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Resistencia a la corrosión del acero inoxidable: Una guía completa

Última actualización:
28 de febrero de 2024

Índice

Un tipo de acero inoxidable puede presentar una buena resistencia a la corrosión en muchos medios, pero en algunos otros puede corroerse debido a su baja estabilidad química. En otras palabras, un tipo de acero inoxidable no puede ser resistente a la corrosión en todos los medios.

La corrosión de los metales puede clasificarse en tres mecanismos: corrosión física, corrosión química y corrosión electroquímica. La disolución física de los metales pertenece a la corrosión física. La corrosión química se refiere a la reacción química directa que se produce en el medio, donde los iones metálicos intercambian cargas directamente con el medio.

Antes se creía que la oxidación del metal debida a las altas temperaturas pertenecía a la corrosión química pura, pero en realidad, la mayor parte de la oxidación a altas temperaturas pertenece a la corrosión electroquímica. La razón por la que la película protectora de pasivación puede evitar una mayor corrosión del metal es un aspecto importante que inhibe la velocidad de intercambio de iones y de carga.

La corrosión electroquímica es la corrosión del metal debida a reacciones de electrodos en un electrolito. En muchos procesos de corrosión electroquímica, un metal participa con otro metal, o participan diferentes fases dentro del metal, formando lo que se conoce como corrosión galvánica.

En este escenario, un metal actúa como ánodo y se corroe, mientras que el otro metal actúa como cátodo y experimenta una reacción de reducción, característica de la corrosión electroquímica. En la vida práctica y en la práctica de la ingeniería, la gran mayoría de las corrosiones metálicas pertenecen a la corrosión electroquímica.

Las principales formas de corrosión del acero inoxidable son la corrosión uniforme (corrosión superficial), la corrosión por picaduras, la corrosión por grietas, la corrosión intergranular y la corrosión bajo tensión, entre otras.

Corrosión uniforme

La corrosión uniforme se refiere a la corrosión integral de la superficie metálica en contacto con el medio corrosivo. La corrosión uniforme reduce continuamente la sección transversal del metal. Para los componentes sometidos a tensión que se corroen, aumenta la tensión real que soportan, alcanzando finalmente la resistencia a la fractura del material y provocando el fallo.

El método para evaluar la corrosión uniforme consiste en medir la pérdida de peso por unidad de superficie tras un cierto tiempo de corrosión en las condiciones de ensayo (g/m2-año), que es el índice de corrosión.

Si se calcula en términos de profundidad corroída (mm/año), es más conveniente para determinar la vida útil de resistencia a la corrosión del equipo. En función de las diferentes velocidades de corrosión, la resistencia a la corrosión de los materiales metálicos puede dividirse en 10 niveles, como se muestra en la Tabla 1-13.

Basándose en diferentes escenarios de uso, la resistencia a la corrosión se divide generalmente en dos niveles principales: si la tasa de corrosión es inferior a 0,01 mm/año, se considera "completamente resistente a la corrosión"; si la tasa de corrosión es inferior a 0,1 mm/año, se considera "resistente a la corrosión".

Aquí queda claro que una velocidad de corrosión superior a 0,1 mm/año se considera no resistente a la corrosión o poco resistente. También existen otros métodos de clasificación, pero aquí sólo se menciona uno.

En función de su excelente resistencia a la corrosión, el acero se divide a su vez en acero inoxidable y acero resistente a la corrosión.

1. 1. Acero inoxidable se refiere al acero resistente a la corrosión en la atmósfera y en medios corrosivos débiles.

2. Acero resistente a la corrosión se refiere al acero que puede resistir la corrosión en diversos medios corrosivos fuertes.

Tabla 1-13: Clasificación de la resistencia a la corrosión

ClasificaciónTasa de corrosión (mm/año)Grado
Resistencia a la corrosión extremadamente fuerte<0. 0011
Gran resistencia a la corrosión0. 001 ~ 0. 0052
0. 005 ~ 0. 0103
Gran resistencia a la corrosión0. 010 ~ 0. 054
0. 05 ~ 0. 105
Resistencia a la corrosión relativamente débil0. 10 ~ 0. 506
0. 50 ~ 1. 007
Resistencia débil a la corrosión1. 00 ~ 5. 008
5. 00 ~ 10. 009
Resistencia a la corrosión extremadamente débil>1010

El acero inoxidable puede experimentar formas de corrosión más allá de la corrosión uniforme en determinados entornos. Cualquier forma excesiva de corrosión se considera que el acero es resistente a la corrosión en ese entorno.

En la práctica de la ingeniería, la selección de materiales y la evaluación de la resistencia a la corrosión también deben tener en cuenta la vida útil del equipo y la posible contaminación de los materiales químicos o la degradación de las calidades del producto acabado debido a los productos de la corrosión.

Corrosión del acero inoxidable

Corrosión localizada

La corrosión por picaduras se refiere al fenómeno en el que la mayor parte de la superficie metálica no se corroe o se corroe ligeramente, mientras que la corrosión muy localizada se produce de forma esporádica. El tamaño de las picaduras comunes es inferior a 1,0 mm, con profundidades que a menudo superan la apertura de la superficie. En los casos más leves, las picaduras son relativamente profundas y, en los más graves, pueden producirse perforaciones.

La corrosión por picaduras se produce por la rotura de la película de pasivación localizada en la superficie del metal. Comienza con la formación de picaduras de corrosión, que luego progresan hacia el interior desde el exterior, constituyendo la corrosión localizada.

La corrosión por picaduras es uno de los tipos comunes de daños por corrosión en el acero inoxidable. En entornos que contienen iones cloruro (Cl-), es muy probable que se produzca corrosión por picaduras en el acero inoxidable. En la actualidad, existen varios métodos para prevenir los daños por corrosión por picaduras en el acero inoxidable:

1. Reducir el contenido de iones cloruro y oxígeno en el ambiente; introducir inhibidores de corrosión (como CN-, NO-, SO-, etc.); bajar la temperatura del ambiente, etc.

2. Incorporar molibdeno, manganeso, silicio, vanadio o elementos de tierras raras al acero inoxidable para mejorar la aleación, aumentando eficazmente su resistencia a la corrosión por picaduras.

3. Minimizar el trabajo en frío tanto como sea posible para reducir la probabilidad de que se produzca corrosión por picaduras en los lugares de dislocación.

4. Reducir el contenido de carbono del acero y aumentar el de cromo y níquel, ya que ambos pueden mejorar su resistencia a la corrosión por picaduras. Las actuales chapas de acero inoxidable austenítico de ultrabajo contenido en carbono y alto contenido en cromo, níquel y molibdeno y las chapas de acero inoxidable ferrítico de ultra alta pureza, bajo contenido en carbono, bajo contenido en nitrógeno y alto contenido en cromo y molibdeno presentan una elevada resistencia a la corrosión por picaduras.

Corrosión en grietas

La corrosión por hendiduras se refiere a la formación de picaduras macroscópicas manchadas o ulceradas en las hendiduras de los componentes metálicos, lo que representa una forma de corrosión localizada. Suele producirse en las juntas de arandelas, remaches y uniones atornilladas, uniones soldadas solapadas, asientos de válvulas y chapas metálicas acumuladas.

Debido a la cobertura de los productos de corrosión y a la difusión restringida del medio en las grietas, la composición y la concentración del medio en estos lugares difieren significativamente del entorno general, lo que conduce a la formación de la "corrosión de células ocluidas." La principal diferencia en el mecanismo de formación de la corrosión en las grietas en comparación con la corrosión por picaduras radica en la falta de uniformidad electroquímica del medio.

Las chapas de acero inoxidable austenítico, ferrítico y martensítico presentan diferentes grados de susceptibilidad a la corrosión por intersticios en agua de mar. La resistencia a la corrosión por intersticios puede mejorarse aumentando adecuadamente el contenido de cromo y molibdeno del acero.

En la práctica, sólo materiales como el titanio, las aleaciones de níquel con alto contenido en molibdeno y las aleaciones de cobre pueden evitar eficazmente la corrosión por intersticios en los dispositivos utilizados en el agua de mar. La mejora de las condiciones operativas, la alteración de la composición del medio y la modificación de las formas estructurales son medidas importantes para prevenir la corrosión por intersticios.

Corrosión intergranular

La corrosión intergranular es una forma de daño corrosivo selectivo. Se distingue de la corrosión selectiva general en que la corrosión localizada se produce a escala microscópica y puede no estar necesariamente localizada macroscópicamente.

Este tipo de corrosión se produce principalmente en los límites de grano de la microestructura del metal y penetra en el interior del metal, por lo que se denomina corrosión intergranular. Una vez que se produce este tipo de corrosión, no siempre es fácilmente perceptible desde el exterior. Sin embargo, debido al daño inducido por la corrosión en los límites de los granos, la fuerza de unión entre los granos se pierde casi por completo.

Los componentes con una profundidad de corrosión significativa pueden perder su integridad estructural, provocando un fallo catastrófico debido a la sobrecarga. El metal gravemente corroído puede incluso desintegrarse en polvo y desprenderse del componente. Esto representa una forma muy perjudicial de daño corrosivo.

Corrosión bajo tensión

La corrosión bajo tensión se refiere a la fractura del metal relacionada con la corrosión que se produce en un entorno específico bajo la acción combinada de la tensión y un determinado nivel de estrés. La corrosión bajo tensión no se produce en ausencia de tensión o cuando los niveles de tensión son demasiado bajos en un entorno específico. Del mismo modo, la presencia de una tensión significativa sin un entorno específico no da lugar a la corrosión bajo tensión.

El término "entorno específico" se refiere a la condición en la que sólo cuando la composición y la concentración del medio son adecuadas, puede producirse la corrosión bajo tensión en un determinado metal correspondiente.

Desde la década de 1960, se han producido numerosos incidentes de fractura por corrosión bajo tensión en componentes de acero inoxidable soldados, que dan lugar a un patrón de fractura completamente frágil. Durante la lenta extensión de la grieta, no hay otros síntomas macroscópicos, y una vez que se alcanza la superficie de fractura instantánea, se produce una fractura rápida, que a menudo causa accidentes catastróficos con peligros importantes. Por ello, se ha hecho mucho hincapié en este tema.

Los mecanismos y medidas preventivas relacionados con la corrosión intergranular y la corrosión bajo tensión de las uniones soldadas de acero inoxidable se detallarán en el Capítulo 3.

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