tiempo bien usado, lo que incrementará la calidad de la

soldadura y la terminación del producto, lo cual dará un óptimo rendimiento en servicio.


108

9.3 Corte y preparación de las uniones

Con excepción del corte oxiacetilénico, el acero inoxidable puede ser

cortado con los mismos métodos utilizados para el acero al carbono. El corte

oxiacetilénico resulta en la formación de óxidos de cromo refractarios, que

impiden un corte preciso y parejo. El espesor y la forma de las partes a ser

cortadas o preparadas para la soldadura, son los que dictan cuáles de los métodos

que se muestran en la Tabla 9-1 serán los más apropiados.

Método Espesor Cometario

Guillotina Láminas, cintas, placas finas Preparar el borde expuesto al

ambiente

para eliminar rendijas Corte por sierra

y abrasivo Amplio rango de espesores Eliminar lubricantes o líquidos de

corte antes la soldadura o tratamiento

térmico Maquinado Amplio rango de formas Eliminar lubricantes o líquidos de

corte antes de la soldadura o

tratamiento térmico

Corte con arco de plasma

Amplio rango de espesores Amolar las superficies cortadas para

limpiar el metal

Corte con polvo metálico

Amplio rango de espesores Corte menos preciso que con plasma,

se deben eliminar todas las escorias

Corte por arco degrafito

Usado para acanalar la

parte de atrás de

soldaduras y cortar formas

irregulares

Amolar las superficies cortadas

para limpiar el metal

Tabla 9-1: Métodos de corte de Acero Inoxidable

9.4 Diseño de las uniones

El diseño de juntas utilizadas para acero inoxidable, es similar a las de los aceros

ordinarios. El diseño de junta seleccionada debe producir una soldadura de resistencia

apropiada y desempeño, manteniendo bajos los costos. Las soldaduras a tope deberán

ser con penetración completa, para servicios en atmósfera corrosiva. Los filetes de


109

soldadura no necesitan tener penetración completa, siempre que se suelden ambos

lados y las puntas para evitar espacios que puedan juntar líquidos y permitir la corrosión

por rendijas.

La conexión de secciones de piping mediante filetes de soldadura deja una rendija

grande en el interior del diámetro, lo cual favorece una corrosión por rendijas y

microbiológica, y debe ser prohibida en toda construcción de piping de acero inoxidable,

para todo servicio.

El acero inoxidable fundido de la soldadura es bastante menos fluido

que el acero al carbono, y la profundidad de la penetración de la soldadura no

es tan grande. Para compensar, las juntas de soldadura en acero inoxidable deberán

tener un chaflán y un espacio para la pasada de raíz más anchos. El proceso de

soldadura también influye en el diseño de junta óptimo. Por ejemplo, la

soldadura MAG por spray de arco, da una penetración mucho más profunda que

la MAG por cortocircuito.

9.5 Montaje

El diseño de juntas típico para la soldadura de chapas y planchas se muestra en la

figura 9-3 a 9-7. El diseño típico para juntas de tubos con soldadura MIG, ya sea con o

sin insertos consumibles, se muestran en las figuras 9-8 y 9-9 Los insertos de

anillos consumibles se usan ampliamente, y se recomiendan para una penetración

adecuada.


110


111

9.6 Limpieza en la preparación de la soldadura

El área a soldar que debe ser limpiada incluye los bordes de la junta y 50

a 75 mm de la superficie adyacente. Una limpieza inapropiada puede causar

defectos en la soldadura tales como fisuras, porosidad o falta de fusión. La

resistencia a la corrosión de la soldadura y de la zona afectada por el

calentamiento se puede reducir sustancialmente si se deja material extraño en la

superficie antes de la soldadura o una operación de calentamiento. Después de

limpiadas, las juntas deben ser cubiertas, a menos que se realice inmediatamente

la soldadura.

Las juntas a ser soldadas deberán estar libres de los óxidos superficiales

que quedan frecuentemente después del corte por métodos térmicos. Estos

óxidos están compuestos preferentemente por compuestos de cromo y níquel, los

cuales se funden a una temperatura mucho mayor que el metal de base, y por lo tanto

no se funden durante la soldadura. A menudo una capa de óxido queda atrapada en la

soldadura, resultando en un defecto que es dificultoso detectar por radiografía. Esto es

una diferencia básica con la soldadura del acero ordinario. Con el acero, los óxidos de

hierro funden a casi la misma temperatura que el metal de base. Si bien se considera

mala práctica soldar sobre una capa de óxido en acero, esto no presenta el problema

causado por los óxidos en el acero inoxidable. Las diferencias entre las

temperaturas de fusión del metal y sus óxidos se presentan en la Tabla 9-2

Metal Temperatura

de fusión (ºC)

Oxido

metálico

Temperatura

de fusión Hierro 1537 Fe2O3 1565

Níquel 1454 NiO 1982

AISI 1400 - 1454 Cr2O3 2266

Tabla 9-2: Temperatura de fusión de

metales y óxidos metálicos


112

Con metales muy finos, tales como cinta por debajo de 0.25 mm, puede ser

necesaria una limpieza especial con vapor, dado que capas finas de óxido

superficial pueden quedar atrapadas en la soldadura que se solidifica muy rápido.

Los aceros inoxidables que han estado en servicio, a menudo requieren una

limpieza especial. Si la aleación ha estado expuesta a altas temperaturas, la superficie

estará fuertemente oxidada, carburizada o sulfurizada. Estas capas deben ser

eliminadas mediante esmerilado o maquinado. La limpieza con cepillos de alambre

pule y no remueve los óxidos firmemente adheridos. El equipamiento de acero

inoxidable que ha estado en servicio químico, puede estar contaminado por

el producto.

Un buen ejemplo es un medio cáustico, que si se deja en la superficie durante la

soldadura, la misma y la zona calentada desarrollarán fisuras. Es una práctica

recomendable neutralizar los residuos alcalinos con una solución medianamente

ácida y los ácidos con una solución medianamente alcalina, antes de

proceder a la reparación de equipos que hayan estado en contacto con elementos

químicos. Al tratamiento neutralizador debe seguir siempre un lavado con agua

caliente para eliminar los residuos.

9.6.1 Elementos contaminantes y limpieza

Hay un número de elementos y compuestos que deben ser eliminados de la

superficie antes de la soldadura. Si no se sacan, el calor de la soldadura puede

causar fisuras, defectos de soldadura o disminución en la resistencia a la corrosión en

la soldadura y en la zona afectada por el calor. Los elementos a ser evitados y su

fuente común son:

Azufre, carbono: Hidrocarburos tales como fluidos de corte, grasa, aceite,

ceras e imprimantes

Azufre, fósforo, carbono: lápices para marcar y pinturas


113

Plomo, zinc, cobre: Herramientas tales como martillos, barras de respaldo de

cobre, pinturas ricas en zinc.

Suciedad del taller: Cualquiera o todos de los ya citados

La limpieza para eliminar estos contaminantes se puede realizar

siguiendo unas pocas recomendaciones, junto con el sentido común. Los

contaminantes metálicos y materiales que no tengan una capa de grasa, se pueden

eliminar mediante un pulido o arenado. Es esencial que los elementos que se usen

para este tratamiento no estén contaminados con hierro de operaciones anteriores. Un

tratamiento con ácido nítrico, seguido de una neutralización, puede también eliminar

metales de bajo punto de fusión, sin afectar al acero inoxidable.

Los contaminantes a base de aceite o grasa (hidrocarburos) deben ser

eliminados mediante limpieza con solventes, debido a que no son eliminados mediante

tratamiento ácido o con agua. Los trabajos grandes se limpian normalmente

mediante paños saturados con solvente. Otros métodos aceptables incluyen

inmersión, trapeado o pulverizado con soluciones alcalinas, emulsiones, solventes,

detergentes o una combinación de éstos; por limpieza con vapor, con o sin un limpiador,

o por agua a alta presión.

Un procedimiento típico para eliminar aceites o grasas incluye:

- Eliminar el exceso de contaminante por limpieza con un trapo limpio

- Limpiar el área a soldar (por lo menos 50 mm a cada lado de la soldadura) con

un solvente orgánico, tales como: Solventes alifáticos, clorados (ver precauciones

más abajo) o mezclas de los dos. Usar únicamente solvente limpio y trapos sin uso

previo.

- Eliminar los solventes secándolos con trapo limpio

- Asegúrese de la completa limpieza. Un residuo en el trapo de secado puede

indicar limpieza incompleta. Donde el tamaño lo permita, utilizar el test del

rompimiento de la película de agua.

La selección de los solventes para limpieza involucra algunas consideraciones,

aparte de su habilidad para eliminar grasas o aceites. Dos precauciones son las


114

que siguen:

• Solventes clorados: Muchos solventes comerciales contienen clorados y son

efectivos en la limpieza de partes maquinadas y componentes libres de

fisuras. El problema potencial con solventes clorados es que pueden

permanecer y concentrarse en fisuras, y más tarde iniciar procesos de corrosión

por rendijas o por stress. Ha habido innecesarios y costosas fallas en

el acero inoxidable de intercambiadores de calor después de limpiarlos con

solventes clorados. La limpieza de áreas abiertas con solventes clorados no

presenta problema, pero antes de arriesgar una mala aplicación, algunas

organizaciones prohíben el uso de cualquier solvente clorado para

cualquier tarea. Los solventes no clorados se prefieren para la limpieza

del acero inoxidable, y se debe usar siempre en la limpieza de equipos y

piezas con ranuras.

• Riesgos para la salud: Están incluidos cancerigenos, agentes tóxicos,

irritantes, corrosivos, sensibilizantes y cualquier agente que dañe los

pulmones, piel, ojos o la mucosa de las membranas. Cada Organización

debe asegurar que los solventes que utiliza no son peligrosos para el

personal o equipo. Además del efecto tóxico, se debe prever el venteo de

vapores explosivos, y la evacuación segura de las soluciones usadas.

Obviamente estos procedimientos deberán estar de acuerdo con las

disposiciones de los Organismo Estatales. Los solventes utilizados en la

limpieza previa de las soldaduras incluyen, pero no están limitados a:

- no clorados: tolueno, metil etil cetona, y acetona

- solventes clorados: 1.1.1 tricloroetano

Todos deben ser utilizados de acuerdo con los requisitos de las normas

regulatorias y las instrucciones del fabricante.


115

9.7 Sostenes y posicionadores

Los sostenes se diseñan habitualmente para cada montaje particular, y

mantienen a las partes juntas durante la operación de soldadura. Cuando los

sostenes están ligados a posicionadotes, existe la ventaja adicional de que la

soldadura se puede realizar en la posición más conveniente. Algunas ventajas de

usar sostenes son:

- mejor ajuste de las juntas

- menos tiempo de punteado y soldadura

- se minimiza la distorsión

- la terminación del montaje se hace con tolerancias menores

Es importante que la superficie de los sostenes que sostienen las partes

de acero inoxidable no introduzcan contaminación por hierro. Esto se puede evitar

haciendo que las superficies en contacto con las piezas de acero inoxidable, también

sean del mismo material. Estos sostenes deberán usarse sólo para montaje de

piezas de acero inoxidable.

9.8 Materiales de respaldo

Se pueden utilizar materiales de respaldo en la soldadura de chapas o

planchas, a menos que se puedan soldar ambos lados. Sin un respaldo, la parte de

abajo puede tener una penetración errática, con fisuras, huecos y oxidación excesiva.

Tales defectos reducen la resistencia de la soldadura y pueden iniciar una corrosión

acelerada.

El cobre, con su alta conductividad térmica, es el material más usado para

barras de respaldo.

Los diseños típicos de barras de respaldo para usar con o sin gas de respaldo, se

muestran en la Figura 9-10


116

Figura 9-10:Diseño de ranuras en barras de respaldo

(A) ranura estándar para uso sin gas de respaldo

(B) ranura cuadrada empleada con gas de respaldo

En una operación normal de soldadura, la barra de cobre enfría el metal que

se suelda. El arco no debe ser mal direccionado al punto tal que el cobre se funda y

se incorpore dentro de la soldadura de acero inoxidable, o resultará una rajadura

en la soldadura. Es una buena práctica decapar después de soldar para eliminar

trazas de cobre de la superficie e imprescindible si a la soldadura sigue un

tratamiento de temple.

El respaldo con argón provee una excelente protección al lado interno de las

soldaduras con TIG. Ayuda a controlar la penetración y mantiene una superficie

brillante y limpia. El nitrógeno también se usa como gas de respaldo, y tiene un

precio ventajoso comparado con el argón. Sin embargo, el nitrógeno no debiera

introducirse dentro de la atmósfera del arco, porque podría alterar la composición de la

soldadura.

Cuando una barra de cobre de respaldo o una purga con gas inerte no sea práctica,

hay productos cerámicos, cintas y pastas disponibles comercialmente. Estos ofrecen

alguna protección contra el quemado, pero dan poca protección contra la

oxidación, así que será necesaria una limpieza final por medios abrasivos o

decapado con ácidos.


117

9.9 Punteado de la soldadura

Las juntas no soportadas con sostenes, se deberán puntear para mantener

una alineación y espaciado uniforme. Las puntadas se deberán hacer en

secuencia para minimizar el efecto de contracción. Para realizar el montaje de dos

chapas, se deberán hacer dos puntadas en cada punta de la chapa, y luego una en el

medio, tal como se muestra en la Figura 9-11 A. La Figura 9-11 B muestra cómo se

acercan las chapas cuando las puntadas se realizan desde un extremo hacia el

otro.

Figura 9-11 :La secuencia correcta de puntadas se muestra en A Cuando las

puntadas se realizan sólo desde un lado, los bordes se juntan, como se muestra

en B

Los puntos de soldadura en el acero inoxidable deberán estar

considerablemente más juntos que lo que sería necesario para el acero al

carbono, dado que una expansión térmica más grande del acero inoxidable causa

mayor distorsión. Una guía aproximada, es usar la mitad de la distancia que se usa en

el acero al carbono, cuando la distorsión sea un factor importante.

La longitud de las puntadas de soldadura deberán ser tan cortas como 3 mm, o

un pequeño punto de soldadura para materiales finos, y hasta 25 mm de longitud


118

para placas gruesas. Lo que es más importante, es que las puntadas no causen

defectos en la soldadura final. Las puntadas gruesas o muy altas deberán ser

esmeriladas. El tamaño de las puntadas se controla más fácil con el proceso

TIG, siendo una buena elección para realizar puntadas de soldadura. Aquellas

que se incorporen a la soldadura final deberán ser limpiadas con cepillo o

esmeriladas. Se deberán inspeccionar para comprobar que no tengan rajaduras, o

eliminarlas por esmerilado.

9.10 Montaje de juntas de tuberías para soldadura TIG

Los puntos de soldadura son importantes porque normalmente quedan

incluidos en la soldadura final. La purga con gas inerte antes de este proceso es

necesaria como protección contra la oxidación. En las juntas por puntos con

insertos consumibles, o soldaduras de raíz abiertas, como se las suele llamar,

existe una fuerte tendencia de las fuerzas de deformación a cerrar la junta. Para

mantener la separación deseada, puede ser necesario utilizar espaciadores e

incrementar el tamaño y la cantidad de puntos de soldadura. Los

espaciadores normalmente son pequeños pedazos de alambre limpio de acero

inoxidable de diámetro adecuado.

Cualquier punto de soldadura defectuoso o fisurado debe ser eliminado mediante

esmerilado. Ambos extremos de los puntos de soldadura en raíz abierta deberán

ser biselados para ayudar a que se fundan dentro de la soldadura de raíz.

La necesidad de mantener una separación adecuada durante la pasada de

soldadura de raíz se debe a dos razones. La primera es que un espaciamiento

uniforme ayuda al soldador a producir un contorno óptimo en el diámetro interno

del tubo. Cuando la junta es muy cerrada, hay una tendencia a raíces cóncavas

en lugar de la deseable, que es levemente convexa. La segunda es que se necesita

mantener una composición química uniforme en la pasada de raíz. Para muchas

aplicaciones en corrosión, la adición de metal de aporte es esencial para que la

soldadura tenga una resistencia a la corrosión similar a la del metal de base. Si la junta

es muy chica, será imposible fundir una cantidad adecuada de metal de aporte dentro

de la soldadura de raíz.


119

Por ejemplo, los aceros inoxidables con el 6% de molibdeno requieren una

adecuada separación de la raíz y el agregado de un metal de aporte adecuado.

9.11 La purga durante la soldadura de raíz en piping

El interior del piping debe ser purgado con un gas inerte adecuado antes de la

pasada de raíz con TIG. La falta de purga puede resultar en una superficie muy

oxidada en la parte interior del piping, con una resistencia a la corrosión menor. La

purga se realiza normalmente con argón puro, pero también se suele utilizar el

nitrógeno, debido a su bajo costo. Con los aceros inoxidables dúplex, el respaldo

gaseoso con nitrógeno compensa la pérdida del mismo en el metal soldado, y devuelve

a la soldadura su resistencia a la corrosión por picado. En Europa se utiliza

ampliamente una mezcla de nitrógeno con 10% de hidrógeno para purgar los

caños de aceros austeníticos, lo cual no se recomienda para aceros dúplex.

La purga es una operación en dos pasos. La primera se realiza antes de la

soldadura para desplazar el aire que contiene el piping. Para ahorrar tiempo y gas, se

usan bafles a ambos lados de la junta, con el fin de reducir el área de purga.

Figura 9-12: Instalación típica para purga de piping.


120

Las juntas de la soldadura de raíz abierta deberán ser encintadas y los espacios

muertos venteados antes de la purga. El contenido interno de oxígeno deberá

bajarse a menos del 1% antes de la soldadura. Una instalación típica de purga se

muestra en la Figura 9-12.

Antes de comenzar la soldadura, el flujo de la purga deberá reducirse hasta

un punto donde sólo haya una ligera presión positiva. La cinta que cubre la junta

deberá ser quitada sólo momentos antes de realizar la soldadura. Después de la

primera pasada, la purga deberá mantenerse durante las próximas dos pasadas con

metal de aporte, con el fin de minimizar el desarrollo de color en la zona

afectada por el calor (oxidación) en el interior de la cañería. Esto es

especialmente importante cuando no sea práctico el decapado después de la

soldadura.

9.12 Terminaciones superficiales

La Tabla 9-3 muestra las terminaciones superficiales para chapas y flejes. La

terminación para chapas que se utiliza generalmente es la 2B. Las terminaciones

pulidas también están disponibles, pero no se utilizan normalmente en

fabricaciones soldadas para procesos industriales y químicos, con la excepción de la

industria alimenticia y equipamiento médico.

No hay una terminación estándar superficial para planchas.

Generalmente la plancha es laminada en caliente, templada y decapada. Los

defectos superficiales y la rugosidad en la plancha puede iniciar procesos de

corrosión por rendijas en ambientes agresivos. Para tales servicios, es necesario

negociar la terminación superficial requerida con el fabricante.

Los piping no se proveen normalmente con una terminación específica.

Los piping soldados se hacen a partir de bobinas laminadas en frío, en tamaños de

hasta 200 mm (8 pulg.) de diámetro, y a partir de chapas en tamaños más

grandes. La terminación en los piping soldados se aproxima a la terminación

2B o 2D de la chapa, excepto en el área de la soldadura. La terminación de los

caños sin costura extrudidos no es tan lisa, pero normalmente es satisfactoria

desde el punto de vista de la corrosión.


121

El electro pulido es un proceso electroquímico que da una terminación de alto brillo,

y su uso se está incrementando en aplicaciones donde la facilidad de

limpieza sea crítica, tales como bioprocesamiento equipamiento para fabricación de

papel. El proceso se puede describir como la inversa de la electro deposición. En el

electro pulido el metal se disuelve selectivamente en los picos y bordes agudos que

existen en la superficie metálica, lo cual reduce la posibilidad de retención del

producto y facilita la limpieza. Hay evidencias de que se aumenta la resistencia a la

corrosión por encima de las superficies metálicas pulidas, por un incremento

superficial del contenido de cromo y níquel.

Terminaciones de laminación o no pulidas

N°1 Superficie rugosa y basta, que resulta del laminado en caliente al

espesor especificado, seguido por templado y decapado.

N°2D Terminación bastante rugosa que resulta del laminado en frió

seguido por temple y decapado, y puede tener una ligera pasada

final a través de rodillos no pulidos. terminación 2D se

utiliza cuando la apariencia no importe.

N°2B Superficie brillante, resultante de un tratamiento similar al que

se obtiene con el 2D, excepto que la pasada final se realiza con

rodillos pulidos. Las chapas con esta terminación se

pueden directamente, como primera etapa para terminaciones pulidas.

N°2BA o BA No estándar, pero ampliamente ofrecidas superficie altamente reflectiva.

Terminaciones pulidas

N°3 Superficie obtenida por pulido con abrasivo grano

00.generalmente usada cuando se requiere una superficie pulida

semi terminada. la numeración N°3 normalmente recibe un

pulido adicional durante los procesos de fabricación.

N°4 Superficie pulida obtenida mediante abrasivo grano

120-150, a continuación de un pulido inicial con abrasivos mas gruesos. Esta

es una terminación superficial brillante para propósitos generales, con un

grano visible y que presenta reflexión de la luz.

N°6 Superficie con aspecto satinado, con menor reflectividad que la numero N°4

. se produce mediante uso de cepillo con aceite y abrasivos sobre una superficie

con terminación N°4.se usa para aplicaciones en arquitectura

y ornamentación, donde no se desea un alto lustre, y para contrastar con

superficies mas brillantes.

N°7 Superficie altamente reflectiva que se obtiene mediante pulido, pero al grado

de hacer desaparecer las marcas del abrasivo.,e utiliza principalmente

para arquitectura y para propósitos Ornamentales

N°8 Es la superficie mas reflectiva, que se obtiene por pulido con

abrasivos sucesivamente mas finos hasta que todas las líneas producidas


122

por anteriores operaciones de pulido sean eliminadas se usa en aplicaciones

como espejos y reflectores.

Terminaciones mecánicas estándar de flejes

N°1 Se aproxima a la terminación 2D para chapas.

N°2 Se aproxima a la terminación 2D para chapas

BA Templado brillante, terminación altamente reflectiva utilizada extensivamente en

adornos de automóviles.

Pulido en

fabrica

Terminación N°2 o BA seguido por un pulido para uniformar color y reflexividad

.se usa en adornos de automóviles, utensilios de cocina, y como base

para cromado electrolítico.

La Tabla 9-3: Terminaciones superficiales mecánicas estándar de chapas

El electro pulido se debe realizar en el equipo terminado, antes que en la

chapa, plancha, u otro producto que se utilice para la construcción. La

rugosidad superficial, que es la distancia que hay entre la altura de picos y valles en la

superficie, se reduce aproximadamente en un 25% con el electro pulido. Se debe pulir

la superficie con abrasivo grano 180 a 250 antes de realizar el electro pulido,

pero se debe evitar el pulido mecánico de las superficies ya electro pulidas.


123

CAPITULO 10

Conclusión En la mayoría de los casos los aceros inoxidables son usados en condiciones

muy severas que son propicias para formar distintos tipos de corrosión, la protección

de estos aceros al medio agresivos es la capa pasiva, a pesar de que esta se regenera

no hay que olvidar ciertas condiciones o cuando el daño mecánico es muy grande la

capa protectora no se regenera y la corrosión hace lo suyo.

La aparición de la corrosión es, como se menciono anteriormente, una de las

fallas mas catastrófica que se pueden presentar en estos aceros, este fenómeno se

puede predecir, prevenir, y en algunos casos erradicarla de la pieza afectada. Al

mencionar estas últimas palabras nos referimos a:

Predecir: Conocemos la teoría de su formación y por esto sabemos donde y

cuando puede aparecer.

Prevenir: Como en el punto anterior sabemos como y porque se forma, por lo

cual la podemos prevenir desde el diseño de la estructura (geometrías que

impidan el estancamiento de líquidos), su armado (Aplicar correctos procesos

de soldadura, por ejemplo no limpiar las superficies a soldar con elementos

contaminados con hierro) y cuando este en servicio (seguir las normas de

limpieza de estos aceros, soluciones, tiempos de exposición, secado, etc)

Erradicar: una vez que la corrosión comenzó a actuar según y tomando en

cuenta la gravedad este mal puede ser erradicado de la pieza, por ejemplo

con decapado.

Conocer la composición del cordón resultante es de gran importancia, esta información

se obtiene del diagrama de schaeffler. Con el correcto uso de esta herramienta

sabremos si un tipo de aporte es o no adecuado para soldar las piezas en cuestión, la

elección de aporte al azar es algo de alto riesgo, pues si esta elección es la incorrecta,

podemos generar grandes problemas en la pieza durante y después del soldeo como

por ejemplo fisuracion en caliente.


124

Apéndice A Especificaciones para fabricaciones soldadas de acero inoxidable

ASTM A240 - “Heat resisting chromium and chromium-nickel stainless steel plate, sheet and strip for pressure vessels"

Es una especificación básica para fabricaciones soldadas de acero inoxidable.

Requiere Templado por disolución en la empresa. Esta especificación incluye 40

grados austeníticos, 4 dúplex y 16 ferríticos.

Precaución: se debe tener cuidado en seleccionar los grados más bajos en

carbono o estabilizados para servicios resistentes a la corrosión. Los grados altos en

carbono se utilizan principalmente en aplicaciones que requieran resistencia a la

temperatura.

ASTM A262 - "Detecting susceptibility to intergranular attack in austenitic stainless steel"

Es una especificación suplementaria que cubre cinco pruebas que pueden

ser incluidas en los documentos de fabricación cuando se requiera la

máxima resistencia al ataque intergranular. Cuando se usa la A262, los criterios a

ser encontrados en la prueba deben ser incluidos como criterios pasa / no pasa,

y no son parte de la A262.

ASTM A264 - "Stainless chromium-nickel steel- clad plate, sheet and strip"

Es la especificación para construcción revestida, usando grados austeníticos

cubiertos por la A240.

ASTM A265 - "Nickel and nickel-base alloy-clad steel plate"

Es la especificación para construcción revestida usando los 10 grados de aleación


125

más alta de níquel.

ASTM A312 - “Seamless and welded austenitic stainless steel pipe.”

ASTM A403 - Wrought austenitic stainless steel piping fittings."

Son las especificaciones más antiguas para piping de aceros inoxidables

austeníticos utilizados en ambientes agresivos, desarrolladas y ampliamente usadas

por la industria química. Ambos productos requieren un temple por disolución

después de la soldadura. La mayoría de los aceros inoxidables están cubiertos.

Precaución: Se debe tener cuidado en seleccionar los grados más bajos en

carbono o estabilizados para servicios donde se requiera resistencia a la

corrosión. Están incluidos los grados más altos de carbono y tamaños desde 1/8 de

pulgada a 30 pulgadas de diámetro.

ASTM A778 - “Welded, unannealed austenitic stainless steel tubular products."

ASTM A774 - "As welded austenitic stainless steel fittings for general corrosive services at low and moderated temperatures."

Se utilizan cuando los grados bajos en carbono y estabilizados se pueden

usar en la condición soldada. El templado por disolución después de la soldadura no

se requiere. Sólo los grados bajos en carbono y estabilizados se incluyen

en estas especificaciones. Están cubiertos tamaños desde 3 a 48 pulgadas de

diámetro.

ASTM A409 - "Welded large diameter austenitic steel pipe for corrosive or high temperature service."

Cubre los espesores menores, con soldadura lineal o en espiral, piping desde

14 pulgadas hasta 30 pulgadas de diámetro. Se requiere templado por

disolución, a menos que específicamente no se lo requiera. Se cubren 14 grados.

Precaución: Se debe tener cuidado en seleccionar los grados con bajo


126

carbono o estabilizados para servicios resistentes a la corrosión, dado que se

incluyen los grados con más alto contenido de carbono. No hay

especificaciones para accesorios.

Requisitos adicionales

Pocas especificaciones ASTM para piping y accesorios requieren decapado

después de la producción.

Las normas ASTM no cubren la fabricación en talleres de piping. El cliente debe

desarrollar sus propias especificaciones para la soldadura a tope y fabricación de

piping. Importantes puntos a incluir son:

1. Penetración completa, interior parejo, pasada inicial de soldadura mediante el

método TIG.

2. Respaldo con gas inerte en el interior del tubo durante la soldadura para minimizar

la oxidación.

3. Composición adecuada, o metal de aporte con más alto contenido de Mo,

para los grados que contengan Molibdeno.

4. Protección de los piping con tapas protectoras para minimizar la contaminación

durante el transporte y almacenaje.


127

APÉNDICE B

Composición química de aceros al carbono y aleados


128


129


130


131


132

APÉNDICE C

Bibliografía

“Soldadura aplicación y practica”, Horwitz.

“Manual de Soldadura”, American Welding Society, Tomo I y II.

“Ciencia y Técnica de la Soldadura”, José Augusto Palma, Raúl

Timerman.

“Las Soldaduras”, D.Seferian.

evaluacion de procedimientos para soldabilidad...

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