Tubo de acero inoxidable resistente a la corrosión

En nuestro programa de productos ofrecemos a nuestros clientes dos clases de grados de acero inoxidable que tienen una excelente resistencia a la corrosión acero inoxidable

Austenítico-ferrítico Acero inoxidable dúplex se caracterizan por sus excelentes cualidades mecánicas, en particular su alto agrietamiento por corrosión bajo tensión resistencia. Son especialmente adecuados para aplicaciones marítimas y en la industria química. Su excelente resistencia a la corrosión les permite soportar un medio clorado, especialmente en condiciones mecánicas. estrés. Esto los hace superiores a los aceros austeníticos en muchos casos.

La categoría de austenítico resistente a la corrosión Los tubos de acero inoxidable incluyen principalmente materiales con aleaciones superiores (por ejemplo, níquel, cromo y molibdeno). Son resistentes a distintos tipos de corrosión causada por influencias químicas húmedas, y siguen siendo capaces de mantener una matriz cúbica austenítica centrada en la cara. Esto crea una gama de aceros inoxidables muy versátil.

Aunque una de las principales razones por las que se utiliza el acero inoxidable es resistencia a la corrosiónSin embargo, sufren ciertos tipos de corrosión en algunos entornos y debe tenerse cuidado al seleccionar un grado que sea adecuado para la aplicación. Corrosión pueden causar diversos problemas, dependiendo de las aplicaciones: Perforación, por ejemplo, de depósitos y tuberías, que permite la fuga de fluidos o gases,

Pérdida de resistencia cuando la sección transversal de estructural miembros se ve reducida por la corrosión, lo que provoca una pérdida de resistencia de la estructura y su posterior fallo. Degradación del aspecto, cuando los productos de la corrosión o las picaduras pueden desvirtuar el acabado decorativo de la superficie.

Por último, la corrosión puede producir incrustaciones u óxido que pueden contaminar el material manipulado; esto se aplica especialmente en el caso de los equipos de procesamiento de alimentos.

La corrosión de los aceros inoxidables puede clasificarse en:

• Corrosión general
• Corrosión por picaduras
• Corrosión por grietas
• Agrietamiento por corrosión bajo tensión
• Sulfuro Agrietamiento por corrosión bajo tensión
• Corrosión intergranular
• Corrosión galvánica
• Corrosión por contacto

Corrosión general

Corrosión en la que se produce una eliminación uniforme general del material por disolución, por ejemplo, cuando se utiliza acero inoxidable en plantas químicas que contienen ácidos fuertes. En este caso, el diseño se basa en datos publicados para predecir la vida útil del componente.

Los datos publicados indican la eliminación de metal a lo largo de un año. Varias organizaciones publican tablas de resistencia a diversos productos químicos, y los fabricantes y proveedores de acero inoxidable disponen de una amplia colección de tablas, listas, recomendaciones y documentos técnicos.

Corrosión por picaduras

En determinadas condiciones, sobre todo en las que intervienen altas concentraciones de cloruros (como el cloruro sódico en el agua de mar), temperaturas moderadamente altas y agravadas por un pH bajo (es decir, condiciones ácidas), puede producirse una corrosión muy localizada que provoque la perforación de tuberías y accesorios, etc. Esto no está relacionado con los datos de corrosión publicados, ya que se trata de una corrosión extremadamente localizada y grave que puede penetrar a través de la sección transversal del componente. Las calidades con alto contenido de cromo, y en particular de molibdeno y nitrógeno, son más resistentes a la corrosión por picaduras.

Resistencia a la picadura Número equivalente (PREN)

Se ha comprobado que el número equivalente de resistencia a las picaduras (PREN) da una buena indicación de la resistencia a las picaduras de los aceros inoxidables. El PRE puede calcularse como:

PREN = %Cr + 3,3 x %Mo + 16 x %N

Una de las razones por las que la corrosión por picaduras es tan grave es que una vez que se inicia una picadura hay una fuerte tendencia a que siga creciendo, aunque la mayor parte del acero circundante siga intacto.

La tendencia de un acero determinado a ser atacado por la corrosión por picaduras puede evaluarse en el laboratorio. Se han elaborado varias pruebas normalizadas, la más común de las cuales es la que figura en la norma ASTM G48. Se puede trazar un gráfico que indique la temperatura a la que es probable que se produzca la corrosión por picaduras, como se muestra en la figura 1.

Figura 1. Temperatura a la que es probable que se produzca la corrosión por picaduras

Se basa en una prueba estándar de laboratorio con cloruro férrico, pero predice los resultados en muchas condiciones de servicio.

Corrosión por grietas

La resistencia a la corrosión de un acero inoxidable depende de la presencia de una capa de óxido protectora en su superficie, pero en determinadas condiciones es posible que esta capa de óxido se rompa, por ejemplo, en ácidos reductores o en algunos tipos de combustión en los que la atmósfera es reductora. Las zonas en las que puede romperse la capa de óxido también pueden deberse a la forma en que están diseñados los componentes, por ejemplo, debajo de las juntas, en esquinas reentrantes afiladas o asociadas a una penetración incompleta de la soldadura o a superficies superpuestas. Todos estos elementos pueden formar grietas que favorecen la corrosión. Para que funcione como un punto de corrosión, una grieta debe tener la anchura suficiente para permitir la entrada del corrosivo, pero debe ser lo suficientemente estrecha para garantizar que el corrosivo permanezca estancado. En consecuencia, la corrosión por intersticios suele producirse en huecos de unos pocos micrómetros de anchura, y no se encuentra en ranuras o hendiduras en las que es posible la circulación del corrodiente. Este problema puede resolverse a menudo prestando atención al diseño del componente, en particular para evitar la formación de grietas o al menos mantenerlas lo más abiertas posible. La corrosión por intersticios es un mecanismo muy similar a la corrosión por picaduras; las aleaciones resistentes a una de ellas suelen ser resistentes a ambas. La corrosión por intersticios puede considerarse una forma más grave de corrosión por picaduras, ya que se produce a temperaturas mucho más bajas que la corrosión por picaduras.

Agrietamiento por corrosión bajo tensión (SCC)

Bajo los efectos combinados de la tensión y de determinados entornos corrosivos, los aceros inoxidables pueden sufrir esta forma de corrosión muy rápida y grave. Las tensiones deben ser de tracción y pueden ser el resultado de cargas aplicadas en servicio, o tensiones creadas por el tipo de ensamblaje, por ejemplo, ajustes de interferencia de pasadores en orificios, o por tensiones residuales resultantes del método de fabricación, como el trabajo en frío. El entorno más dañino es una solución de cloruros en agua, como el agua de mar, especialmente a temperaturas elevadas. En consecuencia, la aplicación de los aceros inoxidables en aguas calientes (por encima de 50°C) que contengan incluso trazas de cloruros (más de unas pocas partes por millón) está limitada. Esta forma de corrosión sólo es aplicable al grupo de aceros austeníticos y está relacionada con el contenido de níquel. El grado 316 no es significativamente más resistente a la SCC que el 304. Los aceros inoxidables dúplex son mucho más resistentes a la SCC que los grados austeníticos, siendo el grado 2205 prácticamente inmune a temperaturas de hasta unos 150°C, y los grados superdúplex son de nuevo más resistentes. Los grados ferríticos no suelen sufrir este problema en absoluto.

En algunos casos, se ha comprobado que es posible mejorar la resistencia a la corrosión por compresión aplicando una tensión de compresión al componente en riesgo; esto puede hacerse, por ejemplo, granallando la superficie. Otra alternativa es garantizar que el producto esté libre de tensiones de tracción mediante el recocido como operación final. Estas soluciones al problema han tenido éxito en algunos casos, pero deben evaluarse con mucho cuidado, ya que puede ser muy difícil garantizar la ausencia de tensiones de tracción residuales o aplicadas.

Desde un punto de vista práctico, el Grado 304 puede ser adecuado en determinadas condiciones. Por ejemplo, el Grado 304 se está utilizando en agua que contiene de 100 a 300 partes por millón (ppm) de cloruros a temperaturas moderadas. Tratar de establecer límites puede ser arriesgado porque las condiciones húmedas/secas pueden concentrar los cloruros y aumentar la probabilidad de agrietamiento por corrosión bajo tensión. El contenido de cloruros del agua de mar es de aproximadamente 2% (20.000 ppm). El agua de mar a más de 50°C se encuentra en aplicaciones como los intercambiadores de calor de las centrales eléctricas costeras.

Recientemente ha habido un pequeño número de casos de fallos por corrosión bajo tensión por cloruros a temperaturas más bajas de lo que se creía posible. Estos casos se han producido en la atmósfera cálida y húmeda de piscinas cubiertas tratadas con cloro, donde a menudo se utilizan accesorios de acero inoxidable (generalmente de grado 316) para suspender elementos como conductos de ventilación. Se han alcanzado temperaturas de entre 30 y 40°C. También se han producido fallos debidos a la corrosión bajo tensión a temperaturas más altas con niveles de cloruro tan bajos como 10 ppm. Este grave problema aún no se conoce en su totalidad.

Agrietamiento por corrosión bajo tensión por sulfuro (SSC)

Para muchos usuarios de la industria del petróleo y el gas, la resistencia del material al agrietamiento por corrosión bajo tensión por sulfuro reviste la máxima importancia. El mecanismo de la CSS no se ha definido de forma inequívoca, pero implica la acción conjunta del cloruro y el sulfuro de hidrógeno, requiere la presencia de una tensión de tracción y tiene una relación no lineal con la temperatura.

Los tres factores principales son el nivel de estrés, el entorno y la temperatura.

Nivel de estrés

A veces puede identificarse un umbral de tensión para cada combinación de material y entorno. Algunos datos publicados muestran una caída continua de la tensión umbral con el aumento de los niveles de H2S. Para evitar el SSC, la especificación NACE MR0175 para entornos sulfurosos limita los grados austeníticos comunes a una dureza máxima de 22HRC.

Medio ambiente

Los principales agentes son el cloruro, el sulfuro de hidrógeno y el pH. Existe sinergia entre estos efectos, con un efecto aparentemente inhibidor del sulfuro a niveles elevados de H2S.

Temperatura

Al aumentar la temperatura, aumenta la contribución del cloruro, pero disminuye el efecto del hidrógeno debido a su mayor movilidad en la matriz de ferrita. El resultado neto es una susceptibilidad máxima en la región de 60-100°C. También se han identificado varios factores secundarios, como la cantidad de ferrita, el estado de la superficie, la presencia de trabajo en frío y el tinte térmico en las soldaduras.

Corrosión intergranular

La corrosión intergranular es una forma de corrosión relativamente rápida y localizada asociada a una microestructura defectuosa conocida como precipitación de carburos. Cuando los aceros austeníticos han estado expuestos durante un periodo de tiempo en el intervalo de aproximadamente 425 a 850°C, o cuando el acero se ha calentado a temperaturas más altas y se ha dejado enfriar a través de ese intervalo de temperaturas a una velocidad relativamente lenta (como ocurre después de la soldadura o el enfriamiento por aire después del recocido), el cromo y el carbono del acero se combinan para formar partículas de carburo de cromo a lo largo de los límites de grano en todo el acero. La formación de estas partículas de carburo en los límites de grano agota el cromo del metal circundante y reduce su resistencia a la corrosión, permitiendo que el acero se corroa preferentemente a lo largo de los límites de grano. Se dice que el acero en estas condiciones está "sensibilizado".

Cabe señalar que la precipitación de carburos depende del contenido de carbono, la temperatura y el tiempo a temperatura. El intervalo de temperatura más crítico se sitúa en torno a los 700 °C, a los que los aceros al carbono 0,06% precipitarán carburos en unos 2 minutos, mientras que los aceros al carbono 0,02% son efectivamente inmunes a este problema.

Es posible recuperar el acero que sufre la precipitación de carburos calentándolo por encima de 1000°C, seguido de un enfriamiento con agua para retener el carbono y el cromo en solución y evitar así la formación de carburos. La mayoría de las estructuras soldadas o calentadas no pueden someterse a este tratamiento. tratamiento térmico por lo que se han diseñado grados especiales de acero para evitar este problema. Se trata de los grados estabilizados 321 (estabilizado con titanio) y 347 (estabilizado con niobio). Titanio y el niobio tienen una afinidad por el carbono mucho mayor que el cromo, por lo que se forman carburos de titanio, carburos de niobio y carburos de tántalo en lugar de carburos de cromo, dejando el cromo en solución y garantizando una resistencia total a la corrosión.

Otro método utilizado para superar la corrosión intergranular es utilizar los grados de carbono extra bajo como los Grados 316L y 304LEstos tienen niveles de carbono extremadamente bajos (generalmente inferiores a 0,03%) y, por lo tanto, son considerablemente más resistentes a la precipitación de carburo.

Muchos entornos no causan corrosión intergranular en aceros inoxidables austeníticos sensibilizados, por ejemplo, ácido acético glacial a temperatura ambiente, solución salina alcalina como el carbonato sódico, agua potable y la mayoría de las masas de agua dulce continentales. En tales entornos, no sería necesario preocuparse por la sensibilización. Por lo general, tampoco hay problema en calibre ya que suele enfriarse muy rápidamente tras la soldadura u otro tipo de exposición a altas temperaturas.

También se da el caso de que la presencia de carburos en el límite del grano no es perjudicial para la resistencia a altas temperaturas de los aceros inoxidables. Las calidades destinadas específicamente a estas aplicaciones suelen tener intencionadamente un alto contenido de carbono, ya que esto aumenta su resistencia a altas temperaturas y a la fluencia. Se trata de las variantes "H", como los grados 304H, 316H, 321H y 347Hy también 310. Todos ellos tienen contenidos de carbono deliberadamente en el rango en el que se producirá la precipitación.

Corrosión galvánica

Dado que la corrosión es un proceso electroquímico que implica el flujo de corriente eléctrica, puede generarse por un efecto galvánico que surge del contacto de metales distintos en un electrolito (un electrolito es un líquido conductor de la electricidad). De hecho, se requieren tres condiciones para que se produzca la corrosión galvánica: los dos metales deben estar muy separados en la serie galvánica (véase la figura 2), deben estar en contacto eléctrico y sus superficies deben estar puenteadas por un fluido conductor de la electricidad. La supresión de cualquiera de estas tres condiciones impedirá la corrosión galvánica.

Figura 2. Serie galvánica para metales en agua de mar corriente.

Por lo tanto, el medio obvio de prevención es evitar las fabricaciones metálicas mixtas. A menudo esto no resulta práctico, pero la prevención también puede consistir en eliminar el contacto eléctrico, lo que puede lograrse mediante el uso de arandelas o manguitos de plástico o goma, o garantizando la ausencia del electrolito, por ejemplo, mejorando el drenaje o mediante el uso de cubiertas protectoras. Este efecto también depende de las áreas relativas de los metales distintos. Si la superficie del material menos noble (el material anódico, más a la derecha en la figura 2) es grande en comparación con la del más noble (catódico), el efecto corrosivo se reduce considerablemente y, de hecho, puede llegar a ser insignificante. Por el contrario, una gran superficie de metal noble en contacto con una pequeña superficie de metal menos noble acelerará la velocidad de corrosión galvánica. Por ejemplo, es habitual sujetar chapas de aluminio con tornillos de acero inoxidable, pero los tornillos de aluminio en una gran superficie de acero inoxidable pueden corroerse rápidamente.

Corrosión por contacto

Combina elementos de la corrosión por picaduras, la corrosión por intersticios y la corrosión galvánica, y se produce cuando pequeñas partículas de materias extrañas, en particular de acero al carbono, se depositan en un acero inoxidable. superficie. El ataque comienza como una célula galvánica: la partícula de materia extraña es anódica y, por tanto, es probable que se corroa rápidamente, pero en casos graves también puede formarse una picadura en el acero inoxidable, y la corrosión por picaduras puede continuar desde este punto. La causa más frecuente son los restos del amolado cercano del acero al carbono, o el uso de herramientas contaminadas con acero al carbono. Por este motivo, algunos fabricantes disponen de talleres especializados en acero inoxidable en los que se evita totalmente el contacto con el acero al carbono.

Todos los talleres y almacenes que manipulen o almacenen tubos de acero inoxidable también deben ser conscientes de este problema potencial y tomar precauciones para evitarlo. Pueden utilizarse tiras protectoras de plástico, madera o moqueta para evitar el contacto entre los tubos de acero inoxidable y las estanterías de almacenamiento de acero al carbono. Otros equipos de manipulación que deben protegerse son los neumáticos de las carretillas elevadoras y los dispositivos de elevación de las grúas. Las eslingas de tejido limpio suelen ser una alternativa útil.

Pasivación y decapado

Si el acero inoxidable se contamina con restos de acero al carbono, éstos pueden eliminarse mediante pasivación con ácido nítrico diluido o decapado con una mezcla de ácidos fluorhídrico y nítrico.

Selección de acero inoxidable resistente a la corrosión
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