jueves, 31 de mayo de 2018

Tratamientos de chapa de acero inoxidable soldada

Los aceros inoxidables son aceros de alta aleación, que contienen cromo, níquel y molibdeno en su composición química. Estos elementos de aleación, en particular el cromo, otorgan una excelente resistencia a la corrosión en comparación con los aceros al carbono. Ellos son, en realidad, los que hacen que un acero sea inoxidable. El cromo presente en la aleación se oxida en contacto con el oxígeno del aire, formando una película, muy fina y estable, de óxido de cromo. Esta capa recibe el nombre de "película pasiva" y tiene la función de proteger la chapa de acero inoxidable contra procesos corrosivos. Para que la película de óxido sea efectiva, el contenido mínimo de cromo en el acero debe estar alrededor del 11%. Así, se debe tener cuidado para no reducir localmente el contenido de cromo de los aceros inoxidables durante el soldeo.
El contenido de oxígeno del aire es normalmente suficiente para crear y mantener la capa de pasivación. Los defectos de las superficies y las imperfecciones producidas durante los procesos de fabricación y montaje alteran drásticamente la capa "autoprotectora" de la chapa de acero inoxidable y reducen considerablemente la resistencia del metal a los diferentes tipos de corrosión.


Defectos típicos en la superficie de la chapa acero inoxidable

Coloración por calor y capa de óxido

La oxidación a alta temperatura, causada por procesos tales como el tratamiento térmico o la soldadura, produce una capa de óxido cuyas propiedades protectoras son inferiores a las de la capa de pasivación original. También se produce una reducción de cromo en la superficie de la chapa de acero inoxidable que está justo debajo del óxido. La capa en la que se ha reducido la cantidad de cromo, que está debajo de la zona coloreada por la alta temperatura, es muy delgada, y normalmente puede eliminarse junto con el óxido. Sin embargo, es necesario eliminar esta capa para restablecer completamente la resistencia a la corrosión.


Defectos en la soldadura

Falta de penetración, poros, escoria y proyecciones son defectos típicos en las soldaduras; estos debilitan mecánicamente el cordón, así como la resistencia a la corrosión localizada, por ambas razones deben ser eliminadas, con esmerilado o si es necesario con soldadura de reparación. 

Contaminación externa

  • Partículas de hierro en el mecanizado, el proceso de laminación, el corte con herramientas, el arenado y el esmerilado deben ser evitados totalmente. Estas partículas se corroen con el aire y dañan la capa de pasivación, esta corrosión muestra una decoloración desagradable y puede llegar a contaminar hasta los equipos de limpieza
  • Grasas, aceites, pinturas u otra contaminación orgánica pueden brindar alojamiento a los agentes corrosivos, que al estar en contacto con el ambiente propicio, deterioran la superficie expuesta. 

Rugosidad

Cordones irregulares, esmerilado o arenado excesivo producen una superficie rugosa. Esta rugosidad acumula sedimentos mas fácilmente, por lo tanto incrementa el riesgo de corrosión y contaminación en el metal.  


Eliminación de defectos y limpieza de las chapas acero inoxidable

Se pueden usar diferentes métodos químicos y mecánicos para eliminar los defectos mencionados. En general, se puede optar por los métodos químicos porque ofrecen mejores resultados que los mecánicos pues estos últimos generan una superficie más rugosa, pero la desventaja de los métodos químicos son los problemas medio ambientales que producen. Seguidamente se describen en detalle estos métodos:


Métodos mecánicos

Esmerilado: Es generalmente el único método a utilizar para eliminar defectos en la soldadura y las ralladuras profundas en las planchas de inoxidable. Para los discos de esmerilado o de láminas deberán tenerse en cuenta estos aspectos: Utilice herramientas adecuadas, en inoxidables usar discos sin hierro.  Nunca utilice los mismos discos que se usaron en acero al carbono.  No deje una superficie demasiado rugosa: a un esmerilado fuerte le sigue uno más suave con grano más fino.  No recaliente la superficie, aplique con el menor esfuerzo, para no llegar a decolorar la superficie por exceso de temperatura. 

Arenado o granallado: Este método se utiliza para remover el óxido formado con el calor del soldeo y la contaminación causada con partículas de hierro en la plancha de acero inoxidable.  Usar arena limpia, que no se haya usado para acero al carbono.  La arena vieja se contamina, aunque haya sido utilizada solo para aceros inoxidables.  No generar una superficie muy rugosa, aplicar con presión moderada y en ángulos de aproximación pequeños (lo más perpendicular a la superficie a tratar). El uso de polvo de cristal (blasting) produce un acabado muy bueno para eliminar la coloración por calor y provoca tensiones de compresión (shot peening) que mejoran la resistencia a la corrosión bajo tensión y la resistencia a la fatiga. 

Cepillado: El cepillado con cepillos de acero inoxidable o nylon da normalmente buenos resultados para quitar la coloración por calor. Este método no aumenta la rugosidad pero tampoco garantiza la completa eliminación de la zona donde se ha reducido la cantidad de cromo.  


Métodos quimicos

Los métodos químicos pueden eliminar el óxido provocado por las altas temperaturas y la contaminación por hierro, sin dañar el acabado de la superficie de la chapa de acero inoxidable. El electropulido puede mejorar el acabado de la superficie. Dado que los productos químicos eliminan la capa de la superficie a través de una corrosión controlada, también eliminan de manera selectiva las áreas menos resistentes a la corrosión, como aquellas zonas en las que se ha reducido la cantidad de cromo.

Electropulido: El electropulido deja normalmente una superficie que garantiza una resistencia óptima a la corrosión. El material adquiere un brillo espectacular y, lo que es más importante, le permite hacer frente a las necesidades higiénicas más rigurosas. 

Decapado: El decapado es el procedimiento químico mas utilizado para remover los óxidos de las soldaduras y las contaminaciones por hierro de la chapa de inoxidable. El proceso de decapado se puede realizar por: 
  • Inmersión: es un medio ácido especial cuando las piezas son de pequeño tamaño o bien en recirculación interna para cañerías y equipos en plantas industriales.
  •  Por spray o humectación (mojado) con una solución decapante para aplicar a grandes superficies sin problemas de chorreo.
  • La Pasta o Gel Decapante están específicamente formulados para ser aplicados en cualquier posición de soldadura o en el equipo a limpiar. Estos productos funcionan de una manera muy práctica y versátil para su uso en montajes y construcciones industriales. 
Para los casos anteriores hay que tener en cuenta que la aplicación con temperaturas de hasta 60ºC aceleran el proceso de limpieza. Los tiempos de aplicación varían en función de la composición y concentración en la mezcla de los productos.

La calidad de la chapa de acero inoxidable incide notablemente en el tiempo a utilizar, los aceros de alta aleación resisten más el ataque del producto y necesitan una mayor concentración y/o más temperatura. El espesor y tipo de óxido a remover dependiendo del procedimiento de soldadura utilizado, influyen en el proceso de decapado, siendo más eficaz en tiempo y acabado, cuanto más delgada sea la capa de óxido. En una soldadura con gas de protección se necesita menos tiempo, lográndose mejor acabado que en una soldadura de arco electrodo revestido.  



Pasivación: Una vez realizada la limpieza y eliminación del óxido por el decapado, se procede a un enjuague con abundante agua de la chapa de acero inoxidable antes de iniciar la tarea de pasivado. La función del pasivado es hacer reaccionar a la superficie metálica mediante un pasivador específico y así generar nuevamente la "capa pasivada" como estaba protegida originalmente.
Este proceso se realiza con las mismas características que el decapado y finalmente se enjuaga con agua corriente, con concentraciones inferiores a 30 p.p.m. (partes por millón) de cloro en solución.
Este tratamiento final en la elaboración metalúrgica no debería omitirse en ningún caso donde se haya trabajado con aceros inoxidables, ya sea mecánicamente o por soldadura.
Para las disposiciones de la eliminación de los desechos de los procesos químicos, así como para la protección personal, es recomendable remitirse a las reglamentaciones vigentes en las zonas de aplicación