¿Qué hace que el acero inoxidable sea inoxidable?

Este cordón GMAW requiere una limpieza posterior a la soldadura para eliminar el tinte térmico (óxidos) y las salpicaduras, que podrían promover la corrosión.

En la película "Caddyshack", Bill Murray explica su estrategia para lidiar con la ardilla al decir: "Para conquistar al animal, tengo que aprender a pensar como un animal. Y, siempre que sea posible, a parecerme a uno". Tengo que meterme dentro de la piel de este tipo y arrastrarme por unos días".

De la misma manera, los fabricantes primero deben pensar en qué le da al acero inoxidable sus propiedades inoxidables y cómo asegurarse de que esas propiedades permanezcan intactas antes, durante y después de la soldadura.

La base para conquistar muchos desafíos de soldadura comienza recordando que el acero inoxidable adquiere su propiedad inoxidable al formar una capa de óxido de cromo.

Primero, echemos un vistazo al acero al carbono. Cuando se expone a la humedad, el hierro del acero al carbono reacciona con el oxígeno para formar lentamente un óxido de hierro rojizo. Un toque rápido con una muela abrasiva elimina el óxido y revela el acero limpio debajo.

Ahora compare eso con la formación de óxido de cromo en el acero inoxidable. El acero inoxidable contiene aproximadamente un 50 por ciento de hierro y entre un 10,5 por ciento (el 12 por ciento es una cantidad mínima típica) y un 30 por ciento de cromo, según el grado.

La capa de óxido de cromo se forma en la superficie del acero inoxidable cuando el cromo reacciona con el oxígeno. Esto sucede instantáneamente, con velocidades de formación medidas en nanosegundos y espesores de película en micras.

Entonces, ¿por qué es importante? Significa que la propiedad inoxidable más destacada del acero inoxidable es la resistencia a la corrosión, que resulta de su capacidad para formar y regenerar una capa de óxido de cromo en presencia de oxígeno. Sin embargo, el acero inoxidable no proporciona resistencia a la corrosión por debajo de la capa de óxido. Como resultado, una vez que se inicia la corrosión, progresa rápidamente.

Un buen ejemplo de esto es la corrosión por picaduras o grietas que puede ocurrir en los intercambiadores de calor en los espacios entre los tubos y la placa de tubos. La lámina tiene cientos de orificios maquinados para soportar haces de tubos, y el agua de refrigeración o el vapor fluyen alrededor de los tubos. La corrosión se inicia si los fluidos se filtran en el espacio entre el tubo y la placa tubular porque el oxígeno no tiene acceso a esa área para volver a formar óxido de cromo. Como resultado, los fabricantes de intercambiadores de calor colocan una soldadura de sello, generalmente con soldadura por arco de tungsteno con gas (GTAW), alrededor de cada tubo. La soldadura no necesita ser fuerte, pero sí debe ser hermética.

Si bien los artistas del metal y los aficionados pueden verse atraídos por el tinte térmico generado durante la soldadura, esos colores envían señales al fabricante sobre cuánta oxidación se produjo durante la soldadura.

Los tintes térmicos ocurren porque el oxígeno en un gas activo o en la atmósfera forma una capa de óxido pesado que consume el cromo que se encuentra inmediatamente debajo de la capa superficial superior. Las capas que tienen un color plateado a pajizo son buenas, mientras que las capas más gruesas que progresan de un tinte púrpura/azulado a un tinte gris/negro no son tan buenas. Los fabricantes usan el término de la jerga "quemar el cromo", porque los colores más oscuros a menudo indican una entrada de calor excesiva. Sin embargo, la causa raíz de esto es el exceso de oxidación.

Una capa microscópica de óxido de cromo proporciona al acero inoxidable su característica "inoxidable". El óxido de cromo se forma inmediatamente cuando los átomos de cromo del acero inoxidable se exponen al oxígeno de la atmósfera.

Como regla general, todas las soldaduras de acero inoxidable requieren una limpieza posterior a la soldadura para garantizar que la película de óxido de cromo de la superficie esté intacta. De lo contrario, el área de soldadura está sujeta a oxidación. El tipo de limpieza depende de la aplicación final y de los códigos y normas pertinentes.

Cuando esté realizando una limpieza mecánica con cepillos de alambre, discos abrasivos, martillos trituradores o abrasivos, asegúrese de que estas herramientas se utilicen específicamente para el acero inoxidable y estén dedicadas a este para evitar la contaminación cruzada. Muchos fabricantes han aullado de dolor después de darse cuenta de que impregnaron su soldadura de acero inoxidable con hierro sin querer.

A continuación, considere que las superficies gruesas son más susceptibles a la corrosión y la contaminación que las superficies lisas. Esto explica por qué las piezas farmacéuticas requieren acabados de espejo. Cualquier isla de escoria, salpicadura o sílice proporciona un sitio potencial vulnerable al inicio de la corrosión. La lección aquí es que el tiempo que dedica a la limpieza posterior a la soldadura es un tiempo bien empleado.

Algunas aplicaciones también requieren decapado o pasivación posterior a la soldadura (tenga en cuenta que el decapado de una pieza también la pasiva). Estos procesos utilizan soluciones de ácido nítrico o nítrico y ácido fluorhídrico, los cuales contienen oxígeno, para eliminar el hierro libre y asegurar que todo el cromo en la superficie se una con el oxígeno, lo que maximiza la resistencia a la corrosión.

Es importante tener en cuenta que no se forman tintes térmicos cuando suelda en una atmósfera inerte. El uso de una lente de gas GTAW mejora en gran medida la cobertura del gas de protección y ayuda a evitar un índice de flujo de gas demasiado alto, ya que el gas en remolino puede atraer el oxígeno atmosférico de regreso al charco.

Por supuesto, el color en el frente de un porro es solo la mitad de la historia. No proteger la parte posterior de una soldadura de acero inoxidable puede causar "azucarado", una cantidad extrema de oxidación que se ve como cristales de azúcar negruzcos, lo que puede provocar fallas en la soldadura.

Hay una variedad de opciones comerciales disponibles para dirigir el gas de respaldo al lado de la raíz de una junta, pero los dispositivos de respaldo caseros y los diques de purga son los más comunes. Los dos gases de respaldo de elección son el nitrógeno y el argón. El uso de argón puede ser más conveniente para componentes pequeños o cuando una fuente de argón está fácilmente disponible y no vale la pena el ahorro de costos de administrar un segundo gas.

Es posible que las uniones ajustadas o las soldaduras que contengan la parte posterior de la unión firmemente no requieran un gas de respaldo. Sin embargo, si la temperatura de la parte posterior supera los 500 grados F, técnicamente la junta requiere un gas de respaldo para evitar la formación de óxido. A algunos expertos les gusta ir a lo seguro y usan 300 grados F como temperatura máxima. La excepción a la protección del lado posterior de la junta es si se va a ranurar y esmerilar como parte de una soldadura de penetración total.

Frank Babish es especialista en aplicaciones para Exaton™, una marca de ESAB, 2800 Airport Road, Denton, TX 76207, 800-372-2123, www.esabna.com.

Las placas de tubos del intercambiador de calor requieren una soldadura de costura entre el tubo y la placa de tubos, de lo contrario, el agua en la grieta entre ellos bloquearía el oxígeno esencial para la formación de óxido de cromo.