Corrosión intergranular en tanque AISI 304 soldado
Un tanque de acero inoxidable AISI 304, de 3 m³ y 6 mm de espesor, se soldó por GTAW sin purga interna y sin tratamiento térmico posterior; el certificado indica 0.07 % de carbono. Almacena una disolución de proceso a 80 °C, pH 3, con 500 ppm de cloruros, agitada y aireada. A los ocho meses aparecen picaduras y surcos alineados a 2-3 mm de la línea de fusión, con una pérdida de espesor de 0.8 mm en la zona afectada por el calor (HAZ); el cordón y el resto de la pared están prácticamente intactos. El espesor mínimo estructural calculado es 4.5 mm. Mantenimiento propone «comprar otro igual, pero en 304L», con entrega a 6 semanas; Producción no puede parar más de 48 h y pide una decisión.
1. Identifique el mecanismo de deterioro y distinga entre las hipótesis posibles. ¿Qué evidencia solicitaría para confirmarlo?
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El patrón -ataque localizado en la HAZ, a 2-3 mm del cordón, en forma de surcos paralelos a la soldadura, con cordón sano- es la firma de sensibilización del 304. Con 0.07 % de C, el ciclo térmico de soldadura mantiene la HAZ en la ventana de 425-870 °C y precipita carburos de cromo (Cr₂₃C₆) en los límites de grano; las zonas adyacentes quedan con menos de ~12 % de Cr y se comportan como ánodos frente a la matriz. En un electrolito aireado, ácido y con cloruros a 80 °C, esa región se disuelve.
Discriminación:
- SCC por cloruros: grietas ramificadas, normalmente perpendiculares al cordón, no surcos de disolución.
- Picadura generalizada: distribuida al azar, no alineada con la soldadura.
- MIC: depósitos o tubérculos con biopelícula, y ataque también en el fondo del tanque.
Evidencia a solicitar: metalografía de réplica o probeta, ensayo Strauss (ASTM A262 práctica E) o DL-EPR, medición de profundidad de picadura con ultrasonido en malla, registro de temperatura y de concentración de cloruros, oxígeno disuelto y pH, y el procedimiento de soldadura (aporte, energía, purga). El cordón se salvó porque solidificó con otra composición y sin el ciclo sensitizante; si la purga fue deficiente, la raíz sí estaría atacada y hay que inspeccionarla.
2. ¿Es suficiente reemplazar por 304L? Justifique con criterios cuantitativos y proponga la especificación correcta.
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El 304L (C ≤ 0.03 %) resuelve solo uno de los dos mecanismos. Elimina la sensibilización, pero no cambia la resistencia a la picadura por cloruros: su PREN = Cr + 3.3Mo + 16N ≈ 18.5. Con 500 ppm de Cl⁻, pH 3, 80 °C y aireación, el 304/304L picará igual, solo que de forma más dispersa.
Comparación: 316L tiene PREN ≈ 25 y resiste mejor, aunque a 500 ppm y 80 °C sigue siendo marginal; el dúplex 2205 (PREN ≈ 35) es la opción robusta para servicio continuo. Si el proceso permite, reducir cloruros o temperatura es más barato que subir de aleación.
Especificación recomendada:
- Material: 2205 o 316L con respaldo de ensayo de temperatura crítica de picadura (ASTM G150) o G48.
- Soldadura: GTAW con purga interna de argón y verificación de oxígeno en la raíz; aporte sobrealeado y control de energía.
- Postratamiento: decapado y pasivación según ASTM A380; no es viable recocer un tanque de 3 m³ en campo.
- Inspección: 100 % de cordones y medición de espesor en la HAZ al recibir.
Conclusión: comprar otro 304L reproduce la falla con otro calendario; sería el error más caro del expediente.
3. Con la pérdida de 0.8 mm en 8 meses y el plazo de entrega de 6 semanas, ¿qué decisión y qué medidas inmediatas recomienda?
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Cálculo de vida remanente. Espesor original 6 mm, mínimo 4.5 mm, pérdida admisible 1.5 mm. La velocidad observada es 0.8/8 = 0.1 mm/mes, pero es un ataque localizado: el valor de 0.8 mm debe tratarse como profundidad de picadura, no como adelgazamiento uniforme. Con ese ritmo, quedan 0.7 mm de margen ≈ 7 meses, plazo que la entrega de 6 semanas apenas cubre una vez instalado; no hay holgura para retrasos de importación.
Decisión: autorizar de inmediato el reemplazo con la especificación correcta (no 304L), y mantener el tanque actual en servicio controlado durante la transición.
Medidas inmediatas (48 h):
- Mapear con ultrasonido y medir la profundidad máxima de picadura; si alguna perfora el 4.5 mm, sacar de servicio ya.
- Bajar la temperatura por debajo de 60 °C si el proceso lo permite (cada 10 °C reduce sensiblemente la cinética).
- Reducir cloruros por dilución o enjuague y evitar estancamientos y aireación diferencial.
- Inspección semanal con registro fotográfico y medición de espesor; kit de contención y bandeja de derrame bajo el tanque.
- No aplicar recubrimiento sin preparar la superficie: una barrera sobre acero corroído desprende y genera grietas por debajo.
Justificación económica: una parada no programada de la línea supera con creces el costo del cambio de aleación.