¿Es necesario el PWHT para la soldadura de acero inoxidable?

Los aceros inoxidables presentan diversas microestructuras, desde austeníticas hasta ferríticas o martensíticas. Su resistencia a la corrosión los hace idóneos para sectores como el del petróleo y el gas.

El PWHT puede resultar beneficioso para los servicios SMSS de baja aleación en condiciones de servicio ácidas; sin embargo, los datos sobre la exposición a largo plazo son limitados. Los requisitos del PWHT dependen del grado y de las condiciones de servicio.

Soldabilidad

La soldadura de aceros inoxidables requiere técnicas diferentes a las de la soldadura de otros metales. El tipo de proceso de soldadura que se elija puede afectar tanto a su resistencia a la corrosión como a su porosidad; el uso de procesos de baja energía puede reducir las tasas de deposición, lo que da lugar a un cordón de soldadura estrecho y susceptible a la oxidación. Al soldar aceros inoxidables, es esencial utilizar un gas de protección, como el argón, para protegerlos de las influencias ambientales que, de otro modo, podrían afectar a las soldaduras.

Existe una amplia gama de aleaciones de acero inoxidable diseñadas para usos específicos, y cada tipo presenta una microestructura y unas propiedades únicas. Por ello, las normas de fabricación varían según el tipo: los tipos austeníticos se pueden soldar utilizando cualquier metal de aportación que se desee, mientras que las aleaciones ferríticas y martensíticas requieren procedimientos de soldadura específicos con un mayor aporte de calor para lograr resultados satisfactorios. Para obtener resultados aceptables con las aleaciones dúplex, se requiere un alambre de soldadura específico.

El tratamiento térmico posterior a la soldadura de secciones de acero inoxidable de gran espesor debe incluir un tratamiento térmico posterior a la soldadura para evitar la sensibilización. Esto es necesario porque, al reaccionar el cromo con el carbono, se pueden formar carburos de cromo que provocan corrosión intergranular, lo que da lugar a la corrosión intergranular de las zonas soldadas. La susceptibilidad a la sensibilización puede reducirse mediante un precalentamiento y un enfriamiento controlado antes de la soldadura, de acuerdo con las especificaciones de los procedimientos de soldadura (WPS) y las normas.

Contenido de carbono

La mayoría de las aleaciones de acero inoxidable contienen niveles muy bajos de carbono. Sin embargo, esto puede tener un efecto adverso en ciertos tipos de acero; el carbono puede hacer que los aceros inoxidables austeníticos sean vulnerables a la corrosión intergranular (IGSC); además, un alto contenido de carbono puede reducir la resistencia a la corrosión en algunos tipos de acero.

La durabilidad del acero inoxidable se puede apreciar en algunos de los edificios más emblemáticos del mundo —entre ellos, la catedral de San Pablo de Londres, la marquesina del Hotel Savoy de París y el edificio Chrysler de Nueva York—, donde sus componentes estructurales deben garantizar una larga vida útil.

Para lograr un rendimiento óptimo en los productos de acero inoxidable, a menudo es necesario combinar diversos elementos de aleación, como el cromo, el molibdeno y el níquel. Si bien estas aleaciones aumentan la resistencia al tiempo que mejoran la resistencia a la corrosión y las propiedades mecánicas, su objetivo principal debe ser aumentar la resistencia sin afectar negativamente a la resistencia a la corrosión ni a las propiedades mecánicas.

Los elementos de aleación pueden ayudar a cumplir los requisitos de aplicaciones específicas al modificar la microestructura y contribuir a la resistencia a la fatiga y a la corrosión. Para lograr la resistencia y la durabilidad que exige su uso previsto, es necesario equilibrar cuidadosamente las proporciones de los elementos de aleación.

Resistencia a la corrosión

La resistencia a la corrosión del acero inoxidable depende de su composición química, en particular de su contenido de cromo. El cromo reacciona con el oxígeno para formar una capa protectora externa que limita la exposición al aire y al agua, al tiempo que ayuda a prevenir reacciones electroquímicas entre la superficie metálica y las sustancias químicas corrosivas que la atacan desde el interior. Sin embargo, esto no hace que el acero inoxidable sea inmune a la corrosión, ya que factores como la concentración química, el pH de la solución y la temperatura influyen en su capacidad de resistencia.

Todos los tipos de acero inoxidable resisten la corrosión provocada por los ácidos fosfórico y nítrico a temperaturas normales, pero los tipos con mayor contenido de aleación deben ser resistentes a los ácidos sulfúrico y clorhídrico concentrados para ofrecer una protección eficaz. Es posible que se produzca corrosión localizada, como la corrosión por picaduras o la corrosión interlaminar, aunque es menos frecuente que la oxidación general.

Los aditivos como el molibdeno pueden mejorar la resistencia de una aleación de acero inoxidable frente a ciertos productos químicos corrosivos, y su superficie puede incluso pasivarse para aumentar la protección contra la corrosión.

En determinadas aplicaciones, puede ser necesario aplicar un tratamiento térmico posterior a la soldadura (PWHT) a todos los aceros inoxidables para evitar la sensibilización y la corrosión intergranular (IGC), especialmente cuando se exponen a altas temperaturas. La función del PWHT varía en función del contenido de carbono, la composición química del acero y el espesor de la sección; se requieren tratamientos más rigurosos según el contenido de carbono o los factores de sensibilización que podrían reducir la resistencia mecánica o la resistencia a la corrosión durante el servicio.

Condiciones del servicio

Los aceros inoxidables son extremadamente resistentes, presentan una impresionante relación resistencia-peso y ofrecen numerosas propiedades que los hacen idóneos para diversas aplicaciones y entornos. Su vida útil depende de factores como el entorno en el que se instalen, el nivel de resistencia a la corrosión y la composición de la aleación; por lo general, el acero inoxidable dura más en lugares secos del interior con poca exposición a contaminantes o en entornos marinos que provocan corrosión; además, una limpieza regular puede prolongar su vida útil.

Algunos tipos de acero inoxidable pueden resultar difíciles de trabajar, ya que requieren herramientas y habilidades especiales para su conformado o mecanizado. Además, estos materiales pueden ser propensos a la rotura por fragilidad si se someten a una tensión excesiva, algo que se debe tener en cuenta al utilizar dispositivos a presión que contengan estos materiales, ya que podría provocar grietas por corrosión bajo tensión.

Debido a estas consideraciones, es fundamental que, al trabajar con este material, se cumplan todas las especificaciones y directrices relacionadas con él. Esto implica seleccionar un tipo de acero adecuado, reducir el tiempo de exposición a altas temperaturas y recurrir únicamente a profesionales capacitados en su uso para realizar las soldaduras. Por lo general, no se requiere un tratamiento térmico posterior a la soldadura en los grados austeníticos debido a su resistencia a la fractura frágil; sin embargo, los grados martensíticos pueden requerir tratamientos térmicos adicionales; la adición de níquel y molibdeno puede reducir el riesgo de agrietamiento por corrosión bajo tensión en este sentido.