¿Conoce la resistencia a la corrosión del acero inoxidable en diversos entornos?

La resistencia a la corrosión del acero inoxidable generalmente aumenta con un mayor contenido de cromo. El principio básico es que cuando hay suficiente cromo en el acero, se forma una película de óxido muy fina y densa en la superficie, lo que evita una mayor oxidación. Los ambientes oxidantes pueden fortalecer esta película, mientras que los ambientes reductores inevitablemente la destruyen, provocando la corrosión del acero.

Resistencia a la corrosión en diversos entornos

Corrosión atmosférica

La resistencia del acero inoxidable a la corrosión atmosférica depende esencialmente del contenido de cloruro de la atmósfera. En consecuencia, la corrosión del acero inoxidable en las proximidades del mar u otras fuentes de contaminación por cloruros es de suma importancia. El agua de lluvia sólo es un factor importante cuando afecta la concentración de cloruro en la superficie del acero.

Entornos Rurales Los aceros inoxidables 1Cr13, 1Cr17 y austeníticos son adecuados para una amplia gama de aplicaciones sin cambios significativos en su apariencia. En consecuencia, la elección del acero inoxidable para uso en exteriores en zonas rurales puede basarse en el precio, la disponibilidad en el mercado, las propiedades mecánicas, la trabajabilidad y la apariencia.

Ambientes industriales En entornos industriales libres de contaminación por cloruros, los aceros inoxidables 1Cr17 y austeníticos pueden funcionar durante largos períodos sin dejar de estar esencialmente libres de óxido. Puede formarse una película de suciedad en la superficie, pero una vez eliminada, se conserva el aspecto brillante original. En entornos industriales que contienen cloruros, el acero inoxidable se corroerá.

Medio marino Los aceros inoxidables 1Cr13 y 1Cr17 forman una fina película de óxido en un corto período de tiempo, pero esto no provoca cambios dimensionales significativos. Los aceros inoxidables austeníticos como 1Cr17Ni7, 1Cr18Ni9 y 0Cr18Ni9 pueden presentar cierta corrosión cuando se exponen a un entorno marino. Esta corrosión suele ser superficial y puede eliminarse fácilmente. El acero inoxidable que contiene molibdeno 0Cr17Ni12Mo2 es esencialmente resistente a la corrosión en ambientes marinos.

Además de las condiciones atmosféricas, hay otros dos factores que influyen en la resistencia a la corrosión atmosférica del acero inoxidable: el estado de la superficie y el proceso de fabricación. El grado de acabado afecta la resistencia a la corrosión del acero inoxidable en entornos que contienen cloruro. Las superficies mate (superficies rugosas) son muy susceptibles a la corrosión, mientras que los acabados industriales estándar son menos susceptibles. El grado de acabado de la superficie también afecta la eliminación de suciedad y óxido. Es fácil eliminar la suciedad y el óxido de superficies muy pulidas, pero es difícil hacerlo en superficies no pulidas. Para superficies no pulidas, se requiere una limpieza frecuente para mantener la condición original de la superficie.

agua dulce

El agua dulce se puede definir como agua de ríos, lagos, estanques o pozos, independientemente de si es ácida, salina o ligeramente salobre.

La corrosividad del agua dulce está influenciada por el pH del agua, el contenido de oxígeno y la tendencia a formar incrustaciones. Agua dura. Su corrosividad está determinada principalmente por la cantidad y el tipo de incrustaciones que se forman en la superficie del metal. La formación de esta escala es resultado de los minerales presentes y de la temperatura. El agua blanda es generalmente más corrosiva que el agua dura. Su corrosividad se puede reducir elevando el pH o reduciendo el contenido de oxígeno.

El acero inoxidable 1Cr13 es significativamente más resistente a la corrosión en agua dulce que el acero al carbono y exhibe un rendimiento excelente cuando se usa en agua dulce. Este acero se utiliza ampliamente en aplicaciones como astilleros y presas, donde se requiere alta resistencia y resistencia a la corrosión. Sin embargo, cabe señalar que, en determinadas circunstancias, el 1Cr13 puede ser susceptible a una corrosión moderada por picaduras en agua dulce. Sin embargo, la corrosión por picaduras se puede prevenir por completo mediante métodos de protección catódica. Los aceros inoxidables 1Cr17 y austeníticos son casi completamente resistentes a la corrosión en agua dulce a temperatura ambiente (temperatura ambiente).

Agua ácida

El agua ácida se refiere al agua natural contaminada lixiviada de minerales y carbón. Como es fuertemente ácido, su corrosividad es mucho mayor que la del agua dulce natural. Debido a la lixiviación de sulfuros de minerales y carbón, el agua ácida suele contener grandes cantidades de ácido sulfúrico libre. Además, esta agua contiene cantidades importantes de sulfato férrico, que desempeña un papel importante en la corrosión del acero al carbono.

Los equipos de acero al carbono expuestos al agua ácida suelen corroerse muy rápidamente. Los resultados de las pruebas realizadas con diversos materiales expuestos al agua ácida de los ríos indican que el acero inoxidable austenítico exhibe una alta resistencia a la corrosión en dichos entornos.

El acero inoxidable austenítico exhibe una excelente resistencia a la corrosión tanto en agua dulce como en agua ácida de río; en particular, su película de corrosión impide en menor medida la transferencia de calor, razón por la cual las tuberías de acero inoxidable se utilizan ampliamente en aplicaciones de intercambio de calor.

Agua salina

La característica de la corrosión en agua salina es que frecuentemente se manifiesta como corrosión por picaduras. En el caso del acero inoxidable, esto se debe en gran medida a la rotura localizada de la película de pasivación que proporciona resistencia a la corrosión. Otras causas de corrosión por picaduras en estos aceros incluyen la formación de potentes células de concentración por algas marinas y otra materia orgánica marina adherida al equipo de acero inoxidable. Una vez formadas, estas células son muy activas y provocan corrosión y picaduras importantes. En condiciones de flujo de alta velocidad en agua salina, como dentro de los impulsores de las bombas, la corrosión del acero inoxidable austenítico es generalmente mínima.

En el caso de condensadores que utilizan tubos de acero inoxidable, la velocidad del flujo de agua debe mantenerse por encima de 1,5 m/s para minimizar la acumulación de materia orgánica marina y otros sólidos dentro de los tubos. Al diseñar equipos de acero inoxidable para manipular agua salina, es recomendable minimizar las grietas y utilizar componentes de paredes gruesas.

Suelo

Los metales enterrados en el suelo están sujetos a condiciones complejas y en constante cambio, dependiendo del clima y otros factores. La experiencia ha demostrado que los aceros inoxidables austeníticos generalmente exhiben una excelente resistencia a la corrosión en la mayoría de los suelos, mientras que el 1Cr13 y el 1Cr17 son propensos a sufrir picaduras en muchos suelos. Se ha descubierto que el acero inoxidable 0Cr17Ni12Mo0 es completamente resistente a las picaduras en todas las pruebas de suelo.

Ácido nítrico

Los aceros inoxidables ferríticos y austeníticos que contienen no menos del 14% de cromo exhiben una excelente resistencia a la corrosión por ácido nítrico. El acero inoxidable 1Cr17 se ha utilizado ampliamente en equipos de procesamiento para plantas de ácido nítrico. Sin embargo, como el 0Cr18Ni9 generalmente ofrece mejor conformabilidad y soldabilidad, ha reemplazado en gran medida al acero inoxidable 1Cr17 en las aplicaciones mencionadas anteriormente.

La resistencia a la corrosión por ácido nítrico de otros aceros inoxidables austeníticos es similar a la del 0Cr18Ni9. El acero inoxidable 0Cr17 generalmente exhibe una tasa de corrosión ligeramente mayor que el 0Cr18Ni9, y las temperaturas y concentraciones más altas tienen un efecto más perjudicial sobre él.

Si el acero no se trata térmicamente de forma adecuada, el ácido nítrico caliente provocará corrosión intergranular tanto en los aceros inoxidables austeníticos como en los ferríticos. Por tanto, este tipo de corrosión se puede prevenir mediante un tratamiento térmico adecuado o utilizando aceros inoxidables resistentes a este tipo de corrosión.

Ácido sulfúrico

Los grados estándar de acero inoxidable rara vez se utilizan en soluciones de ácido sulfúrico porque su rango de servicio es muy estrecho. A temperatura ambiente, el acero inoxidable 0Cr17Ni12Mo2 (el grado estándar con mayor resistencia al ácido sulfúrico) es resistente a la corrosión cuando la concentración de ácido sulfúrico es inferior al 15% o superior al 85%. Sin embargo, en el rango de concentración más alto, generalmente se utiliza acero al carbono. Los aceros inoxidables martensíticos y ferríticos generalmente no son resistentes a la corrosión por soluciones de ácido sulfúrico.

Al igual que el ácido nítrico, el ácido sulfúrico puede provocar corrosión intergranular si el acero inoxidable no se trata adecuadamente. Para estructuras soldadas donde no es posible el tratamiento térmico posterior a la soldadura, se deben utilizar grados bajos en carbono como 00Cr19Ni10 o 00Cr17Ni14Mo2, o grados estabilizados como 0Cr18Ni11Ti o acero inoxidable 0Cr18Ni11Nb.

Ácido fosfórico

Los aceros inoxidables austeníticos exhiben buena resistencia a la corrosión por soluciones de ácido fosfórico y se utilizan ampliamente en equipos para la producción y procesamiento de ácido fosfórico. Demuestran una resistencia eficaz a la corrosión a temperaturas de hasta 107°C y en diversas concentraciones. A temperaturas de hasta aproximadamente 95°C, los equipos fabricados con acero inoxidable 0Cr17Ni12Mo2 pueden manejar eficazmente concentraciones de ácido fosfórico superiores al 100% H₃PO₄.

Cabe señalar que a veces están presentes trazas de impurezas de sales de fluoruro o cloruro en el ácido fosfórico producido mediante procesos húmedos. La presencia de estos haluros en el ácido puede tener un efecto perjudicial sobre la resistencia a la corrosión del acero inoxidable.

Los aceros inoxidables martensíticos y ferríticos presentan una resistencia significativamente menor a la corrosión por ácido fosfórico que los aceros inoxidables austeníticos y, por lo tanto, generalmente no se utilizan con este ácido.

Ácido clorhídrico

Incluso a temperatura ambiente, las soluciones de ácido clorhídrico de diversas concentraciones corroen rápidamente el acero inoxidable. Por consiguiente, no es posible utilizar acero inoxidable en este ácido.

Otros ácidos inorgánicos

Los aceros inoxidables austeníticos generalmente exhiben buena resistencia a la corrosión por ácido bórico, ácido carbónico, ácido clórico y ácido crómico en casi todas las concentraciones y temperaturas, con la excepción del ácido clórico al 100%. Los aceros inoxidables 1Cr13 y 1Cr17 exhiben una resistencia significativamente menor al ácido crómico que los aceros inoxidables austeníticos, pero poseen una resistencia relativamente buena a la corrosión por ácido bórico y ácido carbónico.

Ácido acético

Los aceros inoxidables austeníticos generalmente exhiben una excelente resistencia a la corrosión por ácido acético, mientras que los aceros inoxidables martensíticos y ferríticos no son adecuados para la mayoría de las aplicaciones que involucran ácido acético. Los aceros inoxidables austeníticos son totalmente resistentes al ácido acético en todas las concentraciones a temperatura ambiente; a temperaturas más altas, 0Cr17Ni12Mo2 y 0Cr19Ni13Mo3 demuestran una mejor resistencia a la corrosión por ácido acético que otros aceros inoxidables austeníticos.

Ácido fórmico

A temperatura ambiente, se puede utilizar cualquier acero inoxidable austenítico para manipular ácido fórmico sin problemas. Sin embargo, cuando el ácido fórmico está caliente, puede corroer rápidamente los aceros inoxidables que no contienen molibdeno; por lo tanto, se requiere el uso de 0Cr17Ni12Mo2 y 0Cr19Ni13Mo3. El ácido fórmico corroe rápidamente los aceros inoxidables martensíticos y ferríticos a todas las temperaturas.

Ácido oxálico

En términos generales, a temperatura ambiente y en concentraciones de al menos el 50%, el acero inoxidable presenta una buena resistencia a la corrosión por ácido oxálico. Sin embargo, a temperaturas más altas, las soluciones de ácido oxálico son tan corrosivas para todos los tipos de acero inoxidable como lo es una solución al 100% a temperatura ambiente.

Ácido láctico

El acero inoxidable 0Cr18Ni9 se puede utilizar para equipos de almacenamiento de ácido láctico a temperaturas de hasta aproximadamente 38°C. A temperaturas más altas, los aceros inoxidables austeníticos sin molibdeno son susceptibles a la corrosión por picaduras; por lo tanto, se prefieren 0Cr17Ni12Mo2 y 0Cr19Ni13Mo3. Los aceros inoxidables martensíticos y ferríticos generalmente exhiben una menor resistencia a la corrosión por ácido láctico.

Álcalis

Los aceros inoxidables generalmente presentan buena resistencia a la corrosión por álcalis débiles, como el hidróxido de amonio. Para álcalis fuertes, como hidróxido de sodio e hidróxido de potasio, los aceros inoxidables austeníticos demuestran una buena resistencia a la corrosión a temperaturas de hasta aproximadamente 105°C y concentraciones de hasta aproximadamente el 50%; a temperaturas y concentraciones más altas, la velocidad de corrosión puede llegar a ser significativa. El agrietamiento por corrosión bajo tensión puede ocurrir en aceros inoxidables austeníticos cuando las temperaturas exceden el punto de ebullición a presión atmosférica (y a temperaturas ligeramente más bajas con concentraciones cercanas al 50%).

Soluciones de ácido clorhídrico

Con excepción de las soluciones de haluro en determinadas condiciones, los aceros inoxidables generalmente presentan una excelente resistencia a la corrosión por soluciones de ácido clorhídrico. En el caso de las sales ácidas, la resistencia a la corrosión de los aceros inoxidables está inevitablemente influenciada en cierta medida por los ácidos específicos formados por la hidrólisis de la sal. Para soluciones salinas ácidas a temperaturas más altas, los aceros inoxidables austeníticos que contienen molibdeno (0Cr17Ni12Mo2 y 0Cr19Ni13Mo3) generalmente exhiben una mejor resistencia a la corrosión que otros grados de acero inoxidable.

Cuando se utiliza acero inoxidable en soluciones de haluros, particularmente soluciones de cloruro, se debe tener en cuenta que, aunque las tasas de corrosión son generalmente bajas, en determinadas condiciones pueden producirse corrosión por picaduras y/o grietas por corrosión bajo tensión. Aunque hay muchos casos en los que se ha utilizado acero inoxidable con excelentes resultados en presencia de cloruros (como en equipos de procesamiento de alimentos y agua de mar que fluye a temperaturas relativamente bajas), cada aplicación debe considerarse individualmente. El hecho de que se produzcan picaduras o grietas por corrosión bajo tensión depende de muchos factores, incluidos el medio ambiente, el diseño y el funcionamiento del equipo.